Novelty Structures conçoit et fabrique des conduits industriels pour divers projets.
Le guide ci-dessous souligne l’importance d’une planification rigoureuse de la fabrication en atelier et sur site, de l’expédition et de l’érection pour une conception et une mise en œuvre efficaces.
Index
1. Considérations Générales pour les Conduits
1.1 Modes d’Expédition et Considérations Dimensionnelles
1.2 Économie de la Construction
1.3 Joints d’Assemblage sur Site
3.3 Contreventement Temporaire
1. Considérations Générales pour les Conduits
Certes, la planification de la fabrication en atelier et sur site, de l’expédition et de l’érection est cruciale lors de la conception d’un système de conduits. Avant d’initier l’analyse structurelle et la conception, une considération approfondie de ces aspects pratiques est essentielle. Une conception de conduits véritablement optimisée intègre des stratégies efficaces pour la fabrication, le transport et l’installation. Cette approche holistique garantit que la conception satisfait non seulement aux exigences structurelles, mais facilite également une mise en œuvre sans heurts.
1.1 Modes d’Expédition et Considérations Dimensionnelles
Les coûts d’expédition jouent un rôle crucial dans les projets de conduits, influencés par des facteurs tels que l’emplacement du projet, la distance d’expédition et la taille des composants. La modularisation des conduits dans un atelier de fabrication plutôt que sur le chantier peut entraîner des économies de coûts et une qualité accrue. L’ingénieur structurel des conduits doit être conscient de la méthode d’expédition choisie, et la conception doit s’y aligner. Les trois principaux modes d’expédition sont le rail, le camion et le navire, le transport par camion étant le plus courant. La largeur des pièces est souvent un facteur critique dans les coûts de transport par camion, la hauteur et la longueur étant également des considérations. Le poids, bien qu’important, n’est généralement pas le principal facteur de contrôle. Les exigences spécialisées pour l’expédition par bateau et par rail doivent faire l’objet d’une enquête approfondie en fonction des besoins du projet.
- Coûts de Construction sur Site : Les coûts de construction sur site sont cruciaux mais difficiles à obtenir au stade de la conception, en particulier les données liées aux coûts spécifiques au site et à la capacité des grues. Le manque d’informations peut être dû à l’absence d’un entrepreneur en montage pendant la phase de conception initiale.
- Exigences Spécifiques au Site : Lorsqu’elles sont disponibles, les données complètes sur les coûts de construction sur site doivent être prises en compte dans le processus de conception, y compris la capacité des grues et les exigences spécifiques au site.
- Fabrication en Atelier : Historiquement, les ingénieurs comprennent que la fabrication en atelier est généralement moins coûteuse que la construction sur site. Les opérations comme le soudage, le coupage, l’ajustage et la manutention sont de meilleure qualité lorsqu’elles sont effectuées dans un atelier de fabrication.
- Préférence pour le Travail en Atelier : Compte tenu de l’avantage de coût et de la qualité supérieure des opérations, il est conseillé de spécifier autant de travail en atelier que possible dans la conception, en soulignant l’importance des processus en atelier de fabrication par rapport à la construction sur site.
- Pré-assemblage Partiel : Lorsque cela est réalisable, les conduits de dimensions appropriées peuvent subir un pré-assemblage partiel en sections en caisson ou en modules plus petits en forme de C dans l’atelier de fabrication.
- Pré-assemblage de Panneaux Rigidifiés : Les panneaux rigidifiés construits de manière conventionnelle peuvent être pré-assemblés dans l’atelier de fabrication pour former des sections de conduits de longueurs variables.
- Considérations de Coût : Bien que le pré-assemblage en atelier implique des coûts de main-d’œuvre en atelier et des coûts d’expédition plus élevés en raison des pièces plus grandes, il en résulte une réduction des dépenses de main-d’œuvre sur site, qui sont généralement plus coûteuses et de qualité inférieure.
