Guide Exclusion
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Description

Ce guide « Exclusion » a pour objet de définir les domaines d’application, les critères et les analyses relatifs à la mise en œuvre du processus d’exclusion de certains contrôles prévu par l’arrêté du 5 mars 2014 modifié.
Dans cet arrêté, il est prescrit aux transporteurs de réaliser des opérations d’inspection, puis d’analyse permettant la détection des défauts, dont notamment, sur l’ensemble du tracé courant, les pertes de métal, les défauts géométriques, les fissures longitudinales et transversales, ainsi que l’évaluation de leurs caractéristiques au regard de critères d’acceptabilité.
Ce guide professionnel, approuvé par décision du ministre chargé de la sécurité du transport par canalisation, prise après avis du Conseil Supérieur de la Prévention des Risques Technologiques, permet de démontrer que certains modes de dégradation ne peuvent pas se produire.

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Publié le 13 juin 2022
Nombre de lectures 102
Langue Français
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Extrait

EXCLUSION
GESIP EXPERTISE gesip-technique@gesip.com 01 44 82 72 74
GUIDE TECHNIQUE
GUIDE N° 2022/03|03/2022
SOMMAIRE
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Décision de reconnaissance avec réserves
INTRODUCTION Domaine d’application Glossaire
I. - CRITÈRES D’EXCLUSIONS
I.A. - Pertes de métal internes
I.B. - Résistance à la fatigue
I.B.1. - Présentation de la DIN 2413
EXCLUSION
I.B.2. - Exclusion de niveau 1 : Utilisation des limites d’endurance
I.B.3. - Exclusion de niveau 2 : Utilisation des cyclages équivalents d’endurance
I.C. - Fissures longitudinales
I.C.1. - Cas des revêtements extrudés
I.C.2. - Pour la îssuration à pH proche du neutre :
I.C.3. - Pour la îssuration à pH Alcalin I.D. - Fissures circonférentielles
I.D.1. - Cas des revêtements extrudés
I.D.2. - Exclusion des îssures circonférentielles
Annexe 1 : Méthode de détermination du nombre de fouilles à réaliser pour conîrmer l’absence de îssuration longitudinale et transversale
Annexe 2 : Courbes S-N de la DIN 2413
Annexe 3 : Méthode de comptage Rainow et cumul d’endommagement
Toute reproduction, même partielle, est strictement interdite conformément au Code de la propriété Intellectuelle
EXCLUSION
Le Guide a été reconnu par le Ministère de la Transition Ecologique selon la décision avec réserves ci-dessous
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EXCLUSION
Toute reproduction, même partielle, est strictement interdite conformément au Code de la propriété Intellectuelle
INTRODUCTION
EXCLUSION
Ce guide « Exclusion » a pour objet de dénir les domaines d’application, les critères et les analyses relatifs à la mise en œuvre du processus d’exclusion de certains contrôles prévu par l’arrêté du 5 mars 2014 modié par l’arrêté du 3 juillet 2020(ci-après « l’AMF »).
Dans cet arrêté, il est prescrit aux transporteurs de réaliser des opérations d’inspection puis d’analyse permettant la détection des défauts, dont notamment, sur l’ensemble du tracé courant,les pertes de métal, les défauts géométriques, les Issures longitudinales et transversales, ainsi que l’évaluation de leurs caractéristiques au regard de critères d’acceptabilité.
Ces opérations d’inspection puis d’analyse relatives à certains modes de dégradation peuvent ne pas être réalisées s’il est démontré, conformément à un guide professionnel (le présent document) approuvé par décision du ministre chargé de la sécurité du transport par canalisation, prise après avis du Conseil Supérieur de la Prévention des Risques Technologiques, que les modes de dégradation correspondants ne peuvent pas se produire.
Ce guide prévoit, le cas échéant, les méthodes alternatives à mettre en œuvre.
Sont traitées dans ce guide, toutes les canalisations de transport en acier, terrestres et subaquatiques. Les modalités d’application de ce guide (et de la réglementation) aux canalisations de transport de produits gazeux s’appliquent également aux canalisations de transport d’éthylène sous forme de gaz ou à l’état supercritique.
Le présent document ne s’applique pas aux canalisations non métalliques qui font l’objet d’un guide à venir.
Pour les canalisations subaquatiques, le guide traite des canalisations posées ou enfouies à des profondeurs n’excédant pas 35 mètres sous la surface.
