Recherche sur les wagons-citernes

De : Transports Canada

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

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Résumé - Performance structurelle des wagons citernes TC-117 dans des conditions de déraillement – 2 mars 2023

En 2015, Transports Canada (TC) a appliqué une nouvelle norme de conception relative aux wagons citernes TC-117. Cette norme vise à rendre les wagons-citernes plus résistants et moins susceptibles de déverser leur contenu inflammable en cas de déraillement. Le wagon-citerne TC-117 peut être nouvellement construit (spécification TC-117J) ou modernisé (ou mis à niveau) à partir d’un ancien wagon-citerne pour y ajouter de nouveaux éléments de conception requis (spécification TC-117R).

Transports Canada, en collaboration avec la Federal Railroad Administration des États-Unis (US FRA) du département des Transports des États-Unis (USDOT), travaille à quantifier les avantages de la nouvelle norme sur le plan de la sécurité. En 2018, TC a demandé une étude pour évaluer les risques de rupture des raccords supérieurs pendant un déraillement. Dans l’étude actuelle, TC a travaillé avec Sharma & Associates. L’entreprise a utilisé la modélisation informatique pour voir ce qui arrive lorsque des wagons-citernes TC-117J et des variantes de wagon-citerne TC-117R déraillent à différentes températures et vitesses. Plus précisément, il s’agissait de déterminer combien de wagons-citernes seraient perforés et combien de raccords supérieurs seraient endommagés.

Chaque simulation informatique a mis à l’essai un train-bloc (ou train-cargo) composé de 100 wagons-citernes d’un seul type, soit le TC-117J ou le TC-117R. De nombreux essais ont été effectués à des vitesses comprises entre 5 et 60 mi/h (8 et 97 km/h). L’acier devenant plus fragile et plus facile à perforer à basse température, une nouvelle méthode a été élaborée pour prédire la résistance de l’acier à basse température. Pour chaque conception de wagon-citerne et chaque vitesse, nous avons estimé le nombre de perforations aux températures suivantes : 20, -15, -25, et -40 °C.

Nous avons aussi effectué des simulations d’un train où chaque wagon-citerne alternait avec un wagon couvert rigide. Trois (3) types de wagons-citernes ont été évalués; un (1) conception de TC-117J et deux (2) conceptions de TC-117R. Nous voulions voir si lorsque des wagons-citernes frappaient plus de bouts pointus, lors d’un déraillent plus grave, ils subiraient plus de perforations.

Voici les conclusions :

  • à des vitesses plus élevées, davantage de wagons déraillaient, davantage de raccords supérieurs se rompaient et le nombre de perforations prévues était plus élevé.
  • toutes les conceptions de wagons-citernes TC-117 présentaient un nombre moins élevé de perforations prévues que les anciennes conceptions de wagons-citernes TC-111 qui avaient été étudiées auparavant de manière similaire par la FRA du département des Transports des États-Unis et Sharma & Associates.
  • les wagons citernes nouvellement construits (TC-117J) présentaient un nombre moins élevé de perforations prévues que tout wagon-citerne modernisé (TC-117R).
  • le nombre de perforations a augmenté de 5 à 10 % lorsque la température est passée de 20 à -40 °C, dans les scenarios de train-bloc et train mixte.
  • la différence de résistance à la perforation entre les conceptions de wagons-citernes les plus performants et les moins performants a diminué dans les déraillements plus graves, mais le TC-117J a tout de même fourni une grande amélioration des performances par rapport aux TC-117R modernisés et aux anciens wagons-citernes TC-111.

La présente recherche met en évidence les avantages sur le plan de la sécurité obtenus grâce à la spécification de la conception TC-117 et au Règlement relatif aux trains et aux itinéraires clés appliqué par Transports Canada.

