Brevet FR2076106A1 — publié le 19711015

La présente invention se rapporte aux tuyaux fle'.iïles et elle concerne culi-rement des perfecti mnewents aux renforcements ae tuyaux de ce type. Le tuj-au peut être du type flottant ou non-flottant, comme ceux qu'on utilise, par 5 exemple, pour introduire de 1 !xn.ile dans des pétroliers et la soutirer de ces derniei-s, dans deô ^pératiOiiS de enargeaient et de déchargement au large des cdtes. Un tuyau classique de cette forme, notamment lorsqu'il présente un grand alésage, comporte un renforcement 10 d'acier pour lui donner la rigidité et la résistance à l'écran sement nécessaires pour sa tâche ardue en cours d'utilisation. On applique, en général le renforcement en enroulant hélicoï-daiement un fil d'acier- solide sur le tuyau partiellement assemblé, mais il se présente de très grandes difficultés du 15 fait de la rigidité du fil et de la mollesse du tuyau non durci sur lequel on l'enroule. On a réalisé de courts tronçons de tuyau en glissant des bagues d'acier pleines sur l'ensemble de celui-ci , mais encore une fois eéL a est difficile et, en fait, impossi-20 ble si des raccords terminaux du type à brides sont incorporés dans l'ensemble. Selon un aspect de l'invention, un procédé de fabrication d'un tuyau consiste à former autour d'au moins la couche de renforcement du tuyau, à intervalles espacés, des 25 anneaux de matière résineuse non durcie contenant des filaments de renforcement, puis à durcir lesdits anneaux de matière résineuse. Selon un autre aspect de l'invention, on propose un procédé dans lequel la matière résineuse est enroulée dans 30 des anneaux profilés en U, disposés autour du tuyau pour jouer le rôle de moules pour la matière résineuse. On peut mélanger la matière résineuse avec un catalyseur spécial, de façon que le durcissement n'ait lieu qu'à température élevée. Cela assure que le durcissement a lieu pendant le chauffage des-•35 tiné à vulcaniser l'ensemble du tuyau. Selon un autre aspect encore de l'invention, un tuyau flexible comprend un revêtement intérieur de matière élastomère, une couche ou des couches de renforcement de câblé textile ou de fil d'acier, plusieurs anneaux écartés de matière 40 résineuse durcie, renfermant des filaments de renforcement, des bad original copy 71 01108 2 2076106 anneaux de matière de remplissage siastoraère entre les anneaux écartés, un pli de protection extérieure et une couche de re~ couvrement extérieure. Selon encore un autre de ses aspects, l'invention 3 propose un tuyau flottant. Bans cette disposition, on place de la matière cellulaire entre les anneaux et en couches sur les anneaux, avant de disposer le revêtement extérieur. L'invention propose également une conduite tubulaire flexible. Elle est constituée par des tronçons de tuyaux com-10 portant chacun des raccords terminaux reliés entre eux pour former la conduite. On décrira à présent., uniquement à titre d'exemples non limitatifs, certains modes d'exécution de l'invention, en regard du dessin annexé sur lequel : 15 La figure 1 est une coupe d'une paroi de tuyau du type non flottant. La figure 2 est une coupe d'une paroi de tuyau du type autoflottant. La figure 3 représente en coupe, la fixation de l'ex-20 trémité d'un tuyau à un raccord terminal. La figure 1 représente la structure d'un tuyau du type non flottant, présentant un alésage nominal de 61 cm. Ce tuyau est constitué sur un mandrin d'acier duquel on le retire après vulcanisation et rognage final, 25 On enroule une première couche de caoutchouc non- dure i autour du mandrin pour former une couche 1 de revêtement de tuyau. On applique une première couche 2 d'étoffe caoutchoutée textile sur le revêtement du tuyau, puis une seconde couche 3 de revêtement de tuyau en caoutchouc non durci et 30 une seconde couche protectrice 4 d'étoffe caoutchoutée. Ces couches constituent, ensemble, le revêtement du tuyau. On place une couche 5 de remplisaage en matière caoutchoutée non durcie sur le