GENERALITES SUR LES PIPELINES

GENERALITES SUR LES PIPELINES

Caractéristiques des tubes

La plupart des pipelines sont faits d’acier, bien que le plastique et l’aluminium soient parfois utilisés pour les réseaux de distribution de gaz naturel. Les pipelines d’acier est fabriqué en soudant de courtes sections de tuyaux (20 m) les uns aux autres. Après la radioscopie de l’assemblage, le tuyau est ensuite enveloppé d’une couche protectrice avant d’être enterré. Tous les pipelines, sans exception, font l’objet d’une inspection en plus d’être soumis à une épreuve de pression avant leur utilisation. Ces caractéristiques principales (diamètres, épaisseur, type d’acier, spécifications de construction, température et pression d’exploitation…) sont régies par tout un ensemble de règles et font l’objet de multiples calculs et de compromis économiques.
Le diamètre d’une canalisation est déterminé en fonction du débit des produits à acheminer, de leur viscosité et de leur densité, de façon à réaliser un compromis économique entre la puissance des stations de pompage ou de compression à installer et l’importance de l’investissement total à réaliser.

Défauts rencontrés dans les canalisations

Bien que le transport de produits dangereux par pipeline soit considéré comme un moyen de transport sûr et malgré la gestion rigoureuse du réseau de pipelines, des défaillances sont identifiées principalement dans la surveillance des travaux effectués dans ce couloir. La sécurité du réseau de transport et la disponibilité, exempte de perturbations de l’agent énergétique gaz naturel sont incontournables si l’on veut garantir la prospérité économique. La multiplication des accidents plus ou moins graves, notamment dus à la corrosion, ainsi que leur incidence sur l’économie mondiale et leur impact sur l’environnement rendent le transport des hydrocarbures de plus en plus préoccupant. Les cas les plus fréquents sont relatifs à des incidents amorcés à partir de défauts issus soit de l’élaboration du matériau, soit de la fabrication, de l’assemblage, de la réparation ou des conditions d’exploitations des tubes et qui ont conduit à la naissance et à la propagation des fissures superficielles où travers antes suivies de fuites. On trouve six catégories principales de causes des accidents :
Agression externe ou activité tierce (les plus répandus) ;
Corrosion interne ou externe ;
Défaut de construction ou défaillance de matériels ou défaut mécanique ;
Mouvement de terrain ou risques naturels en général ;
Erreurs opérationnelles;
Autres et causes inconnues.

Avantages de pipelines

Pour le transport de grandes quantités de liquide (le liquide ou le gaz), un pipeline est incontestément le mode le plus privilégié de transport. Même pour les solides, il y a beaucoup de cas cette faveur le pipeline sur d’autres modes de transport. Les avantages de les pipelines sont :
Économique dans beaucoup de circonstances. Les facteurs qui préfèrent des pipelines incluent grand débit, terrain accidenté et environnement hostile (tel que transport par les marais). Sous les conditions ordinaires, les pipelines peuvent liquides de transport (liquides ou gaz) à une fraction du prix de transport par le camion ou le train Le transport ferme par le pipeline est beaucoup plus complexe et coûteux que le transport liquide.
Enfin, dans beaucoup de cas, pipelines sont utilisés pour transporter des solides parce que le prix est inférieur que pour d’autres modes du transport, tel que les camions.
Consommation d’énergie basse. Le fait d’être intensif d’énergie de grands pipelines est beaucoup inférieur que ce de camions et est encore inférieur que ce de rail. Le le fait d’être intensif d’énergie est défini comme l’énergie consommée dans le transport poids d’unité de chargement sur la distance d’unité, dans les unités telles que Btu par tonmile.
Sympathique à l’environnement. C’est dû principalement au fait que la plupart des pipelines sont le métro. Ils ne posent pas la plupart des problèmes environnementaux associé aux camions et aux trains, tels que la pollution de l’air, le bruit, les embouteillages sur les autoroutes et aux traversées de rail et aux animaux tuants qui se sont égarés sur autoroutes et chemins de fer. Les oléoducs peuvent polluer la terre et les fleuves quand a la fuite ou la rupture se développent. Cependant, beaucoup plus de déversements accidentels se produiraient si les camions et les trains ont transporté du même pétrole.

