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Introduction aux systèmes de tuyauterie souterrains

Les systèmes de canalisation souterrains constituent l'épine dorsale de l'infrastructure essentielle de la société moderne, transportant en toute sécurité l'eau, le gaz naturel, les produits pétroliers, les eaux usées et divers fluides industriels sous nos rues, nos bâtiments et nos installations.

Contrairement aux installations hors sol où l'inspection visuelle est simple, les canalisations enfouies sont confrontées à des défis uniques, notamment la corrosion du sol, le mouvement du sol, le chargement externe du trafic et des structures, les fluctuations de température et l'accessibilité limitée à l'entretien.Une défaillance d'un système souterrain peut entraîner des conséquences catastrophiques, des explosions de gaz et de la contamination de l'eau aux catastrophes environnementales et à d'importantes pertes économiques.

Pour relever ces défis, de nombreuses organisations nationales et internationales ont élaboré des normes et des codes complets qui régissent tous les aspects des systèmes de tuyauterie souterrains.Ces règlements précisent les exigences relatives à la sélection des matériaux, aux calculs de conception, à la protection contre la corrosion, aux procédures d'installation, aux protocoles d'essai et à l'entretien continu.

Le cadre réglementaire pour le pipi souterrain

Le paysage réglementaire des systèmes de canalisations souterraines comporte de multiples niveaux de surveillance, depuis les règlements fédéraux jusqu'aux codes des États et des collectivités locales. La compréhension de ce cadre est essentielle pour les ingénieurs, les entrepreneurs et les propriétaires d'installations qui doivent se conformer à ces exigences.

Règlements fédéraux et exigences juridiques

Aux États-Unis, les règlements fédéraux en vertu du titre 49 du Code of Federal Regulations (CFR) prévoient des exigences légales pour le transport par pipeline, la partie 192 régissant le transport par gaz et la partie 195 traitant du transport par oléoducs, qui ont force de loi et ont préséance sur les normes industrielles volontaires, bien qu'elles incorporent souvent ces normes par renvoi.

Le règlement du CFR est fondé sur les éditions de code 2002 des normes ASME et, lorsqu'il est appliqué aux États-Unis, la conformité aux normes CFR a préséance sur les éditions actuelles de l'ASME B31.4 ou B31.8. Cela crée une distinction importante que les concepteurs doivent comprendre.

Considérations juridictionnelles

L'applicabilité de codes spécifiques dépend fortement de la compétence et de la nature du système de canalisations. B31.8 est beaucoup plus complet que B31.3, y compris des dispositions concernant les facteurs de conception de la classification des zones, les profondeurs d'enfouissement, les pressions d'exploitation, la surveillance de la corrosion, les essais de matériaux, et les exigences d'inspection et de tenue de dossiers de routine qui persistent pendant la durée d'exploitation.

Les codes de construction et de plomberie, comme l'exigent les exigences des autorités nationales et locales, s'appliquent aux systèmes d'aqueduc et d'égouts et de drainages qui n'ont pas de fonction de procédé, ce qui signifie que même dans une installation unique, différents systèmes de canalisations peuvent relever de différents cadres réglementaires selon leur fonction et leur service.

ASME B31 Série de codes : La fondation des normes de pipi

La série de codes B31 de l'American Society of Mechanical Engineers (ASME) représente les normes les plus reconnues et les plus appliquées pour les systèmes de tuyauterie dans le monde entier. Ces codes fournissent des exigences complètes pour la conception, les matériaux, la fabrication, l'installation, les essais et l'inspection des systèmes de tuyauterie dans diverses industries et applications.

ASME B31.1: Piquage d'énergie

L'ASME B31.1 couvre les systèmes de canalisations généralement présents dans les centrales électriques, les installations industrielles, les systèmes de chauffage géothermique et les systèmes de chauffage et de refroidissement, ce qui est particulièrement pertinent pour les conduites souterraines associées aux installations de production d'électricité, y compris les systèmes de distribution de vapeur, les conduites de retour à condensation et les systèmes de refroidissement de l'eau.

L'ASME B31.1-2024 révise l'édition 2022 et contient de nombreux changements cruciaux pour maintenir la norme à jour. La norme fait l'objet de mises à jour régulières pour intégrer de nouveaux matériaux, technologies et leçons tirées de l'expérience sur le terrain.

ASME B31.3: Piquage de procédés

ASME B31.3 contient des exigences pour les tuyauteries habituellement présentes dans les raffineries de pétrole; les usines chimiques, pharmaceutiques, d'hydrogène, de textile, de papier et de pâte, de production d'électricité, de semi-conducteurs et de cryogénèse, couvrant les matériaux et les composants, la conception, la fabrication, l'assemblage, l'érection, l'examen, l'inspection et l'essai des tuyauteries, qui sont l'une des normes les plus utilisées au monde.

Le code ASME B31.3 pour les tuyauteries en process est le code couramment utilisé dans les installations de DOE, qui démontre qu'il est largement accepté dans les applications gouvernementales et industrielles. Le code fournit des exigences détaillées pour les tuyauteries ensevelis, y compris des considérations particulières pour la protection contre la corrosion, les conditions de chargement et les méthodes d'installation.

B31.3 est l'un des codes les plus demandés par ASME et sert de compagnon au Code sur le piquage électrique B31.1 de l'ASME ainsi qu'aux autres codes de la série B31 de l'ASME, qui restent des références essentielles pour toute personne engagée dans la tuyauterie. L'édition 2024 comprend des changements clés portant sur les vannes non énumérées, les facteurs de flexibilité et d'intensification du stress, les essais d'impact, les soudures de fixation de bride, le traitement thermique et la conception de service de fluide haute pression.

