LE TRANSPORT DU GAZ NATUREL PAR GAZODUC Fi bilité ......réservoir de gaz (Indiana) monde 1957 -1968 2,951 bcm 1891 1950 ~300 bcm 3 SF2M – Fiabilité des structures de transport

© Médiathèque GDF SUEZ /CHARLES STUDIO

LE TRANSPORT DU GAZ NATUREL PAR GAZODUC

Fi bilité d li ti h t i

Rémi Batisse

Fiabilité des canalisations haute pression

[email protected] 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, Moyen-

Europe1957 : Lacq (France)

Afr que, MoyenOrient,…)

2030

?

L Et t U i

1957 : Lacq (France)1959 : Groningue

(Hollande)1967-68 : Mer du Nord

?

Première canalisation aux

USA de

Les Etats-Unis produisent 80% et

consomment 90% du gaz naturel dans le

m nd> 1970

2007

USA de100 miles entre Chicago et un

réservoir de gaz (Indiana)

monde

1957 - 19682,951 bcm

1891

(Indiana) 1950

~300 bcm3

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

Les grandes artères de gazoducs en Europe

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Et en France ?

32000 km de gazoducs

67 bar<PMS<85 bar

3 t i3 terminaux méthaniers

14 sites de stockageg

5


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 deMultiplication par 5 des longueurs de gazoducs sur la même période

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Progrès significatif pour la fiabilité des gazoducs

A la constructionDimensionnement des gazoducsg

Qualité des aciers et des soudures

Méthodes de contrôle à la construction

En exploitationPrévention et détection des agressionsg

Inspection des canalisations

Analyse et Réparation des défauts

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LA CONSTRUCTION

Dimensionnement des gazoducs

Étude économique fournie => diamètre et pressionÉtude économique fournie => diamètre et pression

Épaisseur du tube à poser est donnée par :

RFCPMSe

2.

min

FC : Facteur de Charge ( êté i i té i l 2006)

pRFC..2

(arrêté ministériel 2006)

PMS : Pression maximale de service : DiamètreRp : Limite d’élasticité

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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

C ité d déf ti L t b d i t i êt i t é à f id é lCapacité de déformation : Les tubes doivent pouvoir être cintrés à froid pour épouser leterrain (Généralement Allongement à rupture > 18%);

Capacité d’écrouissage : Suffisante notamment en cas de sollicitation à déplacementp g pimposé (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 l’assemblage des tubes sur chantier (taux deSoudable : Pour la fabrication des tubes et l assemblage des tubes sur chantier (taux decarbone et de carbone équivalent faible)

Mi t t f it litiMicrostructures ferrito-perlitiques

Basses teneurs en carbone équivalent, en carbone, renforcé au manganèse voire au niobium et vanadiumrenforcé au manganèse, voire au niobium et vanadium

Limitation des teneurs en soufre et phosphore

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LA CONSTRUCTION Qualité des aciers

E i d ti d tEssai de propagation de rupture(Sardaigne, 2002)

Déterminer la résilience minimale

nécessaire pour arrêter des ppropagation de rupture sur

courtes distances

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LA CONSTRUCTIONQualité des souduresQualité des soudures

Overmatching : Plus résistante quel’acier pour tolérer des défautsen 2010p

Ductile : Résilience suffisante pour lastabilité des défautsSoudure en X de fabrication

Présence de défauts : Conforme auxstandards sur la présence et la tailleacceptable des différentes natures depdéfauts possibles dans une soudure(collage, porosités, manque depénétration, caniveaux, désalignement,…)

Soudure en V de raboutage11


Soudure en V de raboutage

LA CONSTRUCTION

Protection contre la corrosion

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

Protection active : Protection cathodique

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LA CONSTRUCTION

Méthodes de Contrôle

Contrôles dimensionnels : Epaisseurs,ovalisation des tubes, …

Contrôle des soudures : Méthodesradiographiquesradiographiques, …

Les pressions d’épreuves : en usinepour la tenue des tubes à la pression, puisp p psur chantier pour la tenue des soudures deraboutage

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L’EXPLOITATION

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

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L’EXPLOITATION

La prévention des agressions

Contre la corrosion : Revêtements externes,t ti th diprotection cathodique, …

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

Plaques de protectionPlaques de protection

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L’EXPLOITATION

La détection des agressionsLa détection des agressions

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

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L’EXPLOITATION

L’inspection des canalisationsL inspection des canalisations

Inspection par piston instrumenté ou « Pig » en anglaisg g

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L’EXPLOITATION

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

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L’EXPLOITATION

L’ l d déf t dét té t di i éL’analyse des défauts détectés et dimensionnés

Pression d'épreuve 75 bar Pression d'épreuve 83 bar

70%80%90%

100%

épai

sseu

r)

30%40%50%60%70%

ur d

u dé

faut

(%

0%10%20%

0 50 100 150 200Pr

ofon

deu

Domaine de sécurité

Longueur du défaut (mm)

ASME 31G : Pour l’analyse de défauts de corrosion, …ASME 31G : Pour l 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 réparationsLes réparations

Choix de la nature de la réparation :é ét i d l li ti ( i t )• géométrie de la canalisation ( cintrage, …)

• nuance de l’acier• localisation de la canalisation• conditions de l’exploitation

l li ti d déf tRechargement

• localisation du défaut• nature de dimension du défaut

g

Les réparations externes : les pluscourantes Meulage, rechargement,manchon métallique, ClockSpring, …

Les réparations internes : pour des

Manchon métalliqueRéparation interne

Les réparations internes : pour dessituations de niches, réparation en zoneurbaine

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ClockSpring

CONCLUSION

Fiabilité des canalisations gaz liée un processus continu d’amélioration

Des techniques et produits : procédés de soudage, qualité des aciers, des tubes, desq p p g , q , ,revêtements,…;

Des méthodes : qualification des soudeurs, méthodes d’inspection, analyses des défauts,méthodes de réparationméthodes de réparation

Prise en compte des facteurs humain : prise en compte des comportements humains dansles organisations, les procédures de travail

Au cœur d’organisations bien structurées et expérimentées :g p

EPRG (depuis 1972) : European Pipeline Research Group

PRCI (depuis 1952) : Pipeline Research Council InternationalPRCI (depuis 1952) : Pipeline Research Council International

Etc…

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LES SUJETS ACTUELS D’ETUDES

A i d l fi bilité t d l fAu service de la fiabilité et de la performance

Tubes de nouvelles génération : Transport de gaz à des pressions plus élevées;

Procédés automatisés de soudage et contrôle sur chantier : notamment en conditionsextrêmes (conditions arctiques)

C itè d déf ill b é l déf ti li it i t lCritères de défaillance basés sur la déformation limite : pour une prise en compte plusréaliste 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 : Composites, réparations internesp p , p

Application pour d’autres gaz à grande échelle • Hydrogène en tant que vecteur énergie

22 • transport CO2 pour séquestration

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LE TRANSPORT DU GAZ NATUREL PAR GAZODUC Fi bilité ......réservoir de gaz (Indiana) monde 1957 -1968 2,951 bcm 1891 1950 ~300 bcm 3 SF2M – Fiabilité des structures de transport