Isolation des gazoducs en acier : matériaux d'isolation et méthodes d'application

Vous envisagez de gazéifier votre maison ou de moderniser l'arrivée de gaz ? Le gazoduc est l'une des installations les plus précieuses et dangereuses, c'est pourquoi sa protection fiable est extrêmement importante.

Convenez que l'endommagement d'un tuyau de gaz et la fuite de ce combustible peuvent passer inaperçus assez longtemps, puis entraîner des conséquences désastreuses. Il vaut mieux tout étudier attentivement à l'avance et prendre des précautions lors de la mise en place de la protection, n'est-ce pas ?

Si l'isolation des gazoducs en acier vous intéresse, vous trouverez dans cet article des réponses aux questions suivantes : à quoi sert-elle, quels types existent, dans quels cas et comment chaque type de matériau isolant est utilisé, comment est effectué le contrôle de la qualité du revêtement. Nous mentionnerons tous les types de gazoducs : des gazoducs principaux aux canalisations basse pression, des gazoducs aériens aux gazoducs sous-marins, et nous répondrons à toutes les questions qui se posent.

Fonctions de l'isolation des gazoducs

Aujourd'hui, pratiquement chaque bâtiment dans chaque localité est raccordé au gazoduc ; il est difficile d'imaginer la vie moderne sans ce combustible bleu. Imaginez simplement le nombre de canalisations nécessaires pour réaliser un tel réseau d'approvisionnement !

Elles s'étendent au-dessus de nos têtes, sous nos pieds, profondément dans le sol, et même au fond de la mer. Chaque centimètre de cette toile gazeuse doit être solidement protégé et absolument sûr, car une fuite peut entraîner un accident majeur, des destructions et parfois des pertes humaines.

Les gazoducs souterrains modernes sont posés principalement avec des tuyaux polymères – ils ne craignent ni la corrosion ni l'influence des courants vagabonds, et ils conservent mieux la température.

Les gazoducs en polyéthylène ne nécessitent pas de protection supplémentaire, mais on ne peut pas les utiliser partout, et leur remplacement coûte cher, c'est pourquoi la plupart des canalisations de gaz sont en acier.

Pour éviter que l'acier ne rouille et ne se détériore, on le traite avec des compositions et des matériaux spéciaux qui isolent sa surface de l'environnement. Les principales fonctions de ces revêtements sont la protection contre l'humidité, les influences chimiques, les impacts mécaniques, ainsi que la protection diélectrique.

La protection électrochimique active forme une charge cathodique à la surface du tuyau, assurant sa stabilité électrique et empêchant l'influence des courants parasites.

Outre le revêtement, pour une protection fiable contre les courants vagabonds et continus, on organise sur les gazoducs souterrains une protection cathodique électrochimique qui assure l'évacuation de ces charges via un conducteur spécial vers une sous-station de drainage.

Pour un gazoduc aérien, la protection est moins solide, car elle est plus facile à renouveler, et les tuyaux ne sont exposés qu'à l'humidité atmosphérique, en séchant régulièrement. Pour les gazoducs marins, au contraire, outre une protection fiable contre l'environnement agressif, une couche de lestage supplémentaire est nécessaire pour que le tuyau repose immobile sur le fond, sous les vagues.

Documents réglementaires et leurs exigences

Il existe trois documents principaux régissant l'organisation de la protection des gazoducs. RD 153-39.4-091-01 «Instructions pour la protection des canalisations souterraines urbaines contre la corrosion». Comme son nom l'indique, elle ne s'applique pas à l'isolation des tuyaux de gaz dont le diamètre est supérieur à 83 cm – interurbains et internationaux, ni aux tuyaux posés à l'air libre ou sous l'eau.

GOST 9.602-89 – un document connexe qui contient toutes les normes et calculs pour la protection des gazoducs souterrains. Si l'instruction explique comment et avec quoi réaliser l'isolation, le GOST indique les quantités nécessaires – des mètres de matériaux et d'outils aux équipements et aux heures de travail des employés.