ASME B31.4: Systèmes de transport par pipeline pour liquides et boues

L'ASME B31.4 porte sur les systèmes de transport de pipelines pour les hydrocarbures liquides, les gaz de pétrole liquides, l'ammoniac anhydre, les alcools et les lisiers liquides. Ce code est spécialement conçu pour les pipelines de transport à longue distance plutôt que les conduites d'installation, ce qui fait la distinction entre le «pipage» et le «pipeline» qui est essentielle pour déterminer l'applicabilité du code.

Le piquage n'est pas un pipeline, et si vous n'êtes pas clairement sous la juridiction du DOT pour le transport réglementé de pipelines, alors vous n'êtes pas assujetti à la norme B31.4. Cette distinction est importante parce que les pipelines qui traversent des terres publiques ou qui participent au transport commercial font l'objet d'une surveillance réglementaire plus stricte que les systèmes de canalisations des installations.

ASME B31.8: Systèmes de transmission et de distribution de gaz

ASME B31.8 couvre les systèmes de transport et de distribution de gaz, y compris les gazoducs, les stations de compresseur de gaz, les stations de mesure et de régulation du gaz, les conduites de gaz et les lignes de service jusqu'à la sortie de l'ensemble de compteurs du client, y compris les gazoducs de transport et de collecte de gaz installés en mer et les équipements de stockage du gaz.

Parmi les principaux changements apportés aux révisions récentes, mentionnons l'ajout d'une nouvelle section sur la formation et la qualification du personnel des compagnies d'exploitation et d'une nouvelle section sur l'élaboration d'un programme de prévention des dommages, la version intégrale de la formule de conception des tuyaux en plastique, qui reflète l'engagement continu de l'industrie à l'égard de la sécurité et de l'intégration de nouveaux matériaux et technologies.

Ce code prescrit des solutions complètes pour les matériaux, la conception, la fabrication, l'assemblage, l'érection, les essais et l'inspection, ce qui en fait l'une des normes les plus complètes pour les systèmes de distribution de gaz.

Normes et spécifications relatives aux matériaux

La sélection de matériaux appropriés pour les systèmes de tuyauterie souterrains est essentielle pour assurer une performance et une sécurité à long terme. Diverses organisations de normalisation fournissent des spécifications détaillées pour les matériaux de tuyauterie, ASTM International et AWWA étant les sources principales pour les besoins en matériaux.

Normes ASTM pour les matériaux de tuyauterie

ASTM International (anciennement l'American Society for Testing and Materials) publie des centaines de normes relatives aux matériaux de tuyauterie, couvrant tout, de la composition chimique et des propriétés mécaniques aux procédés de fabrication et aux méthodes d'essai. Ces normes assurent la cohérence et la qualité dans l'ensemble de l'industrie, permettant aux ingénieurs de spécifier les matériaux avec confiance dans leurs caractéristiques de performance.

Pour les applications souterraines, les normes ASTM portent sur divers types de matériaux, notamment l'acier au carbone, l'acier inoxydable, le fer ductile, le PVC, le PEHD et d'autres plastiques.

Normes AWWA pour les systèmes d'eau

Les raccords doivent être conformes à la norme ANSI/AWWA C110 et tous les tuyaux en fonte ductile enterrés doivent être en polyéthylène encastrés conformément à la norme AWWA C105. L'American Water Works Association (AWWA) élabore des normes spécifiques pour les systèmes d'approvisionnement en eau, en ce qui concerne les matériaux, l'installation et les exigences d'essai pour les infrastructures de distribution d'eau.

Le revêtement pour tuyaux enterrés doit être enduit de polyéthylène à haute densité (HDCL) de 4 mil, conforme à l'AWWA C105/A21.5. Cette exigence pour le revêtement en polyéthylène fournit une couche supplémentaire de protection contre la corrosion pour les tuyauteries métalliques dans les environnements souterrains, prolongeant ainsi sensiblement la durée de vie.

Considérations relatives à la sélection des matériaux

Pour sélectionner le matériau approprié pour la tuyauterie souterraine, il faut évaluer plusieurs facteurs, dont la pression et la température de fonctionnement, l'état du sol, la corrosivité de l'environnement, la durée de vie prévue et les considérations économiques.

Les matériaux énumérés et leurs contraintes admissibles sont énumérés à l'appendice A du B31.3, et les matériaux EN 13480-2 doivent être certifiés par EN 10204. Ces listes de matériaux fournissent aux ingénieurs des options préqualifiées qui ont été évaluées en profondeur pour être utilisées dans les systèmes de tuyauterie, en rationalisant le processus de conception tout en assurant la sécurité et la fiabilité.

Exigences de conception pour les systèmes de tuyauterie souterrains

La conception des systèmes de canalisation souterrains exige une attention particulière à de nombreux facteurs qui diffèrent sensiblement des installations hors sol. Les ingénieurs doivent tenir compte des charges de sol, des charges de circulation, de l'expansion et de la contraction thermiques, de l'activité sismique, de la pénétration du gel et du potentiel de colonisation ou de déplacement au sol.

Conception de la pression et analyse du stress

Les tuyauteries souterraines doivent être conçues pour résister non seulement à la pression interne du fluide transporté, mais aussi aux charges externes dues au débordement du sol et au trafic de surface. Le processus de conception consiste à calculer les exigences en matière d'épaisseur de paroi en fonction de la pression, de la température, des propriétés du matériau et des formules de code applicables.

La surpression doit être traitée dans les rubriques B31.3 et EN 13480, et l'ASME B31.3 301.2.2(a) est explicite pour permettre la protection de la surpression par la conception du système. Cette flexibilité permet aux concepteurs de protéger les systèmes par divers moyens, y compris les dispositifs de décompression, les caractéristiques de conception du système ou les commandes opérationnelles.

Exigences relatives à la profondeur de l'enterrement

Le code exige une profondeur d'enfouissement minimale de 12 pouces pour les systèmes de tuyauterie souterrains, à l'exception de ce qui permet d'installer des conduites d'alimentation pour les appareils extérieurs individuels d'au moins 8 pouces sous la pente dans des endroits qui ne sont pas susceptibles de subir des dommages physiques.