Ce guide est susceptible d’être mis à jour en fonction des retours d’expérience.
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DOMAINE D’APPLICATION
EXCLUSION
Parmi l’ensemble des défauts référencés dans l’AMF (pertes de métal, défauts géométriques, îssures longitudinales et transversales), seuls les défautsde« perte métal interne », « îssures longitudinales » et « îssures transversales »sont couverts par ce guide.
Les défauts non couverts par ce guide ne peuvent être exclus et notamment :
Les défauts de corrosion externe pour lesquels il n’est pas possible de garantir une tenue du revêtement sur l’ensemble de la canalisation ainsi qu’une absence de défaillance locale de la protection cathodique, origines possibles de la corrosion externe.
• Les défauts géométriques ou pertes de métal externes hors corrosions (griffures par exemple) dont l’une des causes fréquentes est l’agression extérieure qui reste hors de la maîtrise du transporteur quand bien même des efforts importants sont consentis en vue d’en réduire la probabilité.
GLOSSAIRE
Les termes utilisés dans ce guide y ont la même signication que dans le guide 2007/05 « SMIR ». Le lecteur devra se reporter au glossaire de ce dernier en cas de besoin.
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I. - CRITÈRES D’EXCLUSIONS
EXCLUSION
Une modication des conditions opératoires sur lesquelles sont basés les critères d’exclusion implique une réévaluation des conditions d’exclusion et une révision éventuelle du PSM.
I.A. - Pertes de métal internes
Ce chapitre concerne les défauts évolutifs comme les corrosions.
Les sous épaisseurs internes présentes depuis l’origine, de type « défaut de fabrication », sont non évolutives et ont été qualiées par l’épreuve initiale de la canalisation préalable à sa mise en exploitation. Ces défauts ne nécessitent donc pas d’inspections spéciques.
Seules les canalisations de transport de liquide sont sujettes à ce type de menace. Pour les canalisations transportant des produits en phase gazeuse, l’exclusion est retenue :
pour le gaz naturel. En application des dispositions règlementaires de l’arrêté du 28 janvier 1981, la teneur en eau est contrôlée en continu par des hygromètres qualiés dédiés aux points d’entrée du réseau, que ce soit au niveau des points de production du réseau comme à l’interface avec des opérateurs adjacents, an de vérier que la teneur en eau est conforme aux spécications de qualité gaz. Le point de rosée est inférieur à -5°C à la PMS. Le gaz reçu étant vérié et conforme aux points d’entrée du réseau, il est réputé conforme en aval sur le réseau. ou
pour les produits pétroliers et les gaz de l’air, par extension des décisions BSEI 12-052 du 22 mars 2012 et 14-080 du 20 août 2014 aux canalisations de transport, pour les uides visés par leur champ d’application respectif, dès lors qu’ils respectent les conditions de composition visées par chaque décision, ou
pour l’éthylène lorsqu’il est d’une pureté supérieure à 99,9% et si sa teneur en eau est inférieure à 10 ppmv plus de 95% du temps.
Le tableau suivant reprend, pour les canalisations transportant des liquides, l’ensemble des menaces et leurs typologies dénies dans le guide GESIP 2007/04 « SMIR », ainsi que les critères d’exclusions retenus pour chacune d’entre elles. L’exclusion de la corrosion interne nécessite de pouvoir exclure chacune des menaces particulières explicitées ci-dessous.
Ces critères s’entendent pour une exploitation normale. Tout incident sera enregistré et traité.
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Menaces
Fluide transporté / milieu aqueux
Fluide transporté / milieu propice au développement de bactéries
Fluide corrosif ou présence CO2
Fluide chargé d’impuretés et d’eau (Corrosion sous dépôt)
Fluide chargé d’impuretés solides (érosion)
Gaz dissous (cavitation)
Corrosion par H2S humide
Différents métaux en contact
Fiches associées
PEI 1A
PEI 2
PEI 3
PEI 4
PEI 5
PEI 6
PEI 7 (voir aussi FI1)
PEI 8
EXCLUSION
Critères d’exclusion
(1) Absence d’eau libre dans le produit transporté, y compris en cas de refroidissement et stagnation du produit dans la canalisation. ou Respect des spécications AFQRJOS ou CSR pour les produits commerciaux (hors bitumes et ouls lourds) avec programme de raclage de nettoyage à une fréquence adaptée (cf. remarque sous le tableau). ou Teneur en eau libre < 500 ppm avec programme de raclage de nettoyage à une fréquence adaptée (cf. remarque sous le tableau).
