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RAPPORT D’ÉTUDE 22/06/2015 N° DRA-13-133211-12545A DRA 71 - Opération B Proposi

RAPPORT D’ÉTUDE 22/06/2015 N° DRA-13-133211-12545A DRA 71 - Opération B Proposition d’une méthode semi-quantitative d’évaluation des probabilités d’inflammation Réf. : INERIS- DRA-13-133211-12545A Page 1 sur 49 DRA71 – Opération B Proposition d’une méthode semi-quantitative d’évaluation des probabilités d’inflammation Direction des Risques Accidentels Liste des personnes ayant participé à l’étude : Valérie DE DIANOUS, Yann FLAUW, Agnès JANES, Souhila KRIBI, Emmanuel LEPRETTE. Réf. : INERIS-DRA-13-133211-12545A Page 3 sur 49 SOMMAIRE 1. INTRODUCTION .............................................................................................. 7 1.1 Contexte et objectifs ..................................................................................... 7 1.2 Champ des substances ................................................................................ 8 1.3 Organisation du document ........................................................................... 8 2. PROBABILITE D’INFLAMMATION OU FREQUENCE D’INFLAMMATION ... 9 2.1 Quand parler de probabilité et de fréquence d’inflammation ? ..................... 9 2.2 Différents types de probabilité d’inflammation .............................................. 9 3. DIFFERENTES METHODOLOGIES D’EVALUATION DES PROBABILITES ET FREQUENCES D’INFLAMMATION .............................................................. 13 3.1 Utilisation de sources de données génériques (pratique usuelle) .............. 13 3.2 Approche par jugement ou avis d’expert .................................................... 13 3.3 Approche détaillée ...................................................................................... 14 3.4 Vers une approche semi-quantitative ......................................................... 14 4. PROPOSITION D’APPROCHE « SEMI-QUANTITATIVE » .......................... 17 4.1 Principes de l’approche proposée par l’INERIS .......................................... 17 4.2 Gaz inflammables ....................................................................................... 18 4.3 Gaz liquéfiés cryogéniques ........................................................................ 27 4.4 Liquides inflammables ................................................................................ 27 4.5 Poussières ou poudres oxydables .............................................................. 40 5. CONCLUSION ............................................................................................... 45 6. REFERENCES ............................................................................................... 47 7. LISTE DES ANNEXES .................................................................................. 49 Réf. : INERIS-DRA-13-133211-12545A Page 5 sur 49 GLOSSAIRE ATEX Atmosphères Explosives BIS Barrière Instrumentée de Sécurité BO Boil-Over BOCM Boil-Over Couche Mince EDD Etude de Dangers EMI Energie Minimale d’Inflammation ERC Evénement Redouté Central HSL Health and Safety Laboratory IEMS Interstice Expérimental Maximal de Sécurité LII Limite Inférieure d’Inflammabilité LSE Limite Supérieure d’Explosivité Probabilité d’inflammation immédiate Probabilité d’inflammation retardée PhD Phénomène Dangereux PIE Point Inférieur d’Explosivité TAI Température d’Auto-Inflammation TIE Température (limite) Inférieure d’Explosivité UVCE Unconfined Vapour Cloud Explosion Réf. : INERIS-DRA-13-133211-12545A Page 7 sur 49 1. INTRODUCTION 1.1 CONTEXTE ET OBJECTIFS La loi n°2003-699 du 30 juillet 20031 a introduit l’obligation de produire des études de dangers donnant lieu « à une analyse de risques qui prend en compte la probabilité d’occurrence, la cinétique et la gravité des accidents potentiels selon une méthodologie qu’elle explicite ». Des arrêtés et circulaires sont venus compléter cette exigence