#Astee2021
Cité des Sciences et de l’Industrie - Paris
congrès de l’Astee
28-30 septembre 2021Durabilité et fiabilité des
canalisations en fonte ductile
Données, Exemples, Conseils
Pascal ALEXANDRE, Saint-Gobain PAM, Technocentre
Akram AL-JALLAD, Saint-Gobain PAM, Technocentre
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Notion de Durée de Vie
Source: cf. tableau
Environ 100 – 150 ans en opération pour les fontes ductiles modernes
Et pourtant, il y a des ruptures !
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Repères – Taux de rupture dans le monde - Tous matériaux
Source: Mean values of water pipe breakage rates around the world and in geographical areas Moyenne Monde 0,36 rupt/km/an
Moyenne Europe 0,30 rupt/km/an
Moyenne France 0,06 rupt/km/an
En France : 0,06 ruptures / km / an 1.000.000 km réseaux Eaux potables et 380.000 km réseaux eaux usées
82.800 ruptures /an
1 rupture toutes les 6-7 minutes et pour la fonte ductile ?
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Fonte ductile - Taux de rupture en Europe
Source: cf. tableau
Référence Période Distribution Commentaire
. France – Ile de France 1994-2006 0,040 Ile de France, Thèse Y. Le Gatt
. Allemagne – DVGW 2016-2017 0,023 / 0,069 Enquête nationale (Rvt spéciaux/Rvt ordinaire)
. Italie – Emilie Romagne # 2000 0,032 Enquête régionale
. Espagne- Canal Isabel II 2014 0,041 Compagnie régionale de Madrid
. Royaume-Uni – UK WIR 2000-2005 0,030 Enquête nationale, DN ≥300
Taux de ruptures en rupture/km/an
- Produits très similaires au sein de l’Europe
- Taux de rupture proche de 0,03 à 0,04 rupture/km/an - Taux de rupture plus bas quand le DN augmente
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Fonte ductile – Positionnement en termes de performances
Bonne condition Acceptable Mauvaise condition
Bas Normal Haut Très haut
McDonald et autres (1994) et Pelletier et autres (2003)
Sundahl (1997) Fonte ductile en Europe
0,1 0,2 0,3 0,4 0,5 0,6 0,7 0,8
I I I I I I I I
Taux de rupture Rupture/km/an
- Les canalisation en fonte se placent bien - En Europe
- Et hors d’Europe
Attentions : Valeurs Moyennes !
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Japon - Effet du vieillissement des conduites
Source: Japon, JWRC.
0,00 0,01 0,02 0,03 0,04 0,05
0 10 20 30 40 50 60
Taux de rupture, en rupture/an/km
Age, en année
Effet du vieillissement des conduites
- Atteinte d’un palier après 40 ans (pas de zinc) - Pendant 20 ans taux divisé par 10 environ
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France - Fortes fluctuations annuelles
Source: France, Thèse Y. Le Gatt - Forte variabilité d’une année sur l’autre
- Importance des longues séries
0 0,01 0,02 0,03 0,04 0,05 0,06 0,07
1994 1996 1998 2000 2002 2004 2006 2008
fonte ductile
fonte ductile
0 0,01 0,02 0,03 0,04 0,05 0,06 0,07
0 0,05 0,1 0,15 0,2 0,25 0,3 0,35
1994 1996 1998 2000 2002 2004 2006 2008
Fonte grise fonte ductile
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Allemagne - Effet des diamètres et revêtements extérieurs
Source: Allemagne, DVGW
0 0,01 0,02 0,03 0,04 0,05 0,06 0,07 0,08 0,09
<DN100 DN 100_200 >DN200 Moyenne
Taux de rupture, en rupture/km/an
Effet du diamètre et des revêtements extérieurs
Sans revêtement extérieur Avec revêtement extérieur
- Effet protecteur du revêtement extérieur - Moindre taux de rupture en grand diamètre
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Effet de la pose sur la durabilité
Source: Allemagne, DVGW
• Effets à court terme (rodage)
• Casse des produits,
• Déformation des produits,
• Non étanchéité des joints, …
• Effets à long terme (fin de vie)
• Casse différée par propagation des fissures,
• Apparition de fuites,
• Déverrouillage,
• Corrosion externe,
• Corrosion interne, …
• Problèmes les plus critiques rencontrés sur le terrain
• Voir pages suivantes
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Mauvaise préparation de la jonction
▪ Propreté des extrémités
➢ Corps étrangers sur le bout uni et l’emboitement
▪ Lubrification des extrémités
➢ Absence de lubrification
➢ Mauvaise application du lubrifiant (joint, bout uni)
➢ Lubrifiant inadapté
▪ Chanfreins de mauvaise qualité
➢ Absence de chanfrein
➢ Bavures sur les coupes
➢ Angles non cassés
➢ Absence de réparation des revêtements
▪ Conseils
➢ Rigueur, propreté
➢ Bien lubrifier les surfaces devant glisser
➢ Vigilance sur les chanfreins
➢ Emboiter aligné, puis dévier
Ex emp le s d’ ef fe ts de la pose sur la qu ali té
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Emboitage à fond
▪ Mécanisme de défaillance
➢ Le bout uni du tuyau se bloque en fond d’emboitement