Pour en savoir plus

Lire un résumé du rapport : Performance structurelle des wagons citernes TC-117 dans des conditions de déraillement

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

TP : TP 15544E

ISBN : 978-0-660-46123-6

Catalogue : T44-3/32-2022E-PDF

Résumé - Validation des exigences de formation des trains comportant des wagons de marchandises dangereuses : phases 1 et 2 – 2 novembre 2022

La loi canadienne prévoit des règles concernant l’endroit où les wagons transportant certaines marchandises dangereuses peuvent être placés dans un train (appelées exigences de triage des trains). Ces exigences sont utiles parce qu’elles :

  • éloignent les marchandises dangereuses de l’équipe du train;
  • permettent de séparer les marchandises qui pourraient se déverser et se mélanger en cas de déraillement du train.

Transports Canada souhaitait confirmer si les règles de triage des trains (c.‑à‑d. de placement des wagons) du Canada offraient un niveau de sécurité similaire à celui des règles de placement des autres pays.

Nous avons effectué ce travail sur deux (2) ans et avons reçu deux (2) rapports indépendants de notre partenaire de recherche, le Conseil national de recherches du Canada. 

Pour 2019-2020, notre objectif était de trouver des recherches existantes sur le placement des wagons et le triage des trains contenant des marchandises dangereuses. Nous avons également examiné les règles de placement des marchandises dangereuses d’autres administrations, dont :

  • les États-Unis;
  • le Royaume-Uni;
  • l’Union européenne;
  • l’Australie.

Nous avons trouvé 55 rapports de recherche à examiner, et avons constaté que la plupart de ces régions disposaient de règlements similaires, avec quelques différences comme :

  • États-Unis
    • Pour les trains composés d’une seule marchandise dangereuse (train unitaire), ils sont tenus d’avoir au moins un wagon tampon entre les locomotives et les wagons de marchandises dangereuses alors que le Canada n’exige aucun wagon tampon (à la date de cette publication);
    • Depuis 2002, le nombre de wagons tampons requis pour les trains de marchandises mixtes est différent (cinq (5) aux États-Unis et un (1) au Canada).
  • Australie
    • Les aliments et les emballages alimentaires doivent être séparés des marchandises dangereuses de classe 8.
  • Europe/Royaume-Uni
    • Tableau plus détaillé des exigences en matière de séparation dans les règlements européens/anglais pour la formation des trains de marchandises dangereuses.

Au cours de la deuxième année de travail (2020-2021), nous avons effectué une analyse documentaire approfondie des 55 rapports de recherche et nous nous sommes concentrés sur la façon dont l’emplacement des wagons de marchandises dangereuses et l’utilisation de wagons tampons ou les exigences de séparation à l’intérieur d’un train (triage des trains) ont affecté le risque de déraillement et la gravité des accidents.

De plus, le Conseil national de recherches a utilisé les rapports d’incidents canadiens et américains pour comparer les déraillements mettant en cause plusieurs wagons afin de voir si les résultats différaient en fonction des différences entre les exigences américaines et canadiennes en matière de wagons tampons. Pour comparer les déraillements, des données ont été recueillies sur l’emplacement du premier wagon à dérailler, le nombre de wagons à dérailler et le nombre d’accidents par an.

L’analyse documentaire n’a pas trouvé de raison pour les exigences actuelles en matière de placement et de wagons tampons et n’a pas permis de trouver une distance idéale entre les wagons de marchandises dangereuses et les locomotives ou l’équipe. Il n’y a pas eu de différence majeure dans les résultats des déraillements avant la modification des exigences canadiennes en matière de wagons tampons en 2002, ou entre 2002 et 2020.

Nous avons trouvé des preuves que la réduction du nombre de wagons de marchandises dangereuses dans la première partie (comme les wagons 1 à 5) du train peut :

  • réduire le risque de déraillement d’un wagon de marchandises dangereuses lors d’un déraillement à l’avant du train;
  • réduire le nombre de wagons de marchandises dangereuses qui pourraient se renverser lors d’un accident;
  • réduire le risque pour l’équipe en cas d’accident (car il y aurait plus d’espace entre l’équipe et les wagons de marchandises dangereuses).

Cependant, il n’y avait pas assez d’informations pour quantifier l’impact de ce changement potentiel.

