LE TRANSPORT DU GAZ NATUREL PAR GAZODUC Fi bilité ......réservoir de gaz (Indiana) monde 1957...
Transcript of LE TRANSPORT DU GAZ NATUREL PAR GAZODUC Fi bilité ......réservoir de gaz (Indiana) monde 1957...
© 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
4
SF2M – Fiabilité des structures de transport et de stockage d’énergie – Dunkerque – 18 novembre 2010
Et en France ?
32000 km de gazoducs
67 bar<PMS<85 bar
3 t i3 terminaux méthaniers
14 sites de stockageg
5
SF2M – Fiabilité des structures de transport et de stockage d’énergie – Dunkerque – 18 novembre 2010
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
6
SF2M – Fiabilité des structures de transport et de stockage d’énergie – Dunkerque – 18 novembre 2010
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
7
SF2M – Fiabilité des structures de transport et de stockage d’énergie – Dunkerque – 18 novembre 2010
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
8
SF2M – Fiabilité des structures de transport et de stockage d’énergie – Dunkerque – 18 novembre 2010
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
9
SF2M – Fiabilité des structures de transport et de stockage d’énergie – Dunkerque – 18 novembre 2010
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
10
SF2M – Fiabilité des structures de transport et de stockage d’énergie – Dunkerque – 18 novembre 2010
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
SF2M – Fiabilité des structures de transport et de stockage d’énergie – Dunkerque – 18 novembre 2010
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
12
SF2M – Fiabilité des structures de transport et de stockage d’énergie – Dunkerque – 18 novembre 2010
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
13
SF2M – Fiabilité des structures de transport et de stockage d’énergie – Dunkerque – 18 novembre 2010
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
14
SF2M – Fiabilité des structures de transport et de stockage d’énergie – Dunkerque – 18 novembre 2010
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
15
SF2M – Fiabilité des structures de transport et de stockage d’énergie – Dunkerque – 18 novembre 2010
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
16
SF2M – Fiabilité des structures de transport et de stockage d’énergie – Dunkerque – 18 novembre 2010
L’EXPLOITATION
L’inspection des canalisationsL inspection des canalisations
Inspection par piston instrumenté ou « Pig » en anglaisg g
17
SF2M – Fiabilité des structures de transport et de stockage d’énergie – Dunkerque – 18 novembre 2010
L’EXPLOITATION
L’inspection des canalisations :L inspection des canalisations : mais quand elles ne sont pas « Piggables » ?
18
SF2M – Fiabilité des structures de transport et de stockage d’énergie – Dunkerque – 18 novembre 2010
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
19
SF2M – Fiabilité des structures de transport et de stockage d’énergie – Dunkerque – 18 novembre 2010
…
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
20
SF2M – Fiabilité des structures de transport et de stockage d’énergie – Dunkerque – 18 novembre 2010
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…
21
SF2M – Fiabilité des structures de transport et de stockage d’énergie – Dunkerque – 18 novembre 2010
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
23