1.1.4 Phénoménologie des explosions

a. B.L.E.V.E.

- Chauffe, voire surchauffe d'un liquide ou d'un gaz liquéfié₍₂₎ en un réservoir clos (confiné).

- Elévation importante et proportionnelle à la chauffe de  la pression de la phase gazeuse (tension de vapeur saturante), dans le réservoir.

- Création d'une brèche dans le réservoir, due soit à une fragilisation accidentelle (poinçonnement par exemple), soit à un dépassement de résistance mécanique (à 500°C, l'acier perd 50 % de sa résistance).

- Cette ouverture oblige un déplacement des équilibres en place : l'intérieur de la citerne voit de fait sa pression passer de plusieurs dizaines de bars à un bar (pression atmosphérique). Le liquide surchauffé se retrouve, lui dans les conditions normales (de température et de pression) de son ébullition. Celle-ci s'installe donc immédiatement avec une grande violence, d'autant plus qu'elle est la seule expression de toute l'énergie thermique accumulée.

- Cette ébullition dégage très soudainement de très grandes quantités de vapeurs rendant en quelque dixièmes de secondes le contenant inadapté à son nouveau contenu gazeux. Survient alors une explosion que nous qualifions de pneumatique générant onde de choc et projection de missiles.

(1) Au sens donné par VALLAUD et DAMEL In incendie et produits chimiques, S. Alpine de public , Grenoble 1982

(2) On peut remarquer que de l'eau à 120°C, dans un autocuiseur, peut être considérée comme un gaz liquéfié

-                          Le phénomène spectaculaire de boule de feu sera observé dans le cas de gaz liquéfiés inflammables. Il n'est pas obligatoire puisque le B.L.E.V.E. peut survenir sur des réservoirs de gaz liquéfiés non inflammables.

Exemples de B.L.E.V.E.S. accidentels : Mexico, Feyzin, Kansas city...

b. Boil Over

- Incendie d'un réservoir d'hydrocarbures liquides (à forte viscosité)

- Présence, en fond de bac, d'eau de provenances diverses (pluie, extinction, fuite de réchauffeur).

- Dans le temps (plusieurs heures), la combustion s'exerçant sur les fractions légères du liquide inflammable, il se crée une accumulation de fractions lourdes sous la surface enflammée. Ce qui peut  être imagé par une "galette de goudrons" flottant sous la surface en feu, va en s'épaississant au fil des heures.

- Avec la consommation de combustible, le niveau s'abaisse dans le réservoir. Ce phénomène, conjugué au précédent, crée une onde de chaleur progressant vers le fond.

- Lorsque cette onde de chaleur atteint l'eau résiduaire, celle-ci se transforme quasi instantanément en vapeur, multipliant ainsi son volume par 1 500 à 2000. Ce piston vapeur est d'autant plus efficient que la "galette de fractions lourdes" assure une certaine étanchéité, un pourtour avec les parois du réservoir.

- S'en suit un débordement très violent du liquide inflammable, avec un phénomène de boule de feu, pouvant durer plusieurs dizaines de secondes.

c.  U.V.C.E.

Cet acronyme signifie "Unconfined vapor cloud explosion", ce qui signifie explosion de nuage gazeux du milieu non confiné. La littérature de sécurité actuelle semble consacrer la disparition progressive du "U" transformant ainsi le mot en V.C.E. Les différents retours d'expérience ont témoigné, en effet, de nombreux cas de "pseudo confinement" des nuages explosant librement dans l'atmosphère, liés à l'encombrement spatial  (installations, bâtiments, accidents de terrain, etc.)

- Genèse d'un nuage de gaz de vapeur inflammable provoquée par une fuite, en phase liquide ou gazeuse. Ce nuage peut dériver au gré des conditions météorologiques.

- Allumage de ce nuage sur un point chaud, flamme ou étincelle. La vitesse de flamme sera éminemment variable en fonction des concentrations (taux de mélange) et des obstacles. Elle pourra être extrêmement lente dans les zones de haute "concentration" en combustible, proches de la L.S.E., voire non explosive. A contrario, dans les zones proches de la stoechiométrie, elle pourra être rapide, voire très rapide (proche de la détérioration) si elle se heurte à des phénomènes de confinement locaux.

- les conséquences de cette explosion sont une onde de surpression à la puissance  très liée à la vitesse de propagation de flamme, et éventuellement une propagation géographique de l'incendie.

Exemples d'U.V.C.E.s accidentelles : Flixborough, Feyzin, La Mède...

d. Explosions de poussières

Les différentes conditions à remplir pour observer une explosion de poussière sont :

- la réalisation d'un nuage stable (par agitation, process industriel, ou incident). La stabilité du mélange est liée à la finesse granulométrique des poussières. Cette finesse renforcera l'inflammabilité du milieu par augmentation de la surface spécifique des poussières (interface combustible-comburant).

- les produits concernés sont des matières organiques : sucre, cacao, farine, charbon, matières plastiques ...; ou des matières non organiques : métaux par exemple. (aluminium, magnésium...).

- l'ignition du nuage formé, par une étincelle ou une source de flamme nue suffisamment énergétique pour surpasser l'énergie d'activation du produit en présence. Ceci peut se produire également par atteinte de la température d'auto inflammation.

- l'explosion est la genèse d'une onde de surpression, généralement d'autant plus destructrice qu'elle se produit à l'intérieur d'un bâtiment. Très souvent ce type d'explosion n'est pas suivi de feu.

Quelquefois, le souffle de la première explosion recrée un nouveau nuage de mélange combustible. Dans ces situations, une deuxième explosion survient très souvent immédiatement après. Elle est appelée explosion secondaire.

Ce mécanisme est parfaitement  transférable aux explosions d'aérosols, de liquides pour lesquelles les poussières sont remplacées par de fines gouttelettes (exemple : moteur diesel).

Explosions de poussières accidentelles : corps de poussières dans les mines, explosion de silos (Metz - 1981).