Pour en savoir plus

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

Rapport 2019-2020
Titre : Dangerous Goods Tank Car Marshalling Analysis: Phase 1 Literature Search, Jurisdictional Review
TP : TP 15492E
ISBN : T44-3T44-3/25-2021E-PDF
Catalogue : 978-0-660-40380-9

Rapport 2020-2021
Titre : Validation of Marshalling Requirements for Dangerous Goods Cars in a Train: Phase 2
TP : TP 15472
ISBN : 978-0-660-38587-7
Catalogue : T44-3/22-2021E-PDF

Résumé - Analyse par éléments finis des attelages violents de wagons-citernes - 14 juillet 2022

L’action de relier deux (2) wagons ensemble est appelé « attelage ». Lorsque l’attelage se fait à une vitesse trop élevée, on parle d’ « attelage violent ». Le Règlement sur le transport des marchandises dangereuses prévoit des limites de vitesse et d’autres exigences pour l’attelage des wagons-citernes transportant des marchandises dangereuses.

Transports Canada a réalisé une étude afin de déterminer si ces limites de vitesse contribuent à prévenir les dommages lors d’attelages violents. Ce travail a été effectué avec le centre de recherche CanmetMATÉRIAUX de Ressources naturelles Canada.

Tout d’abord, nous avons examiné la réglementation et les études existantes ainsi que les incidents liés aux attelages violents au Canada afin de déceler les domaines clés qui pourraient bénéficier d’une recherche plus poussée. Les trois (3) principaux domaines de recherche que nous avons relevés sont les suivants :

  • la mise à jour d’un modèle d’impact par éléments finis avec des détails sur les longrines centrales tronquées de wagons-citernes, l’ajout de la modélisation des matériaux pour inclure les effets des basses températures, et l’évaluation de l’importance de l’acier ASTM A572 pour la modélisation des longrines centrales tronquées;
  • l’évaluation des effets de performance de l’appareil de traction des wagons-citernes dans un large éventail de conditions : âge, type, température de fonctionnement et vitesse à l’impact;
  • l’évaluation des effets de fatigue de l’acier et des défauts intégrés sur les défaillances lors d’attelages violents, et de l’efficacité des inspections (type d’inspection et fréquence) pour détecter les petites fissures avant qu’elles ne causent une défaillance.

La présente étude porte sur le premier domaine. Dans le cadre de celle-ci, des données expérimentales et une modélisation informatique par éléments finis ont servi à simuler un événement d’attelage de wagons-citernes avec des modèles d’impact et de matériaux mis à jour.

La modélisation des matériaux était fondée sur les données d’essai existantes sur l’acier TC128B pour diverses températures et vitesses de déformation fournies par CanmetMATÉRIAUX. Nous avons effectué des essais mécaniques limités sur l’acier ASTM A572-50, un matériau courant pour les longrines centrales tronquées, et avons comparé les résultats à l’acier TC128B. Nous avons constaté que les modèles existants pour l’acier TC128B sont adéquats pour les besoins de la présente étude.

Nous avons utilisé certains résultats d’essais d’attelages violents de la Federal Railroad Administration du département des Transports des États-Unis pour calibrer et valider le modèle. Nous avons également modélisé le scénario de la pire éventualité testé par les États-Unis : des wagons-citernes complets attelés à 10 mi/h avec des appareils de traction à friction en acier.

Les modèles n’ont montré aucun signe qu’un seul attelage violent à des vitesses de 6 à 10 mi/h entraînerait des dommages notables à un wagon-citerne non endommagé aux températures étudiées (25 °C et -40 °C).

Bien que les résultats de la présente étude laissent entendre que les limites actuelles de la vitesse d’attelage soient adéquates, le modèle utilisé était assez simplifié.

Domaines sur lesquels de futures études pourraient porter :

  • modéliser des vitesses d’impact plus élevées et de températures plus basses pour déterminer à quel moment des impacts uniques pourraient occasionner des dommages;
  • étudier comment les défauts intégrés dans l’acier, ainsi que les basses températures, la force d’attelage verticale et les attelages répétés peuvent augmenter la probabilité de dommages;
  • utiliser une analyse de la tolérance aux dommages pour déterminer la taille d’un défaut ou d’une fissure qui occasionnera une défaillance (en d’autres termes : la taille critique de la fissure), et comparer cette taille aux fissures détectées par les méthodes d’inspection courantes;
  • en apprendre davantage sur la façon dont les dommages se produisent et se propagent dans le matériau de soudure TC128B.

