Dimensionner avec le CODAP

Les calculs selon le CODAP (Code des appareils à pression) sont essentiels pour garantir la sécurité, la fiabilité et la conformité réglementaire des équipements sous pression. Ce code fournit des méthodes de calcul précises pour la conception et la vérification des réservoirs, des chaudières, des échangeurs thermiques et d’autres équipements soumis à des pressions internes ou externes.

1. Calcul de l’épaisseur des parois

L’un des aspects fondamentaux des calculs selon le CODAP concerne la détermination de l’épaisseur minimale des parois pour résister à la pression interne ou externe. Cette épaisseur dépend de plusieurs paramètres :

• Pression de service (P) : pression à laquelle l’équipement fonctionnera en conditions normales.
• Pression d’épreuve (Pe) : pression appliquée lors des tests pour vérifier la résistance du matériel.
• Diamètre intérieur (D) : dimension critique pour les contraintes mécaniques.
• Contraintes admissibles (σ) : limites imposées par les matériaux utilisés en fonction de la température de service.
• Coefficient de soudure (φ) : dépend du type et du contrôle des soudures (soudure pleine pénétration, contrôlée à 100 % ou partiellement contrôlée).

En cas de pression externe (dépression ou vide partiel), les calculs deviennent plus complexes et nécessitent des analyses de flambement, notamment via les abaques du CODAP.

2. Calcul des contraintes admissibles

Les matériaux utilisés pour la fabrication des appareils à pression doivent respecter des contraintes mécaniques strictes. Le CODAP définit des valeurs maximales pour :

• La contrainte de traction admissible, qui dépend de la résistance à la rupture et au fluage du matériau.
• Le facteur de sécurité, qui prend en compte les marges pour éviter toute défaillance accidentelle.
• L’influence de la température, car les matériaux perdent de la résistance à haute température (effet de fluage).
• Le calcul des contraintes admissibles est essentiel pour sélectionner le bon matériau et éviter la surépaisseur inutile, qui augmenterait les coûts et le poids de l’équipement.

3. Calcul des soudures et des assemblages

Les soudures jouent un rôle crucial dans la résistance mécanique des appareils à pression. Le CODAP impose des règles strictes pour :

• Le type de soudure (soudure bout à bout, d’angle, avec pénétration complète ou partielle).
• Les coefficients de joint soudé, qui influencent l’épaisseur calculée.
• Les contrôles non destructifs (CND) comme la radiographie, l’ultrason ou la magnétoscopie pour vérifier l’intégrité des soudures.

Un mauvais dimensionnement des soudures peut entraîner des fissurations, des fuites ou même des ruptures catastrophiques sous pression.

 4. Calcul de la résistance mécanique globale

• Les appareils à pression subissent plusieurs types de contraintes mécaniques :
• Contraintes de traction et compression dues à la pression interne/externe.
• Contraintes thermiques en cas de variation importante de température (dilatation des matériaux).
• Contraintes dues aux charges externes comme le poids de l’équipement, les efforts dus aux tuyauteries et les conditions climatiques (vent, neige, séisme).

Le CODAP fournit des méthodes pour analyser ces contraintes et déterminer si des renforts, comme des raidisseurs ou des viroles épaissies, sont nécessaires.

 5. Après le calcul :  épreuves et essais

Avant la mise en service d’un appareil à pression, il doit passer par une série d’essais pour garantir sa conformité et son étanchéité :

• Épreuve hydraulique : consiste à remplir l’équipement d’eau et à appliquer une pression supérieure à la pression de service (généralement 1,5 fois la pression maximale admissible).
• Essais non destructifs : contrôle des soudures et des zones critiques pour détecter d’éventuels défauts.
• Test de fuite : vérification de l’étanchéité par mise sous pression avec un gaz (air, azote, hélium).

Ces tests sont indispensables pour valider les calculs théoriques et assurer une exploitation en toute sécurité.