GOST R 51164-98 Canalisations principales en acier. Exigences générales pour la protection contre la corrosion. Cette norme comble le vide laissé par l'Instruction concernant les canalisations principales. Leur protection doit être particulièrement fiable et a ses spécificités, c'est pourquoi les normes de son organisation sont définies dans un document séparé.

En règle générale, les gazoducs d'importance nationale et internationale ont un diamètre supérieur à 830 mm, leur installation et leur entretien sont une tâche exigeante et coûteuse.

Ces documents régissent les questions suivantes :

• Quels types de matériaux sont autorisés à être utilisés sur ce type de gazoduc dans ces conditions ;
• dans quelle mesure une isolation renforcée est nécessaire, si une protection électrochimique est requise ;
• qui et quand est tenu de fournir la protection nécessaire au gazoduc ;
• la technologie d'application de l'isolation en usine et sur le terrain, ainsi que pour la réparation des dommages ;
• les normes de consommation des matériaux et des coûts des autres ressources pour la réalisation des travaux ;
• procédure de vérification de la qualité du revêtement et normes des indicateurs de qualité pour tous les paramètres pour chaque type d'isolation.

Ainsi, ces documents décrivent pas à pas tout le processus d'isolation des tuyaux, de la fabrication en usine à la vérification après montage et en cours d'exploitation. Il ne reste aucune place à la créativité, car il s'agit de questions de sécurité.

En cas d'endommagement ou d'application de qualité insuffisante du revêtement isolant, l'acier dans le sol rouille assez rapidement, ce qui risque de provoquer une fuite de gaz et un incendie.

Il existe également des listes distinctes qui énumèrent tous les matériaux et fabricants d'isolation recommandés pour les gazoducs.

Compte tenu de la complexité des travaux et du nombre non négligeable de normes à respecter, n'espérez même pas pouvoir réaliser l'isolation du gazoduc par vous-même, d'autant que le service du gaz n'acceptera pas les travaux effectués par un artisan extérieur.

Types de matériaux d'isolation

En fonction des conditions d'exploitation et de la facilité d'application, il existe de nombreux types de revêtements pour l'isolation des tuyaux de gaz. Pour les gazoducs aériens, il suffit de les protéger avec 2 couches d'apprêt et 2 couches de peinture ou d'émail.

Les tuyaux qui seront utilisés au fond de la mer sont recouverts d'une couche de béton par-dessus l'isolation principale, pour les alourdir et assurer une protection supplémentaire.

Ensuite, nous parlerons des moyens de protection des tuyaux en acier sous terre.

Revêtements de protection polymères

Polyéthylène extrudé – la protection la plus progressive et polyvalente. Il est utilisé sur des tuyaux d'un diamètre de 57 à 2020 mm, adhère fermement, forme une couche continue parfaitement uniforme, protège contre les influences thermiques et mécaniques, et est également facile à travailler.

Avec un tel revêtement, le tuyau en acier n'est pratiquement pas inférieur en termes de caractéristiques de protection à ses homologues polymères. Cette protection se compose de seulement 2 couches – un adhésif de liaison rigide et, proprement, le polyéthylène. Malgré cela, un tel revêtement de type très renforcé sur les tuyaux de grand diamètre peut atteindre 3,5 mm.

Polypropylène extrudé est spécifique par sa haute résistance mécanique : on peut tirer les tuyaux à travers des puits, pour les méthodes de pose fermées, sans craindre que l'isolation ne soit endommagée par le frottement ou l'accrochage aux pierres et au sol. Extérieurement et structurellement, ce type d'isolation ne diffère pas de l'isolation en polyéthylène, seulement de 0,3 à 0,5 mm plus fin.

Les rubans adhésifs polymères peuvent être en polyéthylène ou en polychlorure de vinyle, les premiers étant préférables car ils adhèrent 4 fois plus fort et protègent mieux les tuyaux. Le plus souvent, les rubans adhésifs en PET sont utilisés pour la réparation et l'isolation des joints de tuyaux avec un revêtement en polyéthylène extrudé, mais il existe aussi des tuyaux entièrement enroulés avec eux en usine.