Pour en savoir plus

Lire un résumé du rapport : Analyse par éléments finis des attelages violents de wagons-citernes

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

TP : TP 15512E
ISBN : 978-0-660-41612-0
Catalogue : T44-3/27-2022E-PDF

Résumé - Évaluation du rendement actuel des soudures de l’acier TC128B de wagon-citerne - 14 juillet 2022

Depuis 2015, Transports Canada et CanmetMATÉRIAUX (CMAT), de Ressources naturelles Canada, étudient les types d’acier souvent utilisés dans les wagons-citernes.

Nous avons lancé ce projet en 2019 pour achever les travaux que nous avions déjà effectués, présentés dans le rapport intitulé Résistance, fluage et ténacité de deux aciers de wagons-citernes. Ce projet a permis de mieux comprendre comment les aciers utilisés dans les wagons-citernes se comportent lors d’incidents à haute et basse température.

Nous avons testé les joints de soudure entre les sections d’un wagon-citerne non pressurisé (spécification DOT 117). Nous avons fait des expériences pour déterminer :

  • composition;
  • résistance (microdureté, résistance à la traction et ténacité);
  • rendement de la soudure.

La composition et la résistance des aciers ont été testées à température ambiante (23 °C). Les soudures ont été évaluées par deux (2) essais différents :

  • essai de résistance à la traction (effectué entre 850 et -60 °C);
  • essai de résilience Charpy (effectué entre 25 et -80 °C).

Ces essais ont été choisis car ils sont souvent utilisés en métallurgie (la science des métaux) pour caractériser les aciers.

L’essai de résilience Charpy est répertorié dans les spécifications M-1002 sur les wagons-citernes (2014) de l’Association of American Railroads. Cette spécification exige des essais Charpy à -34 °C et -46 °C pour certains types de wagons-citernes. Nous avons choisi les températures d’essai afin d’avoir suffisamment de points de données pour créer un profil de l’acier dans une large gamme de températures.

Cette étude a montré que l’acier de l’échantillon répondait aux exigences de composition de l’acier TC128B pour wagons-citernes. Nous avons également constaté que la dureté et les soudures se sont comportées comme prévu. La résistance à la traction des échantillons a augmenté lorsque la température a diminué. La ténacité des échantillons, mesurée par des essais d’impact, a diminué avec la baisse de la température, et la ténacité des échantillons soudés était inférieure à celle du matériau de base. L’échantillon d’acier a été jugé conforme aux normes applicables à un wagon-citerne non pressurisé de service général (il convient de noter que si l’échantillon de soudure avait été prélevé sur un wagon-citerne sous pression ou sur un wagon-citerne non pressurisé pour produits spéciaux, l’essai Charpy aurait échoué).

Pour en savoir plus

Lire un résumé du rapport : Évaluation du rendement actuel des soudures de l’acier TC128B de wagon-citerne

Lire les rapports complets :

TP : TP 15515E; TP 15470E
ISBN : 978-0-660-42411-8; 978-0-660-38585-3
Catalogue : T86-74/2022E -PDF; T44-3/20-2021E-PDF

Résumé – Évaluation des essais non destructifs par mesure du champ de courant alternatif (END ACFM) pour inspecter les wagons-citernes – 7 juin 2022

Les techniques d'essais non destructifs (END) sont souvent employées pour détecter des défauts lors des inspections de routine de wagons-citernes. La mesure du champ de courant alternatif (ACFM, ou Alternating Current Field Measurement) est une technique d'END que les constructeurs de wagons-citernes veulent utiliser pour inspecter les soudures bout à bout et les soudures d'angle. Les essais par ACFM présentent de nombreux avantages :

  • ils sont plus faciles à réaliser pour les inspecteurs;
  • ils peuvent être réalisés à distance;
  • il est facile de nettoyer la zone visée par l'essai, ce qui rend les inspections plus rapides.

