1
Réseaux d’Eau Potable Conduites en Acier Mohsen Hassine, Directeur technique, ONEP juillet 2012
2
Sommaire Un peu d’histoire d’histoire ……………… …………………………… ………………………… ……………………… …………… … Page 3 Les systèmes systèmes actuels actuels de canalisation canalisation en en acier ……….………… Page Page 5 • Fabricatio Fabrication n ..……… ..……………………… …………………………………… …………………………….………… ……….……………………….. …………….. Page 5 • Protection Protection extérieu extérieure re et intérieure intérieure ..….… ..….………………… …………………….………… …….……………………….. …………….. Page 7 • Principau Principaux x types types d’asse d’assembla mblage ge ……..… ……..………………… …………………….………… …….……………………….. …………….. Page Page 8 Normalisa Normal isation tion ……….… ……….……………… ……………………… ……………………… ……………………… ………… Page 9 Atouts Atout s / faiblesses faiblesses des des conduite conduites s en acier ………….. …………..………… ………… Page Page 11 11 Protection Protectio n active active (cat (cathodi hodique) que) cont contre re la la corrosi corrosion on …………. …………... Page Page 13 13 • Autour Autour d’une d’une canalisat canalisation ion enterrée enterrée ……..… ……..………………… ……………….……………… .……………………….. ……….. Page 13 • Princi Principe pe ..… ..………… ……………… ……………… ……………… ………..………………….……………………….. Page 14 • Protection par anodes sacrificielles ……..………………….……………………….. Page 16 • Protection Protection par soutirage soutirage de courant courant ….... …....……………… ………………….…………… ….……………………….. ………….. Page 17 Synoptiq Syn optique ue de de pose pose clas classique sique ……………… …………………………… …………………… ……… Page 18 Des chantiers (du simple simple au compliqué) ………………………... Page Page 20 Conclu Con clusio sion n : notatio notation n multimulti-cri critèr tères es ……… ……………… ……………… ……………. ……. Pag Page e 22
3
Un peu d’histoire… Des douves en bois employées par M. CHAMEROY (1883) à la tôle noire rivée étamée puis aux plaques de tôle soudées par soudure autogène ( tuyaux CHAMEROY, 1920) Fin du 19ème, fabrication de tubes en acier de <= 400 mm selon procédé MANNESMANN par laminage oblique, puis pour DN selon soudage longitudinal (DN <= 400 mm) et soudage en hélice pour tout DN, sans oublier tubes lisses sans soudure (petits DN) Epaisseur théorique entre 2,50 mm et 9,0 mm pour des pressions courantes d’épreuve en usine, entre 100 et 32 bar selon DN et e, longueurs courantes entre 8 à 9,30 m (DN>=450), 11 m Revêtement intérieur: CARBOLAC (vernis bitumineux tiré de la houille) puis émail à base de bitume de pétrole (épaisseur mini 1 mm)
4
Un peu d’histoire… Revêtement extérieur en jute + brai de houille (fin 19ème) puis Abandon du jute remplacé par la soie de verre et brai de houille plastifié (CARBOPLAST), revêtement appelé C (+ lait de chaux finition) Assemblage par joints mécaniques : joint H belge (1930), VIKING JOHNSON, joint bride ou joints soudés bout à bout ou SLIP JOINT Mais aussi: Joint PERFLEX (bride-bout uni), SECUR (uni-uni)… Pièces de raccord abondantes (coudes, tés, etc.) Environ 40 000 km de tuyaux en acier dans le réseau AEP français
5
Les systèmes actuels de canalisation en acier : Fabrication
6
Les systèmes actuels de canalisation en acier: Fabrication
7
Les systèmes actuels de canalisation en acier: Protections extérieure et intérieure Revêtement extérieur (ACS) • • •
1 - Primaire époxy 2 - Couche intermédiaire adhésive 3 - Couche polyéthylène ou polypropylène
Revêtement intérieur • Protection passive: Epoxy liquide ou Polyuréthane (300 µm)
