Les explosions accidentelles
Jacques Chaineaux
CNPP
Préface9
Introduction11
Chapitre 1 - Généralités sur les explosions
1.1 Explosion d'une ATEX (système explosif 1)
16
1.1.1 Définition d'une ATEX16
1.1.2 Éléments de vocabulaire17
1.1.3 Énergie d'inflammation17
1.1.4 Similitudes et différences entre l'explosion d'une ATEX et un incendie18
1.1.5 ATEX constituée d'un gaz inflammable18
1.1.6 ATEX constituée de la vapeur émise par un liquide inflammable20
Conditions propres au liquide lui-même
20
Conditions propres à l'environnement du liquide
21
1.1.7 ATEX contenant un gaz inerte26
Détermination des LIE et LSE d'un gaz inflammable seul dans l'air
27
Détermination des LIE et LSE dans l'air d'un mélange de deux ou plusieurs gaz inflammables
28
Détermination des LIE et LSE dans l'air d'un gaz inflammable en présence d'un gaz inerte
29
Grandeurs caractéristiques de l'explosivité des mélanges ternaires
32
Explosivité d'un mélange d'un ou plusieurs gaz inflammables en présence d'un ou plusieurs gaz inertes
35
1.1.8 ATEX constituée d'un pulvérulent (poussière) combustible35
1.1.9 ATEX hybride37
1.1.10 Évaluation de l'énergie libérée Elib38
Cas d'un mélange air-butane stoechiométrique
38
Cas des mélanges correspondant à la LIE et à la LSE au butane dans l'air
41
Calcul de la température T, de la flamme d'une explosion d'ATEX
43
Explosions expérimentales d'ATEX
46
1.2 Autres systèmes chimiques que les ATEX (système explosif 2)
50
1.2.1 Éléments de définition50
1.2.2 Évaluation de l'énergie libérée Elib51
1.3 Régimes de propagation de la flamme dans un système explosif 1 ou 2
51
1.3.1 Caractéristiques d'une détonation52
1.3.2 Caractéristiques d'une déflagration52
1.3.3 Transition de la déflagration à la détonation53
1.3.4 Caractéristiques d'une déflagration rapide53
1.3.5 Comparaison d'une détonation et d'une déflagration rapide54
1.4 Rupture (ou éclatement) de corps creux (système explosif 3)
55
1.4.1 Éléments de définition55
1.4.2 Évaluation de l'énergie libérée Elib56
1.5 Vaporisation d'un liquide surchauffé (système explosif 4)
57
1.5.1 Éléments de définition57
1.5.2 Évaluation de l'énergie libérée Elib57
1.6 Comparaison de Elib et de l'énergie Eeff nécessaire à la production des effets de l'explosion
58
Chapitre 2 - Méthode pour mener l'expertise d'une explosion
2.1 Recensement des différents types de dégâts
61
2.1.1 Effets produits sur les structures62
Effets mécaniques
62
Effets thermiques
64
2.1.2 Effets produits sur l'homme64
Effets mécaniques
64
Effets thermiques
65
2.2 Estimation de l'énergie Eeff nécessaire à la production des effets mécaniques
65
2.2.1 Outils d'estimation de Eeff65
Équivalent TNT
66
Méthode multi-énergie
69
Autres méthodes
71
Choix du modèle le mieux adapté
72
2.2.2 Comparaison de Eeff et de Elib73
2.2.3 Ordre de grandeur du rendement p pour chaque type de système explosif73
2.3 Hypothèse sur le type d'explosion mis en cause
74
2.4 Estimation de la quantité du système explosif mise en jeu
74
2.4.1 Cas général74
2.4.2 Cas particulier de l'explosion d'une ATEX survenant en milieu confiné75
2.5 Évaluation de l'hypothèse sur le type d'explosion mis en cause
75
2.5.1 Comptabilité de l'hypothèse retenue avec les circonstances de l'explosion75
2.5.2 Cas d'explosions pouvant mettre en cause différents systèmes76
Cas d'une explosion survenant dans une chaudière
76
Autres exemples
77
Tableau comparatif des caractéristiques d'explosions marquantes
77
2.6 Recherche de la réponse à la question « comment ? »
79
2.7 Méthode de l'arbre des événements
79
Chapitre 3 - Cas d'explosions accidentelles
3.1 Particularités des explosions survenant en milieu domestique
85
3.1.1 Retours d'expérience sur les explosions d'ATEX en milieu domestique86
3.1.2 Détermination de l'emplacement et du volume de l'ATEX87
Cas d'un régime laminaire
87
Cas d'un régime turbulent
88
3.1.3 Effets thermiques d'une explosion90
3.1.4 Effets mécaniques d'une explosion91
Efforts supportés par les murs
91
Influence des ouvertures du local
92
3.2 Études de cas d'expertise
93
Cas n° 1 - Discrimination entre du gaz naturel et du butane94
Cas n° 2 - Détermination du mécanisme d'un accident ayant mis en cause un incendie et une explosion96
Cas n° 3 - Détermination du mécanisme d'un accident ayant mis en cause un incendie et deux explosions98
Cas n° 4 - Détermination du scénario de l'explosion à partir du débit de fuite100
Cas n° 5 - Détermination du mécanisme d'une explosion consécutive à une fuite de propane, à partir de son débit103
Cas n° 6 - Détermination du mécanisme d'explosion d'une ATEX, d'après l'emplacement de sa source d'inflammation104
Cas n° 7 - Explosion d'ATEX hydrogénée dans une cuve de pâte à papier108
Cas n° 8 - Explosion d'ATEX hydrogénée dans une cellule d'électrolyseur113
Cas n° 9 - Explosion d'une ATEX air-propane116
Cas n° 10 - Explosion dans une raffinerie123
Cas n° 11 - Explosion d'ATEX dans des installations de récupération de gaz de Cubilot126
Cas n° 12 - Explosion ayant mis en cause de l'acétone140
Cas n° 13 - Explosion ayant mis en cause du toluène147
Cas n° 14 - Explosion industrielle ayant mis en cause du kérosène150
Cas n° 15 - Explosion industrielle ayant mis en cause des carburants volatils158
Cas n° 16 - Explosion dans une tour d'atomisation165
Cas n° 17 - Explosion dans une installation de broyage de déchets de bois172
Cas n° 18 - Explosion d'un chloroduc178
Cas n° 19 - Combustion d'acier sous pression d'oxygène185
Cas n° 20 - Explosion dans une fonderie d'aluminium190
Cas n° 21 - Mélange d'acide nitrique et de glyoxal198
Cas n° 22 - Explosion survenue dans un réacteur de synthèse de l'anhydride phtalique203
Cas n° 23 - Accidents ayant résulté de la réaction de KMnO4 avec l'éthanol et le formaldéhyde209
Cas n° 24 - Expertise d'une explosion ayant mis en cause de l'hydrazine214
Cas n° 25 - Éclatement d'une bouteille de gaz en acier220
Cas n° 26 - Explosion dans une fonderie de déchets d'acier233
Cas n° 27 - Explosion survenue dans la chaudière d'un incinérateur d'ordures ménagères236
Conclusion245
Références bibliographiques247
Remerciements249