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UNIVERSITE DE TLEMCEN &FACULTE DE TECHNOLOGIE DEPARTEMENT DE GENIE MECANIQUE Mé

UNIVERSITE DE TLEMCEN &FACULTE DE TECHNOLOGIE DEPARTEMENT DE GENIE MECANIQUE Mémoire de Master Spécialité : Génie Mécanique Option :Maintenance Industriel THEME Etude sur les défaillances des aciers API- 5LX60 pour pipeline Cas de la ligne GZ1 Présenté par : DJEDID Ibrahim Soutenu : juin2013 Devant le jury : Président : Mr. HADJOUI Fethi MAA Université de Tlemcen Examinateur : Mr. KARA ALI Djamel MAA Université de Tlemcen Examinateur : Mr. ACHOUI Mohamed MAA Université de Tlemcen Encadreur : Mr. A.BENMOUSSAT MCA Université de Tlemcen Co –Encadreur : Mr A. BOURDIM MCA Université de Tlemcen Membre invité : Mr D. BELABACI Directeur DRC /SONATRACH REPUBLIQUE ALGERIENNE DEMOCRATIQUE ET POPULAIRE MINISTERE DE L’ENSEIGNEMENT SUPERIEUR ET DE LA RECHERCHE SCIENTIFIQUE ANNÉE UNIVERSITAIRE 2012 - 2013 I Dédicaces Je remercie ‘ALLLAH’ le tout puissant de m’avoir aidé à l’élaboration de ce modeste travail, ainsi que les personnes qui ont contribué de prés ou de loin qu’ils trouvent ici le témoignage de ma gratitude. Ce mémoire est dédie à : À ma grande mère, Mes chers parents, qui par leurs amours, leurs précieux conseils, leurs compréhensions, et leurs soutiens, m’ont guidé vers la voie de la réussite. À Mes frères et sœurs, À tout ma famille, À tout mes amis, À mes collègues et surtout à ceux de la section «Maintenance Industrielle » promotion (2012/ 2013), À Mr A. BENMOUSSAT et A. BOURDIM mes encadreurs d'études, Mes enseignants de la faculté de technologie, À Toute la famille universitaire de Tlemcen, A tous ceux que j’ai oubliés involontairement, Et surtout à mon très cher pays ALDJAZAÏR II REMERCIEMENT Arriver au terme de ce modeste travail, nous tenons à remercier Allah de nous avoir donné courage et volonté de l’accomplir. Nos vifs remerciements à nos promoteurs monsieur A.BENMOUSSAT et monsieur A.BOURDIM de nous avoir proposé ce thème encadrer tout le long de notre travail. Nous remercions monsieur F.HDJOUI qui nous à fait l’honneur de présider et les jurys monsieur D.KARA ALI et monsieur M.ACHOUI. Mes remerciements vont également à la société Sonatrach (DRC), Direction de réparation de la canalisation à Béthioua pour avoir accepté de me recevoir en stage pratique à la station STT de traitement des tubes. J’exprime ma profonde reconnaissance au directeur de DRC monsieur BELABACI Djelloul et le chef de station STT monsieur BENLEKHAL Abdelkader ainsi que les cadres de Sonatrach qui m’ont aidé de prés ou de loin à l’aboutissement de ce travail particulièrement l’ingénieur du département inspection et contrôle monsieur MANSOUR HAFIFI. Nous remercions le directeur du D’OU de Tlemcen et la directrice de contrôle du D’OU Mm Amina de Mostaganem, qui m’ont aidé tous deux à résider à l’université de cette dernière pendant le stage. Nous remercions nos chères familles pour leur aide et leur soutien pendant tout notre cursus. Nous tenons à remercier les enseignants qui nous ont formés au cours du cursus universitaire et en particulier ceux de la Maintenance Industrielle. Que tous les collègues et amis qui ont contribué de prés ou de loin au bon déroulement de ce travail et a en faire de celui-ci un plaisir, retrouvent ici l'expression de ma parfaite considération et ma gratitude la plus sincère. III اﻟ ﻤﻠﺨﺺ ﻧ ﻈﺮا ﻟ ﻠﻤﺸﺎﻛﻞ اﻟﺘﻲ ﺗﺘﻌﺮض ﻟﮭﺎ اﻷﻧﺎﺑﯿﺐ ﻟﻨﻘﻞ اﻟﻐﺎز ﺧﺎﺻﺔ ﻣﺸﻜﻞ اﻟﺘﺂﻛﻞ و ﻧﻈﺮا ﻟﻌﺒﻮرھﺎ ﺗﺤﺖ اﻷرض اﻟﺬي ﯾﺠﻌﻞ ﺗﺘﺒﻊ ﺣﺎﻟﺘﮭﺎ ﺟﺪ ﺻﻌﺒﺔ وﺑﻤﺎ أن اﺳﺘﻌﻤﺎل أداة ﺗﺘﺒﻊ ﺑﺎﻷﻗﻤﺎر اﻟﺼﻨﺎﻋﯿﺔ ﻛﻞ ﻣﺮة ﻣﻜﻠﻒ ﺟﺪا .