• Protection active: Mortier de ciment (4,5 à 14 mm)
(PE: 1,8 à 3 mm, PP : 1,2 à 2,5 mm)
Longueur: 6, 9, 12, 18 m
8
Les systèmes actuels de canalisation en acier: Principaux types d’assemblage
Soudures à clin ou bout à bout Soudures en fouille, sur fouille, hors fouille possibles
9
Normalisation Normes applicables aux conduites acier Référence
Titre
NF EN 10 224
Tubes et raccords en acier non allié pour le transport de liquides aqueux, incluant l'eau destinée à la consommation humaine
NFA 49-701
Tubes en acier - Revêtement interne au moyen de mortier en ciment
XP A 49-709
Tubes en acier - Revêtements internes par peinture liquide à base de résine, époxydique, brai-époxydique et brai-polyuréthane Applications, contrôles et essais
NFP A 49-710
Tubes en acier - Revêtement externe triple couche à base de PE Application par extrusion
NFP A 49-711
Tubes en acier - Revêtement externe triple couche à base de polypropylène - Application par extrusion
NF EN 12 954
Surveillance cathodique et protection
NF A 05-250
Etude corrosivité des sols
NF EN 287-1
Qualification des soudeurs - Soudage par fusion - Partie 1 : aciers
10
Normalisation (suite) Normes applicables aux conduites acier Référence
Titre
NF EN 288-1
Descriptif et qualification d'un mode opératoire de soudage pour les matériaux métalliques - Partie 1 : règles générales pour le soudage par fusion
NF EN 288-2
Descriptif et qualification d'un mode opératoire de soudage pour les matériaux métalliques - Partie 2 : descriptif d'un mode opératoire de soudage pour le soudage de l'arc
NF EN 288-3
Descriptif et qualification d'un mode opératoire de soudage pour les matériaux métalliques - Partie 3 : épreuve de qualification d'un mode opératoire de soudage de l'arc sur acier
NF EN 571-1
Essais non destructifs - Examen par ressuage
NF EN 1435
Essais non destructifs des assemblages soudés - Contrôle par radiographie
NF EN 1714
Essais non destructifs des assemblages soudés - Contrôle par ultrasons
Etc.
…
11
Atouts / Faiblesses des conduites en acier Résistance mécanique
•
Très bonnes caractéristiques mécaniques (Traction Rm = 360 MPa, allongement mini = 23%, etc.), résistance aux grandes pressions internes (jusqu’à 100 bar selon DN)
• •
Attention : élasticité acier > celle FGS donc ovalisation acier > celle FGS Grande flexibilité (contrecarrer les mouvements de terrain, tassements différentiels, séismes, etc.)
•
Continuité résistance mécanique avec les jonctions soudées
• •
Couverture importante en normes
• •
DN extérieur entre 26,9 et 2743 mm selon norme NF EN 10224
•
Soudage Slip joint, bout à bout, automatique, à bride
•
Tuyaux de 12 m possibles selon DN et avec des jonctions soudées, étanchéité totale, non perméation et auto butée sur grand linéaire
Normalisation • Mondiale, européenne, française….
Gamme • DN, pièces de raccord, revêtements intérieur et extérieur, modes jonction
Etanchéité/Auto butée • Sur grand linéaire
Cf. chapitre « normes applicables à AEP
Protection passive: revêtement intérieur en mortier de ciment ou en résine époxy et revêtement extérieur en polyéthylène, polypropylène, polyuréthane, bandes plastiques à froid
12
Atouts / Faiblesses des conduites en acier Pose
Exploitation
Largage/Recyclage
Corrosion
•
Modes de pose variées (avec tranchée , sans tranchée), systèmes de jonctions nombreux, raccordements adaptables sur tout matériau de réseau, prise de branchement sans arrêt d’eau possible, etc.
