Piston racleur

Un piston racleur, ou plus simplement racleur, est un outil utilisé pour l'entretien des canalisations. Les pistons racleurs sont notamment utilisés dans les oléoducs et les gazoducs, ainsi que dans les canalisations de distribution d'eau. Les termes anglais pig (pipeline inspection gauge) pour un piston et scrap pour un racleur sont aussi utilisés.

Piston racleur usagé exposé au public.

Une autre famille d'outils, les pistons instrumentés ou pistons intelligents (intelligent pig en anglais) sont des dispositifs plus complexes utilisés pour l'inspection[1] de ces mêmes canalisations.

Principe

Les pistons racleurs sont des outils poussés par un fluide dans les canalisations, notamment pour les nettoyer. Ils sont le plus souvent propulsés par le flux même du fluide dans la canalisation. Le terme pig viendrait également du bruit de frottement du métal constituant le piston contre les parois[2].

Le passage de l'outil dans la canalisation n'est pas garanti et il convient d'adapter la structure du porteur aux obstacles à franchir (variations de diamètre, d'épaisseur, vannes à passage intégral ou réduit, coudes, tés barrés ou non, piquages, cintres...).

Le choix du type de capteurs et de leur configuration est à adapter au besoin.

Utilisation pour les oléoducs

Les pistons racleurs sont utilisés pour nettoyer les parois intérieures des oléoducs[2], mais également la préparation du séchage, l'essai des installations ou encore pour enduire les parois d'un produit[3],[4],[5]. On les utilise aussi pour séparer deux fluides différents transmis consécutivement (batching)[3],[6]. Les racleurs instrumentés sont principalement utilisés pour les inspections.

Utilisation pour les systèmes de distribution d'eau

Des pistons racleurs peuvent circuler dans les canalisations pour nettoyer les parois de certains films biologiques (bactéries, par exemple), pour curer les canalisations et ainsi augmenter le flux et éviter les problèmes sanitaires ainsi que la problématique de corrosion bactérienne nuisant à l'intégrité. Dans ce cas, le piston racleur peut être un outil en forme d'obus, par exemple en mousse de plus ou moins haute densité revêtue de silicone[2] et parfois de brosses spiralées. Ces outils sont d'ailleurs utilisés pour le nettoyage des ouvrages quel que soit le fluide transporté avant une inspection par piston instrumenté . Des pistons à coupelles avec des plaques sont spécialement conçus pour décaper le tartre ou le sel se déposant sur les parois des canalisations pour les cas difficiles.

Utilisation pour les gazoducs

Les pistons instrumentés sont utilisés pour l'inspection des canalisations de transport de gaz. Ces canalisations sont propres et ne nécessitent pas (souvent) de raclage mais ces outils permettent de relever toutes les anomalies d'un pipeline et de mettre à jour les plans (cartographie par centrale inertielle, détection et localisation des soudures, pièces de forme...). Les pistons les plus connus sont les multiéléments ultrasonores piézo-électriques utilisés en pulse-écho, notamment utilisés dans le monde pétrolier et dans l'eau mais ceux-ci nécessitent un couplant (fluide liquide). Pour les inspections en service en gaz, l'outil utilisé est le MFL (Magnetic Flux Leakage), un multiéléments à capteurs basés sur l'électromagnétisme, qui ne mesure pas directement l'épaisseur mais détecte les perturbations de flux magnétique induites par une variation d'épaisseur locale. Le plus courant est le MFL axial mais le MFL circonférentiel se développe pour réduire les incertitudes et mieux détecter les défauts orientés axialement, les plus sensibles pour l'intégrité. D'autres technologies apparaissent pour utiliser les ultrasons en gaz, notamment les outils EMAT et ART. Les RFEC basés sur les courants de Foucault existent également et sont pratiques car ces capteurs permettent une grande mobilité mais avec des performances moindres sur la détection, la résolution et le dimensionnement.

Performance des pistons instrumentés

En inspection, il est crucial de maîtriser la performance des outils pour savoir conclure à la suite de l'inspection sur l'aptitude au service de l'ouvrage. Les recommandations dans ce domaine sont formalisées au sein du POF (Pipeline Operators Forum), historiquement avec une orientation plutôt anomalies de variation d'épaisseur uniquement, notamment la corrosion, (jusqu'à 2009) et avec les dernières spécifications de 2016 (documents POF) une ouverture plus large sur les typologies de défauts existantes et les outils instrumentés par des capteurs moins courants.

Les performances sont de plusieurs types

  • les performances en termes d'agilité
    • diamètre interne minimal franchissable
    • rayon de courbure minimal franchissable
    • limites d'utilisation en pression et températures suivant le fluide
    • bidirectionnel : possibilité ou pas de le repousser pour remonter le parcours (reverse flow).
  • les performances pour l'inspection
    • les seuils de détection (dimensions minimales) pour une détection à 90 % de confiance
    • la capacité d'identification (origine de l'indication) à 90 % de confiance
    • la capacité de discrimination (paroi interne ou externe) à 90 % de confiance
    • les incertitudes sur les dimensions à 80 % de confiance
      • profondeur (souvent relative en % de l'épaisseur perdue),
      • longueur axiale (projection sur l'axe),
      • largeur circonférentielle (projection orthogonale).
  • les performances en localisation
    • performances en cartographie : dérive/incertitudes sur les accéléromètres
    • précision de localisation en distance et position horaire (12h en haut du tube, 6h dessous, 3h à droite du piston dans son sens de déplacement) en absolu, par rapport aux marqueurs naturels ou ajoutés en surface, par rapport à la dernière soudure.

L'API 1163 est un document permettant de mettre en œuvre l'analyse de performance dans le cadre de la boucle de qualification des outils et prestataires.

Notes et références

  1. Stéphane Sainson, Inspection en ligne des pipelines. Principes et méthodes. Ed. Lavoisier. 2007. (ISBN 978-2743009724). 332 p.
  2. (en) Zane Satterield, « Tech Brief: Line Pigging », sur National Environmental Services Center, université de Virginie-Occidentale
  3. (en) « Pipeline pigging », sur Petrowiki.org.
  4. (en) Jean M. Sullivan, « An analysis of the motion of pigs through natural gas pipelines », sur Université Rice, .
  5. (en) Abdel-Alim Hashem, « Oil and Gas Pipeline Design, Maintenance and Repair », sur université du Caire
  6. (en) « Pigging products & Services Association ».

Voir aussi

Bibliographie

  • (en) Jim Cordell, The Pigging Handbook, Houston, TX, Gulf Pub, (ISBN 0971794537, OCLC 255798199)
  • (en) J. N. H. Tiratsoo, Pipeline Pigging Technology, Gulf Professional Publishing, , 460 p. (ISBN 9780872014268 et 0872014266)
  • (en) Stéphane Sainson, Inspection en ligne des pipelines. Principes et méthodes, Paris, Lavoisier, , 332 p. (ISBN 978-2743009724)

Articles connexes

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