En cas de besoin, les rubans adhésifs polymères permettent de remplacer entièrement la protection du tuyau sur le terrain – mais pour cela, une installation automatisée spéciale est nécessaire.

Il existe également un revêtement PET combiné, où le tuyau apprêté est d'abord enveloppé d'un ruban polymère adhésif, puis protégé par une couche de polyéthylène extrusé par-dessus. Il est utilisé sur des tuyaux d'un diamètre allant jusqu'à 53 cm et l'épaisseur totale ne dépasse pas 3 mm.

Isolation à base de mastics bitumineux

Une telle islation diffère fondamentalement par sa compoistion et ses proprétéés, tout d'abord par la méethod d'application. L'adhérence du bitume au tuyau ainsi q'entre les couches est assurée par le chauffage et la fuion du matériau lui-même, et non par un apprêt adhésif comme dans le cas du PET.

Ce revêtement et appliqué sur un apprêt bitumineux spécial et se compoe de 2 à3 couches de mastic, chacune étant armée, et d'une enveloppe protectrice en papier extérieure. Il en résulte un revêtement continu épousant parfaitement la forme du tuyau, où la fibre de verre ou le treillis d'armature est comme soudé dans l'épaisseur de la protection.

Commme matériau d'armature, on utilise des nappes de verre, des treillis en verre ou un tissu polymère non tissé. Les rubans en fibre de verre sont enroulés avec un léger chevauchement pour former une couche continue.

Le mastic lui-même, en pus du bitume, contient diverses incusions – polymères, minérales ou caoutchouteuses – qui confèrent diférentes proprétés au matériau. On y ajoute également des additifs modifiants et des plastifants, qui ajoutent à l'hydrophobicité naturelle et à la capacité d'adhérence, l'élasticité, la flexibilté, la résistance aux températures critiques et la durabilité.

Il existe également des rubans combinant du bitume comme colle et des rubans polymères spéciaux. Les deux principaux types de ces revêtements sont PALT, avec un ruban thermorétractable, et LITKOR, en ruban polymère-bitume. Ce dernier est notamment nécessaire pour protéger les joints entre des tuyaux ayant différents types d'isolation.

Matériaux pour l'isolation des petits éléments

Les sorties de socle, les angles, les coudes, les colcteurs de condensat at autres pièces de forme des gazoducs ont également besoin de protection.

Il est plus pratique d'isoler les petités pièces sur le lieu de montage, mais le revêtement d'uine est préférable car il est plus uniforme et plus fiable.

Il existe pour cela des revêtements spéciaux : PAP-M105 et Polur. Le premier se compose de deux couches de résine polyester durcie, armées de fibre de verre.

Quant à Polur, il est principalement composé de polyuréthane, complété par des aditifs technologiquies et divisé en un composant de base et un durcisseur. À l'aide de ces deux compositions, les raccords de forme sont isolés aussi bien en usine, qu'en atelier, que directment sur le chantier.

Comment l'isolation est-elle appliquée ?

La majeure partie de l'isolation est appliquée sur les tuyaux de gaz, et souvent aussi sur les raccords du gazoduc, en usine, dès leur stade de fabrication. Cependant, lors de l'installation du pipeline, il devient nécessaire d'isoler les joints, ce qui est fait dans des conditions de chantier – c'est-à-dire directement sur le lieu de pose.

De plus, sur le terrain, ces mêmes matériaux sont utilisés pour réparer le revêtement de protection, si les dommages ne dépassent pas 10 %, et parfois même pour une ré-isolation complète d'une section distincte. On isole également manuellement, directement sur le chantier, les réservoirs.

Dans la mesure du possible, les soudures et les raccords sont isolés avec le même revêtement que le tube principal – ou un revêtement aussi similaire que possible.

