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English
Auteur(s)
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Fabrice DAL MASO : Ingénieur en Génie mécanique de l’Université de technologie de Compiègne - Docteur ès sciences de l’École nationale supérieure du pétrole et des moteurs et de l’Université Paris VI - Chef de projet Polymères et Composites à l’Institut français du pétrole
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Lire l’articleINTRODUCTION
Tout concepteur de systèmes de canalisations utilise des codes de construction et des normes afin de dimensionner les tubes et les différents accessoires. Il lui est particulièrement important de connaître avec précision les modes de ruine des structures en fonction de l’environnement que le système de canalisations va rencontrer. Ainsi, les matériaux métalliques subissent la corrosion et leur ruine se manifeste alors par des fuites. Pour un tube métallique neuf testé en pression, l’ultime étape sera l’éclatement. Dans le cas des tubes en matériaux composites, l’éclatement est rarement constaté ; en effet, le mode de ruine le plus fréquent est le perlage. Ce phénomène spécifique a des conséquences économiques non négligeables et fait l’objet de cet article. Le lecteur trouvera au préalable un bref exposé sur la conception d’un système de canalisations. Ensuite, les paramètres qui influencent le perlage seront analysés. La structure des tubes fabriqués par enroulement filamentaire sera considérée, en particulier l’angle de bobinage et la présence d’un « liner » ou d’un « gel coat ». Les différents chargements mécaniques imposés aux tubes et les constituants du matériau composite (résine, ensimage des fibres) seront ensuite examinés.
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Phénomène de perlage
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1. Conception d’un système de canalisations
La conception d’un système de canalisations doit intégrer de nombreux facteurs : budget alloué, exigences du client, savoir-faire interne, sécurité, normes et codes de construction de la profession, mais aussi parfois recyclage et propriété industrielle. En plus de ces conditions « externes », la fonction de transport de fluide d’un système de canalisations impose de dimensionner le réseau et de tenir compte des caractéristiques géométriques, du chargement thermomécanique, de l’environnement, et finalement, des matériaux [1] [2].
Le dimensionnement du réseau comporte deux volets : écoulement et étanchéité. Pour l’écoulement, il faut déterminer le diamètre interne minimum de chacune des parties du réseau pour obtenir le débit désiré. En même temps, les pertes de charges et la vitesse d’écoulement doivent être maintenues à des niveaux raisonnables. Une fois les diamètres internes déterminés, il faut calculer l’épaisseur minimale des parois des tubes, en fonction du matériau sélectionné, pour assurer l’étanchéité à un niveau de confiance choisi (facteurs de sécurité). Le choix définitif est effectué parmi les dimensions standard des équipements. Exceptionnellement, une fabrication spécifique peut s’avérer indispensable.
Les caractéristiques géométriques concernent les dimensions des tubes, raccords, vannes, soupapes et robinets. Les contraintes dimensionnelles du lieu de l’installation et les moyens d’ancrage et d’accrochage des éléments doivent également être intégrés.
Le chargement thermomécanique comprend les forces, moments, pressions exercées et leurs variations, le champ de températures (incluant le gradient dans la paroi) et ses variations. Par exemple, il faut tenir compte de la pression interne, du poids propre du système, des coups de bélier, des chocs, du vent, de la glace ou de la neige, des séismes…
Parmi les facteurs liés à l’environnement, la nature des fluides transportés est essentielle, car elle peut favoriser la corrosion, l’érosion, l’attaque chimique ou le vieillissement des matériaux. L’environnement extérieur n’en est pas moins important. Selon que la canalisation est enterrée ou pas, elle peut être au contact de fluides agressifs, de micro-organismes, de rayonnements qui tous concourent à la ruine des...
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Conception d’un système de canalisations
BIBLIOGRAPHIE
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(1) - NAYYAR (M.L.) - Piping Handbook. - McGraw Hill Inc., New York, 6th edition, 1580 p. (1992).
-
(2) - LEFÈBVRE (Y.) - Seawater circuits, treatments and materials. - Éditions Technip, Paris, 384 p. (1998).
-
(3) - JONES (M.L.C.), HULL (D.) - Microscopy of failure mechanisms in filament-wound pipe. - Journal of Materials Science, 14, p. 165-174 (1979).
-
(4) - BARRÈRE (C.) - Relations entre les propriétés de la résine et le phénomène de perlage de tubes composites verre-époxy. - Thèse de Doctorat de l'Université Paris VI, 206 p. (1998).
-
(5) - HULL (D.), LEGG (M.D.), SPENCER (B.) - Failure of glass/polyester filament wound pipe. - Composites, 9, no 1, p. 17-24, janv. 1978.
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(6) - KRAWCZAK (P.) - Essais des plastiques renforcés. - Techniques...
ANNEXES
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1 À lire également dans nos bases
- 2 Normes et standards
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3 Événements
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4 Annuaire
- 4.1 Constructeurs – Fournisseurs – Distributeurs (liste non exhaustive) 4.1.1 Principaux constructeurs spécialisés
- 4.2 Laboratoires – Bureaux d'études – Écoles – Centres de recherche (liste non exhaustive)
4.1.2 Quelques constructeurs non spécialisés et distributeurs
4.1.3 Quelques sociétés d'installation de tuyauterie
1 À lire également dans nos bases
COGNARD (P.) - Applications des composites anticorrosion dans l'industrie. - [COR 502] Traité Corrosion Vieillissement (2005).
GODART (H.) - Adduction et distribution d'eau. - [C 5 195] Traité Génie civil (2000).
BERBAIN (F.), CHEVALIER (A.) - Mise en œuvre des composites. Méthodes et matériels. - [A 3 720] Traité Plastiques et Composites (1997).
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