(1) Absence d’eau libre dans le produit transporté, y compris en cas de refroidissement et stagnation du produit dans la canalisation (contrôle régulier de la teneur en eau en accord avec les spécications produit). ou Si teneur en eau libre < 500 ppm, transfert permanent ou avec faible durée d’arrêt (< 1 mois) et fréquence de nettoyage par racleur d’au moins 1 fois par mois.
Absence de uide contenant des solutions acides (pH<6) ou du CO2dissous.
(2) Assurer une vitesse sufsante d’au moins 0,91 m/spour éviter les dépôts et, si ce n’est pas possible, mettre en œuvre un programme de raclage de nettoyage à une fréquence adaptée (cf. remarque sous le tableau).
Prol de ligne limitant l’accélération du uide. ou (2) pour éviter l’érosion.Vitesse limitée à 4,57 m/s
Absence de gaz dissous. ou Respect du régime hydraulique du pipeline empêchant un éventuel phénomène de cavitation.
(3) Utilisation d’un matériau non-sensible. ou Température du produit > 120°C ou Absence d’H2S en phase aqueuse ou • Teneurs en H2S en phase aqueuse < 50 ppm etCN-<20ppm
Absence sur l’ensemble de la ligne de deux parties métalliques avec des potentiels électrochimiques différents.
1 Teneur inférieure aux limites de détection. 2th Selon API RP14E – Recommended Practice for Design and Installation of Offshore Production Platform Piping Systems – 5 edition. 3 Selon NF EN ISO 15156 de novembre 2020 : Industries du pétrole et du gaz naturel - Matériaux pour utilisation dans des environnements contenant de l’hydrogène sulfuré (H2S) dans la production de pétrole et de gaz.
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EXCLUSION
Pour éviter toute stagnation d’eau ou d’impuretés, il est nécessaire de réaliser régulièrement un raclage de nettoyage. La fréquence de ce nettoyage dépend de l’exploitation de ligne (produits transportés, débit …) et doit être dénie par le transporteur sous sa responsabilité. Toutefois, l’intervalle entre deux raclages de nettoyage ne doit pas dépasser le trimestre.
Les moyens permettant le contrôle des variables dénissant le respect des conditions ci-dessus, leur maintenance, ainsi que les actions correctives consécutives à une dérive constatée, devront être décrits dans le PSM du Transporteur.
I.B. - Résistance à la fatigue
Les pipelines sont considérés, en principe, comme des ouvrages ne nécessitant pas (4) de calcul de résistance en fatigue. Néanmoins, le Pipeline Defect Assessment Manual(5) précise que la DIN 2413 aborde spéciquement, dans le cadre de la conception, la résistance des pipelines vis-à-vis de ce phénomène. Les développements ci-dessous s’appliquent à des tubes exempts de défauts et ne sont pas destinés à analyser la tenue en fatigue de défauts identiés.
I.B.1. - Présentation de la DIN 2413
L’approche en fatigue est basée dans ce document sur l’utilisation de courbes S-N (Stress vs Number of cycles), déterminées à partir d’un grand nombre d’essais réalisés sur des tubes possédant des valeurs différentes de limite à rupture, Rm. Trois jeux de courbes sont disponibles en fonction du type de fabrication des tubes :
er • Un 1jeu pour les tubes sans soudure de diamètre supérieur à 114,3 mm et pour les tubes de type HFW (Hi-Frequency-Welding),
ème • Un 2jeu pour les tubes sans soudure de diamètre inférieur ou égal à 114,3 mm,
ème jeu pour les tubes soudés longitudinalement ou hélicoïdalement SAWUn 3 (Submerged-Arc-Welding).Eneffet,ilestadmisqueladuréeenfatigued’untubecomportant unesouduredefabricationestdirectementreliéeàlarésistanceenfatiguedecettedernière.
Les gures de l’Annexe 2 présentent pour les trois jeux de courbes, la résistance en fatigue (exprimée en amplitude de contrainteΔσ), en fonction du nombre de cycles à rupture, Nr, pour différentes valeurs de Rm.