revêtement, puis on applique plusieurs couches 6,7 de renforcement en étoffe textile. On 35 recouvre préalablement ces couches d'étoffe de caoutchouc non durci, de sorte que les couches sont liées ensemble pour former une région de renforcement homogène. On applique une troisième couche protectrice 8 en étoffe pour former une base pour des renforcements annulaires 40 11 qui sont constitués chacun par deux sections de demi-anneau 71 01108 3 2076106 en alliage d'aluminium en forme de IJ en section transversale. Chaque paire de sections est; disposée autour du tuyau pour former un canal annulaire continu en U et l'on place une bande 9 de retenue en feuillard d'acier mince dans la base du canal. 5 et on la couple à sa jonction pour maintenir les sections en position. On place des anneaux de renforcement 11 à intervalles de 2,54 cm suivant la longueur du tuyau, pour offrir à la fois de la résistance et de la souplesse sans que l'ensemble soit aussi lourd qu'auparavant. 10 On remplit alors le canal annulaire de chaque anneau 11 en enroulant des mèches 10 de fibres de verre et de résine préalablement imprégnées. Ce remplissage 10 est constitué par des mèches de fibre de verre à 60 brins x 152 tex imprégnées d'un composé de résine de polyester auquel on ajoute de 15 l'oxyde de magnésium pour produire une matière préalablement imprégnée sèche et maniable. On utilise un catalyseur, du peroxyde mixte de tertio-butyle et de cumyle, qui provoque le durcissement de la résine uniquement à des températures supérieures à environ 100°C. Les anneau:: jouent le rôle de 20 moules pour la matière à base de résine et de fibres de verre. Une caractéristique de la matière de remplissage réside dans le fait que les fils de renforcement ont pratiquement le même rayon de courbure que le canal à remplir et ainsi, une fois enroulées, les fibres forment un anneau de 25 matière présentant la résistance et la rigidité maximales sans qu'aucune fibre ne se soit déformée pendant l'enroulement. On applique deux plis en étoffe 12 de protecteur sur les anneaux 11 et l'on remplit les espaces compris entre les bagues de matière microcellulaire spongieuse. 30 Le revêtement extérieur est constitué par une couche d'étoffe 14 de protecteur, un pli de maintien 15 en câblé ou en étoffe, un revêtement sous-jacent 16 de caoutchouc non durci, une autre couche d'étoffe 17 de protecteur et une couche de revêtement finale 18. 35 On enveloppe alors l'ensemble de manière serrée d'une bande de nylon humide pour le tasser, et on le chauffe dans un four à vapeur pour en même temps vulcaniser le caoutchouc non durci et durcir la résine des couches résine-fibres de verre. On retire la bande de nylon, on rogne le tuyau et 40 on le soumet aux essais. 71 01108 20761Ci Le tuyau obtenu contient un renforcement d'anneaux résine-fibres de verre d'un seul tenant. Les anneaux offrent .une résistance accrue à l'éclatement et/ou à l'écrasement, sans renare le tuyau non flexible, comme le font les enrou-3 lements de renforcement hélicoïdaux d'acier normaux. La matière constituant les anneaux est non corrosive et entièrement compatible avec la matière élastomère de la structure du tuyau. La réalisation est simple et n'implique pas d'appareillage cher, du fait que les canaux annulaires sont montés 10 par parties. Le tuyau représenté sur la figure 2 est fondamentalement le même que celui qui a été décrit ci-dessus mais est en fait du type autoflottant. Après avoir rempli les anneaux d'alliage 11 et appliqué les couches d'interruption 12, on 15 remplit les espaces séparant les bagues de matières micro-cellulaire spongieuse 19. On applique alors une couche protectrice 20 d'étoffe et trois couches 21 de matière microcellulaire spongieuse. Le nombre de couches est déterminé par le degré de flottabilité requis dans le tuyau fini. On 20 applique alors les couches de revêtement extérieures 15, 16, 17 et 18 comme dans le premier mode d'exécution, et on durcit le tuyau comme auparavant. On peut