Guide d étude des Réseaux en Polyéthylène Edition2011-2012
SOMMAIRE Domaines d application...4 Le polyéthylène...5 1- Historique du polyéthylène...5 1 ère synthèse : Hans von Pechmann (Allemagne)...5 1 ère synthèse industrielle du polyéthylène...5 1 ère synthèse haute pression reproductible de polyéthylène...5 1ère production industrielle...5 Développement de plusieurs types de catalyse...5 3 ème type de système catalytique...6 Développements de nouveaux systèmes à «site unique»...6 2- Les caractéristiques du polyéthylène...6 Trois types de polyéthylène...6 Deux méthodes de polymérisation sont mises en œuvre...7 Histoire du PE pour tubes pression...9 3- Matière première et propriétés...9 La légèreté...9 Flexibilité et installation...10 Flexibilité, élasticité et opération...11 Exemple du tremblement de terre à Kobe (Japon)...12 La soudabilité du polyéthylène et l absence de fuites...12 4- Les propriété mécaniques...12 a-la courbe de régression...13 b-la Propagation Rapide de Fissures (RCP, Rapid Crack Propagation)...14 c-la Propagation Lente de Fissure (SCG, Slow Crack Growth)...16 5- Les modes de fabrication des tubes et accessoires...17 L extrusion de tubes...17 Les avantages du polyéthylène...21 Types de PE utilisés...21 Propriétés chimiques...21 Corrosion...21 Perméation...21 Vieillissement à la lumière- résistance aux U.V. :...21 Propriétés mécaniques...21 Comportement aux chocs...21 Comportement au fluage...21 Résistance à la fissuration...21 Résistance à l abrasion...22 Résistance aux coups de béliers...22 Ductibilité et flexibilité:...22 Autobutage...22 Environnement...23 La longévité du produit...23 Lʼempreinte carbone...23 La production des tubes...23 Le transport des tubes de l usine au chantier...24 La pose...24 Le cycle de vie...24 Le recyclage...24 Les enjeux sanitaires...24 Normes et réglementations...25 La normalisation...25 La certification...25 La Marque NF...25 Ne pas confondre norme NF et marque NF...25 La Marque NF 114 tubes en Polyéthylène...26 Comparatif marque NF et norme NF...28 La conformité à la norme NF EN 12201-2...28 La Marque NF114...28 La réglementation : la conformité sanitaire (Arrêté du Ministère du 29 mai 1997)...28 Produits...30 Conditionnement...33 Manutention et stockage...34 Règles générales...34 Transport et livraison...34 Réception...34 Déchargement et stockage...35 Tubes en longueurs droites...35 Tubes en tourets...35 Raccords...35 Stockage sur chantier...35 Signalisation, protection & détection des conduites et fluides présents dans le sous-sol..36 Les dispositifs avertisseurs...36 Les exigences et objectifs de la norme NF EN 12613 «Dispositifs Avertisseurs»...36 La protection mécanique des conduites...37 Les étapes et étages de la protection des canalisations présentes dans le sous sol...37 La détection des conduites non conductrices...38 Accessoires...39 Les raccords...39 Les accessoires de canalisation...40 Les modes de raccordements...41 La Polyfusion ou soudure bout-à-bout...41 Description...41 Le principe...41 2
SOMMAIRE L outillage nécessaire...41 La procédure de soudage...42 Valeurs types des paramètres de soudure :...44 Lʼélectrofusion...44 Description...44 Le principe...44 L outillage nécessaire...44 La procédure de soudage...45 Le soudage des thermoplastiques par extrusion...47 Description...47 Le principe...47 Les raccords mécaniques...48 Formations...49 Formations aux techniques de soudages...49 Formations aux techniques d essais de la Marque NF 114...49 Les types d installation...50 1- Recommandations générales pour la mise en œuvre des tubes...50 Les tubes conditionnés en couronnes...51 Les tubes conditionnés en tourets...51 Les tubes conditionnés en longueurs droites...52 La mise en place de vannes ou autres appareils lourds...52 Contraintes d environnements...53 2- La Pose traditionnelle en tranchée...53 Les règles de sécurité...53 Réalisation de tranchées...54 Le remblayage des tranchées...54 Le compactage...56 La pose mécanisée...56 3- Les techniques sans tranchées...57 La pose aérienne...57 Le forage dirigé...57 Le micro tunnelier...58 Le remplacement de conduites en lieu et place...59 Essais de réception...62 Groupe 1 : Gaz combustibles...62 Contrôles avant mise en service...62 Contrôles après mise en service...62 Documents applicables...62 Groupe 2 : Applications eau potable...63 Épreuve principale en pression suivant NF EN 805...63 Généralités...63 Procédure d'épreuve...63 Phase préliminaire...63 Essai de chute de pression...64 Phase d'épreuve principale...64 Les groupes 3 & 4...65 Groupe 3 : Irrigation...65 Groupe 4 : Application industrie et eau non potable...65 Application assainissement sous pression...65 Maintenance des réseaux polyéthylène...66 Maintenance des réseaux polyéthylène...66 Guides de réparation des réseaux polyéthylène...66 Réparation provisoire...66 Réparation définitive...66 Conception du réseau polyéthylène...67 1- Le dimensionnement de la canalisation...67 1-1 Calcul de la Pression Nominale (PN)...67 1-2 La résistance à la dépression (phénomène de flambement)...68 1-3 La résistance à des surpressions répétées...70 1-3.2 Charge de surpression...72 2- Pertes de charge et écoulement libre...74 2-1 Réseau en charge...74 2-2 Réseau avec écoulement à surface libre...75 3- Dilatation et points fixes...76 3-1 Généralités...76 3-2 Calcul de la dilatation...76 4- Calculs de supportage...77 4-1 Calcul des portées...77 4-2 Support...78 4-3 Montage...79 5- Calcul de résistance mécanique...80 5-1 Caractéristiques du tuyau, définies dans le fascicule 70...80 5-2 Caractéristique de sol et de pose (extrait du fascicule 70)...80 5-3 Calcul intermédiaire (comportement rigide ou flexible)...87 (extrait du fascicule 70)...87 5-4 Détermination des actions (extrait du fascicule 70)...88 5-5 Détermination des sollicitations (extrait du fascicule 70)...92 5-6 Vérification aux états limites ultimes (extrait du fascicule 70)...95 5-7 Résultats de l étude du TEPPFA (The European Plastic Pipes ant Fittings Association) sur le comportement mécaniques des canalisations plastiques enterrées...98 6-Les influences extérieures...101 6.1-La tenue au feu...101 6.2-La tenue au rayonnement ultraviolet (UV)...102 6.3-La tenue au gel...103 6.4-Ancrages, butées, passages de paroi...103 Abbréviations-Glossaire...104 3