•
Soudage sur berge ou « sur tranchée » pour descente tronçon par tronçon, d’où largeur tranchée optimisée et meilleure prévention AT
•
Modes de soudage et soudeurs qualifiés
• • •
Systèmes de réparation nombreux et complets
• •
Largage dans sous-sol très faible (revêtement extérieur)
•
Malgré la protection passive du revêtement extérieur, complétement très souvent par protection active cathodique : - revêtement peut être blessé par travaux à proximité - modification résistivité sol (pollution accidentelle, etc.) - variation niveau nappe phréatique - nouveau environnement électrique (lignes THT, réseau voisin sous protection catho., voies ferrées, tram, etc.)
Prise en charge, en dérivation en charge variées Recherche de fuites (pré localisation, corrélation acoustique) facilitée
Recyclage acier
13
Protection Active (Cathodique) contre la corrosion Autour d’une canalisation enterrée •
Travaux de voisinage et risques de blessures du revêtement
•
Modification résistivité du sol (exemple: pollution accidentelle)
•
Variation niveau nappe phréatique
•
Nouvel environnement électrique (ligne THT, nouveau réseau sous protection cathodique, voies ferrées, tramway, etc.)
Protection cathodique
14
Protection Active (Cathodique) contre la corrosion Principe: Amener l’ensemble de la surface extérieure à un potentiel suffisamment négatif pour rendre le tube entièrement cathodique et supprimer tout risque de corrosion extérieure
2 méthodes
• Protection par Anodes Sacrificielles • Protection par Soutirage de Courant
15
Protection Active (Cathodique) contre la corrosion Protection par Anodes Sacrificielles
Relier la conduite à une anode (Aluminium, magnésium ou zinc) compensant toute perte éventuelle d’électrons de l’acier
16
Protection Active (Cathodique) contre la corrosion Protection par Anodes Sacrificielles Domaine d’emploi
•
Canalisation enterrée dans sol de faible résistivité (<= 5000 Ω.m) et longueur de quelques km
•
En traversée de rivière, oued, canal
•
Posée en eau de mer
17
Protection Active (Cathodique) contre la corrosion Protection par Soutirage de Courant
Grands DN et Longueur Grande souplesse de réglage
Consommation de 1OO W pour 30 km DN 1000
Relier la conduite en acier à un déversoir métallique au moyen d’un redresseur électrique
18
Synoptique de pose classique (Ex: SLIP JOINT)
19
Synoptique de pose classique (Ex: SLIP JOINT)
20
Des chantiers (du simple au compliqué)
21
Des chantiers (du simple au compliqué)
22
En guise de conclusion, notation multi-critères Acier revêtu
FGS
Béton précontraint
Normalisation
+++
+++
+++
Environnement concurrentiel
+++
+++
+++
Gamme
+++
++
+
Propriétés mécaniques
+++
+++
-
Tenue pression interne
+++
+++
+
Rugosité intérieure
++
+
+
Inertie électricité
+
+
++
Inertie chimique
-
-
+
Jonctions / polyvalence / adaptabilité pose
+++
++
-
Butée / auto butée
+++
++
--
Précautions pose (manutention, enrobage…)
++
++
--
Raccordement / prise branchement
+++
++
--
Critère
Environnement nominatif et concurrentiel
Qualité intrinsèque
Mise en œuvre
Pondérati on
23
En guise de conclusion, notation multi critères (suite) Acier revêtu
FGS
Béton précontraint
Facteur risque / REX / Durée Vie
+
++
--
Détection réseau enterré
+
++
--
Recherche fuite
+++
+++
---
Réparabilité
+++
++
--
Empreinte carbone
+
+
-
Recyclage
++
++
--
Perméation
+++
++
-
1
2
3
Critères
Exploitation / Maintenance
Développement durable
Pondérati on
Total Classement
24
28, rue de La Baume - 75008 Paris