En 2020, Transports Canada (TC) et son partenaire de recherche Ressources naturelles Canada (RNCan) ont préparé un rapport interne à titre d'évaluation initiale des techniques potentielles d'END pour inspecter les wagons-citernes. À partir des conclusions de ce rapport, TC s'est associé au Conseil national de recherches Canada en 2020-2021 pour évaluer la possibilité de normaliser l'utilisation de l'essai par ACFM pour inspecter les wagons-citernes sur le terrain. Dans le cadre de cette étude, la méthode d'essai par ACFM a été évaluée et comparée à deux (2) autres méthodes : le contrôle magnétoscopique (MT, ou Magnetic Particle Testing) et le contrôle par ressuage (PT, ou Liquid Penetrant Testing).

Pour mener à bien cette étude, nous nous sommes entretenus avec des experts en inspection de wagons-citernes, en matériaux et en END de CanmetMATÉRIAUX de RNCan, du Conseil national de recherches Canada et de la Federal Railroad Administration des États-Unis.

La U.S. Federal Railroad Administration nous a fourni des échantillons de plaques de wagons-citernes provenant de sa bibliothèque de défauts que nous avons utilisés pour évaluer et comparer les différentes techniques d'essai. De plus, quatre (4) inspecteurs certifiés et bien formés ont examiné chaque plaque d'échantillon. Ces inspecteurs n'avaient aucune connaissance préalable de l'emplacement, du nombre ou de la taille des défauts présents sur chaque plaque.

Nous avons utilisé des procédures pour les contrôles magnétoscopiques et les contrôles par ressuage qui correspondent aux pratiques industrielles standards. Des experts en END ont élaboré une procédure pour l'utilisation des essais par ACFM sur les plaques d'échantillon.

Pour chaque essai, les inspecteurs ont utilisé les bonnes procédures d'essai, puis ont enregistré l'emplacement et la longueur des défauts qu'ils ont détectés au cours de l'inspection. Pour les essais par ACFM, les inspecteurs ont également déterminé la profondeur du défaut.

Résultats de recherche

Nous avons comparé les résultats d'inspection pour évaluer l'efficacité de chaque technique d'essai. Pour évaluer les techniques, on s'est fondé sur le nombre d'indications d'un défaut et le taux de réussite par indication de la longueur du défaut.

Nous avons constaté que toutes les méthodes d'essai permettaient de détecter les fissures ouvertes en surface sur les plaques d'échantillon, et que toutes les méthodes permettaient d'estimer la longueur des défauts. Chaque méthode d'essai a ses propres avantages et inconvénients, car chacune d'elles repose sur une physique différente et une sensibilité différente aux différents types de défauts.

Cette étude a révélé que les essais par mesure du champ de courant alternatif (ACFM) permettent de bien détecter une large gamme de longueurs et de profondeurs de fissures ouvertes en surface par rapport aux techniques d'inspection habituelles. Nous avons également constaté que le niveau d'expérience d'un inspecteur était un facteur important dans l'exactitude des résultats d'inspections.

Pour en savoir plus

Lire un résumé du rapport : Évaluation des essais non destructifs par mesure du champ de courant alternatif (END ACFM) pour inspecter les wagons-citernes 

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

TP: TP 15513E
ISBN: 978-0-660-41613-7
Catalogue: T44-3/28-2022E-PDF

Résumé – Évaluation de la possibilité de défaillance d'un wagon-citerne au cours d'un incendie à l'aide de modèles combinés – 26 avril 2022

En 2018, Transports Canada et l'équipe de CanmetMATÉRIAUX de Ressources naturelles Canada a commencé à se pencher sur la modélisation d'un wagon-citerne au cours d'incendies à hautes températures. Nous avons alors utilisé un programme informatique appelé « Abaqus » afin de déterminer :

  • la durée de survie d'un wagon-citerne au cours d'un incendie;
  • l'endroit où l'acier défaille.

Les présents travaux se sont appuyés sur les propriétés des matériaux utilisés dans le cadre de notre précédente étude sur les aciers de wagon-citerne communs; comme indiqué dans le Résumé – Résistance, fluage et ténacité de deux aciers de wagons-citernes (2019). La précédente étude nous a permis de mieux comprendre la façon dont les aciers utilisés dans la construction des wagons-citernes se comportent lors d'incidents à basses et à hautes températures.