DOMAINES D APPLICATION Réseau et branchement d eau potable Distribution Gaz Irrigation et micro irrigation Assainissement, évacuation d effluents divers Réseau d incendie Réseau d air comprimé (canon à neige arrivée d air) Transport de fluides corrosifs (Industrie) Réhabilitation Emissaire en mer Protection des câbles (fibres optiques, énergie) Protection des canalisations (gaz, eau) Protection des câbles en acier (dont câbles de précontrainte des ponts) Etc 4
POLYÉTHYLÈNE 1 - Historique du polyéthylène 1 ère synthèse : Hans von Pechmann (Allemagne) - 1898 Réalisée par accident pendant le chauffage de diazométhane. Eugen Bamberger and Friedrich Tschirner ont caractérisé cette substance blanche et cireuse constituée de longues chaines à motif -CH 2 - et l ont nommé «polyméthylène». 1 ère synthèse industrielle du polyéthylène - 1933 Réalisée à nouveau par accident chez ICI Chemicals : Eric Fawcett et Reginald Gibson appliquent une très haute pression de quelques centaines d atmosphères sur un mélange d éthylène et de benzaldéhyde. La réaction est alors initiée par une contamination sous forme de traces d oxygène, ce qui explique la difficulté de reproduire l expérimentation au début. 1 ère synthèse haute pression reproductible de polyéthylène - 1935 Réalisée par un chimiste d ici, Michael Perrin. Les bases de la synthèse industrielle du polyéthylène basse densité (LDPE) sont établies. 1 ère production industrielle - 1939 Développement de plusieurs types de catalyse (polymérisation d éthylène à des conditions de températures et pressions plus modérées). 1 ère catalyse basée sur le trioxyde de chrome 1951 Réalisée par Robert Banks et Paul Hogan chez Phillips Petroleum, tous deux inventeurs du polypropylène semi-cristallin et du polyéthylène haute densité (HDPE). Ces 2 plastiques furent vendus sous la marque commerciale MARLEX. Paul Hogan Né le 7 août 1919 Polymers and Production Thereof HDPE and Polypropylene Plastics Patent Number(s) 2,825,721 Robert Banks Né le 24 novembre 1921 Décédé le 3 janvier 1989 Polymers and Production Thereof HDPE and Polypropylene Plastics Patent Number(s) 2,825,721 5
POLYÉTHYLÈNE 1953 : Karl Ziegler développe un système de catalyse basé sur des halogénures de titane et un organoaluminium, travaillant à des conditions encore plus modérées que celles de la catalyse Philips. Il faut cependant noter que la catalyse Phillips est moins coûteuse et plus aisée à mettre en œuvre. Les deux systèmes persistent dans l industrie à ce jour. A la fin des années 1950, les deux types de catalyse, Philips et Ziegler sont utilisées pour la production de HDPE. Phillips avait initialement des difficultés pour produire un HDPE de qualité uniforme et a rempli des entrepôts de produits hors spécifications. 3 ème type de système catalytique : les métallocènes - 1976 - Walter Kaminsky et Hansjörg Sinn (Allemagne). Développements de nouveaux systèmes à «site unique» (single-site) post-métallocène. Ils offrent une plus grande maîtrise de la structure du polymère que les métallocènes. Fujita chez Mitsui Corporation, a démontré que certains complexes iminophenolates de groupe IV métalliques présentent une plus grande activité que les métallocènes. 2- Les caractéristiques du polyéthylène - Composé uniquement de carbone et d hydrogène. - Matériau thermoplastique, fait à partir du monomère éthylène (C 2 H 4 ). - Plus léger que l eau (masse volumique entre 0.90 et 0.96 g/cm³). - Polymère semi-cristallin. - Thermo-fusible. - Brûle entièrement en rejetant du CO 2 et de l eau. - Non toxique et inerte. Trois types de polyéthylène Le polyéthylène basse densité (PEbd ou LDPE) qui est un polyéthylène pur. Sa masse volumique se situe entre 915 et 935 kg/m 3. On observe des branchements longs de 1000 à 10000 carbones. 6
POLYÉTHYLÈNE Le polyéthylène basse densité linéaire (PEbdl ou LLDPE) qui est un copolymère. Sa masse volumique se situe entre 900 et 935 kg/m 3. On observe environ 10 à 20 branchements courts (copolymères) tous les 1000 carbones. Le polyéthylène haute densité (PEhd ou HDPE) qui est un homopolymère ou plus souvent légèrement copolymérisé. Sa masse volumique se situe entre 935 à 965 kg/m 3. On observe environ 0 à 10 branchements courts tous les 1000 carbones. Nota : la dénomination PEmd (polyéthylène moyenne densité) est parfois utilisée pour l intervalle de masse volumique de 930 à 940 kg/m³. Deux méthodes de polymérisation sont mises en œuvre Polymérisation du PEbd : - Haute pression (2000 bar) - Hautes températures (200-300 C) - Initiation par radicaux libres (ROOR) - Pas de comonomère Polymérisation du PEbdl et du PEhd : - Basse pression (20 bar) - Basses températures (70-100 C) - Catalyseurs métaux de transition - Comonomère C4 Butène C6 Hexène C8 Octène La copolymérisation du polyéthylène Elle est «contrôlée» par le catalyseur qui possède des sites actifs. 7
POLYÉTHYLÈNE Le polyéthylène bimodal Il est obtenu en mélangeant deux types de synthèses. On obtient alors deux types de chaînes macromoléculaires de polyéthylène : Ce type de produit présente quelques propriétés intéressantes : 8
POLYÉTHYLÈNE Histoire du PE pour tubes pression 3 - Matière première et propriétés Par rapport aux matériaux traditionnels, le polyéthylène offre plusieurs avantages : - Légèreté, - Flexibilité et élasticité, - Installation rapide et facile, - Pas de corrosion, - Bonne résistance chimique, - Pas de fuites, - Faible friction / faible perte de charges, - Meilleure qualité de l eau transportée, - Facilité d installation des connexions et des branchements, - Pas d encrassement. Grâce à ces propriétés, de nombreux pays ont adopté le PE comme la solution idéale pour les réseaux de distribution eau et gaz. La légèreté Elle permet une manutention facile de produits et par conséquent une main d œuvre réduite, moins de machines et les tubes polyéthylène flottent. 9
POLYÉTHYLÈNE Poids par métre de tube pression (PN 10) Flexibilité et installation Elle permet de suivre le terrain, de diminuer le nombre de connexions et de rendre le tracé du réseau plus facile. 10
POLYÉTHYLÈNE La flexibilité des tubes permet de les transporter et de les stocker en tourets. On peut enrouler jusqu à 200 m de tube, permettant ainsi d avoir de grandes longueurs. Les avantages résultants sont : - De grandes longueurs, - Moins de connexions et soudures, - Moins de manipulations et manutention, - Moins de risques de fuite, - Suit la forme du terrain, - Moins d engineering, - Ceci représente un gain de temps et d argent et une amélioration de la fiabilité. Cette propriété permet également l utilisation de techniques d installation récentes : - Narrow trenching - U or C-lining - Swage lining - Slip lining - Pipe bursting - Directional drilling Flexibilité, élasticité et opération Elle contribue à la durée de vie des tubes car elle procure : - Une excellente résistance aux variations de pression, aux coups de bélier, - Une relaxation de contrainte liée aux contraintes internes (charges constantes ou trafic routier par exemple), - Une résistance aux mouvements de terrain, tremblements de terre, - Une résistance aux chocs (machines, ). 11