Les tuyauteries souterraines doivent être munies d'un couvercle d'au moins 12 pouces, le couvercle d'au moins 18 pouces étant porté à la surface si les forces extérieures risquent de causer des dommages.

Conception de la tranchée et exigences de litage

Un lit de six pouces de 3/8 po moins des fines de sable de remplissage propre, de gravier de pois ou de carrière doit être fourni sous le tuyau et douze pouces doivent être fournis au-dessus du tuyau et de chaque côté. La literie appropriée fournit un support uniforme pour le tuyau, empêche la charge ponctuelle qui pourrait causer des concentrations de contrainte et facilite le compactage approprié du matériau de remblayage.

La tranchée doit être nichée de façon à ce que le tuyau ait un rapport ferme et essentiellement continu sur le fond de la tranchée, ce qui empêche le tuyau de traverser les vides ou de se reposer sur des roches qui pourraient créer des concentrations de contraintes et des points de rupture potentiels.

Exigences relatives aux autorisations et aux séparations

Les tuyauteries souterraines de gaz doivent être installées avec un dégagement suffisant de toute autre structure souterraine pour éviter tout contact, permettre l'entretien et protéger contre les dommages de la proximité d'autres structures, les tuyauteries souterraines en plastique étant installées avec un dégagement ou une isolation suffisants de toute source de chaleur.

Il est particulièrement important de maintenir une séparation adéquate avec les autres services publics pour les conduites de gaz, où le contact avec les systèmes de mise à la terre électriques ou d'autres structures métalliques peut créer des problèmes de corrosion ou des risques de sécurité.

Protection contre la corrosion : un élément critique de conception

La corrosion représente l'une des menaces les plus importantes pour les systèmes de tuyauterie souterrains, capables de causer des défaillances même dans les systèmes correctement conçus et installés si une protection adéquate n'est pas fournie.

Revêtements et enveloppes externes

Tous les tuyaux et raccords ferreux doivent être protégés par un enrobage en feuilles de polyéthylène. Les revêtements extérieurs constituent la première ligne de défense contre la corrosion en créant une barrière entre la surface métallique et l'environnement corrosif du sol. Les systèmes modernes de revêtement comprennent l'époxy à liaison fusion, le ruban en polyéthylène, le polyuréthane et d'autres matériaux avancés conçus pour un service souterrain à long terme.

Tous les boulons et raccords ferreux utilisés pour les raccords souterrains doivent être nettoyés et entièrement revêtus d'asphalte ou d'autres matériaux retardateurs de corrosion après leur montage et avant leur enrobage.

Systèmes de protection cathodique

Les critères de protection cathodique pour un contrôle efficace de la corrosion externe sur les systèmes de tuyauterie métallique enfouis ou submergés s'appliquent à d'autres structures métalliques enfouies, avec des normes comprenant des informations sur la détermination de la nécessité de contrôler la corrosion, la conception des systèmes de tuyauterie, les revêtements, les critères de protection cathodique et la conception, l'installation de systèmes de protection cathodique et le contrôle des courants d'interférence.

La tuyauterie doit être munie d'un système de protection cathodique et le système doit être surveillé et entretenu conformément à un programme approuvé. La protection cathodique fonctionne en faisant le cathodique de surface du tuyau entier, en empêchant les réactions électrochimiques qui causent la corrosion, soit par des anodes sacrificielles (protection galvanique) ou des systèmes de courant impressionnés.

Pour les nouveaux systèmes de tuyauterie, une méthode éprouvée de contrôle de la corrosion (p. ex., revêtement complété par du CP) devrait être fournie dans la conception initiale et maintenue pendant la durée de vie du système de tuyauterie, à moins que les enquêtes n'indiquent que la lutte contre la corrosion n'est pas nécessaire, la protection cathodique étant suggérée pour les nouveaux pipelines souterrains installés.

Considérations relatives à la conception de la protection cathodique

Pour les propriétaires et les ingénieurs de canalisations souterraines, l'application de la protection cathodique nécessite de choisir une méthode qui tient compte des environnements encombrés et des systèmes de mise à la terre.

Par code, tout ce qui est au-dessus de la qualité d'une installation doit être mis à la terre, mais il est courant de voir des systèmes de protection cathodique conçus sur la base de l'isolement de la tuyauterie enterrée, et même si l'isolement électrique est réalisé pendant la construction de l'installation, le maintien de l'isolement électrique pendant la durée de vie de l'installation peut ne pas être réaliste.

Protection contre la corrosion pour le piégeage du gaz

Le CRI et l'IFGC ne reconnaissent pas que les revêtements de zinc (galvanisation) constituent une protection adéquate pour les tuyaux de gaz d'acier en dessous de la qualité, car les tuyauteries métalliques installées sous terre sont plus sujettes à la corrosion que les mêmes tuyauteries installées au-dessus du sol.

Les tuyauteries souterraines doivent satisfaire aux exigences, notamment celles qui prévoient que les tuyauteries doivent être faites de matériaux résistant à la corrosion adaptés à l'environnement, que les canalisations doivent être revêtues d'un revêtement isolant électrique appliqué en usine, et que les raccords et les joints entre les sections de tuyaux revêtus doivent être conformes aux instructions du fabricant du revêtement.

Les tubes en polyéthylène utilisent des risers métalliques pour passer de la qualité inférieure à la qualité supérieure, et ces risers sont sensibles à la corrosion, les risers en acier reliés à des tuyaux en plastique devant être protégés par cathodiquement au moyen d'une anode soudée, sauf lorsque ces risers sont des risers sans anode. Ces points de transition nécessitent une attention particulière car ils représentent des endroits où différents matériaux se rencontrent et où le tuyau sort du milieu souterrain protégé.