législative en déterminant ou proposant des règles d’élaboration des études de dangers. En particulier, l’arrêté du 29 septembre 2005 relatif à l'évaluation et à la prise en compte de la probabilité d'occurrence, de la cinétique, de l'intensité des effets et de la gravité des conséquences des accidents potentiels dans les études de dangers des installations classées soumises à autorisation précise dans son article 2 comment évaluer la probabilité d’occurrence des phénomènes dangereux et accidents : « L'évaluation de la probabilité s'appuie sur une méthode dont la pertinence est démontrée. Cette méthode utilise des éléments qualifiés ou quantifiés tenant compte de la spécificité de l'installation considérée. Elle peut s'appuyer sur la fréquence des événements initiateurs spécifiques ou génériques et sur les niveaux de confiance des mesures de maîtrise des risques agissant en prévention ou en limitation des effets. ». Pour ce faire, l’INERIS utilise un outil de représentation combinant un arbre des défaillances avec un arbre des événements ; cet outil est appelé nœud-papillon. Dans un nœud-papillon, les inflammations suite à une perte de confinement de substances dangereuses sont le plus souvent représentées comme des événements secondaires conditionnés à un Evénement Redouté Central (ERC) de type perte de confinement d’un produit inflammable. Il est donc nécessaire de connaître les probabilités conditionnelles d’inflammation sachant qu’un rejet a eu lieu. Par abus de langage, elles seront simplement désignées par « probabilités d’inflammation » dans la suite de cette note. Le présent rapport s’inscrit dans le cadre du programme d’appui technique DRA71 (Evaluation des risques des systèmes industriels) – opération B (Approches probabilistes). Il s’inscrit dans la suite du rapport DRA-11-117406-03282A2 [1]. Ce dernier fournit une compilation de différentes sources contenant des données sur des probabilités d’inflammation. Le présent rapport propose une approche d’évaluation semi-quantitative des probabilités d’inflammation et des fréquences d’occurrence des phénomènes dangereux de type explosion en fonction du type de produit. Cette approche s’appuie sur les résultats du rapport de 2012 et sur des jugements d’experts réalisés en groupes de travail internes à l’INERIS. 1 Loi n° 2003-699 du 30/07/03 relative à la prévention des risques technologiques et naturels et à la réparation des dommages 2 Revue des valeurs génériques pour les probabilités d’inflammation présentes dans la littérature, 2012 Réf. : INERIS-DRA-13-133211-12545A Page 8 sur 49 1.2 CHAMP DES SUBSTANCES Les substances concernées par l’approche proposée dans ce rapport sont :  les gaz inflammables (liquéfiés ou comprimés) ;  les gaz inflammables liquéfiés cryogéniques ;  les liquides inflammables ;  les poussières inflammables. Les substances inflammables ou combustibles solides non divisées sont exclues de ce rapport. De plus, l’approche proposée dans ce rapport est au stade de projet : les valeurs sont à conforter (choix des classes de réactivité des gaz, des catégories de liquides inflammables, valeurs de probabilité pour les liquides de catégorie 1) et des développements à prévoir. De plus, des réductions de probabilités seront possibles selon des facteurs à définir. 1.3 ORGANISATION DU DOCUMENT Le présent rapport est structuré de la manière suivante : après quelques rappels sur les probabilités d’inflammation et les fréquences d’inflammation (chapitre 2), il présente les différentes méthodologies d’estimation existant à ce jour (chapitre 3). Le chapitre 4 introduit l’approche « semi-quantitative », objet de ce rapport. Enfin, le chapitre 5 souligne les points restant à développer suite à ce rapport. Réf. : INERIS-DRA-13-133211-12545A Page 9 sur 49 2. PROBABILITE D’INFLAMMATION OU FREQUENCE D’INFLAMMATION 2.1 QUAND PARLER DE PROBABILITE ET DE FREQUENCE D’INFLAMMATION ? Pour qu’une réaction de combustion se produise, il est nécessaire de