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FICHE DETAILLEE - PROGRAMME CITEPH VERSION INITIALE K VERSION MODIFIEE PRE CO

FICHE DETAILLEE - PROGRAMME CITEPH VERSION INITIALE K VERSION MODIFIEE PRE CONSEIL D'ORIENTATION K VERSION DEFINITIVE POST CONSEIL D'ORIENTATION SESSION : 2011 DATE : 30 juin 2010 REFERENCE CITEPH : CITEPH-36/2011 TITRE DU PROJET Etude pré-industrielle d’un système de surveillance des ouvrages de stockage de GNL (Ageing Monitoring) SOCIETE AGISSANT EN TANT QUE COORDONNATEUR OXAND CHEF DE PROJET titre Sophie CROUIGNEAU Consultante auprès de GDF-Suez et de Dunkerque LNG e mail Sophie.crouigneau@oxand.com Fixe Mobile 01.60.39.52.51 06.70.10.05.19 Fax 01.60.72.54.17 Adresse 49 avenue Franklin Roosevelt – 77210 AVON PARTENAIRES ET SOUS TRAITANTS PRINCIPAUX PRESSENTIS PARTENAIRES (PAYS) SOUS TRAITANTS (PAYS) - Géo-Instrumentation (France) - LMDC Toulouse (France) LE COORDONNATEUR RECONNAIT AVOIR PRIS CONNAISSANCE DES RECOMMANDATIONS CONTENUES DANS LE GUIDE DU PROGRAMME CITEPH ET AVOIR ETABLI LA PRESENTE FICHE DANS LE RESPECT DE CES DISPOSITIONS. PAR AILLEURS LE COORDONNATEUR S’ENGAGE, SI SON PROJET EST SELECTIONNE, A ETABLIR LE CONTRAT AD HOC (contrat à conclure avec les Sponsors ayant décidé d'apporter leur concours financier au projet) CONFORMEMENT AUX DISPOSITIONS DU GUIDE DU PROGRAMME CITEPH. OBJECTIF GÉNÉRAL DU PROJET L’objectif général du projet est de développer un système de monitoring industriel visant à suivre, et à contrôler dans le temps, les mécanismes de vieillissement les plus critiques affectant la durée de vie des ouvrages de stockage de GNL. Ce monitoring intègre un système complet adapté (instrumentation, stockage et archivage, traitement des mesures, indicateurs d’aide à la décision) permettant notamment de diagnostiquer et de pronostiquer les pertes de précontrainte des enceintes de stockage. Il s’agit ici d’industrialiser une solution qui permette d’évaluer et de prévoir les marges de sécurité des ouvrages tout au long de leur durée d’exploitation, d’anticiper les pertes d’exploitation, et de disposer de tous les éléments nécessaires à la justification d’une éventuelle prolongation d’exploitation. Cette solution a pour but d’aider les exploitants à optimiser leurs coûts de maintenance et d’investissement (reports de gros travaux, justification d’alternatives de reconstruction, de travaux de maintenance préventifs, etc.). L’objectif est de développer un système opérationnel permettant aux exploitants d’optimiser la gestion pérenne de leurs ouvrages de stockage de GNL au regard des enjeux de sécurité, de disponibilité et de coûts. MOTIVATION DU COORDONNATEUR De part notre expérience dans la gestion par les risques des infrastructures existantes de génie civil et des pré-études de faisabilité déjà menées sur des systèmes simplifiés, nous proposons dans ce projet l’étude de la mise en œuvre opérationnelle du système décrit au paragraphe précédent. Ce système est une innovation car il rassemble dans une solution intégrée les briques élémentaires instrumentation, simulation, aide à la décision qui apportera aux exploitants de réservoirs de stockage de GNL un bénéfice en termes de stratégies de maintenance optimisée. Néanmoins, il reste certains points à étudier pour conforter l’industrialisation de ce système et notamment la prise en compte des contraintes environnementales (température, humidité) dans les modèles utilisés et le traitement des données. Ce projet de pré-industrialisation du système de monitoring, supporté par des Sponsors du métier, permettra de constituer une référence solide avant sa commercialisation. Le développement d’un tel système s’inscrit dans la problématique actuelle de prolongation de la durée d’exploitation d’infrastructure à fort enjeu industriel (installations ICPE), qui permet à l’amont de contrôler, tracer et justifier les impacts du temps sur l’intégrité d’une structure. Ce système permet aux décideurs en charge de l’exploitation et des investissements sur l’ouvrage de prendre les bonnes décisions en ayant une vision précise de l’évolution dans le temps de leur patrimoine. DESCRIPTION TECHNIQUE DU PROJET PRESENTE DANS SON ENSEMBLE ET CALENDRIER GÉNÉRAL SIMPLIFIÉ Le projet est composé de 3 étapes principales permettant, sur un planning de 12 mois, de développer et tester, en intégrant les contraintes industrielle et opérationnelle, un système de suivi des ouvrages de GNL. Le phasage général du projet et les coûts associés figurent dans le planning simplifié qui suit : J F M A M J J A S O N D J F M A M J Etape 1 - Architecture du système de monitoring 54 Etape 2 - Etudes d'adéquation industrielle et opérationnelle 144 Etape 3 - Développement de l'outil d'aide à la décision 96 Qualification de l'outil : construction des maquettes et suivi dans le temps Qualification de l'outil : suivi et valorisation Phase 2 ≈500 Etude pré-industrielle d’un système de surveillance des ouvrages de stockage de GNL (AGEING MONITORING) coûts [k€] 2011 2012 2012/2014 A l’issue de cette phase de pré-industrialisation, une seconde phase consistant à qualifier industriellement