Contrôle du débit dans les tuyaux en polyéthylène

Les tuyaux en polyéthylène équipent la plupart des installations de distribution de gaz. Tout en offrant longévité et durabilité, l'entretien et les réparations sont toujours nécessaires. Cet article identifie la meilleure méthode de contrôle et d'isolation de flux, en examinant les avantages et les limites de chacun.

Lorsque les tuyaux en polyéthylène (PE) ont été introduits pour la première fois dans la distribution de gaz à la fin des années 1960, ils offraient une amélioration significative en termes de rentabilité, de durabilité et de facilité d'installation. Depuis lors, les tuyaux en PE ont fini par dominer le paysage des systèmes de distribution de gaz. Aux États-Unis et au Canada, plus de 90 % des systèmes de distribution de gaz naturel utilisent des tuyaux en PE dans leurs installations. Les tuyaux en PE sont également utilisés dans la plupart des installations en Australie et sont de plus en plus utilisés dans les pipelines du monde entier.

Les avantages des tuyaux en PE dans la distribution de gaz sont clairs par rapport aux systèmes de tuyauterie métalliques traditionnels. Contrairement aux tuyaux métalliques, les tuyaux en PE ne sont pas sensibles à la corrosion ou à la rouille et ils sont extrêmement résistants aux fissures causées par les contraintes environnementales. Comme les tuyaux en PE sont légers, flexibles et faciles à stocker, l'installation et la maintenance des systèmes de distribution sont considérablement simplifiées par rapport aux tuyaux métalliques. Les tuyaux en PE nécessitent moins d'énergie pour leur fabrication que les produits de tuyaux en métal et leur longévité les rend plus rentables.

Bien que les tuyaux en PE offrent une longévité et une durabilité améliorées, il est parfois nécessaire d'effectuer un entretien ou de faire des réparations d'urgence. Qu'il s'agisse de remplacements de raccords et de joints plus anciens, de projets de relocalisation de lignes ou d'installations de vannes d'isolement, il est essentiel pour les services publics de pouvoir isoler le débit dans les lignes de distribution en PE. Il existe plusieurs méthodes pour ce faire et chacune a ses forces et ses faiblesses en termes d'efficacité, de fiabilité et d'impact à long terme sur un système de tuyauterie en PE.

Bien qu'il existe plusieurs moyens établis de contrôler et d'arrêter le débit dans les tuyaux en PE, de nouvelles techniques sont apparues et méritent d'être envisagées. Voici quelques options et les avantages et inconvénients qui devraient aider les utilisateurs à évaluer la meilleure méthode pour leur pipeline PE.

Pressant En raison des qualités flexibles et robustes des tuyaux en PE, le pressage ou le pressage s'est imposé il y a plusieurs décennies comme un moyen efficace de contrôle du débit. Le pressage est effectué en comprimant le tuyau en PE entre des barres parallèles ; l'arrêt complet est obtenu lorsque les surfaces intérieures entrent en contact. Bien que la technique soit simple, elle nécessite des outils de compression spécialement conçus qui doivent être calibrés en fonction du diamètre spécifique et du rapport de dimension standard du tuyau. Un équipement et des performances appropriés permettent d'effectuer efficacement la procédure sans endommager le tuyau à long terme.

Avantages : les réseaux de distribution de gaz en PE sont équipés de vannes d'isolement aux endroits critiques, ce qui permet d'isoler des sections du système pour la maintenance. La compression permet une isolation localisée lorsque les vannes d'isolation existantes sont insuffisantes pour gérer l'entretien ou les réparations d'urgence. Il convient de mentionner ici que le pressage est également une technique de contrôle de flux utile pour réaliser des raccordements d'installation.

La robustesse et la flexibilité du polyéthylène permettent au tuyau de retrouver son diamètre d'origine lorsque les outils de compression sont relâchés sans aucun dommage structurel.

Par rapport au contrôle de débit dans les systèmes de distribution métalliques, le pressage offre des avantages considérables en termes de rapidité et de coût. Avec l'équipement approprié, le squeeze-off peut être effectué très rapidement, ce qui réduit les coûts de maintenance et minimise les interruptions de service.

Limitations : si un équipement incorrect est utilisé, ou si l'équipement correct est utilisé de manière inappropriée, cela peut entraîner une contrainte inacceptable sur le tuyau. Le pressage ne peut être effectué en toute sécurité qu'une seule fois dans une seule zone; le contrôle de débit répété nécessite une technique d'isolation différente ou l'installation d'une vanne. Toutes les autres méthodes de contrôle et d'arrêt du débit peuvent être répétées, car le point d'entrée qui a été puisé dans un pipeline peut être facilement réutilisé si nécessaire.

Le pressage ne convient que pour l'arrêt complet du débit. L'étranglement ou le contrôle du débit partiel n'est pas possible par compression et des infiltrations peuvent se produire dans des tuyaux plus gros ou dans certaines situations de haute pression. Dans ces cas, deux compressions peuvent être effectuées, toute la maintenance étant effectuée en aval de la deuxième compression. Si un débit de canalisation en aval est requis, des raccords de dérivation supplémentaires doivent être installés car la compression n'a pas de capacité de dérivation intégrale comme dans l'arrêt de la ligne ou d'autres méthodes.

Isolation d'ensachage La technique d'isolement par ensachage est réalisée en déployant une selle mécanique équipée d'une valve intégrée. Avec cette méthode, un point d'entrée est établi par forage à chaud et le sac est inséré à l'aide d'un tube de sac qui est relié à la selle. Dans de nombreux cas, deux sacs sont installés en série pour créer une double isolation de blocage et de purge.