Soudage manuel à l’arc électrique avec électrode enrobée

Le soudage manuel à l’arc avec électrodes enrobées permet d’assembler ou de recharger des éléments ou des pièces métalliques au moyen de cordons de soudure. Il s’agit du type de soudage le plus répandu. L’énergie nécessaire à la fusion du métal est fournie par un arc électrique jaillissant entre les pièces à souder et une électrode fusible fournissant le métal d’apport. La soudure à l’arc électrique est une soudure de type autogène, pour l’assemblage de pièces en acier. Les assemblages ainsi obtenus sont très résistants puisque l’acier est mis en fusion et les deux éléments soudés ne forment plus qu’une seule masse en acier après soudage.
Les applications de ce procédé sont particulièrement nombreuses. La mobilité des appareils et la grande diversité des types d’électrodes permettent d’effectuer des travaux sur un certain nombre de métaux et de leurs alliages comme les aciers non alliés ou faiblement alliés, les aciers inoxydables, les fontes et dans certaines conditions, l’aluminium, le cuivre et le nickel. Tous les types d’assemblage (bord à bord, d’angle…) et toutes les positions de soudage (à plat, en corniche…) sont possibles. Il y a mise en fusion des pièces à souder et du métal d’apport. Pour obtenir cette fusion il faut une température très élevée supérieure à 3000°C. Celle-ci est obtenue par court-circuit entre deux électrodes (la pièce à souder et l’électrode constituée de métal d’apport) en créant un «arc électrique» qui est une sorte d’étincelle continue de très forte puissance qui dégage à la fois de la lumière et une chaleur intenses.

Soudage à l’arc électrique type TIG (Tungsten inert gas)

L’abréviation TIG (Tungsten Inert Gas) désigne le procédé de soudage en atmosphère inerte avec électrode de tungstène ; on le trouve quelquefois sous l’appellation de GTAW (Gas Tungsten Arc Welding). Son principe est de créer un arc électrique entre une électrode réfractaire de tungstène et la pièce à souder. Un gaz inerte protège la zone de métal en fusion contre l’air ambiant durant le soudage.
Le soudeur tient dans sa main la torche qui alimentera en énergie le bain de fusion. De cette torche jaillira un jet de gaz inerte, généralement de l’argon ou de l’hélium, voire un mélange argon +hélium. Ce gaz l’instar des autres procédés de soudage protégera le bain de fusion pendant toute l’opération. L’introduction éventuelle d’un métal d’apport peut être réalisée directement dans le bain de métal fondu soit sous forme de baguettes, soit sous forme de fil.

Cycle thermique du soudage multi passes

Au voisinage de la première passe on observe les cycles thermiques les plus sévères, par rapport à la température maximale atteinte et la rapidité du refroidissement. Les passes suivantes provoquent à cet endroit des cycles de plus en plus atténues. Lorsque le temps entre les passes est inférieur à une certaine valeur qui dépend des conditions de soudage,  la température minimale au point A augmenté à chaque passe. Suivant la disposition des passes, une même température  peut être dépassée deux ou plusieurs fois en une région donnée au cours des passes successives. La structure finalement observée en cette région est le résultat de la succession des cycles correspondants. Le dépôt d’une passe modifie la structure de la passe précédente (ou des passes précédentes), en produisant sur celle-ci un recuit ou un revenu de la structure. Voir  représentant les modifications dues au cycle thermique pour le soudage multi passes . Cette observation vaut aussi bien pour la ZAT que pour le métal fondu, lui aussi réchauffé et, s’il y a lieu, transformé au cours des passes successives  La notion de pré et post chauffage, qui concerne essentiellement la première et la dernière passe, doit être complété par la notion de température entre passes. Cette température est définie comme étant la température atteinte au refroidissement par le métal déposé avant le dépôt de la passe suivante. Elle est à la fois température de préchauffage pour la passe suivante et température minimale du post – chauffage pour les passes précédentes.