Surveillance et maintien de la protection contre la corrosion

Les exigences en matière de protection contre la corrosion comprennent le fonctionnement et l'entretien de systèmes de protection contre la corrosion pour assurer en permanence la protection des composants métalliques des tuyauteries qui contiennent régulièrement des substances réglementées et qui sont en contact avec le sol.

Les essais réguliers des systèmes de protection cathodique comprennent la mesure des potentiels de canalisations à terre, la vérification de la sortie du redresseur, l'inspection des anodes sacrificielles et la réalisation de sondages d'intervalles rapprochés pour vérifier les niveaux de protection adéquats.

Normes d'installation et pratiques exemplaires

L'installation est tout aussi essentielle que la conception adéquate pour assurer la performance à long terme des systèmes de tuyauterie souterrains. Même le système le mieux conçu peut échouer prématurément si les procédures d'installation ne sont pas respectées correctement. Les normes d'installation traitent de tous les aspects du processus de construction, de la manutention et du stockage des matériaux à la restauration finale du site et du remblayage.

Manipulation et stockage des matériaux

Haul et distribuer les tuyaux sur le site du projet et manipuler les tuyaux avec soin pour éviter les dommages. Manipulation appropriée empêche les dommages au revêtement, les bosselures et d'autres défauts qui pourraient compromettre l'intégrité du système de tuyauterie.

Les tuyaux enduits nécessitent des soins particuliers pendant la manipulation et l'installation afin d'éviter les dommages au revêtement protecteur. Tout dommage au revêtement qui se produit pendant l'installation doit être réparé conformément aux recommandations du fabricant du revêtement avant le remblayage.

Méthodes d'assemblage et de connexion conjointes

Installez les joints push-on tels que définis dans AWWA/ANSI C111/A21.11, essuyer le siège du joint à l'intérieur de la cloche de toute matière étrangère, placer le joint dans la cloche dans la position prescrite par le fabricant, et appliquer un mince film de lubrifiant de savon végétal non toxique à l'intérieur du joint et à l'extérieur du spigot avant d'entrer le spigot dans la cloche.

Les joints mécaniques, les joints soudés, les joints de fusion pour tuyaux en plastique et les raccords filetés ont chacun des exigences spécifiques qui doivent être respectées pour assurer des raccords étanches et structuraux. Un assemblage de joints approprié est essentiel pour l'intégrité du système et pour les performances à long terme.

Restraction et ancrage de la poussée

Les blocs de poussée ou une autre méthode approuvée de retenue de poussée doivent être fournis partout où le tuyau change de direction, avec les blocs de poussée et les dispositifs de retenue mécaniques (style megalug) requis aux raccords de tuyauterie.

Les blocs de poussée sont des structures en béton moulées contre les raccords et le sol non perturbé pour transférer les forces de poussée au sol environnant. La taille et la configuration des blocs de poussée dépendent de la taille du tuyau, de la pression de fonctionnement, de l'angle de déviation et de la capacité de roulement du sol.

Remplissage et Compactage

Le remblayage et le compactage appropriés sont essentiels pour assurer un soutien adéquat au tuyau et empêcher le tassement ou l'endommagement des charges de surface. Le matériau de remblayage doit être exempt de roches, de matériaux gelés et d'autres débris qui pourraient endommager le tuyau ou le revêtement.

Le remblayage initial autour du tuyau (souvent appelé « haunch » ou « zone de lit ») nécessite une attention particulière pour s'assurer que le tuyau est bien supporté et entouré. Ce matériau est généralement placé et compacté à la main ou avec un équipement léger pour éviter d'endommager le tuyau.

Exigences spéciales d'installation pour le pompage de gaz

Il est interdit de faire passer sous les bâtiments les tuyauteries installées sous terre, sauf si elles sont encastrées dans un conduit de fer forgé, de tuyaux en plastique, de tuyaux en acier, d'un système de tuyauterie ou de mise en écrou qui est prévu pour être installées sous les bâtiments ou d'autres matériaux de conduite approuvés conçus pour résister aux charges superposées, le conduit étant protégé contre la corrosion et installé conformément aux sections spécifiées.

Les tuyauteries souterraines, lorsqu'elles sont installées par la fondation extérieure ou la paroi du sous-sol d'un bâtiment, doivent être encastrées dans une gaine de protection ou protégées par un dispositif ou une méthode approuvé, avec l'espace entre la tuyauterie à gaz et la gaine et entre la gaine et la paroi scellée pour empêcher l'entrée de gaz et d'eau.

Exigences relatives aux essais et aux inspections

Les essais et les inspections complets sont essentiels pour vérifier que les systèmes de tuyauterie souterrains ont été correctement installés et sont prêts à être mis en service. Les exigences d'essai varient selon le type de système, le fluide transporté et les codes applicables, mais tous les systèmes exigent une certaine forme d'essai de pression avant d'être mis en service.

Essais hydrostatiques

Les essais hydrostatiques consistent à remplir le système de tuyauterie d'eau et à le pressuriser à une pression d'essai spécifiée, généralement 1,5 fois la pression de calcul ou selon le code applicable. Le système est ensuite surveillé pendant une durée déterminée pour détecter toute fuite ou perte de pression.

L'entrepreneur doit retenir les tuyaux, les composants et l'équipement d'essai requis pour s'assurer que les essais peuvent être effectués de manière sécuritaire, y compris la protection du personnel, de l'équipement et du public en cas de défaillance pendant les essais, avec des manomètres ou des enregistreurs de données étalonnés et suffisamment de dimension pour fournir des données de milieu de gamme.

Essais pneumatiques

Les essais pneumatiques utilisent l'air ou le gaz inerte plutôt que l'eau pour tester la pression du système. Cette méthode est utilisée lorsque l'eau n'est pas disponible, lorsque le système ne peut tolérer l'eau, ou lorsque les températures de congélation rendent les essais hydrostatiques impossibles.