utiliser le tuyau fini en courts tronçons, conjointement avec des sections rigides de tube métallique, 25 auquel cas le tuyau offre des liaisons flexibles entre les sections rigides. Ces conduites sont parfois utilisées pour le dragage et des flotteurs additionnels sont d'habitude fixés aux sections rigides. Ce type de réalisation est préférable aux articulations sphériques normales, car l'ensemble 30 est plus souple, plus léger et plus facile à rendre auto flottant. La souplesse accrue permet de draguer dans des vagues plus grandes que les tuyaux du type à articulations sphériques. Lorsqu'on les utilise pour des conduites flexibles 35 continues, les tronçons de tuyau comportent des raccords terminaux, souvent du type à bride, qui permettent de monter de longues conduites à partir de nombreuses sections de tuyau. La figure 3 illustre le procédé de fixation de raccords terminaux. Un raccord terminal comprend une bride 22 40 soudée en bout à un embout cylindrique 23. L'embout comporte copy 71 01108 ^0/6106 des anneaux ci'— à ç^+"rvii ?-u.v* h^utt 1 S X t- ^ ÎTl ^ P. - f' t"1-.->•* ***> '-.y-l v»fi» r» .-"v 1 '- '" ^ ^ TTIP^T OT'OC constituant le tu-rau. rr Lors de ~ r-.^ "î * t- --c. • ,i~ ,-?-s srose cm raOCOri t^rT^ ~3 S "t— 0--^-i *-(-"î:j v^5^prlw- j-] ï z. cçït1,]^ X a.~T0 et l'or enroule une bande ri'étoffe li;,u.s alors les couches 1, Z , *■*■ ^'U. 1T1*?V*^ *t ^~. Q0 tT7>l'rr^M CO^r^ npr'5t ]_ 3 T*? 2. J tlOH '0 r-récédente pour eu' elles chevauchent et s'assemblent entre les bagues 2'4 sur 1'embout 23. Comme dans la réalisation PX^écéciBnt1? » 1 ^ s ccucri^r ^ cl~ r,sn'f>r,r'f"!,Sfn#5T"kt çn f^i.tor'ss tsx 1r j. les cli^vauchsn't ^ç?alX0s l?;?„fTU6s 2^- îîi^is, apif^s avolx1 aDolioué ehaaue cov.cYiç* s on 6nroul.6- du fil c T ■aci6t 2T autour* 13 £0 X ' ^nSBmblo dout* 0nrcno*9t* X0 r^nforcs^^nt" •?"t. X*?s ^oucVi^s sous-jacentes dans les interstices compris entre les bagues. Après application des couches de renforcement, l'ensemble est le même que dans les exemples précédents , mais cela n'est pas représenté en détail. 20 On peut apporter de nombreuses modifications au." exemples spécifiques ci-dessus. Les plic: de protecteur et de renforcement peuvent être réalisés dans une matière telle qu'elle donne les résultats désirés, pr exemple en matière textile, naturelle ou synthétique, ou en câblés 25 métalliques, par exemple comprenant de fins câbles métalliques. On peut appliquer la -tatière textile ou les câblés métalliques en un seul tronçon de câblé, ou "ien sous ferme d'une bande à plusieurs câblés parallèles sous ferme d'une étoffe tissée ou sous d'autres forces. La résine utilisée 30 pour imprégner la fibre de verre peut être une résine de polyester, mais on peut en variante utiliser une résine époxy. On peut, en outre, réaliser les anneaux de renforcement sans canaux annulaires, ou bien réaliser les canaux 35 annulaires en plus de deu;; sections chacun. Lorsqu'on assemble les courts tronçons de tuyau, on peut monter les sections de canaux en anneaux continus et les disposer sur le tuyau en les y faisant glisser axialement. Les sections de canaux peuvent aussi être constituées par des matières autres que 40 l'aluminium. On peut fixer temporairement les canaux annulaires bad original copy 71 01108 2076106 à sections multiples par du fil métallique, un câblé ou des rubans tant que les moyens de fixation transitoires ne prennent pas beaucoup du volume du canal, La matière de renforcement, résine-fibres de verre peut être conformée en ruban, câblé ou bande épaisse. On réalise, dans chacun des cas, des enroulements suffisants cour remplir de matière le canal annulaire. 71 01108 7 2076106 KJr y E " ^ T J? ? T- o N S 1Procédé de fabrication d'un tuyau flexible, caractérisé en ce que l'on forme autour d'au moins une couche de renforcement du tuyau., à intervalles espacés, des anneaux 5 de matière résineuse non durcie contenant des filaments de de renforcement, puis l'on durcit les anneaux de matière résineuse. 