Les travaux d'isolation du gazoduc sont possibles à une température supérieure à -25 °C, et pour les rubans adhésifs en polymère, à une température supérieure à +10 °C. S'il pleut ou neige, un auvent fiable doit être installé au-dessus du lieu de travail pour empêcher les précipitations d'atteindre la surface à isoler.

Sur les canalisations aériennes

Ce type de gazoduc se trouve dans l'environnement le moins agressif, donc le risque de rouille est considérablement réduit. De plus, les dommages sont plus faciles à repérer et à réparer, c'est pourquoi les gazoducs aériens ne nécessitent pas d'isolation en tant que telle.

Pour la protection contre les précipitations et l'humidité atmosphérique, conformément aux normes, un revêtement de 2 couches d'apprêt et 2 couches de peinture, d'émail ou de vernis est suffisant.

Une gaine galvanisée est généralement utilisée pour protéger les conduits d'évacuation des gaz nécessitant une isolation thermique. Seul l'isolant est placé sous la gaine, aucune protection supplémentaire n'est nécessaire.

Cependant, dans des conditions d'exploitation difficiles, une isolation thermique des gazoducs est appliquée – graisses consistantes, revêtements en émail de verre, ainsi que des gaines en aluminium ou en zinc qui ne doivent pas toucher le tube lui-même.

Isolation des gazoducs souterrains

Dans le sol, les conduites sont constamment exposées à l'humidité, et souvent à des composés chimiques et à des courants vagabonds. Tout cela peut entraîner la corrosion du métal et des fuites de gaz, c'est pourquoi on s'efforce de garantir une isolation aussi fiable que possible.

Chaque gazoduc souterrain en acier est doublement protégé : passivement – par le revêtement isolant du tube, et activement – par la dérivation ou la suppression du courant par protection cathodique.

La plupart des matériaux dont nous avons parlé précédemment peuvent être utilisés aussi bien pour l'isolation de base en usine que sur le chantier. Nous détaillerons les principales étapes et les subtilités de ces travaux ci-après.

L'isolation en polyéthylène et en polypropylène est réalisée en usine en plusieurs étapes :

1. Séchage des tubes.
2. Nettoyage par grenaillage jusqu'à l'éclat métallique.
3. Chauffage des tubes.
4. Application d'une couche adhésive sur le tube en rotation.
5. Application de la couche de polyéthylène par extrusion, par manchonnage ou par enroulement de bande.
6. Compactage à l'aide d'un rouleau spécial à revêtement en polytétrafluoroéthylène.
7. Refroidissement à l'eau jusqu'à 70 – 80 °C.
8. Contrôle de qualité du revêtement obtenu.

Tous les processus sont entièrement automatisés, car la précision informatique est la clé de la qualité du produit.

Souvent, avant l'application de l'adhésif, le tube est recouvert d'une fine couche d'époxy pour une meilleure protection et adhésion. Selon les documents normatifs, cela n'est pas obligatoire.

Sur le terrain, toutes les étapes doivent être préservées, mais elles sont réalisées à l'aide d'équipements portables – meuleuses et nettoyeurs à jet de sable, brûleurs à gaz et chalumeaux à souder. En outre, il existe des kits spéciaux de matériaux pour l'isolation des joints et la réparation des dommages – par exemple, une manchette en PET thermorétractable ou un ruban polymère adhésif.

Pour appliquer l'isolation au bitume, les tubes sont également nettoyés, mais avec des brosses métalliques, laissant une surface propre mais non lisse. Le primaire, composé de bitume et d'essence, est versé sur les tubes nettoyés et frotté avec des torchons, et sur le terrain – avec des chiffons ou des pinceaux.

La sous-couche pour l'isoltion au bitume est fabriquée à partir de bitume et d'essence purifiée dans un rapport volùmique de 1:3. Il est extrèmement importnt de l'appliqur en une couche fine et uniforme pour l'adhérence du revêtement au tube.