POLYÉTHYLÈNE Exemple du tremblement de terre à Kobe (Japon) A l issue du grand tremblement de terre à Kobe, le 17 janvier 1995, l expertise a dénombré 26 459 ruptures de tubes. Les matières utilisées étaient le polyéthylène, le PVC, la fonte ductile, l acier, le béton. Le nombre de ruptures sur le tube PE s élève à ZERO! La soudabilité du polyéthylène et l absence de fuites Une connexion mécanique = un risque de fuite. Pour garantir un réseau sans fuite, il y a deux méthodes : - Limiter le nombre de connexions, ce qui est réalisable avec les tubes polyéthylène qui peuvent être installés en grandes longueurs. - Éviter les connexions mécaniques en réalisant des soudures entre les tubes polyéthylène. Soudure bout à bout Soudure par manchon électro-soudé 4 - Les propriété mécaniques Il existe 3 propriétés mécaniques essentielles pour caractériser le PE : a : la courbe de régression b : la propagation rapide de fissure (RCP) c : la propagation lente de fissure (SCG) Propagation lente de fissure (Résistance à l entaille) Propagation rapide de fissure 12
POLYÉTHYLÈNE a-la courbe de régression La courbe de régression est réalisée en faisant des essais de pression hydrostatique à différentes contraintes et températures afin de construire une courbe qui pourra permettre l exploitation temps-température à 20 C jusqu à un temps de 50 ans et assurer le dimensionnement correct des tubes dans l application réelle. Exemple de courbe de régression typique pour un matériau de 1ère génération : Le test de pression hydrostatique Un échantillon de tube est mis sous pression dans un bac d eau à une température définie et on observe l évolution de ses caractéristiques en fonction du temps. 3 modes de rupture peuvent se produire : 13
POLYÉTHYLÈNE Evolution des grades PE pour tubes : augmentation de la tenue à la pression Les nouvelles révisions des normes ISO et EN interdisent la présence d un genou à 80 C avant 5000 heures. La classification MRS (minimum required strength) : b-la Propagation Rapide de Fissures (RCP, Rapid Crack Propagation) Sous des conditions sévères telles qu une pression élevée et/ou une température basse, un impact sur un tube sous pression peut conduire à une fissuration rapide pouvant se propager sur plusieurs centaines de mètres, dans le cas de canalisation rigides de types métalliques. La mesure du RCP peut s effectuer selon deux types de tests : - Le full scale testing (FST) ou essai pleine échelle, - Le test S4 (Small Scale Steady State). 14
POLYÉTHYLÈNE Full Scale Testing (FST) : Le test est réalisé sur de grandes longueurs de tubes. De grands réservoirs de gaz sont requis. Le test est cher et complexe à réaliser mais il est très proche de la réalité. Rupture d une canalisation par RCP Test RCP Full Scale 15
POLYÉTHYLÈNE Test S4 (Small Scale Steady State) : Ce test est réalisé typiquement sur un tube de 110 mm de diamètre et de SDR11. La cage de confinement et les déflecteurs internes entrainent des conditions plus sévères de test. Le test S4 est moins cher et plus facile à réaliser. Il est également plus sévère que le test Full Scale. c-la Propagation Lente de Fissure (SCG, Slow Crack Growth) C est un processus de vieillissement de la résine à long terme conduisant à une rupture dite fragile. Ce processus est accéléré par les rayures et pierres en contact avec le tube. Elle peut être mesurée en attendant l apparition du genou dans la courbe de régression, réaliste mais cher et très long, ou à l aide du test notch (test sur tube entaillé). L ESC est accéléré par la concentration des contraintes dans l entaille. 16
POLYÉTHYLÈNE 5 - Les modes de fabrication des tubes et accessoires L extrusion de tubes La ligne d extrusion est globalement constituée de 4 zones. Profils de température standards pour le polyéthylène des tubes Les températures maximales recommandées sont : Zone d alimentation 50 C Fourreau 180-205 C Tête 205-210 C Filière 205-220 C Température de masse 200-220 C Lorsqu un fourreau est équipé d une culasse rainurée, la température doit être maintenue à 50 C ou moins dans la zone d alimentation. La différence de température de la matière fondue entre le bout de la vis et la filière ne doit pas excéder 10 C. Le phénomène de sagging A cause de la faible conductivité thermique du polyéthylène, la surface interne ainsi que le cœur de l épaisseur des tubes épais restent à l état fondu pendant un temps important. Le matériau en fusion peut alors s écouler à l intérieur de la paroi du tube. 17
POLYÉTHYLÈNE Ce flux gravitationnel de polyéthylène fondu s appelle sagging ou fléchissement. Le résultat est une différence parfois importante d épaisseur en différents endroits de la paroi. Pour les grades PE100 classiques, le phénomène apparaît pour des épaisseurs de paroi à partir de 40-50 mm. Les facteurs influençant le sagging sont : Sur la matière première : - La tenue en fondu du grade polyéthylène (PE) considéré ( viscosité à faibles gradients de vitesse), - La cristallinité ( chaleur de fusion ou de cristallisation), - L épaisseur du tube considéré. Sur le procédé de fabrication : - La température (impact sur la viscosité en fondu), - L excentricité de la filière (pour compenser l augmentation d épaisseur vers le bas), - Le taux d étirage durant l extrusion (rapport entre le diamètre du tube et le diamètre de la filière), - L influence du refroidissement dans le bain est relativement faible. L injection des accessoires (raccords) en PE100 - La machine d injection : La matière est transportée et fondue dans l unité d injection. Une pression est appliquée sur la vis pour faire avancer la matière fondue. Le moule est maintenu fermé durant l injection et le refroidissement. Ensuite le moule est ouvert et la pièce moulée éjectée. 18
