Recherche sur les wagons-citernes

Cette page contient les résumés des projets de recherche du programme du transport des marchandises dangereuses sur les wagons-citernes.

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Wagons-citernes exposés au feu : Recension des écrits sur le comportement du pétrole brut, du condensat et de l’éthanol

Rapport technique du CNRC A1-005795-01.1

Dans le but de mieux comprendre comment les wagons-citernes transportant du pétrole brut se comportent pendant les incendies, Transports Canada a demandé au Conseil national de recherches du Canada (CNRC) d’examiner les sources publiées connexes. La recension des écrits porte principalement sur les sujets suivants :

  • feux en nappe ;
  • obstructions importantes et objets de grande taille absorbant la chaleur pendant les incendies ;
  • comportement des feux de pétrole brut, de condensat et d’éthanol ;
  • modélisation des incendies ;
  • comportement et modélisation de mélanges complexes, comme le pétrole brut.

Le rapport décrit les caractéristiques générales des feux en nappe, y compris les facteurs qui influent sur le transfert de la chaleur vers des objets engloutis, comme le type de carburant et le vent. Le rapport décrit par la suite les caractéristiques des feux en nappe provenant d’un certain nombre de sources et de certains travaux de modélisation de feux en nappe. Le rapport a révélé qu’il est très difficile de prédire comment les mélanges complexes qui contiennent de nombreux composants (comme le pétrole brut) varient en raison de la température et de la pression. Afin de surmonter cette difficulté, un certain nombre de méthodes numériques fondées sur des enquêtes expérimentales ont été élaborées.

Le CNRC a également élaboré un plan de recherche pour combler les lacunes de la documentation disponible. Ce plan décrit une série d’essais effectués sur des conteneurs qui simulent des wagons-citernes pendant les feux en nappe à partir d’essais de feux en nappe de liquides inflammables de petite envergure pour passer progressivement à des essais de plus en plus importants. Une étude est suggérée de la façon dont les valves de surpression destinés à libérer le gaz se comportent lorsqu’on expulse des liquides visqueux. La modélisation des incendies et la modélisation du comportement du pétrole brut sont également abordées en tant que domaines nécessitant des recherches supplémentaires.

Rapport complet : Wagons-citernes exposés au feu : Recension des écrits sur le comportement du pétrole brut, du condensat et de l’éthanol

Veuillez adresser vos questions techniques concernant le rapport au CNRC. Si vous souhaitez obtenir d’autres renseignements sur le rapport complet, contactez-nous.

Résumé : Évaluation des risques de rupture des raccords supérieurs des wagons-citernes pendant un déraillement

Transports Canada a demandé à Sharma & Associates, Inc. d’examiner la mesure dans laquelle les diverses stratégies de protection des raccords supérieurs de wagons-citernes ont bien fonctionné lors de déraillements. Sharma & Associates, Inc. a utilisé une combinaison de modèles que l’entreprise a d’abord élaborés pour le compte de la Federal Railroad Administration du Department of Transportation des États-Unis, afin d’analyser le rendement de chacun des wagons-citernes et les forces en présence lors de déraillements de train complets.

Les raccords supérieurs sont des dispositifs fixés sur le dessus d’un wagon-citerne, tels que :

  • les jauges de remplissage;
  • les tuyaux de décharge;
  • les gaines de thermomètre;
  • les soupapes de sécurité;
  • autres raccords ou soupapes.

Ces raccords sont solides, mais ne sont habituellement pas conçus pour résister à un déraillement. Ils sont souvent couverts par un moyen de protection quelconque. La solidité de la protection dépend du risque que posent les matières transportées dans le wagon-citerne. Les wagons-citernes qui transportent des produits tels que le sirop de maïs ou la boue d’argile sont munis d’abris assez minces qui ne protègent que contre le vandalisme ou les intempéries. Les wagons-citernes qui transportent des matières à risque élevé, comme certains liquides inflammables, utilisent des abris plus solides pour protéger les raccords supérieurs contre les dommages pendant un déraillement. Les wagons-citernes qui transportent des produits à risque très élevé, comme des gaz toxiques, utilisent les abris les plus solides, qui sont conçus pour prévenir les dommages aux raccords supérieurs pendant un déraillement.

Voici quelques-unes des stratégies de protection des raccords supérieurs examinées dans le présent rapport :

  • abris plus solides;
  • aéduction de la vitesse des trains;
  • systèmes de freinage de train différents;
  • trains plus courts.

Pour chacun de ces cas, des modèles de rendement des wagons-citernes et des simulations de déraillement ont été combinés afin d’estimer le nombre de raccords supérieurs qui seraient endommagés. Les résultats de ces simulations ont été comparés aux données sur des accidents réelles. Une corrélation raisonnablement bonne a été observée entre les résultats des simulations et les données sur les accidents. Dans l’ensemble, les simulations ont révélé que des trains plus lents, des abris plus solides et des systèmes de freinage plus rapides réduisaient le nombre de raccords supérieurs endommagés.

Si vous souhaitez obtenir de plus amples renseignements sur le rapport complet, contactez-nous.