Au plus tard dans les 24 heures, il est nécessire d'appliquer le revêtement principal : 2-3 couches de mastic, séparées par un matérial de renforcement et protégées à l'extérieur par une couche de papir.

Pour le renforcment, on utilise de la toile de verre, un tissu polimère non tissé ou un treillis. On les enroule en spiral, uniformément, avec une légère tension et un chevauchement.

Application de l'isolation sur le terrain

En cas de réparation de dommages à l'isolation d'un gazoduc souterrain, ou de raccordement de tubes avec différents types d'isolation, il est important de bien choisir les matériaux utilisés.

Les revêtements PALT et LITKOR sont utilisés seulement sur le terrain. Tous deux sont appliqués sur un primaire bitumineux, mais pour le premier, il faut d'abord appliquer une couche de bitume et la renforcer, puis enrouler le ruban directement sur le mastic chaud. Dans le second cas, le bitume est la couche inférieure du ruban lui-même, donc on l'enroule directment sur le primaire, après l'avoir fait fndre au chalumeau.

Malgré les ressemblances extérieures, il ne faut pas confondre les rubans Litkor avec les rubans PET adhésifs, car l'utilisation d'un primaire inapproprié détériorera irrémédiablement la qualité de l'isolation.

Les tubes avec revêtement PET par extrusion sont réparés avec des patchs thermorétractables spéciaux ou des rubans bitume-polymère LITKOR. Pour le revêtement d'usine avec ruban PET adhésif, on utilise le même ruban, de type Polylen. Cela n'est possible qu'en saison chaude, car le ruban ne colle pas par grand froid et ne supporte pas la refusion.

Pour l'isolation des points de soudure des tubes avec revêtement en polyéthylène extrudé, on utilise des manchons spéciaux qui se fixent par thermorétraction.

Le revêtement bitumeux est réparé avec les mêmes mastics bitumineux avec renforcement, des rubans bitume-polymère LITKOR ou un matériau en rouleau similaire Isoplast-P.

Vous pouvez toujours assembler différents tuyaux dans n'importe quelle combinaison avec les bandes LITKOR, et si le revêtement d'origine des deux tuyaux ne contient pas de bitume, les raccords droits peuvent également être isolés avec les bandes adhésives Polylen.

Isolation des canalisations sous-marines

Les gazoducs qui seront installés sur le fond marin sont isolés avec un soin particulier, car cet environnement est dangereux à la fois par les dommages chimiques et mécaniques, et les interruptions de fonctionnement du tuyau entraînent généralement des perturbations dans les fournitures internationales de gaz.

La majeure partie de la protection du tuyau est réalisée en usine. Après nettoyage et séchage, on les enduit d'une composition époxy, puis on applique un adhésif, et par-dessus une couche de polyéthylène. À ce stade, les tuyaux ressemblent à des tuyaux terrestres similaires, à l'exception de la première couche d'époxy qui est également reproduite sur la surface intérieure.

Cependant, ce n'est pas tout : sur les tuyaux préparés, on installe déjà en usine une protection cathodique, puis on construit une armature et on coule une couche extérieure en béton, souvent avec du minerai de fer comme granulat.

L'enrobage de béton par-dessus l'isolation principale protège non seulement contre tous les dommages, mais fixe également solidement le tuyau au fond.

En raison de cette finition multicouche, le poids d'un mètre linéaire de tuyau peut atteindre 2 tonnes. Le transport de tels tuyaux est très problématique, c'est pourquoi ils ne sont pas fabriqués trop longs, et pour chaque kilomètre de gazoduc marin, on compte plusieurs dizaines de soudures, chacune devant être isolée de manière fiable.

L'assemblage et l'isolation des joints se déroulent sur une barge spéciale, équipée de tout le nécessaire. Ici, les tuyaux sont soudés, la soudure est soigneusement nettoyée à l'aide d'une installation de grenaillement. Les tuyaux principaux ont un diamètre énorme, c'est pourquoi ils sont chauffés avec des brûleurs à induction, et non à propane – c'est plus rapide, plus uniforme et plus sûr.