POLYÉTHYLÈNE - Le cycle d injection : Il se compose de 4 étapes de moulage principales : remplissage du moule, maintien en pression, refroidissement et plastification de la matière pour le cycle suivant, ouverture du moule, éjection de la pièce et de fermeture du moule. 1 ère étape - Le remplissage du moule C est une phase dynamique où la vis effectue un mouvement vers l avant avec une vitesse du flux de matière imposée, soit constante, soit avec un profil. La vis joue alors le rôle de piston. A environ 95 % du remplissage complet de l empreinte du moule, il y a commutation, c est-à-dire passage de la phase dynamique à la phase de maintien appelée également phase statique. Type d écoulement de la matière 2 ème étape La phase de maintien et de compactage Une forte pression (300 à 1000 bar) reste imposée sur la matière pour permettre d en rajouter dans la cavité de moulage (= empreinte) pour compenser le retrait dû au refroidissement de la matière et à la cristallisation du polyéthylène. Le maintien se termine lorsque la solidification est complète au niveau du seuil d injection. 3 ème étape Le refroidissement Il démarre en même temps que le remplissage du moule. Son temps est évalué à environ 2,5 fois l épaisseur pièce élevée au carré. La plastification pour préparer le prochain cycle démarre quand la phase de maintien est achevée. La vis exécute un mouvement de rotation et recule vers l arrière. La vitesse de vis est fonction du diamètre de vis et de la masse injectée en une fois. Une contre-pression est exercée simultanément sur la vis pour assurer une bonne homogénéisation de la matière. 4 ème étape - Mouvement du moule et éjection des pièces Le moule s ouvre, la pièce est éjectée et le moule se referme pour réaliser le prochain cycle. 19
POLYÉTHYLÈNE Résumé du cycle d injection 20
AVANTAGES DU POLYÉTHYLÈNE Types de PE utilisés Pour les applications courantes, les PE 80 et 100 sont les plus utilisés. Propriétés chimiques Le PE résiste bien à de nombreuses substances chimiques. En règle générale, cette résistance est évaluée par un gonflement des éprouvettes ou leur allongement à la rupture. Elle est d autant meilleure que la masse volumique et la masse moléculaire sont élevées. Pour connaitre la tenue du PE aux substances chimiques, se reporter à la norme NFT 54-070 ou l ISO-TR 10358. Corrosion : Le PE est inerte chimiquement. Il est imputrescible et ne se corrode pas. Un tube PE est insensible à une corrosion chimique ou électrique. Perméation : De par leurs caractéristiques, les tubes PE présentent une bonne résistance à la perméation de la plupart des produits chimiques. Dans le cas de la présence dans le sol d une forte pollution de composés aromatiques, un gainage du réseau est recommandé. Vieillissement à la lumière- résistance aux U.V. : De par la présence d antioxydants résistant spécifiquement à l action des UV et de l incorporation de noir de carbone bien sélectionné et correctement dispersé, on peut estimer une durée de vie de 20 ans en exposition continue en climat tempéré. Propriétés mécaniques Comportement aux chocs : Les PEHD et PEMD ont une excellente résistance aux chocs et sont capables de dissiper une partie de l énergie transmise au cours du choc par des mécanismes de déformation. Comportement au fluage : Le phénomène de fluage qui désigne l évolution au cours du temps de la matière soumise à charge constante est une des manifestations de la nature viscoélastique des matières plastiques. Cette propriété doit nécessairement être prise en compte dans le dimensionnement des tuyaux qui sont soumis à contrainte et destinés à des applications de longue durée. Résistance à la fissuration : Les nouvelles générations de PE présentent un excellent comportement à la fissuration des tubes. En plus de la pression interne, d autres charges peuvent être exercées sur un tube lors de son installation ou lorsqu il est en service comme par exemple des poinçonnement et des défauts de surface causés par une pose peu précautionneuse. Une haute résistance à la propagation lente de fissures est dès lors importante pour atteindre la durée de vie calculée. Différents tests permettent de s assurer de cette tenue à la fissuration, le plus connu est l essai sur tube entaillé (NF EN ISO 13479). 21
AVANTAGES DU POLYÉTHYLÈNE Résistance à l abrasion : La structure du PE lui assure in coefficient de friction faible, permettant dans certaines limites un frottement à sec avec les métaux. La résistance à l abrasion des tuyaux en PE est remarquable et ces tuyaux se révèlent supérieurs à l acier pour le transfert de substances abrasives en suspension. Résistance aux coups de béliers : La nature de la matière limite les efforts du coup de bélier par un effet d amortissement rapide. La longévité du réseau s en trouve améliorée. Ductibilité et flexibilité : La ductibilité du PE permet aux réseaux de bien résister aux vibrations et contraintes liées aux mouvements de terrain. Le tube est flexible; ainsi il s adapte parfaitement à des conditions de pose nécessitant des changements de direction et des tracés difficiles. Le tube PE s adapte aussi au mouvement du sol. Autobutage Les réseaux en PE, de part l aptitude du matériau à être conditionné en grande longueur, permettent de limiter les points d ancrage du réseau. 22
ENVIRONNEMENT La production de tous les plastiques ne nécessite que 4% de la production mondiale de Pétrole. Par leur apport sur notre vie quotidienne (légèreté des véhicules, isolation, remplacement de métal, etc...) ils permettent une économie énergétique de 25%. La balance est donc très largement positive et ils contribuent ainsi à la préservation des ressources énergétiques.le transport des résines polymères se fait par voie maritime et fluviale, ou par le train, ce qui réduit la facture énergétique de l'approvisionnement. Son faible prélèvement sur la ressource pétrolière et sa recyclabilité font du PEHD une ressource quasi-inépuisable. Le Polyéthylène est précieux, c'est pour quoi on le recycle. La longévité du produit L eau est au centre des préoccupations de notre nouveau millénaire. La raréfaction des sources d eau potable et la distribution auprès des populations sont des sujets essentiels. Il n y a plus de place pour le gaspillage. Les réseaux d adduction d eau sous pression doivent de plus en plus répondre à des normes de qualité exigeantes en termes de propriétés physiques dans le temps et organoleptiques, mais aussi en terme d adaptabilité à l environnement en milieu urbain ou rural. Le polyéthylène haute densité (PEHD), utilisé depuis plus de 50 ans, a fait ses preuves et continue à offrir d innombrables perspectives grâce à l évolution constante des techniques de fabrication des matières premières, des tubes, raccords et accessoires. Des normes internationales, telle que la norme ISO/TR 9080, permettent, à partir de mesures mécaniques en température, d extrapoler la durée de vie jusqu à 100 ans! Lʼempreinte carbone Les tubes en polyéthylène constituent une excellente réponse au regard des critères du développement durable, avec un bilan Carbone très favorable, de la production de tubes, au transport de l usine au chantier puis à la mise en œuvre de techniques modernes de pose. La production des tubes Des études montrent par rapport à un matériau traditionnel une nette différence en faveur du polyéthylène PEHD lorsqu on raisonne en mètre linéaire de tube à diamètre nominal (DN) caractéristiques de pression nominale (PN) équivalentes. Exemples : - Pour un tube DN 160 (PN16) : PEHD 3,4 kg d équivalent Carbone / m de tube fabriqué, Fonte 13,8 kg d équivalent Carbone / m de tube fabriqué. - Pour un tube DN 800 ( PN16) : PEHD 83,3 kg d équivalent Carbone / m de tube fabriqué, Fonte 132,5 kg d équivalent Carbone / m de tube fabriqué. 23