Recension des écrits sur les aciers des wagons-citernes de Ressources naturelles Canada

À la demande de Transports Canada et avec le soutien de ce ministère, le groupe CanmetMATÉRIAUX de Ressources naturelles Canada (RNCan) a examiné la documentation existante sur les propriétés de deux aciers de wagons-citernes communs : le TC 128B et l’ASTM A516 de classe 70. Le TC128B est couramment utilisé dans les coques des wagons-citernes qui transportent des marchandises dangereuses. L’ASTM A516 de classe 70 est utilisé dans les coques des wagons-citernes pour service général, mais il se trouve parfois dans les coques des wagons-citernes qui transportent des marchandises dangereuses. Les écrits étaient intitulés comme suit :

  • A Review of the Strength and Fracture Toughness Properties of Two Tank Car Steels: TC128B and A516-70 (Un examen des propriétés de résistance et de ténacité de deux aciers de wagon-citerne : TC128B et A516-70)
  • Mechanical Properties of Tank Car Steel at Flame Temperature and Modeling of Failure A Review (Propriétés mécaniques de l’acier des wagons-citernes à la température de la flamme et modélisation de l’échec – Un examen)
  • Internal Corrosion of Rail Tank Cars (Corrosion interne des wagons-citernes)

La recension des écrits a porté sur les propriétés de l’acier, notamment :

  • la résistance de l’acier à la fissuration à diverses températures (ténacité);
  • comment la résistance de l’acier varie-t-elle à des températures élevées (y compris les propriétés de fluage);
  • une introduction à la corrosion axée sur la corrosion causée par le transport du pétrole brut.

Le rapport sur la ténacité résume les résultats de plusieurs études portant sur la ténacité des aciers TC128B et A516 de classe 70 menées au moyen de diverses normes et méthodes d’essai. Le rapport décrit également certaines techniques plus récentes pour mettre à l’épreuve la ténacité des aciers. Un certain nombre des rapports examinés étaient plus anciens. Il est possible que certaines des données présentées dans ces rapports ne représentent pas la performance des aciers produits selon les pratiques de fabrication de l’acier plus modernes et selon les plus récentes normes décrivant la composition des aciers.

L’examen du rendement des aciers des wagons-citernes à des températures élevées résumait les quelques études à température élevée réalisées sur l’acier TC128B. Aucune étude de ce genre n’a été trouvée pour l’acier ASTM A516 de classe 70. Le rapport examine également certains modèles logiciels courants sur le rendement des wagons-citernes pendant un incendie à des températures élevées.

Le rapport sur la corrosion décrit les notions élémentaires de la corrosion en mettant l’accent sur les mécanismes susceptibles d’être présents dans les wagons-citernes. Des preuves circonstancielles de corrosion dans certaines wagons-citernes transportant du pétrole brut ont été mises en évidence, mais une enquête plus approfondie est nécessaire pour déterminer leur prévalence et leurs causes.

Si vous souhaitez obtenir de plus amples renseignements sur les rapports complets, contactez-nous.

Résumé – Résistance, fluage et ténacité de deux aciers de wagons-citernes

Lorsque des wagons-citernes sont en cause dans des accidents, ceux-ci peuvent mal fonctionner s’ils sont perforés ou s’ils sont confrontés à des feux en nappe par exemple. En connaissant les propriétés de différents aciers, nous serons en mesure de mieux comprendre comment les wagons citernes se comportent en cas d’accidents.

En 2015, Transports Canada a noué un partenariat avec CanmetMATÉRIAUX de Ressources naturelles Canada afin de recenser les écrits actuels sur les aciers de wagons-citernes. CanmetMATÉRIAUX a ainsi repéré des lacunes en matière de recherche dans les données sur les propriétés des matériaux. De concert avec CanmetMATÉRIAUX, Transports Canada a effectué des essais en laboratoire de 2016 à 2018 en vue de recueillir des données sur deux aciers de wagons citernes communs.

Durant cette étude, les aciers de wagons-citernes TC128B et ASTM de classe 70 (A516-70) ont été mis à l’essai afin de connaître :

  • leur composition;
  • leur microstructure;
  • leur résistance entre -80°C et 800°C;
  • leur fluage, c’est-à-dire la perte de résistance à des températures supérieures à 500°C pendant une longue période de temps;
  • leur ténacité, c’est-à-dire la résistance de l’acier à la fissuration.

L’étude a révélé que la composition, la résistance et la ténacité de l’acier TC128B satisfont aux spécifications de l’acier des wagons-citernes de l’Association of American Railroads (AAR).

À la température ambiante, des bandes diagonales (lignes de Lüder) se forment dans l’acier à faible teneur en carbone. Lorsque la température augmente, la résistance de l’acier TC128B diminue et le fluage se produit beaucoup plus rapidement. La résistance des matériaux dépend peu de la direction des essais.

De façon générale, les propriétés de l’acier A516-70 sont comparables à celles de l’acier TC128B. Parmi les différences constatées, mentionnons que l’acier A516-70 est moins résistant, qu’il est plus tenace et que sa microstructure contient de plus grandes particules par rapport à l’acier TC128B.

Cette étude a permis d’établir plusieurs équations ayant trait à la résistance, au fluage et à la ténacité des aciers TC128B et A516-70.

Rapport complet : Résistance, fluage et ténacité de deux aciers de wagons-citernes, TC128B et A516-70

ISBN : 978-0-660-32009-0

Pour obtenir une copie du rapport, veuillez communiquer avec nous.

Contactez-nous 

Direction de la recherche et de l’analyse en matière de sécurité,
Direction générale du transport des marchandises dangereuses
Transports Canada
Courriel : TC.TDGScientificResearch-RecherchescientifiqueTMD.TC@tc.gc.ca

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