ﻟ ﮭﺬا وﺿﻌﻨﺎ ھﺬه اﻟﺪراﺳﺔ ﻟﺘﻮﻗﻊ ﺣﯿﺎة اﻷﻧﺒﻮب ﺑﺄﺧﺬ ﻣﻌﻄﯿﺎت ھﺬه اﻷداة ﻣﺮة واﺣﺪة ﻓﺘﺠﻌﻞ ﻋﻤﻠﯿﺔ ﺗﺘﺒﻌﮭﺎ ﺳﮭﻠﺔ ﻣﻦ طﺮف ﻣﺼﻠﺤﺔ اﻟﺼﯿﺎﻧﺔ. وﻟﻘﺪ ﻗﻤﻨﺎ ﺑﺪراﺳﺔ ﺣﻮل اﻟﺤﯿﺎة ﻟﺼﻼﺣﯿﺔ اﻷﻧﺒﻮب ﺑﻨﻤﻮذج (Weibull) اﻟﻜﻠﻤﺎت اﻟﻤﻔﺘﺎﺣ ﯿﺔ:أﻧﺎﺑﯿﺐ اﻟﻐﺎز، اﻟﺘﺂﻛﻞ، ﻣﻮﺟﺎت ﻓﻮق اﻟﺼﻮﺗﯿﺔ، اﻟﺤﯿﺎ ة ،اﻟﻤﺘﺒﻘﯿﺔ .Weibull ﻧﻤﻮذج IV Résumé Les aciers de pipelines dans le transport des hydrocarbures, sont sollicités par des phénomènes de corrosion par les sols particulièrement où ils sont enfouis. Les méthodes de détection de ces défaillances se fait par contrôle non destructif par ultrasons. Nous sommes intéressés dans ce travail à évaluer la durée de vie restante des pipes corrodés en utilisant le modèle de Weibull. Mot clés : aciers API, défaillances, ultrason, durée de vie, Modèle Weibull. V Abstract Steels buried pipelines transporting hydrocarbons are solicited by soils corrosion. Pipelines failures are detected by non-destructive method such as ultrasonic testing. We are interested in this work to assess the remaining life of corroded pipes using the probabilistic Weibull model. Key words: API steels – failures - ultrasound - life - Weibull. VI Liste des figures Chapitre I Figure 1.1 : soudure spiral Figure 1.2 : soudure longitudinale Figure 1.3 : A) Microstructure ferrito –perlitique ;B) Microstructure bainitique Figure 1.4 : Exemple de propriétés à concilier dans un acier HSLA. Figure 1.5: Effet de la taille du grain ferritique sur la limite d’élasticité et la température de transition (acier à0.1%C, 0.5%Mn, 0.2%Si, 0.006%N, d’après IRVINE Figure 1.6: l’influence des éléments d’additions sur résistance du matériau Figure 1.7: effet du taux de carbone sur la courbe de transition Charpy des aciers ferrito – perlitiques Figure 1.8 : Evolution des compositions des aciers pour tubes en fonction de la soudabilité Figure 1.9. Schéma d'une courbe de traction. Figure I.10 : Schéma de la pénétration d’un solvant dans un polymère Figure 1.11 : Les types d’endommagement Figure 1.12 : Migrations d’adjuvants Figure 1.13 : Type de corrosion. Figure 1.14: Principe de corrosion par courant vagabond Figure 1.15 Corrosion par piqûres Figure 1.16: Pile électrochimique Figure 1.17 : Corrosion métallique du fer dans une eau neutre aérée Figure 1.18: Attaque localisée Figure 1.19 : Fissuration par corrosion sous contrainte Figure. 