➢ La jonction n’accommode plus les mouvements de terrain et dilatations
➢ Risque de casse par perte de flexibilité
➢ Le joint peut être alors surcomprimé et/ou décomprimé
➢ Risque de fuite par décompression du joint
▪ Situations à risque
➢ Pose en pente,
➢ Pose des raccords altimétriques,
➢ Pose en encorbellement,
➢ Pose en forte profondeur, avec nappe, …
▪ Conseils
➢ Respecter les galons d’emboitement lors de l’emboitage
➢ Vérifier qu’il n’y a pas d’entrainement par les tuyaux posés ultérieurement
➢ Bien réaliser la niche sous l’emboitement dans le lit de pose
➢ Utiliser les bagues de fond d’emboitement dans les cas difficiles
➢ En +, Ne pas chercher à améliorer les pentes à coup de godet
Ex emp le s d’ ef fe ts de la pose sur la qu ali té
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Remblayage avec des matériaux non appropriés
▪ Les endommagements
➢ Endommagement de la structure en fonte
➢ Blessures du revêtement extérieur susceptible de générer de la
corrosion
➢ Fissuration du revêtement intérieur pouvant conduire à de la corrosion
Ex emp le s d’ ef fe ts de la pose sur la qu ali té
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Effets sur la structure du tuyau
▪ Mécanisme de défaillance
➢ Des pierres
• Trop lourdes,
• Trop dures,
• Avec des angles saillants
➢ Peuvent endommager le tuyau en créant
• Fissures à l’extérieur
• Fissures à l’intérieur
• Fissures qui se révèlent plus tard, même longtemps après l’épreuve hydraulique!
• Ex image de droite: Validé à 25 b, casse à 5 bar au remplissage
▪ Conseils
➢ Respecter les préconisations en matière de remblais
➢ Répartir la chute du remblais sur les cotés quand c’est possible
➢ Eviter les chocs directs, protections antichoc amovibles
➢ Utiliser des godets cribleurs, broyeurs-concasseurs
➢ Utiliser les tuyaux à revêtement de mortier de ciment extérieur si nécessaire
Ex emp le s d’ ef fe ts de la pose sur la qu ali té
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Autres points de vigilance
▪ Joints mécaniques
➢ Respecter les instructions de pose, surtout en version Express Vi
▪ Joints à bride
➢ Le montage des brides et serrage au couple sont des problèmes récurrents
➢ Utiliser des joints de qualité, Serrer en croix, suffisamment mais pas trop, Vigilance sur les boulons
▪ Raccords verrouillés
➢ Au voisinage d’un coude verrouillé, l’enrobage doit être méthodiquement compacté,
➢ Il y un mouvement créé par un déséquilibre des forces qui peut engendrer un déboitement
➢ Mise sous tension des verrouillage à cordon
▪ Cordon de soudure sur chantier
➢ Vigilance sur la qualité des cordons réalisés sur chantier
➢ Personnel, matériel, propreté, humidité, …
Ex emp le s d’ ef fe ts de la pose sur la qu ali té
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Actions pour augmenter la fiabilité et la durabilité
Situation de Base
Large spectre d’emploi
Situations spéciales
Solutions pour cas agressifs
. Organisation qualité
. Mise en place de politique de qualité (ISO 9001 et +) et des normes européennes . Définition de domaines d’emploi
. Préparer en amont le chantier
. Résistance à la pression . Classe préférentielle . Classes 64 et Classe 100
. Protection intérieure . Mortier de ciment centrifugé très dense, … . Revêtements barrière polymères, … . Protection extérieure . Alliage de Zinc Aluminium, Biozinalium, … . Revêtements barrière polymères
. Mortiers de ciment avec fibres, …
. Protections spéciales . Préisolation thermique
. Antiperméation , …
. Joints
. Joints automatiques à déviation angulaire élevée
. Joints à bride renforcés
. Test d’étanchéité post pose, …
. Joints à double chambre . Dispositifs antisismiques, …
. Services . Monitoring des canalisations, e.g. ePulse
. Écoute des réseaux, … . Monitoring par fibre optique, …
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Conclusions
Les canalisations en fonte ductile sont très bien positionnées
• Cas présentés n’ont que valeur d’exemple
• Niveau homogène de performances constaté dans les grandes enquêtes
• Nombreuses références mondiale attestant de ces performances
• Comparaison favorable au taux moyen de rupture des réseaux
Les canalisations en fonte ductile constituent un système
• Système complet et cohérent dépassant le seul matériau fonte ductile
• Basé sur le matériau fonte ductile qui apporte la performance mécanique,
• Intégrant des protections et solutions adaptées au traitement des situations extrêmes
• Solutions de base à large spectre d’emploi
• Solutions complémentaires techniques pour les cas exigeants
• Développement de services de monitoring de l’état des conduites
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