Des précautions particulières de sécurité sont nécessaires pour les essais pneumatiques, notamment la pressurisation progressive, la surveillance à distance, l'évacuation du personnel de la zone d'essai et l'utilisation de barrières ou de boucliers.

Essai de fuite

Pour les nouveaux systèmes de tuyauteries en service toxique, inflammable, explosif ou dangereux, il est de bonne pratique pour l'utilisateur d'effectuer une épreuve de fuite à basse pression du système pour s'assurer que les joints sont serrés et ne fuient pas, bien que cette épreuve de fuite préopérationnelle ne soit pas traitée dans B31.3 ou EN 13480 parce que ces codes reposent sur l'épreuve de pression du code du fabricant effectuée à la fin de la fabrication.

Les essais de fuites consistent généralement à pressuriser le système à une pression inférieure à celle de l'essai hydrostatique et à utiliser une solution savonneuse, des détecteurs électroniques de fuites ou d'autres méthodes pour détecter toute fuite aux joints, aux raccords et aux raccords.

Essais spéciaux pour les systèmes gravitationnels

L'entrepreneur doit effectuer un essai d'air à basse pression pour les conduites d'écoulement gravitationnel conformément aux exigences de l'ASTM F1473. Les systèmes d'égouts et de drainage de gravité exigent des méthodes d'essai différentes de celles des systèmes de pression.

Outre les essais de pression, les systèmes gravitationnels nécessitent souvent une inspection visuelle à l'aide de caméras de télévision en circuit fermé (CCTV) pour vérifier l'installation appropriée, vérifier les défauts et documenter l'état tel qu'il a été construit.

Inspection et documentation

Les inspections doivent être effectuées aux étapes clés, y compris la préparation des tranchées, la pose des tuyaux, l'assemblage des joints, le remblayage et les essais. Les inspecteurs qualifiés doivent vérifier que les matériaux, les méthodes d'installation et l'exécution des travaux satisfont aux exigences spécifiées.

La documentation doit comprendre les attestations de matériaux, les rapports d'essais, les dossiers d'inspection, les dessins tels que construits et les déviations ou réparations effectuées pendant la construction.

Normes de l'Association nationale de protection contre les incendies (ANPP)

L'Association nationale de protection contre l'incendie élabore des codes et des normes concernant la protection contre l'incendie, la sécurité de la vie et les matières dangereuses.

NFPA 13: Installation de systèmes d'arrosage

L'installation, l'inspection et les essais doivent être conformes aux normes NFPA 13 et NFPA 24. L'application NFPA 13 porte sur l'installation de systèmes automatiques d'arrosage, y compris les exigences relatives aux conduites d'incendie souterraines qui alimentent les systèmes d'arrosage.

Tous les tuyaux doivent être énumérés et homologués pour être utilisés dans les systèmes d'incendie souterrains. Cette exigence garantit que les matériaux utilisés pour les systèmes de protection contre l'incendie ont été testés et certifiés pour leur application prévue, ce qui garantit la fiabilité lorsque le système est le plus nécessaire.

NFPA 24: Installation de conduites d'incendie privées

La norme couvre les exigences d'installation, les procédures d'essai et les pratiques d'entretien des systèmes d'alimentation en eau de protection contre les incendies souterrains. Elle complète la norme NFPA 13 en fournissant des exigences détaillées pour l'infrastructure souterraine qui alimente les systèmes de protection contre les incendies.

NFPA 54: Code national du gaz de carburant

Le revêtement en zinc (galvanisation) ne doit pas être considéré comme une protection adéquate pour les conduites souterraines de gaz. L'APN 54, également connu sous le nom de Code national du gaz de combustible, prévoit des exigences complètes pour l'installation de systèmes de tuyauteries de gaz de combustible, y compris le gaz naturel, le gaz de pétrole liquéfié et d'autres combustibles gazeux.

Les tuyauteries souterraines doivent satisfaire aux exigences, notamment celles qui prévoient que les tuyauteries doivent être faites de matériaux résistant à la corrosion adaptés à l'environnement, que les canalisations doivent être revêtues d'un revêtement isolant électrique appliqué en usine, que les raccords et les joints entre les sections de tuyaux revêtus doivent être revêtus conformément aux instructions du fabricant du revêtement, et que les tuyauteries doivent être munies d'un système de protection cathodique et entretenu.

NFPA 58: Code des gaz de pétrole liquéfiés

Le système de stockage du gaz de pétrole liquéfié doit être conçu et installé conformément au Code international des incendies et à la norme NFPA 58. La norme 58 prévoit des prescriptions relatives au stockage, à la manutention, au transport et à l'utilisation du gaz de pétrole liquéfié (GPL).

Code international de plomberie et codes du bâtiment

Les codes de construction et les codes de plomberie prévoient des exigences pour les systèmes de canalisations dans et autour des bâtiments, y compris les conduites souterraines pour l'approvisionnement en eau, le drainage et le service du gaz.

Code international de la plomberie (CIP)

Le Code international de la plomberie, publié par le Conseil international du Code, énonce des exigences détaillées pour les systèmes de plomberie, y compris l'approvisionnement en eau, le drainage, l'aération et les installations.

Le CRI et l'IFGC exigent que les tuyauteries souterraines soient conformes aux exigences, notamment que les tuyauteries soient faites de matériaux résistant à la corrosion adaptés à l'environnement dans lequel elles sont installées. Ces exigences garantissent que les systèmes de plomberie souterrains sont conçus et installés pour assurer un service fiable et à long terme.

Code international du gaz de combustible (IFGC)

L'IRC et l'IFGC interdisent aux tuyauteries à gaz de pénétrer le mur de fondation du bâtiment à tout point situé en dessous de la pente et exigent que l'espace annulaire entre le tuyau hors sol et le mur soit scellé, avec des manchons non métalliques installés pour protéger les tuyauteries à gaz de la corrosion et de l'abrasion, ce qui exige l'étanchéité des locaux annulaires, ce qui empêche les gaz d'entrer dans les bâtiments par pénétration du fond de fondation et protège les tuyauteries contre les dommages.