combiner la présence d’un combustible, d’un comburant, et d’apporter suffisamment d’énergie. Le mélange d’un comburant et d’un combustible dans des proportions adéquates peut former une ATEX (atmosphère explosive). Si elle est mise en présence d’une source d’inflammation, cette ATEX est susceptible de s’enflammer. Lorsque l’on souhaite estimer la fréquence d’occurrence d’un phénomène dangereux associé à une inflammation, il existe ainsi deux situations, chacune nécessitant un traitement différent : 1. l’ATEX est présente en permanence et une source d’inflammation suffisamment énergétique pour amorcer la combustion est appliquée dans l’ATEX. On cherche alors à estimer directement une fréquence d’inflammation ; 2. l’ATEX n’est pas présente en permanence, et une source d’inflammation suffisamment énergétique est appliquée dans l’ATEX concomitamment à sa présence, ou était déjà présente lors de la formation de l’ATEX. On cherche alors à estimer une probabilité d’inflammation. Dans le premier cas, parler de probabilité d’inflammation n’a pas de sens. En effet, comme rappelé au chapitre 1.1, une probabilité d’inflammation est la probabilité conditionnelle d’inflammation sachant qu’une perte de confinement d’une substance inflammable a eu lieu (c’est-à-dire sachant qu’une ATEX s’est formée). Il est ici impossible d’attribuer une fréquence à la formation d’une ATEX car elle est présente en permanence. On estimera donc dans ce cas directement la fréquence d’occurrence du phénomène dangereux, c’est à dire l’inflammation de l’ATEX. 2.2 DIFFERENTS TYPES DE PROBABILITE D’INFLAMMATION Suite à un ERC de type rejet de produit inflammable, plusieurs phénomènes dangereux sont susceptibles de se produire :  le jet enflammé ou le feu de nappe ;  le BLEVE ;  la dispersion atmosphérique ;  le VCE ou l’UVCE ;  le flash fire ;  la boule de feu. Pour pouvoir quantifier l’occurrence de certain de ces phénomènes, il est nécessaire de distinguer l’inflammation immédiate de l’inflammation retardée. Réf. : INERIS-DRA-13-133211-12545A Page 10 sur 49 2.2.1 Probabilité d’inflammation immédiate La définition de l’inflammation immédiate par rapport à l’inflammation retardée varie suivant les sources. Ainsi, Iddir [2] considère que l’inflammation immédiate devrait être décorrélée du temps, c’est-à-dire qu’il s’agit d’une inflammation instantanée se produisant lors de la libération à l’atmosphère du produit inflammable. En particulier, une inflammation survenant quelques secondes après la fuite devrait être considérée comme retardée. Dans ces conditions, l’inflammation immédiate ne devrait dépendre que des caractéristiques du produit (point d’éclair, température d’ébullition, débit ou masse du rejet, etc.) et être totalement indépendante des conditions externes. Pourtant, plusieurs sources étendent la définition d’inflammation immédiate pour prendre également en compte les inflammations « rapides », c’est-à-dire qui surviennent peu de temps après le rejet. Les arbres d’événements du BEVI [3] utilisent cette notion pour l’inflammation immédiate. Les autres bases de données ne définissent pas aussi clairement la notion de probabilité immédiate. Ainsi, le projet ARAMIS [11] propose de prendre en compte des facteurs comme la conception des installations, la présence d’une cuvette de rétention ou de barrières de prévention pour évaluer la probabilité d’inflammation immédiate. De tels facteurs ne peuvent pas avoir d’impact sur la probabilité d’inflammation instantanée, on peut donc supposer qu’il s’agit, comme pour le BEVI, d’inflammation rapide. Le rapport Canvey [4] propose des valeurs de probabilités d’inflammation immédiate dépendant de la densité des sources d’inflammation à proximité immédiate du rejet : la définition d’inflammation immédiate semble donc également proche de l’inflammation rapide au sens du BEVI. Dans une étude de dangers, l’objectif est uploads/Management/ d-x27-evaluation-des-probabilites-d-x27-inflammation.pdf