ENVIRONNEMENT Le transport des tubes de l usine au chantier Le poids d'un tube PE est 4 à 10 fois inférieur au poids d'une fonte par exemple, ce qui permet un transport beaucoup plus économique en carburant. Par exemple, pour un tube DN 100 et PN 16, la quantité d équivalent Carbone émise est divisée globalement par 4 par rapport à la fonte. La pose La légèreté relative du polyéthylène permet de minimiser l'utilisation des engins de chantier. Lors dune pose traditionnelles, la réduction d émission de gaz à effet de serre peut atteindre 20 %. Avec les techniques sans tranchées, elle atteint 80 %. Le cycle de vie La production de tubes et canalisations polyéthylène PEHD n'émet aucun rejet dans l'environnement. 100% des rebuts de production sont recyclés sur site et l'eau servant au refroidissement des canalisations produites circule en circuit fermé. En conséquence, aucun rejet n'est à craindre pour l'environnement. La fiabilité du polyéthylène PEHD en terme d'étanchéité surclasse tous les autres matériaux. Sa flexibilité lui permet de s'adapter à tous les terrains, sans risque de casse ou de fuites. Le réseau soudé, son taux de défaillance est proche de ZERO, même sous contraintes. C'est un matériau extrêmement résistant, ce qui explique son expansion sous tous les climats et permet de préserver de manière considérable la ressource en eau. Le Polyéthylène est le matériau le plus utilisé au monde pour sa fiabilité. cf : site de TEPPFA-étude EPD (www.teppfa.org/epe-pe.asp) Le recyclage Le polyéthylène PEHD est un matériau 100% recyclable et sans retraitement spécifique en fin de vie. Il peut être broyé et utilisé dans d autres applications. Il peut également être valorisé par incinération avec récupération d énergie. Les enjeux sanitaires Le PEHD, en tant que matériau, est considéré comme neutre vis-à-vis de l eau. Pour le transport de l eau potable, les matières premières et les canalisations répondent à des critères stricts : - Délivrance d ACS (Attestation de Conformité Sanitaire) par des laboratoires agrées par le ministère de la Santé. Une harmonisation européenne est en cours pour mettre en place un système d homologation des matériaux en contact avec l eau potable (EAS, European Acceptance Scheme). - Tests organoleptiques réguliers. 24
NORMES ET RÉGLEMENTATIONS La normalisation Les canalisations d eau potable exigent des propriétés nécessitant un suivi à chaque étape de leur fabrication, de la maîtrise de la composition de la matière de base à la fabrication des tubes. Ces exigences sont précisées dans des normes élaborées par des commissions de normalisation regroupant tous les acteurs économiques concernés et définissant : - Les caractéristiques générales des produits, - Les spécifications auxquelles ils doivent satisfaire, - Les méthodes d essais permettant de les évaluer. Les normes les plus utilisées sont les suivantes : - NF EN 1555 : Systèmes de canalisation plastique pour la distribution de combustibles gazeux Polyéthylène (PE). - NF EN 12201 : Systèmes de canalisation plastique pour l alimentation en eau Polyéthylène (PE). - NF EN 13244 : Systèmes de canalisation plastique pour l industrie et eau non potable. - NF T 54-965 : Systèmes de canalisation plastique pour la distribution de combustibles gazeux Polyéthylène. Spécifications pour le conditionnement, le stockage, la manutention et le transport des tubes. La certification C est une preuve de conformité aux normes apportée par une tierce partie qui a suivi une procédure de contrôle définie et donné l assurance écrite que le produit est conforme aux exigences spécifiées. La Marque NF C est une démarche de certification volontaire du fabricant qui souhaite apporter des preuves supplémentaires de la sécurité et de la qualité de son produit. La marque NF s appuie sur la vérification systématique de l aptitude à l emploi, des performances et de la sécurité du produit, ainsi que sur l évaluation du système qualité. Elle atteste la conformité des produits aux normes françaises, européennes ou internationales les concernant. Ne pas confondre norme NF et marque NF - La norme est un document de référence qui fixe des caractéristiques et des critères de performance. Elle est élaborée collectivement. - La certification est une preuve de conformité. Dans ce cadre, la Marque de qualité délivrée par un organisme certificateur indépendant est attribuée après contrôle du produit et de l organisation du fabricant. 25
NORMES ET RÉGLEMENTATIONS La Marque NF 114 tubes en Polyéthylène Elle concerne les producteurs de matières et les extrudeurs. Les référentiels sont : Règles de Certification Marque NF 114 Tubes en polyéthylène pour réseaux de distribution de gaz combustibles, réseaux de distribution d eau potable, irrigation et applications industrie, eau non potable et assainissement sous pression qui distingue 4 groupes : - Groupe 1 - Applications gaz combustibles - Groupe 2 - Applications eau potable - Groupe 3 - Applications irrigation - Groupe 4 - Applications industrie, eau non potable et assainissement Norme de référence : NF EN 12201-2 (2003) Systèmes de canalisations en plastiques pour l alimentation en eau Polyéthylène (PE) partie 2 : tubes, Spécifications pour les compositions de base et de repérage (tableau I des RC), Méthodes d'essais complémentaires ( 2.1.2. des RC), Spécifications pour les tubes (tableau III des RC). Caractéristiques et méthodes d essais Dimensions Indice de fluidité à 190 C, 5 kg (g/10 min) (NF EN ISO 1133) Dispersion du noir de carbone (ISO 18553 / 2.1.2) Conformité norme NF EN 12201-2 Diamètre, épaisseurs, ovalisations +/- 20 % valeur mesurée sur la composition de base / Conformité Marque NF 114 Diamètre, épaisseurs, ovalisations, conditionnements PE 80 : 20 à 125 PE 100 : 90 à 1000 +/- 10 % valeur mesurée sur la composition de base Note 3 Stabilité à l oxydation à 200 C (NF EN 728 / 2.1.2) T 20 min Retrait à chaud (NF EN ISO 2505 / 2.1.2) / 3 %, aspect conservé Traction (NF EN ISO 6259-1 et ISO 6259-3 / 2.1.2 Contrainte au seuil d écoulement Allongement à la rupture / 350 % PE 80 > 15 MPa PE 100 > 19 MPa 500 % 26
