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Mohsen Hassine, Directeur technique, ONEP juillet 2 012

Réseaux d’Eau Potable Conduites en Acier

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SommaireUn peu d’histoire ……………………………………………………… Page 3

Les systèmes actuels de canalisation en acier ……….………… Page 5• Fabrication ..…………………………………………………….……………………….. Page 5

• Protection extérieure et intérieure ..….……………………….……………………….. Page 7

• Principaux types d’assemblage ……..……………………….……………………….. Page 8

Normalisation ……….………………………………………………… Page 9

Atouts / faiblesses des conduites en acier …………..………… Page 1 1

Protection active (cathodique) contre la corrosion …………. . Page 13• Autour d’une canalisation enterrée ……..………………….……………………….. Page 13

• Principe ..…………………………………..………………….……………………….. Page 14

• Protection par anodes sacrificielles ……..………………….……………………….. Page 16

• Protection par soutirage de courant …....………………….……………………….. Page 17

Synoptique de pose classique …………………………………… Page 18

Des chantiers (du simple au compliqué)………………………... Page 20

Conclusion : notation multi-critères ……………………………. Page 22

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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 19 ème, 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 h élice pour tout DN, sans oublier tubes lisses sans soudure (petits DN)Epaisseur théorique entre 2,50 mm et 9,0 mm pour de s pressions courantes d’épreuve en usine, entre 100 et 32 bar s elon DN et e, longueurs courantes entre 8 à 9,30 m (DN>=450), 11 m Revêtement intérieur: CARBOLAC (vernis bitumineux t iré de la houille) puis émail à base de bitume de pétrole (épaisseur m ini 1 mm)

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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 JOINTMais 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

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Les systèmes actuels de canalisation en acier : Fabrication

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Les systèmes actuels de canalisation en acier: Fabrication

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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

(PE: 1,8 à 3 mm, PP : 1,2 à 2,5 mm)

Revêtement intérieur• Protection passive: Epoxy liquide ou

Polyuréthane (300 µm)

• Protection active: Mortier de ciment (4,5 à 14 mm)

Longueur: 6, 9, 12, 18 m

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Les systèmes actuels de canalisation en acier: Principaux types d’assemblage

Soudures à clin ou bout à boutSoudures en fouille, sur fouille, hors fouille possibles

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Normalisation

Normes applicables aux conduites acier

Référence Titre

NF EN 10 224Tubes et raccords en acier non allié pour le transport de liquides aqueux, incluant l'eau destinée à la consommation humaine

NFA 49-701Tubes en acier - Revêtement interne au moyen de mortier en ciment

XP A 49-709Tubes en acier - Revêtements internes par peinture liquide à base de résine, époxydique, brai-époxydique et brai-polyuréthane Applications, contrôles et essais

NFP A 49-710Tubes en acier - Revêtement externe triple couche à base de PE Application par extrusion

NFP A 49-711Tubes 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

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Normalisation (suite)

Normes applicables aux conduites acier

Référence Titre

NF EN 288-1Descriptif et qualification d'un mode opératoire de soudage pour les matériaux métalliques - Partie 1 : règles générales pour le soudage par fusion

NF EN 288-2Descriptif 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 288-3Descriptif 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 1435Essais non destructifs des assemblages soudés - Contrôle par radiographie

NF EN 1714Essais non destructifs des assemblages soudés - Contrôle par ultrasons

Etc. …

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Atouts / Faiblesses des conduites en acier• 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

• Cf. chapitre « normes applicables à AEP

• DN extérieur entre 26,9 et 2743 mm selon norme NF EN 10224

• Protection passive: revêtement intérieur en mortier de ciment ou en résine époxy et revêtement extérieur en polyéthylène, polypropylène, polyuréthane, bandes plastiques à froid

• 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

Résistance mécaniqueRésistance mécanique

NormalisationNormalisation

• Mondiale, européenne, française….

GammeGamme

• DN, pièces de raccord, revêtements intérieur et extérieur, modes jonction

• Sur grand linéaire

Etanchéité/Auto butéeEtanchéité/Auto butée

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Atouts / Faiblesses des conduites en acier• 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

• Prise en charge, en dérivation en charge variées

• Recherche de fuites (pré localisation, corrélation acoustique) facilitée

• Largage dans sous-sol très faible (revêtement extérieur)

• Recyclage acier

• 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.)

PosePose

ExploitationExploitation

Largage/RecyclageLargage/Recyclage

CorrosionCorrosion

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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

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Protection Active (Cathodique) contre la corrosion

Principe: Amener l’ensemble de la surface extérieu re à un potentiel

suffisamment négatif pour rendre le tube entièremen t cathodique et

supprimer tout risque de corrosion extérieure

2 méthodes

• Protection par Anodes Sacrificielles

• Protection par Soutirage de Courant

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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

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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

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Protection Active (Cathodique) contre la corrosion

Protection par Soutirage de Courant

Relier la conduite en acier à un déversoirmétallique au moyen d’un redresseur électrique

GrandsDN et

Longueur

Grande souplesse

de réglage

Consommation de 1OO W pour 30 km DN 1000

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Synoptique de pose classique (Ex: SLIP JOINT)

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Synoptique de pose classique (Ex: SLIP JOINT)

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Des chantiers (du simple au compliqué)

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Des chantiers (du simple au compliqué)

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En guise de conclusion, notation multi-critères

CritèrePondérati

onAcier revêtu

FGSBéton

précontraint

Environnement nominatif et

concurrentiel

Normalisation +++ +++ +++

Environnement concurrentiel +++ +++ +++

Gamme +++ ++ +

Qualité intrinsèque

Propriétés mécaniques +++ +++ -

Tenue pression interne +++ +++ +

Rugosité intérieure ++ + +

Inertie électricité + + ++

Inertie chimique - - +

Mise en œuvre

Jonctions / polyvalence / adaptabilité pose

+++ ++ -

Butée / auto butée +++ ++ --

Précautions pose(manutention, enrobage…)

++ ++ --

Raccordement /prise branchement

+++ ++ --

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En guise de conclusion, notation multi critères (suite)

CritèresPondérati

onAcier revêtu

FGSBéton

précontraint

Exploitation / Maintenance

Facteur risque / REX / Durée Vie

+ ++ --

Détection réseau enterré + ++ --

Recherche fuite +++ +++ ---

Réparabilité +++ ++ --

Développement durable

Empreinte carbone + + -

Recyclage ++ ++ --

Perméation +++ ++ -

Total

Classement 1 2 3

24

28, rue de La Baume - 75008 ParisTél. : 01 53 75 99 11 - Fax : 01 53 75 99 02 - www.sa de-cgth.fr

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