Avantages : par rapport au pressage, l'ensachage n'entraîne aucune déformation du tube PE. L'ensachage ne présente pas de risque de dommage ou de défaillance de la conduite associé à une mauvaise performance de compression pour l'isolation du débit. Il réduit également la zone requise pour l'excavation lors de la conduite d'une procédure de contrôle de débit.

Limites : l'isolement de l'ensachage peut entraîner une défaillance si le sac éclate pendant la procédure de contrôle du débit. Le facteur de risque de défaillance du sac est associé au diamètre et à la pression de fonctionnement du tuyau, les pipelines plus gros et à plus haute pression présentant un risque accru d'éclatement. La défaillance du sac peut également être causée par une erreur de l'opérateur ou si les matériaux sont en mauvais état.

En raison du risque de défaillance du sac, le contrôle du débit par isolation du sac ne convient que dans les applications à basse pression. Des procédures de double blocage et de purge sont recommandées pour atténuer le risque de défaillance du sac, mais une défaillance des deux sacs pourrait entraîner la libération d'une quantité importante de gaz en aval. Les tuyaux en PE présentent un risque supplémentaire par rapport aux systèmes métalliques : les parois intérieures lisses des tuyaux en PE offrent moins d'adhérence au matériau du sac, introduisant la possibilité qu'un ou plusieurs sacs glissent en raison des différences de pression.

Isolation d'ensachage hybride : Iris La technique hybride isolement ensachage/arrêt du flux de l'iris utilise l'ensachage avec l'ajout de supports métalliques pour les sacs gonflés. Le ventilateur métallique Iris est inséré dans le tuyau en position fermée et peut être ouvert pour supporter complètement le sac gonflé.

Avantages : l'isolation hybride prend en charge des pressions de fonctionnement accrues et des diamètres plus grands qui entraîneraient un risque de défaillance du sac sans l'introduction de l'iris métallique.

Limites : cette méthode ne fait qu'augmenter le diamètre acceptable du tuyau et la pression de fonctionnement pour des performances sûres. L'isolement hybride n'est toujours pas sûr pour les opérations à haute pression.

Colliers de réparation Dans certains cas, des colliers de serrage de type à encerclement complet sont utilisés pour renforcer l'épaisseur de la paroi après que le serrage a été effectué sur un tuyau en PE. Des pinces de réparation peuvent également être utilisées pour couvrir des trous de perforation accidentels ou des connexions de ligne de service abandonnées. Les colliers de réparation sur les tuyaux en PE peuvent aider à maintenir l'intégrité structurelle.

Avantages : les colliers de réparation peuvent offrir un moyen pratique, efficace et sûr de restaurer l'intégrité d'une canalisation en service, sans découper une section de canalisation. Ces pinces peuvent également aider à renforcer l'épaisseur de la paroi après la réalisation d'une procédure de compression.

Limitations : les circonstances dans lesquelles les pinces de réparation peuvent être utilisées de manière sûre et efficace sont extrêmement limitées. Les colliers de réparation ne sont que temporaires et ne peuvent être déployés que dans des zones où le tuyau peut conserver son intégrité structurelle.

Arrêt de ligne La technique la plus récente pour le contrôle du débit dans les systèmes de distribution de gaz PE est l'arrêt de ligne. Servant de vanne de contrôle ou de vanne temporaire, un système d'arrêt de ligne est inséré dans la conduite à l'aide d'un raccord de robinet chaud. Pour arrêter l'écoulement de gaz dans la conduite, le bouchon de ligne et son logement sont fixés à une vanne d'entrée et descendus mécaniquement dans la conduite. Une fois la procédure terminée, le bouchon de ligne est retiré et un bouchon intégré est utilisé pour sceller la connexion du robinet d'eau chaude.

Avantages : l'arrêt de ligne permet d'effectuer des procédures de contrôle de débit dans des situations de grand diamètre et de haute pression, offrant des possibilités d'opérations accrues par rapport aux systèmes d'ensachage ou d'isolement hybrides. Les systèmes d'arrêt de ligne modernes permettent une dérivation de machine à machine, éliminant ainsi le besoin de raccords de dérivation externes dans de nombreuses situations. L'arrêt de ligne réduit également l'empreinte de l'excavation par rapport à d'autres méthodes, ce qui peut être un avantage essentiel lorsque la taille de l'excavation doit être réduite en raison de l'environnement urbain ou des infrastructures existantes.

En plus de la large gamme d'applications pour les équipements d'arrêt de ligne, la technique de bouchage élimine le risque de dommages structurels associés à des procédures de compression inappropriées.

Limitations : bien qu'il ne s'agisse pas exactement d'une limitation mais qu'il convient de le noter, les systèmes d'arrêt de ligne de première génération étaient limités dans leur application en raison de leur poids élevé et n'étaient pas conçus spécifiquement pour être utilisés sur des tuyaux en PE. Les raccords électrosoudables en PE devaient être développés avec des pressions nominales compatibles avec les systèmes de gaz PE anciens et actuels. Les systèmes d'arrêt de ligne PE modernes et avancés sont plus légers et sont spécifiquement dédiés aux tuyaux PE. Les systèmes d'arrêt de ligne ont un poids similaire à celui des gros outils de compression et d'autres systèmes.

En conclusion, comme les tuyaux en PE continuent de constituer la plupart des installations de distribution de gaz en Amérique du Nord et dans le monde, il est important d'identifier la meilleure méthode de contrôle et d'isolation du débit. Chaque technique de contrôle de flux, de pressage, d'ensachage, d'isolation hybride, de pinces de réparation et d'arrêt de ligne, présente des avantages et des limites. Le contexte d'une procédure de contrôle de débit PE doit être soigneusement pris en compte lors de la détermination de la meilleure méthode, en particulier en ce qui concerne le diamètre du tuyau et la pression de fonctionnement.