Code uniforme de plomberie (UPC)

Le Code uniforme de plomberie, publié par l'Association internationale des fonctionnaires de plomberie et de mécanique (IAPMO), offre une alternative à la CIB dans certains pays. Comme la CIB, l'UPC traite de tous les aspects des systèmes de plomberie, y compris les tuyauteries souterraines.

Normes spécialisées pour des applications spécifiques

Au-delà des principales familles de codes mentionnées ci-dessus, de nombreuses normes spécialisées portent sur des types particuliers de systèmes de tuyauterie souterraine ou sur des aspects particuliers de la conception, de l'installation ou de l'exploitation.

Normes de l'AWWA pour la distribution de l'eau

L'American Water Works Association publie une série complète de normes pour les systèmes d'approvisionnement en eau, qui couvrent tout, des matériaux et des raccords de tuyauterie aux pratiques d'installation et aux procédures de désinfection.

Les normes de l'AWWA doivent être conformes à la norme AWWA C-901, désignation PE 3408, DTS 9, classe 200 et doivent être de taille de tuyau en fer. Les normes de l'AWWA doivent fournir des spécifications détaillées pour divers matériaux de tuyau, y compris le fer ductile, le PVC, le PEHD et l'acier, en veillant à ce que les matériaux utilisés dans les systèmes d'aqueduc répondent à des exigences strictes en matière de sécurité, de durabilité et de performance.

Normes API pour l'industrie pétrolière

L'American Petroleum Institute élabore des normes pour les industries du pétrole et du gaz naturel, y compris des normes pour la construction, l'exploitation et l'entretien des pipelines.

Normes NACE/AMPP pour le contrôle de la corrosion

SP0169-2007 (anciennement RP0169), Contrôle de la corrosion externe sur les systèmes de tuyauterie souterrains ou submergés métalliques est une norme clé de la NACE International (devenue partie de l'Association pour la protection et la performance des matériaux, AMPP).

Normes militaires et gouvernementales

Voir UFC 3-570-01 Cathodique Protection et UFC 3-570-06 Opération et entretien : systèmes de protection cathodique. Le département de la Défense des États-Unis publie des critères d'installation unifiée (CUF) qui fournissent des normes de conception et de construction pour les installations militaires.

Règlement sur l'environnement et la sécurité

Les systèmes de canalisation souterrains, en particulier ceux qui manipulent des produits pétroliers, des produits chimiques ou d'autres matières dangereuses, sont assujettis à des règlements environnementaux visant à protéger les eaux souterraines et le sol contre la contamination.

Règlement sur les citernes de stockage souterrain

Les revêtements et le CP devraient être utilisés le plus souvent en conjonction les uns avec les autres pour les structures enfouies ou submergées, les deux étant exigés par la loi pour les réservoirs de stockage souterrain (UST) et certaines lignes de pétrole, d'huile et de lubrifiant (POL).

Ces règlements s'appliquent aux réservoirs souterrains qui stockent du pétrole ou certaines substances dangereuses et comprennent des exigences relatives au confinement secondaire, à la détection des fuites, à la protection contre la corrosion et aux essais réguliers.

Prévention et intervention des déversements

Les installations qui possèdent des systèmes de canalisation souterrains doivent avoir des plans de prévention, de contrôle et de contre-mesure des déversements (SPCC) en place pour prévenir les rejets et y réagir. Ces plans doivent porter sur les procédures d'inspection, d'entretien et d'intervention des systèmes de canalisations souterraines.

Protection des eaux souterraines

NEI 07-07, Initiative de protection des eaux souterraines de l'industrie – Document d'orientation final fournit des directives aux installations nucléaires sur la protection des eaux souterraines contre la contamination.

Assurance de la qualité et contrôle de la qualité

Des programmes efficaces d'assurance de la qualité et de contrôle de la qualité sont essentiels pour s'assurer que les systèmes de tuyauterie souterrains sont conçus, fabriqués et installés conformément aux normes et aux spécifications applicables.

Certification et traçabilité des matériaux

Tous les matériaux utilisés dans les systèmes de tuyauterie souterrains devraient être accompagnés de rapports d'essai des matériaux (RTM) ou de certifications qui vérifient la conformité aux normes spécifiées.Ces documents assurent la traçabilité de l'installation finie jusqu'aux matières premières et aux procédés de fabrication, en s'assurant que les matériaux répondent aux propriétés et aux spécifications requises.

Le fabricant doit être un fabricant certifié ISO 9001, le fabricant de tuyauterie et d'équipement ayant un programme de contrôle de la qualité permanent pour les matériaux entrants et sortants, assurant que le tuyau répondra aux exigences de la spécification en matière de matériaux. La certification ISO 9001 garantit que les fabricants disposent de systèmes de gestion de la qualité pour produire des produits qui satisfont aux exigences du client et de la réglementation.

Qualification et procédures de soudage

Les soudeurs doivent être soudés par des soudeurs qualifiés en utilisant des procédés de soudage qualifiés. Les spécifications de la procédure de soudage (WPS) doivent être élaborées et qualifiées par des essais pour démontrer qu'ils produisent des soudures saines ayant des propriétés mécaniques adéquates.

L'inspection par soudure peut comprendre un examen visuel, des essais radiographiques, des essais par ultrasons ou d'autres méthodes d'examen non destructif, comme l'exige le code applicable.

Examen non destructif

Les méthodes d'examen non destructif (EMI) permettent d'inspecter les soudures, les matériaux et les composants sans les endommager. Les méthodes d'examen non destructif communes pour les systèmes de tuyauterie comprennent l'examen visuel, les essais radiographiques, les essais par ultrasons, les essais par particules magnétiques et les essais par pénétration liquide.