NORMES ET RÉGLEMENTATIONS Caractéristiques et méthodes d essais Conformité norme NF EN 12201-2 Conformité Marque NF 114 Résistance à la pression hydraulique (NF EN ISO 1167-1 et 1167-2 / 2.1.2) 20 C 80 C 100 h PE 80 : 10 MPa PE 100 : 12,4 MPa 165 h PE 80 : 4,5 MPa PE 100 : 5,4 MPa 1000 h PE 80 : 4 MPa PE 100 : 5 MPa Propriétés organoleptiques (NFT 54-951 / 2.1.2) Résistance à la propagation lente de fissure, tube e 5 mm, essai à la virole (ISO 13480 / 2.1.2) / / Seuil 3 v 10 mm/ jour Résistance à la propagation lente de fissure, tube e > 5 mm, essai sur tube entaillé (NF EN ISO 13479) / 500 h 80 C Résistance à la propagation rapide de fissure, test S4 (ISO 13 477), pression critique (Pcs4) à 0 C Conformité sanitaire / Les réglementations nationales s appliquent PE 80 0,95 bar PE 100 3,5 bar Les compositions et tubes doivent être conformes aux dispositions de l arrêté du 25-05-97 relatif aux matériaux et objets utilisés dans les installations de production, de traitement et de distribution d eau destinée à la consommation humaine et ses annexes (JO du 01-06-97) complété par la circulaire DGSNS4 n 2000-232 du 27-04-2000 Contact de produits chimiques Aptitude à l emploi ISO 4433 Guide résistance chimique ISO TR 10358 Suivant NF EN 12201-5 27
NORMES ET RÉGLEMENTATIONS Comparatif marque NF et norme NF La conformité à la norme NF EN 12201-2 - Auto-déclaration : n engage que la responsabilité du fabricant ou distributeur - Rapport d essai de conformité : essais selon la norme pour un lot de tube La Marque NF114 La gestion de la Marque NF 114 est assurée par le Laboratoire National d Essais (LNE), mandaté par l AF- NOR qui est l organisme certificateur. Audits LNE : - 1 fois/an pour les producteurs de matières, - 2 fois/an pour les extrudeurs dont 1 audit inopiné avec contrôles dimensionnels. Essais LNE : - 1 fois/an pour les producteurs de matières (prélèvement audit), - 2 fois/an pour les extrudeurs (prélèvement audit inopiné et dans le commerce). La réglementation : la conformité sanitaire (Arrêté du Ministère du 29 mai 1997) «Les matériaux utilisés dans les systèmes de production ou de distribution et qui sont en contact avec de l eau destinée à la consommation humaine ne doivent pas être susceptibles d altérer la qualité de l eau». Les tubes et raccords doivent par conséquent subir des tests normalisés afin d obtenir une attestation de conformité sanitaire (ACS) délivrée par des laboratoires habilités par la Direction Générale de la Santé. L ACS, obligatoire depuis 2002, a été intégrée dans le Règlement de la Marque NF pour les tubes destinés aux réseaux d eau potable. La réglementation liée aux eaux potables se distingue de celle liée au contact alimentaire car un matériau apte au contact alimentaire n est pas de facto reconnu apte au transport de l eau potable. Elle demande à ce que les matières premières servant à fabriquer le Polyéthylène soient en conformité avec des «listes positives» de molécules autorisées et qu en outre des essais rigoureux soient effectués en ce qui concerne : - les caractéristiques organoleptiques, - la migration du produit dans l eau selon les procédures normalisées, avec détection des molé cules à des concentrations extrêmement faibles (moins de 1 microgramme par litre après des 28
NORMES ET RÉGLEMENTATIONS mises en contact de plusieurs fois 24 heures avec des eaux témoins). Les tubes certifiés sont caractérisés par des filets de repérage de couleur jaune pour le gaz et bleu pour l eau potable. Ils sont marqués comme indiqué sur la figure ci-dessous. NOTA La seule présence de bande bleue ou le marquage CE sur un produit n est pas un gage de conformité. Le marquage CE est une auto-certification qui garantit uniquement le respect des spécifications propres au fabricant. La réglementation française est parmi les plus sévères en Europe. Malgré les efforts imposés par l harmonisation européenne, il n existe pas encore de réglementation commune. Aussi, la meilleure façon d être garanti est d utiliser un produit à la marque NF. 29
PRODUITS Gammes usuelles de tubes - Gaz - Eau - Fluide industriel Gammes usuelles de tubes du groupe 1 : Marque NF gaz Ø Gaz 4 PE 80 Gaz 8 PE 100 Gaz 4 PE 100 SDR Epai. Poids SDR Epai. Poids SDR Epai. Poids 20 7,4 3,0 0,162 25 32 9 3,0 0,210 11 3,0 0,277 40 11 3,7 0,428 50 11 4,6 0,665 63 11 5,8 1,050 75 11 6,8 1,470 90 11 8,2 2,130 110 11 10,0 3,150 125 11 11,4 4,090 140 11 12,7 5,100 160 11 14,6 6,700 11 14,6 6,750 180 11 16,4 8,450 200 11 18,2 10,400 17,6 11,4 6,800 225 11 20,5 13,200 17,6 12,8 8,650 250 17,6 14,2 10,700 280 17,6 15,9 13,500 315 17,6 17,9 16,900 355 17,6 20,2 21,600 400 17,6 22,8 27,400 Tube gaz 4 : traits jaunes Tube gaz 8 : double traits jaunes 30
PRODUITS Gammes usuelles de tubes du groupe 2 : Adduction eau potable Ø PN 10 SDR Epai. Poids PN 12,5 PN 16 PN 20 PN 25 SDR Epai. Poids SDR Epai. Poids SDR Epai. Poids SDR Epai. Poids 20 7,4 3,0 0,162 7,4 3,0 0,162 7,4 3,0 0,162 6 3,4 0,182 25 9 3,0 0,210 9 3,0 0,210 9 3,0 0,210 7,4 3,5 0,241 6 4,2 0,279 32 11 3,0 0,277 11 3,0 0,277 9 3,6 0,326 7,4 4,4 0,387 6 5,4 0,456 PE 80 40 50 63 75 90 110 125 90 110 125 13,6 3,0 0,361 11 3,7 0,428 9 4,5 0,510 7,4 5,5 0,603 6 6,7 0,705 13,6 3,7 0,550 11 4,6 0,665 9 5,6 0,790 13,6 4,4 0,870 11 5,8 1,050 9 7,1 1,260 13,6 5,6 1,220 11 6,8 1,470 9 8,4 1,770 13,6 6,7 1,750 11 8,2 2,130 9 10,1 2,550 13,6 13,6 8,1 9,2 2,620 3,370 11 11 10,0 11,4 3,150 4,090 9 9 12,3 14,0 3,790 4,880 17 5,4 1,47 13,6 6,7 1,77 11 8,2 2,15 9 10,1 2,57 7,4 12,3 3,04 17 6,6 2,19 13,6 8,1 2,65 11 10,0 3,19 9 12,3 3,82 7,4 15,1 1,55 17 7,4 2,79 13,6 9,2 3,41 11 11,4 4,13 9 14,0 4,94 7,4 17,1 5,83 140 17 8,3 3,50 13,6 10,3 4,17 11 12,7 5,15 9 15,7 6,20 7,4 19,2 7,35 PE 100 160 180 200 225 250 280 315 355 400 450 500 560 630 710 17 17 17 17 17 17 17 17 17 17 17 17 17 17 9,5 10,7 11,9 13,4 14,8 4,57 5,80 7,15 9,05 11,10 13,6 13,6 13,6 13,6 13,6 11,8 13,3 14,7 16,6 18,4 5,60 7,10 8,70 11,00 13,60 11 11 11 11 11 14,6 16,4 18,2 20,5 22,7 6,75 8,55 10,60 13,30 16,40 9 9 9 9 9 17,9 20,1 22,4 25,2 27,9 8,7 10,20 12,65 16,00 19,65 7,4 7,4 7,4 7,4 7,4 21,9 24,6 27,4 30,8 34,2 9,58 12,10 15,00 18,95 23,40 16,6 18,7 21,1 23,7 14,00 17,70 22,50 28,40 13,6 13,6 13,6 13,6 20,6 23,2 26,1 29,4 17,00 21,60 27,30 34,60 11 11 11 11 25,4 28,6 32,2 36,3 20,60 26,00 33,00 42,00 9 9 9 9 31,3 35,2 39,7 44,7 24,70 31,20 39,70 50,30 7,4 7,4 7,4 7,4 38,3 43,1 48,5 54,7 29,30 37,10 47,00 59,70 26,7 29,7 33,2 37,4 35,90 44,50 55,50 70,50 13,6 13,6 13,6 13,6 33,1 36,8 41,2 46,3 43,90 54,50 68,00 86,00 11 11 11 11 40,9 54,4 50,8 57,2 53,10 65,50 82,50 104,0 9 9 50,3 55,8 63,70 78,50 7,4 61,5 75,60 42,1 89,00 13,6 52,2 109,0 800 17 47,4 113,00 13,6 58,8 139,0 31
