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© Médiathèque GDF SUEZ /CHARLES STUDIO

LE TRANSPORT DU GAZ NATUREL PAR GAZODUC
Fi bilité des
Fiabilité
d canalisations
li ti
haute
h t pression
i
Rémi Batisse
remi.batisse@gdfsuez.com
18 novembre 2010

Plan de l’exposé
 Une très brève histoire du gaz naturel
 Les grandes artères de gazoduc en Europe et en France
 Progrès significatifs pour la fiabilité des gazoducs
 La construction
 L’exploitation
 Conclusion
 Les sujets actuels d’études

2

Une très brève histoire du gaz naturel
Developpement
mondial (Amérique
latine, Asie,
Afrique,
Afr
que, MoyenMoyen
Orient,…)

2030

Europe
1957 : Lacq (France)
1959 : Groningue
(Hollande)
1967-68 : Mer du Nord
Première
canalisation aux
USA de
100 miles entre
Chicago et un
réservoir de gaz
(Indiana)

1891

Les Etats-Unis
L
Et t U i
produisent 80% et
consomment 90% du
gaz naturel dans le
m nd
monde

?
2007
> 1970

1957 - 1968

2,951 bcm

1950
~300 bcm

3

SF2M – Fiabilité des structures de transport et de stockage d’énergie – Dunkerque – 18 novembre 2010

Les grandes artères de gazoducs en Europe

4

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Et en France ?

32000 km de
gazoducs
67 bar<PMS<85 bar

3 tterminaux
i
méthaniers
14 sites de
stockage
g

5

SF2M – Fiabilité des structures de transport et de stockage d’énergie – Dunkerque – 18 novembre 2010

Base EGIG 2007
Une décroissance quasi-continue
des défaillances depuis 37 ans
Division par près de 10 des taux de
défaillance entre 1970 et 2007

Malgré une forte expansion des
réseaux de gazoducs en Europe
Multiplication par 5 des longueurs de
gazoducs sur la même période

6

SF2M – Fiabilité des structures de transport et de stockage d’énergie – Dunkerque – 18 novembre 2010

Progrès significatif pour la fiabilité des gazoducs

A la construction
Dimensionnement des gazoducs
g
Qualité des aciers et des soudures
Méthodes de contrôle à la construction

En exploitation
Prévention et détection des agressions
g
Inspection des canalisations
Analyse et Réparation des défauts

7

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 LA CONSTRUCTION

Dimensionnement des gazoducs
Étude économique fournie => diamètre et pression
Épaisseur du tube à poser est donnée par :

emin

PMS .

2.FC.
FC R p

FC : Facteur de Charge
( êté ministériel
(arrêté
i i té i l 2006)
PMS : Pression maximale de service
 : Diamètre
Rp : Limite d’élasticité

8

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 LA CONSTRUCTION

Qualité des aciers

Résistant : Il faut contenir la pression interne, soit une limite d’élasticité entre 220 MPa
(API Grade A) et 555 MPa (API X80);en 2010
Capacité
C
ité de
d déformation
déf
ti
: Les
L tubes
t b doivent
d i
t pouvoir
i être
êt cintrés
i t é à froid
f id pour épouser
é
l
le
terrain (Généralement Allongement à rupture > 18%);
p
d’écrouissage
g : Suffisante notamment en cas de sollicitation à déplacement
p
Capacité
imposé (Limite d’élasticité/ Charge à rupture < 0.85 ou 0.90)
Ductile : Pour éviter des propagations de rupture sur longues distances
Soudable : Pour la fabrication des tubes et ll’assemblage
assemblage des tubes sur chantier (taux de
carbone et de carbone équivalent faible)

Mi
Microstructures
t
t
f it
ferrito-perlitiques
liti
Basses teneurs en carbone équivalent, en carbone,
renforcé au manganèse,
manganèse voire au niobium et vanadium
Limitation des teneurs en soufre et phosphore
9

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 LA CONSTRUCTION

Qualité des aciers

E
Essai
i de
d propagation
ti
de
d rupture
t
(Sardaigne, 2002)
Déterminer
la résilience minimale
nécessaire p
pour arrêter des
propagation de rupture sur
courtes distances

10

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 LA CONSTRUCTION

Qualité des soudures

Overmatching :
Plus résistante que
pour tolérer des défautsen 2010
l’acier p
Soudure en X de fabrication

Ductile : Résilience suffisante pour la
stabilité des défauts
Présence de défauts : Conforme aux
standards sur la présence et la taille
acceptable
p
des différentes natures de
défauts possibles dans une soudure
(collage,
porosités,
manque
de
pénétration, caniveaux, désalignement,…)