Table des matières

Introduction générale
CHAPITRE I GENERALITES SUR LES PIPELINES
Introduction
I.1 Définition 
I.2 Composantes de pipelines 
I.3 Caractéristiques des tubes
I.4 Grades 
I.5 Exigences matérielles 
I.5.1 Propriétés Chimique
I.5.2 Propriétés mécaniques
I.5.2.1 Propriétés de traction
I.6 Laminage 
I.7 La soudabilité 
I.8 Fabrication des tubes 
I.8.1 Familles de tubes
I.8.2 Tubes soudes en spirale
I.8.3 Les tubes soudés sous forme longitudinale
I.8.4 Les tube réalisé sans soudure
I.9 Revêtement des tubes 
I.9.1 Revêtements extérieurs
I.9.1.1 Revêtement Fusion Bonded Epoxy
I.9.1.2 Revêtement extérieur polyoléfine 3 couches
I.9.1.3 Revêtements par l’émail de goudron (Coal tar enamel coatings )
I.9.1.4 revêtements par bande (Tape coatings )
I.9.1.5 revêtements par un plastic Rétractable a la chaleur (Heat-shrinkable plastic coa-tings)
I.9.2 Revêtements intérieurs
I.10 Défauts rencontrés dans les canalisations 
I.11 Méthodes de réparation des tubes
I.11.1 Réparation par demi-coquilles soudées
I.11.2 Réparation par Clock spring
I.12 Avantages de pipelines 
I.13 contraintes exerçant sur les conduites 
I.13.1 Sollicitation d’un réseau
I.13.2 sources de contrainte circonférentielle
I.13.3 sources des contraintes longitudinales
CHAPITRE II GENERALITES SUR LE SOUDAGE
Introduction
II.1 Définition 
II.2 Procédés de soudage 
II.3 Les procédures de soudage des pipelines 
II.3.1 Soudage à l’arc électrique
II.3.1.1 Soudage manuel à l’arc électrique avec électrode enrobée .
II.3.1.2 Soudage à l’arc électrique type TIG (Tungsten inert gas)
II.3.1.3. Les procédés de soudage MIG/MAG
II.3.2 Les paramètres du soudage
II.3.2.1 L’intensité du courant de soudage
II.3.2.2. La tension du soudage
II.3.2.3. Energie nominale et vitesse de soudage
II.4 La géométrie d’un joint soudée bout à bout des tubes
II.4.1. Composition d’un chanfrein en bout de tube
II.4.1.1 Le chanfreinage
II.4.1.2 Le dressage
II.4.1.3 Le délardage intérieur
II.5 Aspect thermique du soudage 
II.5.1 Cycle thermique du soudage mono passe
II.5.2 Cycle thermique du soudage multi passes
II.6. Aspects métallurgiques du soudage
CHAPITRE III LES DIFFERENTES CRITERES DE LA QUALITE DES JOINTS SOUDEE DU PIPELINES
Introduction
III.1 L’influence des paramètres de soudage 
III.1.1 L’influence de la tension
III.1.2 L’influence de L’intensité
III.1.3 L’Influence du diamètre de fil utilisé
III.1.4 L’influence Vitesse de déplacement
III.2 Les défauts des soudages 
III.2.1 Les fissures
III.2.2 Types des fissures
III.2.2.1 Fissures de Gorge (Throat Cracks)
III.2.2.2 Fissures de Racine
III.2.2.3 Fissures de Cratère
III.2.2.4 Fissures au raccordement
III.2.2.5 Fissures Sous -Cordon (ou de Zone Affectée Thermiquement)
III.2.2.6 Fissures de réchauffages (Reheat cracking)
III.2.3 Fissure à chaud (ou de solidification)
III.2.4 Fissures à froid
III.2.5 Manque de pénétration
III.2.6 Manque de fusion
III.2.6.1 Manque de fusion dans le flanc de la soudure
III.2.6.2 Manque de fusion entre passes
III.2.6.3 Manque de fusion à la racine de la soudure
III.2.7 Inclusion gazeuses
III.2.7.1 Porosités vermiculaires
III.2.7.2 Porosités de reprise
III.2.7.3 Porosités uniformes
III.2.8 Inclusion solides
III.2.8.1 Inclusions de laitier
III.2.8.2 Inclusions de tungstène
III.2.8.3 Inclusions de cuivre
III.2.9 Excès de pénétration
III.2.10 Surépaisseur ou convexité excessive
III.2.11 Effondrements ou concavité excessive
III.2.12 Débordement du cordon
III.2.14 Défauts d’alignement
III.2.15 Projections
III.2.16 Retassures et criques de solidification
III.3 Solutions et mesures préventives 
III.3.1 Réglage des Paramètres du soudage
III.3.1.1 Électrode enrobée (MMA)
III.3.1.2 Procédés TIG
III.3.2 La préparation des joints
III.3.2.1 Gamme d’épaisseur t ≤ 3mm
III.3.2.2 Gamme d’épaisseur 2 ≤ t ≤ 20mm
III.3.2.3 Gamme d’épaisseur 20mm ≤ t
III.3.3 Calcule de la température de préchauffage
III.3.3.1 Méthode seferien
III.3.3.2 Méthode BWRA
III.3.4 Calcul de la vitesse de refroidissement
III.3.4.1 Méthode de l’irsid
III.3.4.2 Méthode baus et chapeau
III.4. Contrôle des cordons par (CND) 
III.4.1 Contrôle visuel
III.4.2 Contrôle par ressuage
III.4.3 Contrôle par ultrasons
III.4.4 Contrôle par radiographie
III.4.5 Contrôle magnétoscopique
III.5 Les critères d’acceptation des défauts de soudure 
Conclusion générale

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