1.20: Piston Instrumenté Basé Sur Le Principe De Perte De Flux Magnétique Chapitre II Figure 2.1 : Grands axes du réseau de transport des hydrocarbures en Algérie.Sonatrach Figure 2.2: la ligne GZ1 montrant sept (7) stations de compression du gaz naturel Figure 2.3 : Eprouvette de traction (norme API1104) Figure 2.4 : Eprouvette plates avant et après essais de traction Figure 2.5. Profil d’échantillon de l’acier X-60 après défaillance. Figure 2.6. Echantillons des tubes en acier X-60 du tronçon SC 1 à SC 2. VII Figure 2.7: L’outil intelligent MagneScan HR. Figure 2.8 : Résultats d’inspection par Magne Scan RH. Figure 2.9 : Distribution de la corrosion externe le long de la canalisation en fonction du pic de profondeur Figure 2.10 : Distribution de la corrosion externe sur tout le périphérique de la canalisation. Figure 2.11 : protection cathodique Figure 2.12 : Anodes sacrificielle appelée encore anode réactive Figure 2.13: Soutirage de courant ou dispositif à courant imposé Figure 2.14 : POINT DE MESURE Figure 2.15 : Electrode Figure 2.16: Les machines de transports des pipelines. Figure 2.17. Décapage manuel Figure 2.18. Sablage manuel Figure 2.19 : Machine de sablage automatique Figure 2.20 Revêtement d’un tube par le polyéthylène Chapitre III Figure 3.1. Droite de linéarisation par la méthode des moindres carrés Figure 3.2 : Evaluation des profondeurs des pics de corrosion le long d’un tronçon de la GZ1 Figure 3.3: localisation des profondeurs de corrosion entre 0 à 3000m Figure 3.4: variation des différentes profondeurs de pic Figure 3.5 : distribution des profondeurs des pics de corrosion Figure 3.6 : Courbes de fiabilité, taux de défaillance et densité de probabilité. VIII Liste des tableaux Chapitre I Tableau 1.1 : composition chimique typique des aciers pour pipelines, norme API Tableau 1.2 : propriétés mécaniques des aciers pour tubes selon la norme API Tableau 1.3 : Valeurs de micro dureté des deux nuances d’acier Tableau 1.4 : Valeurs de dureté des deux nuances d’acier Chapitre II Tableau 2.1 : liste des caractéristiques des canalisations du sud algérienne (TRC/SONATRACH) Tableau 2.2 : Station de Compression (06) Tableau 2.3 : Spécification technique de l'implantation de ligne GZ1 40" Tableau 2.4. Paramètres énergétiques maximums d’écoulement du gaz naturel, ligne GZ1, à la sortie des stations de service SC. Tableau 2.5 : Composition chimique de l’acier X60 étudié Tableau 2.6: Résultat d'essai de traction Tableau 2.7. Bilan de réhabilitation Chapitre III Table 3.1 : Des valeurs A et B pour le calcul du MTBF (loi de" Weibull") Tableau 3.2 : Tableau de présentation des valeurs (xi, yi) Tableau 3.3 : caractéristiques de la ligne GZ1 Tableau 3.4: résultat de temps de bonne fonction TBF par ordre i IX NOTATIONS UTILISÉES ߙ : Densité de dislocation. ߪௗ : Durcissement par dislocation. ߪ௜ : La contrainte de friction interne du réseau de fer. ߪ௦ : Durcissement par solution solide. ߪ௣ : Durcissement par précipitation. ߪ௧ : Durcissement par texture. d1 : le diamètre. d2 : le diamètre. R : Résistance. d : Taille de grain ferritique. T : Température. ƒ : La contrainte tangentielle. Pcm : pression critique. A : masse volumique N : nombre d'oxydation (valence) l'ion métallique I : l'intensité du courant (en ampère) t : temps (secondes) M : perte de masse (en gramme) F = 96 487 coulomb R : 8,314 joule (constante de gaz) T : température absolue en Kelvin X C : concentration de la solution Eo : correspond à une concentration égale à 1, et dit potentiel standard ou normal de la uploads/Litterature/ corrosion-memoire.pdf