LE TRANSPORT DU GAZ NATUREL PAR GAZODUC. Fiabilité des canalisations haute pression. Rémi Batisse

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1 Médiathèque GDF SUEZ /CHARLES STUDIO LE TRANSPORT DU GAZ NATUREL PAR GAZODUC Fiabilité des canalisations haute pression Rémi Batisse 18 novembre 2010

2 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

3 Première canalisation aux USA de 100 miles entre Chicago et un réservoir de gaz (Indiana) Une très brève histoire du gaz naturel Europe 1957 : Lacq (France) 1959 : Groningue (Hollande) : Mer du Nord Les Etats-Unis t produisent 80% et consomment 90% du gaz naturel dans le monde Developpement mondial (Amérique latine, Asie, Afrique, Moyen- Orient, ) > ,951 bcm 2030? ~300 bcm

4 Les grandes artères de gazoducs en Europe 4

5 Et en France? km de gazoducs 67 bar<pms<85 bar 3t terminaux méthaniers 14 sites de stockage 5

6 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

7 Progrès significatif pour la fiabilité des gazoducs A la construction Dimensionnement des gazoducs Qualité des aciers et des soudures Méthodes de contrôle à la construction En exploitation Prévention et détection des agressions Inspection des canalisations Analyse et Réparation des défauts 7

8 LA CONSTRUCTION Dimensionnement des gazoducs Étude économique fournie => diamètre et pression Épaisseur du tube à poser est donnée par : e min PMS. 2.FC.R R p FC : Facteur de Charge (arrêté ministériel i i 2006) PMS : Pression maximale de service : Diamètre Rp : Limite d élasticité 8

9 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 de déformation : Les tubes doivent pouvoir être cintrés à froid pour épouser le terrain (Généralement Allongement à rupture > 18%); Capacité d écrouissage : Suffisante notamment en cas de sollicitation à déplacement 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 l assemblage des tubes sur chantier (taux de carbone et de carbone équivalent faible) Microstructures t ferrito-perlitiques Basses teneurs en carbone équivalent, en carbone, renforcé au manganèse, voire au niobium et vanadium Limitation des teneurs en soufre et phosphore 9

10 LA CONSTRUCTION Qualité des aciers Essai de propagation de rupture (Sardaigne, 2002) Déterminer la résilience minimale nécessaire pour arrêter des propagation de rupture sur courtes distances 10

11 LA CONSTRUCTION Qualité des soudures Overmatching : Plus résistante que l acier pour tolérer des défautsen 2010 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 des différentes natures de défauts possibles dans une soudure (collage, porosités, manque de pénétration, caniveaux, désalignement, ) 11 Soudure en V de raboutage

12 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

13 LA CONSTRUCTION Méthodes de Contrôle Contrôles dimensionnels : ovalisation des tubes, Epaisseurs, Contrôle des soudures : Méthodes radiographiques, Les pressions d épreuves : en usine pour la tenue des tubes à la pression, puis sur chantier pour la tenue des soudures de raboutage 13

14 L EXPLOITATION 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 14

15 L EXPLOITATION La prévention des agressions Contre la corrosion : Revêtements externes, protection ti cathodique, Contre les agressions mécaniques : Signalisation, Déclaration des travaux, Patrouille, Surveillance aérienne, plaques de protections dans les lieux les plus sensibles, prise en compte des facteurs humains ) Plaques de protection 15

16 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

17 L EXPLOITATION L inspection des canalisations Inspection par piston instrumenté ou «Pig» en anglais 17

18 L EXPLOITATION L inspection des canalisations : mais quand elles ne sont pas «Piggables»? 18

19 L EXPLOITATION L analyse des défauts détectés té et dimensionnés i Pression d'épreuve 75 bar Pression d'épreuve 83 bar épaisseur) Profondeu ur du défaut (% 100% 90% 80% 70% 60% 50% 40% 30% 20% 10% 0% Domaine de sécurité Longueur du défaut (mm) 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 19

20 L EXPLOITATION Les réparations Rechargement Choix de la nature de la réparation : géométrie ét de la canalisation ( cintrage, ) nuance de l acier localisation de la canalisation conditions de l exploitation localisationli du défaut nature de dimension du défaut Manchon métallique 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

21 CONCLUSION Fiabilité des canalisations gaz liée un processus continu d amélioration Des techniques et produits : procédés de soudage, 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 bien structurées et expérimentées : EPRG (depuis 1972) : European Pipeline Research Group PRCI (depuis 1952) : Pipeline Research Council International Etc 21

22 LES SUJETS ACTUELS D ETUDES Au 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 : extrêmes (conditions arctiques) notamment en conditions Citè Critères de défaillance basés sur la déformation limite it : pour une prise en compte plus réaliste des sollicitation à déplacement imposé comme les chargements du sol Facteur humain sur toute la chaîne : construction, intervention en exploitation 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 internes Application pour d autres gaz à grande échelle Hydrogène en tant que vecteur énergie 22 transport CO2 pour séquestration

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