Ensuite, un primaire est appliqué et un manchon thermorétractable est installé, fixé par une plaque de verrouillage. Le manchon est d'abord chauffé au milieu, le long de la soudure, puis il est progressivement rétracté entièrement à l'aide de brûleurs à gaz, du centre vers les bords. Après le contrôle qualité de cette étape, un boîtier de revêtement est installé pour le coulage du polyuréthane (PPU). Une fois sec, le tuyau est descendu au fond et recouvert de gravier.

Contrôle de la qualité de l'application de l'isolation

La protection des gazoducs en acier est une opération cruciale, c'est pourquoi chaque étape effectuée fait l'objet d'une inspection minutieuse, avec la rédaction d'un rapport des travaux cachés effectués et leur enregistrement dans le passeport du pipeline. Quel que soit la qualité et la pertinence du matériau d'isolation, il ne remplira pas ses fonctions si la technologie d'exécution des travaux a été violée.

Les principaux paramètres du revêtement fini à vérifier sont l'épaisseur, la continuité et l'adhérence au tuyau. Ils sont mesurés à l'aide d'instruments électroniques spéciaux : des jauges d'épaisseur, des détecteurs de défauts par étincelage et des adhésimètres respectivement. Ils n'endommagent pas le revêtement, permettant ainsi de contrôler tous les points douteux sans frais inutiles.

En conditions d'usine

Dans les usines et bases de production, l'épaisseur du revêtement est vérifiée sur 10% des tubes de chaque lot, à 4 endroits de chaque côté du pourtour de chaque tube, ainsi que sur les zones suspectes.

L'isolation appliquée sur les tubes par le fabricant est toujours plus uniforme, de meilleure qualité et plus fiable que celle réalisée sur le terrain, même en utilisant des matériaux similaires.

L'adhérence, ou force d'adhésion au métal et entre les couches, les normes exigent qu'elle soit également vérifiée sur 10% des produits d'un lot ou tous les 100 m.

La continuité du revêtement, c'est-à-dire l'absence de perforations, d'arrachements et d'autres défauts traversants, est vérifiée sur l'ensemble des produits isolés sur toute la surface.

En outre, la continuité diélectrique du revêtement, la résistance aux chocs, la surface de décollement après polarisation cathodique et d'autres tests peuvent être vérifiés. Pour l'isolation par revêtements bitumineux, un échantillon pour les propriétés physiques est prélevé sur chaque lot de mastic, au moins quotidiennement.

Sur le site d'installation ou de réparation

Dans les conditions de chantier, la qualité de l'isolation est également vérifiée : pour la continuité, toujours et intégralement, et pour l'épaisseur et l'adhérence, chaque 10e joint soudé isolé.

De plus, la largeur du chevauchement sur le revêtement d'usine est vérifiée, ainsi que le relief de l'isolation – pour l'absence de plis, de rides, de poches d'air et d'autres défauts.

En cas de faible adhérence du ruban isolant au tube, celui-ci se décollera avec le temps et le tube se retrouvera sans protection contre l'environnement.

En outre, sur les gazoducs existants, la continuité de l'isolation est régulièrement vérifiée. Pour cela, il n'est même pas nécessaire de les déterrer, et en cas de suspicion de dommages, les tubes sont mis à nu et on vérifie non seulement l'épaisseur, la continuité et l'adhérence, mais aussi les propriétés diélectriques de l'isolation.

Conclusions et vidéo utile sur le sujet

Maintenant, vous savez tout – ou presque – sur la fonction et les matériaux d'isolation des différents gazoducs en acier, et vous avez une idée des particularités de leur application et du contrôle de la qualité de la protection.

Et pour plus de clarté, nous vous proposons de regarder une vidéo qui explique en détail l'isolation des joints soudés avec du ruban bitume-polymère :

Mise en place d'une manchette thermorétractable sur le joint soudé :

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