Fonctionnement et entretien

Les responsabilités des systèmes de canalisation souterrains dépassent largement l'installation initiale. Le bon fonctionnement et l'entretien sont essentiels pour assurer un service sûr et fiable tout au long de la durée de vie du système.

Programmes d'inspection et de surveillance

Le plan d'inspection doit être en place d'ici le 30 juin 2011. Les programmes d'inspection et de surveillance réguliers aident à cerner les problèmes éventuels avant qu'ils ne se traduisent par des défaillances, notamment des inspections visuelles périodiques de parties accessibles du système, la surveillance des systèmes de protection cathodique, les enquêtes de détection des fuites et les activités d'évaluation de l'état.

Effectuer des relevés ultrasoniques ou magniflux (au moyen de sons ou de magnétismes) pour déterminer les conditions internes des conduites, avec excavation de tuyaux souterrains à des endroits aléatoires potentiellement nécessaires pour l'essai ultrasonore de l'épaisseur réelle des parois.

Programmes de gestion de l'intégrité

L'Initiative d'intégrité des tuyauteries souterraines et des réservoirs a été approuvée par le CNASI en septembre 2010, et la mise en œuvre des services publics a été vérifiée conformément aux directives du CNASI, en se concentrant sur l'évaluation des composants du champ d'application afin de fournir une assurance raisonnable de leur intégrité structurale et de leur intégrité aux fuites, en mettant l'accent sur les matériaux homologués.

Les programmes de gestion de l'intégrité offrent des approches systématiques pour gérer les risques associés aux systèmes de canalisation souterrains, qui comprennent généralement l'évaluation des risques, la planification des inspections, la gestion des données et la surveillance du rendement, et visent à identifier les segments à risque élevé et à établir des priorités pour les activités d'inspection et d'entretien afin de prévenir les défaillances.

Procédures de réparation et de remplacement

Remplacer les sections de tuyaux et les raccords métalliques qui ont rejeté le produit en raison de corrosion ou d'autres dommages. Lorsque des défauts ou des dommages sont identifiés, une réparation ou un remplacement rapide est essentiel pour prévenir les défaillances.

La norme précise maintenant que la réparation des systèmes de tuyauterie couverts (CPS) doit être effectuée conformément au code ASME B31.1 utilisé pour la construction originale ou à une édition ultérieure, comme convenu par le propriétaire et l'autorité compétente. Cette exigence garantit que les réparations répondent aux mêmes normes que l'installation originale et que toute mise à jour de code est prise en considération.

Tenue de registres et documentation

Les dossiers complets sont essentiels à l'exploitation et à l'entretien efficaces des systèmes de canalisation souterraine, qui doivent comprendre des dessins en tant que tels, des attestations de matériaux, des rapports d'essais, des dossiers d'inspection, des antécédents d'entretien et toute modification ou réparation.

Les systèmes modernes d'information géographique (SIG) et les systèmes informatisés de gestion de la maintenance (SGE) fournissent des outils puissants pour gérer les données des systèmes de canalisation souterrains, qui peuvent stocker et afficher des renseignements sur les emplacements des tuyaux, les matériaux, les dates d'installation, l'historique des inspections et les évaluations de l'état, ce qui facilite la prise de décisions et l'affectation des ressources.

Technologies émergentes et tendances futures

Le domaine des canalisations souterraines continue d'évoluer avec de nouveaux matériaux, technologies et méthodes qui promettent d'améliorer les performances, de réduire les coûts et de prolonger la durée de vie.

Matériaux avancés

De nouveaux matériaux et revêtements pour tuyaux continuent d'être développés, offrant une meilleure résistance à la corrosion, des rapports résistance-poids plus élevés et une meilleure performance dans des environnements difficiles.

Méthodes d'installation sans tranchées

Les technologies sans tranchées, telles que le forage horizontal directionnel, l'éclatement des tuyaux et les tuyaux en place (PICE) permettent l'installation ou la remise en état de conduites souterraines avec un minimum d'excavation. Ces méthodes peuvent réduire les coûts, réduire les perturbations et permettre l'installation dans des endroits où les tranchées traditionnelles sont impossibles ou impossibles.

Systèmes de tuyauterie intelligents

L'intégration de capteurs, de systèmes de surveillance et d'analyse de données crée des systèmes de canalisations « intelligents » qui peuvent fournir des informations en temps réel sur l'état et les performances du système.

Considérations de durabilité

L'accent mis sur la durabilité est de plus en plus mis sur les changements dans la conception, l'installation et l'exploitation des systèmes de canalisations souterraines. L'analyse des coûts du cycle de vie, l'évaluation des impacts sur l'environnement et la prise en compte de l'empreinte carbone et de l'énergie incarnées deviennent des éléments standard du processus de conception.

Normes internationales et harmonisation mondiale

À mesure que l'ingénierie et la construction deviennent de plus en plus mondiales, la compréhension des normes internationales et de leur relation avec les normes américaines devient plus importante.

Normes européennes (EN)

En ce qui concerne la qualification par éclatement, ASME B31.3 et EN 13480 (sur la base de PED 2014-68) ne sont pas équivalents, l'ASME B31.3 exigeant une marge de calcul minimale (pression de rupture/pression de calcul) de 3, tandis que PED 2014-68 ne précise pas de marge de calcul.

Une étude menée dans le cadre de la technologie ASME Standards Technology, LLC a conclu qu'il n'y avait pas de différences techniques entre les exigences ASTM/ASME et les exigences EN pour les essais de matériaux qui appuieraient une position selon laquelle un système est plus ou moins prudent que l'autre.

Normes ISO

L'Organisation internationale de normalisation (ISO) élabore des normes internationales qui sont utilisées dans le monde entier. Les normes ISO pour les systèmes de tuyauterie portent sur les matériaux, la conception, l'installation et les essais, fournissant un cadre commun pouvant être appliqué à l'échelle mondiale.