PRODUITS Gammes usuelles de tubes du groupe 4 : Industrie, eau non potable et assainissement sous pression Ø PN 6,3 PE 80 SDR Epai. Poids PN 10 PE 80 PN 16 PE 80 PN 6,3 PE 100 PN 10 PE 100 SDR Epai. Poids SDR Epai. Poids SDR Epai. Poids SDR Epai. Poids PN 16 PE 100 SDR Epai. Poids 20 9 2,3 0,133 25 9 2,8 0,200 32 40 50 13,6 2,4 0,231 13,6 3,0 0,361 13,6 3,7 0,550 9 9 9 3,6 0,327 4,5 0,510 5,6 0,795 63 13,6 4,7 0,870 9 7,1 1,270 75 13,6 5,6 1,220 9 8,4 1,780 90 13,6 6,7 1,750 17 5,4 1,47 11 8,2 2,15 110 21 5,3 1,78 13,6 8,1 2,620 17 6,6 2,19 11 10,0 3,19 125 21 6,0 2,27 13,6 9,2 3,390 17 7,4 2,79 11 11,4 4,13 140 21 6,7 2,85 13,6 10,3 4,240 17 8,3 3,50 11 12,7 5,15 160 21 7,7 3,73 13,6 11,8 5,550 17 9,5 4,57 11 14,6 6,75 180 21 8,6 4,69 26 6,9 3,82 17 10,7 5,80 11 16,4 8,55 200 21 9,6 5,80 26 7,7 4,74 17 11,9 7,15 11 18,2 10,60 225 21 10,8 7,35 26 8,6 5,95 17 13,4 9,05 11 20,5 13,30 250 21 11,9 9,00 26 9,6 7,40 17 14,8 11,10 11 22,7 16,40 280 21 13,4 11,40 26 10,7 9,20 17 16,6 14,00 11 25,4 20,60 315 21 15,0 14,30 26 12,1 11,80 17 18,7 17,70 11 28,6 26,00 355 21 16,9 18,10 26 13,6 14,80 17 21,1 22,50 11 32,2 33,00 400 21 19,1 23,10 26 15,3 18,80 17 23,7 28,40 11 36,3 42,00 450 21 21,5 29,20 26 17,2 23,80 17 26,7 35,90 11 40,9 53,10 500 21 23,9 36,00 26 19,1 29,30 17 29,7 44,50 11 54,4 65,50 560 21 26,7 45,00 26 21,4 36,70 17 33,2 55,50 11 50,8 82,50 630 21 33,9 57,00 26 24,1 46,50 17 37,4 70,50 11 57,2 104,00 710 21 38,1 72,50 26 27,4 59,50 17 42,1 89,00 800 21 33,2 92,00 26 30,6 75,00 17 47,4 113,00 Les tubes industrie et eau non potable n'ont pas de traits de repérage Les cases grisées en marron peuvent comporter des traits marron pour l'application Assainissement sous pression 32
CONDITIONNEMENT Couronne Touret Barre Longueurs et diamètres standards Les diamètres standards sont définis à la rubrique «produits» 33
MANUTENTION ET STOCKAGE Règles générales Le tube en Polyéthylène est résistant, léger et facile à manutentionner. Les propriétés du Polyéthylène ne sont pas altérées par le froid. Malgré tout, du fait de leur surface lisse, il conviendra de porter une attention particulière lors des manutentions durant les périodes de pluie ou de gel. Les tubes resteront dans leur emballage d origine ainsi que les bouchons de protection jusqu à leur mise en œuvre. Les tubes et les raccords seront stockés à la même température. Ils seront couverts par une bâche durant une longue période de stockage au soleil. Transport et livraison Les camions destinés au transport des tubes doivent être appropriés sans parties saignante pouvant blesser les tuyaux. Les chargements en hauteur seront bien sécurisés. Les tubes et raccords ne seront pas stockés à proximité d une source de chaleur qui pourrait altérer le polyéthylène. Ils ne devront pas être en contact avec des hydrocarbures. Les manutentions sur chantier se feront à l aide de sangles Nylon (Polyamide) ou Polypropylène. Réception Tous les produits livrés feront l objet d un contrôle visuel par le destinataire afin de s assurer qu il n y a aucune blessure ou autre altération de la surface du tube. En cas d un défaut le fabricant sera immédiatement informé en plus des réserves habituelles sur les documents de transport. 34
MANUTENTION ET STOCKAGE Déchargement et stockage Tubes en longueurs droites Les tubes en palette seront déchargés avec une grue et avec une sangle non métallique. Pour les longueurs supérieures à 6 mètres on utilisera un palonnier. L emploi de chaînes ou de crochets est interdit. Les opérations de levage nécessiteront une attention particulière afin de ne pas blesser les tubes ou leurs extrémités. Tubes en tourets Les cerclages posés lors de la fabrication ne doivent pas être coupés avant la mise en œuvre du produit afin d éviter des accidents lors de la pose (effet ressort). Le déchargement et la manutention des tourets se feront avec beaucoup de précautions afin d éviter tout accident lors des manœuvre de la grue. Les tourets métalliques devront être manipulés avec précaution afin de préserver leur état pour faciliter de nouvelles utilisations. Ils seront stockés sur un sol propre et plan et seront calés afin d éviter tout accident de déplacement qu ils soient vides ou pleins. Raccords Les raccords devront rester dans leurs emballages d origine, à l abri des intempéries, jusqu à leurs mises en œuvre. On appliquera les mêmes précautions de déchargement que pour les tubes. Stockage sur chantier Les tubes et accessoires devront être protégés du vandalisme et de la pollution. Les zones de stockages devront être balisées afin d assurer la sécurité des personnes. Les tubes (longueurs droites ou tourets) doivent être calés. Les règles de sécurité de stockage respecteront la signalisation routière. 35
SIGNALISATION, PROTECTION & DÉTECTION DES CONDUITES ET FLUIDES PRÉSENTS DANS LE SOUS-SOL Les dispositifs avertisseurs Les Dispositifs Avertisseurs ont pour fonction de signaler la présence d une canalisation ou d un câble lors de l ouverture d une fouille, d indiquer son orientation et d identifier (par le coloris code) l ouvrage protégé. Les exigences relatives au matériau ainsi que les exigences mécaniques et fonctionnelles des dispositifs avertisseurs et méthodes d essais sont définis et décrits par la norme NF EN 12613 (diapositifs avertisseurs à caractéristiques visuelles, en matière plastique, pour câbles et canalisations enterrés). La présence du logo NF sur les produits «Dispositifs Avertisseurs» garantit que les caractéristiques du produit mis en œuvre sont conformes aux exigences Normatives. La mise en œuvre des Dispositifs Avertisseurs NF répond aux exigences normatives : NF P 98-331 Chaussées et dépendances Tranchées : ouverture, remblayage, réfection (Article 6.2.6), NFP 98-332 Règles de distance entre les réseaux enterrés et règles de voisinage entre les réseaux et les végétaux (Tableau 3 : Règles techniques «réseaux souterrains dans le domaine routier»). Les exigences et objectifs de la norme NF EN 12613 «Dispositifs Avertisseurs» IDENTIFIER L OUVRAGE PROTÉGÉ INDIQUER SON ORIENTATION SIGNALER LA PRÉSENCE D UNE CANALISATION OU D UN CÂBLE LORS DE L OUVERTURE D UNE FOUILLE 36