Pour comprendre comment différents scénarios de températures élevées ont une incidence sur le modèle d'un wagon-citerne, nous avons utilisé des modèles informatiques d'éléments finis. Le premier scénario que nous avons créé, appelé « scénario de référence », a utilisé un wagon-citerne TC‑117 typique chargé de pétrole brut léger. Les données sur la chaleur transférée d'un incendie au wagon-citerne ont été tirées des travaux de modélisation thermodynamique effectués par l'équipe de CanmetÉNERGIE de Ressources naturelles Canada.

Au total, 34 scénarios ont fait l'objet d'essais, et les variables suivantes (tout ce qui peut changer ou être changé) ont été modifiées une à la fois :

  • si le wagon-citerne était de niveau ou s'était renversé;
  • la température de l'incendie;
  • le niveau de remplissage du wagon-citerne;
  • la pression d'ouverture de la soupape de décharge de pression;
  • si la soupape de décharge de pression était bloquée ou non;
  • l'épaisseur de la coque en acier;
  • le type de pétrole brut dans le wagon-citerne (le chargement);
  • l'émissivité du feu et de l'acier;
  • la présence ou non d'une protection thermique sur le wagon-citerne.

Une autre partie de la présente étude consistait à concevoir un modèle d'ingénierie simplifié en utilisant Microsoft Excel et à comparer les résultats au modèle informatique d'éléments finis. Le modèle d'ingénierie a été mis à jour afin d'utiliser la température maximale de la paroi de la citerne et la pression interne au fil du temps comme entrées, et calculer la déformation plastique, la déformation de fluage et le temps écoulé avant une défaillance.

Nous avons également comparé les résultats du modèle d'éléments finis à ceux du modèle d'analyse des effets d'un incendie sur les wagons-citernes (Analysis of Fire Effects on Tank Cars, ou AFFTAC) utilisé par l'industrie nord-américaine des wagons-citernes. Nous avons défini un chargement de pétrole brut léger dans le cadre du modèle d'AFFTAC, puis avons utilisé la conception du wagon-citerne du modèle d'éléments finis pour déterminer si ces deux modèles produisaient le même résultat.

Résultats de recherche

Le modèle d'ingénierie de CanmetMATÉRIAUX et le modèle d'éléments finis présentaient une déformation de fluage et un temps écoulé avant une défaillance similaires pour tous les scénarios.

Lorsque nous avons comparé les résultats des trois (3) modèles :

  • dans tous les scénarios, les wagons-citernes ont survécu à un incendie pendant au moins 100 minutes (comme l'exige la norme PF 14877 de Transports Canada);
  • 32 des 34 scénarios ont produit les mêmes résultats jusqu'à la fin de la période de simulation de 712 minutes, et les wagons-citernes n'ont pas montré de signes de défaillance;
  • deux (2) scénarios extrêmes (soupape de décharge pression entièrement bloquée et aucune protection thermique) ont entraîné la défaillance des wagons-citernes pendant la période de simulation de 712 minutes dans le cadre des modèles de CanmetMATÉRIAUX, mais pas dans celui du modèle AFFTAC.

Le rapport de Transports Canada comprend des détails et une discussion sur les autres différences entre les trois (3) modèles, mais aucune préoccupation majeure n'a été soulevée.

Pour en savoir plus

Lire un résumé du rapport : Évaluation de la possibilité de défaillance d'un wagon-citerne au cours d'un incendie à l'aide de modèles combinés

Rapport complet : Évaluation de la possibilité de défaillance d'un wagon-citerne au cours d'un incendie à l'aide de modèles combinés

TP : TP 15493E

ISBN : 978-0-660-40379-3

Catalogue : T44-3/24-2021E-PDF

Résumé – Wagons-citernes exposés au feu : Recension des écrits sur le comportement du pétrole brut, du condensat et de l'éthanol – 8 août 2018

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 – 8 août 2018

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.

Résumé – Recension des écrits sur les aciers des wagons-citernes de Ressources naturelles Canada – 8 août 2018

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 – 20 août 2018

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

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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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