Soudure en V de raboutage
11

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 LA CONSTRUCTION

Protection contre la corrosion

Protection passive : Revêtement externe
(PE tri-couches en Europe, FBE en
Amérique,…)e
n 2010

Protection active : Protection cathodique

12

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 LA CONSTRUCTION

Méthodes de Contrôle

Contrôles dimensionnels :
ovalisation des tubes, …

Epaisseurs,

Contrôle des soudures :
radiographiques, …
radiographiques

Méthodes

Les pressions d’épreuves : en usine
pour la tenue des tubes à la p
p
pression, p
puis
sur chantier pour la tenue des soudures de
raboutage

13

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 L’EXPLOITATION

Les causes de défaillance (fuite ou rupture) selon l’EGIG)
l EGIG)
Les agressions mécaniques

0,2 défaillance pour 1000 km/an

Les agressions corrosives
0,06 défaillance pour 1000 km/an

Les défauts de construction

Moins de 0,06 défaillance pour 1000 km/an
14

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 L’EXPLOITATION

La prévention des agressions

Contre la corrosion : Revêtements externes,
protection
t ti cathodique,
th di


Contre les agressions mécaniques :
Signalisation,
Déclaration
des
travaux,
Patrouille, Surveillance aérienne, plaques de
protections dans les lieux les plus sensibles,
sensibles
prise en compte des facteurs humains…)

Plaques de protection

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 L’EXPLOITATION

La détection des agressions
Pas de moyens techniques actuellement utilisés, mais des projets pilote comme
la détection par fibres optiques ou émission acoustique

16

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 L’EXPLOITATION

L’inspection
L
inspection des canalisations

Inspection par piston instrumenté
ou « Pig
g » en anglais
g

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 L’EXPLOITATION

L inspection des canalisations :
L’inspection
mais quand elles ne sont pas « Piggables » ?

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 L’EXPLOITATION

L’
L’analyse
l
des
d défauts
déf t détectés
dét té ett dimensionnés
di
i
é

Profondeu
ur du défaut (% épaisseur)

Pression d'épreuve 75 bar

Pression d'épreuve 83 bar

100%
90%
80%
70%
60%
50%
40%
30%
20%
10%

Domaine de sécurité

0%
0

50

100

150

200

Longueur du défaut (mm)

ASME 31G : Pour ll’analyse
analyse de défauts de corrosion, …
BS 7910, API 579 : pour l’analyse de défauts sévères,
fissures ou assimilés, et pour les défauts de corrosion
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 L’EXPLOITATION

Les réparations
Choix de la nature de la réparation :

Rechargement
g

Manchon métallique

• géométrie
é ét i de
d la
l canalisation
li ti (
( cintrage,
i t
…))
• nuance de l’acier
• localisation de la canalisation
• conditions de l’exploitation
• localisation
l
li ti du
d défaut
déf t
• nature de dimension du défaut

Les réparations externes : les plus
courantes
Meulage, rechargement,
manchon métallique, ClockSpring, …
Réparation interne
Les réparations internes : pour des
situations de niches, réparation en zone
urbaine

20

ClockSpring
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 CONCLUSION
Fiabilité des canalisations gaz liée un processus continu d’amélioration
Des techniques
q
et p
produits : p
procédés de soudage,
g , q
qualité des aciers,, des tubes,, des
revêtements,…;
Des méthodes : qualification des soudeurs, méthodes d’inspection, analyses des défauts,
méthodes de réparation
Prise en compte des facteurs humain : prise en compte des comportements humains dans
les organisations, les procédures de travail

Au cœur d’organisations
g
bien structurées et expérimentées
p
:
EPRG (depuis 1972) : European Pipeline Research Group
PRCI (depuis 1952) : Pipeline Research Council International
Etc…
21

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 LES SUJETS ACTUELS D’ETUDES

A service
Au
i d
de la
l fiabilité
fi bilité ett de
d la
l performance
f
Tubes de nouvelles génération : Transport de gaz à des pressions plus élevées;
Procédés automatisés de soudage et contrôle sur chantier : notamment en conditions
extrêmes (conditions arctiques)
Critères
C
itè
d défaillance
de
déf ill
b é sur la
basés
l déformation
déf
ti
li it : pour une prise
limite
i en compte
t plus
l
réaliste des sollicitation à déplacement imposé comme les chargements du sol
Facteur humain sur toute la chaîne : construction,, intervention en exploitation
p
Nouvelles techniques de prévention et de détection des agressions : fibres optiques,
émission acoustique, drones, surveillance satellite
Critères d’analyse des défauts : particulièrement pour les défauts de type enfoncement
Réparations
p
: Composites,
p
, réparations
p
internes

Application pour d’autres gaz à grande échelle

• Hydrogène en tant que vecteur énergie
22

• transport CO2 pour séquestration

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