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Durabilité et fiabilité des canalisations en fonte ductile

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Academic year: 2022

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#Astee2021

Cité des Sciences et de l’Industrie - Paris

congrès de l’Astee

28-30 septembre 2021

Durabilité 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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#Astee2021

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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#Astee2021

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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#Astee2021

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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#Astee2021

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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#Astee2021

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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#Astee2021

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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#Astee2021

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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#Astee2021

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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#Astee2021

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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#Astee2021

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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#Astee2021

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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#Astee2021

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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#Astee2021

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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#Astee2021

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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Cité des Sciences et de l’Industrie - Paris

congrès de l’Astee

28-30 septembre 2021

Merci de votre attention!

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