4 “The Pipeline Defect Assessment Manual (PDAM)”, Final Report, A Report to the PDAM Joint Industry Project, second edition Novembre 2016 – c/o Penspen 5 DIN 2413 “Design of Steel Pressure Pipes” October 1993 Toute reproduction, même partielle, est strictement interdite conformément au Code de la propriété Intellectuelle 09
L’amplitude de contrainte est calculée selon :
EXCLUSION
ΔP.(Dext+ep) Δσ =(1) 2.ep avec : • Dextet ep respectivement le diamètre extérieur et l’épaisseur du pipeline (mm) ΔP l’amplitude de pression interne (MPa) Dans le cas de cycles de pression d’amplitude variable, la DIN 2413 recommande l’utilisation d’un facteur de sécurité, S, égal à 5 sur le nombre de cycles prévus.
(6) Par souci de simplicité les courbes, pour chaque jeu, peuvent être normaliséesselon les formes présentées dans le Tableau 1.
Tableau 1 : Expressions normalisées des courbes S-N Domaine de Type Domaine Nuance durée de vie de tubede validité d’acier (cycles)
Tubes SAW
Tubes sans soudure ou HFW
Tubes sans soudure
Longi. Et Hel.
D> 114,3mm ext pour les tubes sans soudure
Dext≤ 114,3mm
3 6 10 < N < 10
46 10 < N < 10
46 10 < N < 10
Rm≥ 500 MPa
Rm< 500 MPa
Rm≥ 450 MPa
Rm<450 MPa
Rm≥ 350 MPa
Expression
Δσ -0,23 = 4,5.(S.Nr) Rm Δσ -0,23 = 4,5.(S.Nr) 500
Δσ -0,19 = 5,2.(S.Nr) Rm Δσ -0,19 = 5,2.(S.Nr) 450
Δσ -0,17 = 4,7.(S.Nr) R m
I.B.2. - Exclusion de niveau 1 : utilisation des limites d’endurance
Ce premier niveau d’exclusion repose uniquement sur les caractéristiques de la canalisation. Il ne nécessite pas l’analyse des cycles de pression enregistrés.
Le Tableau 2 présente les limites d’endurance calculées à l’aide des expressions (7) normalisées pour 100 ans, soit 36 500 cycles (à raison d’un cycle ΔP=α.PMS par jour, approche très majorante au regard de l’opération normale d’une canalisation de transport). Selon le domaine d’étude (type de tube et limite à rupture), la limite d’endurance est exprimée en termes deΔσ/Rmou deΔσ.
6 “Interpretation of the EPRG fatigue test program: Effect of mean stress on the fatigue of gas transmission pipes”, EPRG Project 119, December 2003 7 Voir plus loin la déînition du coefîcientα.
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Tableau 2 : Limites d’endurance déterminées pour 36 500 cycles
Limites d’endurance
Tubes SAW
Rm≥ 500 MPa
Δσ/Rm= 28 %
Rm< 500 MPa
Δσ= 139 MPa
Tubes sans soudure de Dext> 114,3mm ou HFW
Rm≥ 450 MPa
Δσ/Rm= 52 %
R < 450 MPa m
Δσ= 234 MPa
EXCLUSION
Tubes sans soudure de Dext 114,3mm
Δσ/Rm= 60 %
Si l’on considère que ΔP=α.PMS (avec 0 <α≤ 1) alors l’amplitude de contrainte peut s’écrire selon (1) :
α.PMS.(Dext+ep) Δσ= ΔP = PMS 2.ep
(2)
Par ailleurs, le taux de travail, Tw:, d’une canalisation est déni par
PMS.Dext T= w 2.ep.σy
(3)
Avecσyla limite d’élasticité de l’acier des tubes, limite d’élasticité minimale spéciée à 0,5 % (Rt 0,5) à la température maximale de service spéciée ou pour les canalisations construites avant la date d’application de l’AMF (2006), à la limite d’élasticité minimale spéciée au titre du règlement en vigueur à la date de construction de la canalisation.
Par combinaison de (2) et (3), et considérant que ep <<Dext, il est donc possible d’écrire que :
Δσ ≈ α.σy.T w ΔP = PMS
(4)
Cette relation permet donc, pour une canalisation et un coefcientα donnés, de déterminer le taux de travail à partir de la connaissance de l’amplitude de contrainte et de la limite d’élasticité des tubes.
Le Tableau 3 présente, pour des nuances représentatives, les limites d’endurance et les taux de travail limites déterminés à partir des résultats du Tableau 2, de l’équation (4) pour deux valeurs deαreprésentatives des canalisations transportant des produits liquides pour la première et des canalisations transportant du gaz naturel pour la seconde. Les taux de travail sont, au maximum, égaux à 1.
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