- Isolation et Revêtement (Lagging) : Pour minimiser davantage la main-d’œuvre sur site, l’isolation et le revêtement peuvent être installés en atelier avant d’expédier les sections pré-assemblées sur le site.
- Avantages du Pré-assemblage : Un pré-assemblage intensif en atelier peut réduire le temps de construction critique, améliorer la sécurité des travailleurs en minimisant le travail en hauteur et potentiellement raccourcir le calendrier global du projet.
- Construction en une seule pièce en Atelier : Lorsque la taille du conduit permet une construction en une seule pièce en atelier pour les conduits rectangulaires et circulaires, le choix entre la construction en caisson et la construction en panneau dépend de facteurs tels que les coûts de main-d’œuvre, les coûts d’expédition et les considérations de calendrier de projet.
- Des responsabilités d’ingénierie claires pour les pièces pré-assemblées doivent être définies au début du projet, et les considérations relatives aux charges pendant le levage, l’expédition et l’érection doivent être abordées par l’ingénieur en gréage ou l’ingénieur structurel lors de la modularisation des sections de conduits.
1.3 Joints d’Assemblage sur Site
Les joints d’assemblage sur site (field splices), ou joints, sont courants dans les conduits, se produisant aux coins et aux joints panneau à panneau pour les conduits rectangulaires, et là où les longueurs sont jointes pour les conduits circulaires. Diverses configurations sont utilisées en fonction des besoins du projet et des techniques de fabrication. La collaboration entre l’ingénieur structurel, le fabricant et le monteur est cruciale dans le choix de la bonne configuration. Des profilés à large bride, des boulons en E et des pratiques de soudage d’étanchéité sont utilisés pour un assemblage efficace sur site. Les configurations choisies varient selon les sections et les tailles de conduits, en tenant compte de facteurs tels que l’ajustabilité, la résistance et la facilité d’assemblage. Il est recommandé d’éviter les configurations de joints à recouvrement pour les sections en caisson et les sections circulaires, en optant pour des joints bout à bout ou à bride pour une meilleure ajustabilité pendant l’érection.
Figure 1: Joints d’Assemblage pour les Conduits
2. Fabrication des Conduits
Le concepteur de conduits joue un rôle significatif en assurant la qualité du produit érigé. Une responsabilité clé consiste à spécifier les exigences de fabrication et les tolérances acceptables pour la fabrication et l’érection. Ce faisant, l’ingénieur structurel contribue à la réalisation d’une installation de conduits de haute qualité. Cette approche proactive aide à établir des lignes directrices et des normes claires pour le processus de fabrication, garantissant que le produit final répond aux normes de qualité requises.
2.1 Ajustement des Plaques
- Assurer l’Équerrage des Plaques de Conduit :
- L’ingénieur concepteur joue un rôle crucial dans l’obtention de l’équerrage des plaques de conduit en tenant compte de l’ajustement des plaques pendant la phase d’agencement.
- L’ajustement des plaques implique la reconnaissance des dimensions finales, de l’espacement requis pour le soudage et des tolérances acceptables.
- Contreventement Temporaire pour les Tolérances :
- Des contreventements temporaires internes et externes sont essentiels pour maintenir la fabrication et l’érection dans les tolérances acceptables.
- Selon la taille du conduit, l’ingénieur structurel devrait contribuer à la conception du contreventement temporaire.
- Considérations relatives au Processus de Fabrication :
- Une préparation appropriée des joints d’assemblage pour le soudage et le boulonnage est critique dans le processus de fabrication.
- Des éléments comme le chanfreinage des bords, la fixation de la barre support de soudage et le perçage par appairage (match drilling) nécessitent une attention particulière.
- Gestion des Tolérances :
- Les tolérances ne doivent pas être accumulées à moins que la conception ne le prévoie explicitement.
- Un soin particulier doit être apporté pendant le processus de fabrication pour prévenir les problèmes liés aux tolérances.