lesystème est prévu. A partir de tests sur éprouvettes pour qualifier le comportement des matériaux et de suivis par instrumentation sur des maquettes d’infrastructure à échelle réduite, le système sera testé en conditions de laboratoire voire remplacé par des essais pilote sur des réservoirs existants. Cette deuxième phase pourra faire l’objet d’un financement ultérieur (durée envisagée de cette phase : environ 2 ans compte tenu de la cinétique réelle des phénomènes physiques observés). ETAT DE LA TECHNIQUE ACTUELLE DESCRIPTION TECHNIQUE DU PROJET PRESENTE DANS SON ENSEMBLE ET CALENDRIER GÉNÉRAL SIMPLIFIÉ Dans un contexte économique et énergétique tendu, les structures de stockage de GNL constituent un patrimoine stratégique pour les opérateurs du domaine. Ces structures, dont la plupart datent de plusieurs dizaines d’années, sont soumises à des sollicitations de types divers (remplissage, vidage, environnement extérieur,…). Parmi les éléments essentiels de ces ouvrages, car non remplaçables, l’enceinte en béton précontraint est un élément critique qui a pour vocation à reprendre des charges mécaniques et assurer un confinement du GNL vis-à-vis de l’extérieur. Parmi les modes de défaillance de ces enceintes, la perte de précontrainte des aciers liée à un fluage excessif du béton est un élément aujourd’hui mal maîtrisé mais pourtant essentiel vis-à-vis des aspects sécurité et confinement de l’ouvrage. Les maîtres d’ouvrages (MO) disposent, généralement sur les ouvrages récents, d’instrumentations mises en place sur les réservoirs de GNL uniquement pour suivre les tests de comportement lors des phases de construction (chargement hydro/pneumatique). Ces appareillages sont utilisés pour la réception des ouvrages mais généralement plus utilisés, ni valorisés ensuite (investissements non rentabilisés). Il n’existe généralement pas de cellule, outil ou équipe dédiée au suivi et à la valorisation de ces données à part, à notre connaissance, dans le domaine nucléaire. Lorsque se pose la question de l’état de ces ouvrages vis-à-vis des enjeux cités précédemment et encore plus lors de la question de l’extension de la durée de vie, les prises de décision s’avèrent difficiles fautes d’éléments de décision suffisants. Il n’existe pas à l’heure actuelle de solution technique intégrée permettant aux MO un suivi permanent de l’état de leurs ouvrages de Génie Civil et une vision claire sur leur état futur. L’objectif de ce projet est de développer une telle solution. Concernant les aspects suivi des pertes de précontrainte et de risque induit de non-conformité vis-à-vis des exigences des ouvrages de stockage de GNL, une étude interne Oxand a montré la faisabilité du principe de suivi de ces perte sur une base simplifiée des phénomènes mis en jeu (approche basée sur des comportements des matériaux « réglementaires ») . Dans un ouvrage réel, les phénomènes mis en jeu sont complexes et conduisent parfois à des comportements non prévus. A ce titre, on peut citer le retour d’expérience des bâtiments réacteurs de centrales nucléaires pour lesquels le fluage du béton, et donc les pertes de précontrainte induites, sont parfois largement supérieures aux prévisions initiales en phase de conception. A ce jour, le suivi dans le temps de ces ouvrages, pourtant bien instrumentés, ne comporte pas d’outil d’aide à la décision pour l’exploitant mais reste cantonné à une base de données de suivi des ouvrages. Celle-ci permet de détecter un comportement anormal mais pas d’instruire les décisions stratégiques en termes de durée de vie résiduelle qui est pourtant critique pour un gestionnaire. Les structures des réservoirs de GNL sont similaires aux bâtiments des réacteurs nucléaires et sont donc soumises aux mêmes risques en ce qui concerne leur état de fonctionnement et à la nécessité d’outils d’aide à la prolongation de leur durée de fonctionnement. Le projet présenté se décompose en différentes étapes : - Etape 1 : Définition de l’architecture du système de monitoring Cette étape a pour objectif de définir les principaux modes de défaillance pouvant impacter la durée de vie des réservoirs de GNL afin de définir l’instrumentation la plus adaptée à leur suivi. Les entrées et sorties du système seront également définies dans le but d’avoir un système générique paramétrable sur des ouvrages différents ; - Etape 2 : Etudes d’adéquation industrielle et opérationnelle Cette phase consiste à développer l’outil de simulation du comportement « réaliste » des ouvrages vieillissants par opposition au comportement « réglementaire » qui s’avère insuffisant pour un suivi détaillé. Cette phase comporte le développement d’un modèle couplé mécanique/fluage avec prise en compte de l’influence de l’environnement (température/humidité). Une attention particulière sera portée à l’influence des variations de température et humidité sur la réponse du matériau afin de définir les fréquences d’acquisition optimale de même que les pas de calcul associés. Ces éléments conduiront à optimiser le paramétrage de l’outil afin de uploads/Ingenierie_Lourd/ citeph-36-2011-pdf.pdf