2.- Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que la matière résineuse comprend un catalyseur qui 10 n'agit qu'à des températures supérieures à 100°C, de sorte que le durcissement des anneaux de matière résiner:se n' a lieu que lorsqu'on élève la température de l'ensemble pour vulcaniser l'ensemble du tuyau. 3.- Procédé selon la revendication 2, caractérisé 15 en ce que la matière résineuse renferme de l'oxyde de magnésium pour contribuer à la maniabilité de la matière, et en ce que le catalyseur est du peroxyde mixte de tertio-butyle et de eumyle, de sorte que le durcissement n'a lieu qu'à des températures supérieures à environ 100°C. 20 4.- Procédé selon l'une quelconque des revendi cations 1 à caractérisé en ce nj un anneau de section transversale en U est monté sur au moins une couche de renforcement, et en ce que l'on moule la matière résineuse dans l'espace annulaire entourant l'anneau de section en U pour former les 25 anneaux de matière résineuse. 5.- Procédé selon la revendication 4, caractérisé en ce que l'on monte l'anneau de section transversale en U à partir de sections, et en ce que l'on maintient l'ensemble par des moyens de fixation temporaires, jusqu'à ce que la 30 matière résineuse soit moulée dans l'anneau de section transversale en U. 6.- Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 5, caractérisé en ce que la matière résineuse pour les anneaux est conformée en câblé et en ce que l'on traite 35 préalablement les filaments de renforcement par des moyens de mise en forme pour les incurver et leur donner une courbure sensiblement égale à la courbure des anneaux de renforcement du tuyau, de sorte que les filaments ne se déforment pas lorsqu'ils se trouvent dans des positions circonférentielles dans 40 les anneaux de renforcement. 71 01108 8 2076106 7.- Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 6, caractérisé ai ce que l'on applique des couches de matière flottante sur les anneaux de renforcement, de sorte que le tuyau peut flotter. 5 8.- Tuyau flexible comprenant un revêtement intérieur de matière élastomère, des couches de renforcement de câblé textile ou de fils d'acier, un pli extérieur de protecteur et un revêtement extérieur, ledit tuyau étant caractérisé en ce qu'il comporte plusieurs anneaux espacés en matière rési- 10 neuse durcie renfermant des filaments de renforcement et des anneaux de matière de remplissage élastomère entre les anneaux écartés. 9.- Tuyau flexible selon la revendication 8, caractérisé en ce que les anneaux de matière de remplissage élasto- 15 mère sont en matière cellulaire. 10.- Tuyau flexible selon la revendication 9, caractérisé en ce qu'il comporte d'autres couches de matière cellulaire sur les anneaux écartés et sous les couches de recouvrement pour rendre le tuyau flottant. 20 11.- Tuyau flexible selon l'une quelconque des reven dications 8 à 10, caractérisé en ce que chacun des anneaux écartés de matière résineuse est constitué par un enroulement de matière conformé en câblé ou en ruban. 12.- Tuyau flexible selon l'une quelconque des reven- 25 dications 8 à 11, caractérisé en ce que les anneaux écartés se trouvent dans un élément de section en U. 13.- Conduite flexible, comprenant des tronçons,reliés entre eux, de tuyau selon l'une quelconque des revendications 8 à 12, caractérisée en ce que chaque tronçon comporte 30 des raccords terminaux comprenant une bride et une portion d'embout tubulaire. 14.-Conduite flexible selon la revendication 13* caractérisée en ce que les raccords terminaux sont fixés au moyen d'enroulements de fil métallique sur des couches 35 d'étoffe de renforcement dans le tuyau entre le revêtement intérieur et les anneaux de renforcement. 15.- Canalisation tubulaire, caractérisée par une série de conduites flexibles selon la revendication 13 ou 14, séparées par des sections d'éléments tubulaires rigides; de sorte que les tuyaux flexibles autorisent un déplacement angulaire entre éléments rigides adjacents.