- Tolérances typiques :
- Le désalignement entre les plaques dans tout joint bout à bout ne doit pas dépasser 33% de l’épaisseur de la plaque la plus mince. Dans le cas de plaques plaquées (clad plates), le désalignement maximal admissible est de 1 mm.
- Le manque d’équerrage de la section transversale du conduit rectangulaire ne doit pas dépasser 1% de la mesure diagonale ou 13 mm, selon la plus petite de ces valeurs.
- Pour les conduits circulaires, l’ovalisation de la section transversale ne doit pas dépasser 1% du diamètre interne. Cependant, le désalignement des plaques entre les pièces adjacentes ne doit pas dépasser 33% de l’épaisseur de la plaque la plus mince.
- Le pic (peaking) des soudures de conduits circulaires, mesuré par un gabarit de 0,5 m de long centré sur le cordon de soudure et coupé au rayon prescrit, ne doit pas dépasser 6 mm par rapport à un cercle parfait.
2.2 Soudage
Dans la construction de conduits, le soudage est une opération cruciale, et la qualité du conduit achevé est souvent évaluée en fonction de la qualité du soudage impliqué.
- Avancées des Procédés de Soudage : Au fil des ans, les procédés et méthodes de soudage se sont considérablement améliorés, avec l’adoption généralisée de processus automatisés pour une qualité et une productivité accrues.
- Consultation avec des Experts en Soudage : Consulter des spécialistes en soudage ou en métallurgie est crucial pour prévenir les réparations coûteuses et assurer la livraison de conduits de haute qualité. Une compréhension fondamentale du soudage est nécessaire pour une collaboration efficace dans la construction de conduits entre le concepteur et les spécialistes du soudage. Les concepteurs de conduits doivent considérer des joints soudés accessibles qui sont à la fois structurellement adéquats et économiques à construire, évitant les limitations d’accès et assurant des soudures efficaces.
2.3 Shop Inspection
Des inspections régulières en atelier sont essentielles pendant le processus de fabrication et devraient impliquer le client et l’ingénieur structurel. Le calendrier d’inspection doit être convenu au début du projet et respecté de manière cohérente. Le fabricant devrait effectuer des inspections quotidiennes dans le cadre d’un effort continu, certains adoptant des pratiques de gestion de la qualité totale. L’inspection devrait couvrir les éléments minimaux suivants :
- Qualité des Soudures : Le respect des exigences de soudage spécifiées (AWS, ASME, ou autres) est crucial. Des procédures d’inspection normalisées pour la qualité des soudures, conformément aux méthodes et procédures de soudage spécifiées, doivent être suivies. Les spécifications de fabrication ou les plans de conduits doivent indiquer tout essai de soudage supplémentaire au-delà des exigences minimales de la spécification de soudage applicable.
- Dimensions : La vérification des dimensions est essentielle. Les tolérances spécifiées dans les plans de conception, le contrat de fabrication et les codes pertinents tels que AWS ou ASME doivent être strictement suivies.
- Matériau : L’examen des bons de commande de matériaux et des rapports d’essai des matériaux d’usine est nécessaire pour garantir la conformité aux spécifications du projet.
- Enregistrements du Fabricant : Le fabricant doit conserver des enregistrements d’inspection, qui doivent être facilement disponibles pour examen.
2.4 Préparation de Surface
Comme la plupart des conduits sont fabriqués à partir d’une forme d’acier au carbone, il est souvent conseillé d’appliquer une protection de surface après la fabrication, quel que soit le traitement de surface final spécifié. Le choix de la protection de surface dépend de la surface spécifique et du revêtement final prévu à appliquer sur site.
- Surfaces Externes :
Il est recommandé d’effectuer un dégraissage, d’enlever les projections de soudure et de nettoyer les débris de fabrication comme préparation de surface minimale. L’application d’une couche ultérieure de peinture primaire est recommandée pour prévenir la corrosion de surface pendant l’expédition et le stockage. Dans certains cas, il peut être souhaitable d’appliquer un revêtement supplémentaire. Certains composants, tels que les brides de port d’instrumentation, doivent être graissés, revêtus, couverts ou autrement protégés avant de quitter l’atelier du fabricant.