Défis des projets multinormes

Les projets qui doivent se conformer à plusieurs normes doivent faire face à des défis pour concilier les différences et démontrer l'équivalence. Une analyse minutieuse est nécessaire pour déterminer où les normes diffèrent et comment satisfaire à toutes les exigences applicables.

Exigences en matière de formation et de qualification

La complexité des systèmes de canalisations souterraines et la nature critique de leur fonction exigent que le personnel qui participe à la conception, à l'installation, à l'inspection et à l'exploitation soit dûment formé et qualifié.

Qualifications des concepteurs

Les ingénieurs responsables de la conception des systèmes de tuyauterie souterrains devraient avoir une formation, une formation et une expérience appropriées en conception des tuyauteries et des codes et normes applicables.

Qualifications d'installateur et d'entrepreneur

Les entrepreneurs et les installateurs devraient avoir démontré leur expérience du type de tuyauterie installée et leur connaissance des codes et normes applicables. Une formation spécialisée peut être nécessaire pour certaines méthodes d'installation, comme le soudage par fusion de tuyaux en plastique, l'installation de systèmes de protection cathodique ou les techniques d'installation sans tranchée.

Compétences de l'inspecteur

Les inspecteurs doivent être qualifiés pour vérifier la conformité aux spécifications et aux codes, notamment pour la certification de méthodes d'inspection particulières telles que l'inspection visuelle des soudures, l'interprétation radiographique ou les essais à ultrasons.

Formation des opérateurs

Les principaux changements apportés aux révisions récentes comprennent l'ajout d'une nouvelle section sur la formation et la qualification du personnel de la compagnie d'exploitation. Le personnel responsable de l'exploitation et de l'entretien des systèmes de canalisation souterraine nécessite une formation sur l'exploitation du système, les interventions d'urgence, les procédures d'inspection et les pratiques d'entretien.

Évaluation et gestion des risques

La compréhension et la gestion des risques associés aux systèmes de canalisations souterraines sont essentielles pour prévenir les défaillances et assurer la sécurité publique.

Analyse des conséquences

L'évaluation des conséquences potentielles des défaillances des canalisations aide à établir la priorité des systèmes et des segments pour l'inspection et l'entretien. Les facteurs à prendre en considération comprennent la nature dangereuse du fluide, la proximité des zones peuplées ou des ressources environnementales sensibles, le risque de dommages aux biens et l'impact sur les opérations.

Évaluation de la probabilité

L'évaluation de la probabilité de défaillance consiste à tenir compte de facteurs tels que l'âge des tuyaux, le matériau, l'état du revêtement, la corrosivité du sol, la pression de fonctionnement et les antécédents d'entretien.

Classement des risques et hiérarchisation des priorités

Les services publics de services publics devraient examiner les résultats du classement des risques pour s'assurer qu'ils reflètent les priorités relatives du système et qu'ils sont appropriés d'après un jugement d'ingénierie, le processus initial de classement des risques étant terminé d'ici le 31 décembre 2010.

Conclusion : La voie à suivre

Les systèmes de canalisation souterrains représentent une infrastructure essentielle dont la société dépend pour l'approvisionnement en eau, la distribution d'énergie, la gestion des déchets et les processus industriels.Les normes et les codes qui régissent ces systèmes contiennent des décennies de connaissances techniques et de leçons tirées des succès et des échecs.

Le terrain continue d'évoluer avec de nouveaux matériaux, technologies et méthodes qui promettent une amélioration des performances et de la fiabilité. Toutefois, les principes fondamentaux demeurent constants : conception adéquate basée sur une analyse technique solide, sélection de matériaux appropriés pour le service et l'environnement, installation par du personnel qualifié utilisant des méthodes éprouvées, essais complets pour vérifier l'intégrité, inspection et entretien continus pour assurer un fonctionnement sûr.

La réussite exige la collaboration de plusieurs disciplines et intervenants, notamment des ingénieurs, des entrepreneurs, des inspecteurs, des exploitants, des organismes de réglementation et des organismes de normalisation.

Pour ceux qui participent à des projets de canalisation souterraine, il est essentiel de se tenir au courant des normes et des codes applicables. L'examen régulier des mises à jour des codes, la participation à des organisations industrielles et la formation continue aident à faire en sorte que les projets intègrent les exigences et les meilleures pratiques les plus récentes.

Les conséquences de la défaillance, qu'elles soient mesurées dans les vies perdues, dans les dommages environnementaux ou dans les répercussions économiques, sont tout simplement trop importantes pour accepter des raccourcis ou des compromis dans la conception, l'installation ou l'entretien. En adhérant au cadre complet des normes et des codes discutés dans cet article, nous pouvons nous assurer que les systèmes de canalisation souterraine continuent de servir la société de façon sûre et fiable pour les générations à venir.

Ressources supplémentaires

Pour les professionnels travaillant avec des systèmes de canalisation souterrains, de nombreuses ressources sont disponibles pour soutenir la conformité aux normes et aux codes:

  • ASME - L'American Society of Mechanical Engineers publie la série de codes B31 et fournit des formations, des certifications et des ressources techniques à https://www.asme.org
  • AWWA - L'American Water Works Association offre des normes, des formations et des publications pour les systèmes d'aqueduc à https://www.awwa.org
  • NFPA - L'Association nationale de protection contre les incendies établit des codes et des normes pour la protection contre les incendies et la sécurité de la vie à https://www.nfpa.org
  • ICC - Le Conseil international du code publie des codes du bâtiment, y compris des codes de plomberie et de gaz de carburant à https://www.iccsafe.org
  • AMPP - L'Association pour la protection et la performance des matériaux (anciennement NACE) offre des normes de contrôle de la corrosion et de certification à https://www.ampp.org

Ces organismes offrent des publications, des cours de formation, des programmes de certification et un soutien technique qui peuvent aider les professionnels à se tenir au courant des normes et à développer l'expertise nécessaire pour mener à bien des projets de canalisations souterraines.