SIGNALISATION, PROTECTION & DÉTECTION DES CONDUITES ET FLUIDES PRÉSENTS DANS LE SOUS-SOL La protection mécanique des conduites La mise en œuvre de la plaque de protection est tout particulièrement recommandée contre les éventuelles agressions mécaniques des outils et machines d excavation : - Lors d une intervention d excavation sur une conduite dite «fragile» - Décaissage de route (évite le dévoiement des réseaux) - Pour la protection des branchements - Lors de croisement d ouvrages - Dans une zone à forte densité d ouvrages enterrés - Lors de traversée d ouvrages d art. De part leur composition et leurs caractéristiques mécaniques, les plaques de protection protègent durablement les ouvrages et résistent à l agression de la majorité du parc des machines d excavation. Les étapes et étages de la protection des canalisations présentes dans le sous sol 37
SIGNALISATION, PROTECTION & DÉTECTION DES CONDUITES ET FLUIDES PRÉSENTS DANS LE SOUS-SOL La détection des conduites non conductrices La détection électromagnétique est la technique de base permettant de suivre et d identifier tout réseau présent dans le sous-sol. De même, il sera possible de réaliser des mesures de profondeur. De nombreux fabricants et experts de détecteurs électromagnétiques sont présents sur le marché. Par contre la nature des conduites PE voire des conduites métalliques séparées par un joint d étanchéité n étant pas ou difficilement conducteur diélectrique, il devient impossible de localiser ces ouvrages à l aide de ces appareils. Le mode opératoire pour s affranchir de cette incapacité consiste à mettre en œuvre sur ces ouvrages soit : - Un dispositif avertisseur détectable (intégrant un fil traceur, dont il sera nécessaire d assurer la continuité électrique avec le rouleau de dispositif avertisseur précédent). - Un fil traceur spécifique déroulé en fond de fouille à proximité de la canalisation, ou positionné sur la génératrice supérieure. Le fil traceur sera raccordé à des boîtiers d accès, autorisant ultérieurement le raccordement direct du générateur du détecteur électromagnétique. Ainsi seul le signal véhiculé par le fil traceur sera identifié sur toute sa longueur même dans les zones encombrées de signaux parasites. 38
ACCESSOIRES Il faut distinguer 2 types d accessoires : Les raccords Compatibilité Types d assemblages usuels Gamme raccords existants - Coudes, T, prises et selles de branchement, réductions, collets, brides, etc. - Expliquer qu avec PE on a une gamme de raccords identique / matériaux traditionnels Les accessoires de canalisations Accessoires pour la sécurité des réseaux (grillages avertisseurs, etc.) Accessoires pour la protection des réseaux (point haut ventouse, point bas vidange) citer les systèmes de protection existants (catalogue Bayard par exemple) Les raccords Ce sont des éléments utilisés pour la jonction de deux ou plusieurs tronçons de canalisation. Plusieurs modèles existent dont ceux permettant de modifier la direction de celle-ci. Ils doivent assurer l étanchéité de la canalisation et garantir son maintien mécanique pour éviter le déboitage des éléments. La compatibilité Le polyéthylène étant une matière chimiquement non polaire, il n est pas possible d assembler les tubes et les raccords par collage. La méthode appropriée sera le soudage. La matière est fondue au niveau de l interface des 2 parties à assembler, puis refroidie. Les résines de base sont désignées par leur contrainte minimale requise MRS. Les résines PE 63, PE 80 et PE 100, dont les indices de fluidité sont compris entre 0,2 g/10 min et 1,3 g/10 min, sont considérées comme compatibles au soudage entre elles (cf. norme EN 12201-1, fiche technique DVS 2207 partie 1, ). Il faut prendre en compte ces données pour vérifier la bonne adéquation au soudage d un élément de tuyauterie par rapport à un autre. Quelques exemples de raccords usuels : Réduction Té Coude 45 39
ACCESSOIRES Prise de branchement Selle de dérivation Les accessoires de canalisation Manchon simple Manchon électrosoudable - Exemple de manchon électrosoudable (Doc. Plasson) 40
LES MODES DE RACCORDEMENT Il existe deux types d assemblages pour raccorder les tubes PE (polyéthylène) : La soudure, qui peut être exécutée par : - Polyfusion - Electrofusion - Soudure par extrusion Les raccords mécaniques dont le principe repose sur la compression d un joint. La Polyfusion ou soudure bout-à-bout Description La soudure bout-à-bout est une méthode simple et rapide de soudure, sans apport de matière, des tubes et des raccords en PEHD de même épaisseur et de même PN (Pression Nominale, ce qui signifie que les indices de fluidité doivent être compatibles entre eux). Cette méthode de soudage, réalisable à partir des diamètres de 63 mm, est souvent utilisée pour des tubes de diamètre supérieur ou égal à 200 mm. Le principe La soudure bout à bout peut être divisée en plusieurs étapes : Les tubes à souder sont coupés au droit. Les surfaces doivent être propres. Les extrémités des tubes et/ou raccords à assembler sont portées à température de soudage (environ 220-230 C) par un outil chauffant, souvent appelé miroir, jusqu'à création du bourrelet. Le chauffage est maintenu ensuite sans pression. L outil chauffant est escamoté. Les extrémités à souder sont mises rapidement en contact et maintenues en pression pendant le cycle complet de refroidissement. Exécutée dans les règles de l art, une bonne soudure assure la continuité de la canalisation en termes d étanchéité et de résistance mécanique qui restent identiques à celles du tube. Par conséquent, elle doit être réalisée par un soudeur qualifié. L outillage nécessaire Une machine à souder avec une partie fixe et une partie mobile, des colliers de serrage rapide (mâchoires), deux vérins hydrauliques pour déplacer les mâchoires, un groupe hydraulique avec mise en pression rapide et précise, Un dispositif de fraisage (rabot), Un miroir chauffant thermorégulé, Une source d'énergie électrique, Des rouleaux pour supporter les tubes, Un coupe-tube pour adapter la longueur des tubes, 41