- Surfaces Internes :
En plus des étapes décrites pour les surfaces externes, un traitement spécial pour les surfaces internes des conduits peut être spécifié pour la protection contre la chaleur ou la corrosion. Les supports de revêtement (lining) sont souvent appliqués en atelier. Le fabricant doit prendre soin de protéger les surfaces internes et la préparation de surface en atelier contre les dommages ou la contamination potentiels pendant le transit.
- Acier inoxydable :
Pour les surfaces externes et internes des conduits en acier inoxydable et en alliage à haute teneur en nickel, la passivation (lavage à l’acide suivi d’une neutralisation) est recommandée en atelier avant l’expédition pour nettoyer les surfaces de la contamination par le fer. Des procédures doivent être mises en œuvre dans l’atelier de fabrication pour éliminer la contamination croisée des métaux différents.
3. Manutention & Expédition
3.1 Marquage
Chaque pièce, assemblage et sous-assemblage expédié indépendamment par le fabricant doit être clairement marqué avec un numéro de repère de montage et d’expédition unique. Les mêmes numéros de repère doivent également être affichés de manière bien visible sur les plans de montage.
Les numéros de repère doivent être appliqués aux composants à l’aide d’une peinture durable et très visible, dans un endroit bien en vue. La taille du repère doit faciliter une lecture aisée. Idéalement, chaque pièce individuelle devrait porter au moins deux repères identiques sur des surfaces opposées.
3.2 Cosses de Levage
La manutention de grands composants de conduits ou de sections assemblées nécessite généralement des dispositifs de levage, surtout lorsqu’ils sont expédiés pré-assemblés. Les cosses de levage sont essentielles pour faciliter ce processus, et la collaboration entre l’ingénieur de conduits, le fabricant et le monteur est cruciale pour déterminer leurs exigences. Les plans de conception peuvent suggérer les emplacements des cosses de levage, mais la contribution de ceux qui gèrent le levage est nécessaire pour éviter les erreurs de placement. Les précautions à prendre en cas de manipulation inappropriée doivent être clairement décrites dans les plans de conception et les spécifications de fabrication.
Un facteur d’impact de construction de 1,5 est pris en compte lors de la conception, et l’entrepreneur ou un ingénieur en gréage qualifié peut concevoir les cosses de levage et les fixations. L’ingénieur en gréage prépare les calculs de conception et les plans pour les cosses de levage, qui sont ensuite examinés par l’ingénieur structurel.
Le dimensionnement des cosses de levage implique la détermination du matériau des cosses et de la charge de conception, avec une augmentation de 50% pour tenir compte des effets d’impact du levage.
3.3 Contreventement Temporaire
Le fabricant responsable de l’expédition des composants de conduits est également responsable de fournir tout contreventement temporaire nécessaire pendant le transport pour garantir que les composants arrivent intacts et dans les tolérances. Ce contreventement est crucial pour la stabilité pendant l’expédition et le montage sur le site du projet.
Le concepteur peut aider le monteur à déterminer les besoins de contreventement, et la norme ASCE 37 fournit des conseils sur les types, l’ampleur et la durée des charges pour l’évaluation des structures pendant l’érection. Les conduits circulaires, en raison de leur susceptibilité au flambage des plaques pendant le transport, nécessitent une considération spéciale. Leur analyse et leur conception pour l’impact pendant l’expédition devraient inclure des dispositions pour les supports de conduits, les éléments de contreventement et la plaque elle-même.
Le contreventement temporaire marqué par le fabricant doit indiquer clairement sa nature non permanente, généralement par un code de couleur de peinture. Occasionnellement, l’ingénieur structurel peut noter les exigences de contreventement temporaire sur les plans de conception, en particulier pour les grandes pièces ou celles avec des tolérances dimensionnelles critiques.
Novelty Structures fabrique des conduits industriels pour divers projets.
