Brevet FR2124309A1 — publié le 19720922

-1- 2124309 La présente invention concerne les emmanchements pour l'assemblage de tubes en polyéthylène. Dans la présente description, le terme "emmanchement" désigne tout joint dans lequel une pièce complètement ou partiel-5 lement cylindrique en forme de douille ou de manchon est disposée sur un tube ou un tuyau, les surfaces adjacentes étant réunies par soudage. La pièce cylindrique en question pourra être un simple manchon ou l'extrémité d'une pièce telle qu'un raccord coudé, un raccord en T, un boîtier d'obturateur, etc., 10 ou encore une bride n'épousant que partiellement un tuyau et faisant partie, par exemple, d'un raccord en T avec ce dernier» Un procédé de réalisation d'un emmanchement soudé consiste à chauffer la surface extérieure des extrémités des tubes et à les réunir en les recouvrant d'un manchon dont la surface in-15 térieure a été chauffée à la température de soudage, la pression nécessaire pour empêcher le manchon, en se dilatant, de s'écarter des extrémités des tubes étant fournie par une bride ou collier métallique placée autour du manchon en polyéthylène. La chaleur nécessaire au soudage peut être produite par un ser-20 pentin de fil métallique chauffant inséré entre l'extrémité du tube et le manchon. Dans les publications concernant ces soudures, la densité, le poids moléculaire, et l'indice de fluage à chaud de la matière constitutive du manchon sont semblables à ceux de la ma-25 tière constituant le tube à souder. Un inconvénient très sérieux des emmanchements soudés réalisés par ce procédé est que, même quand la soudure est faite correctement dans les meilleures conditions, elle aura tendance à céder après quelque temps de service sous pression du fait de 30 fissures se propageant dans le manchon. La présente invention a pour objet de réaliser un emmanchement soudé au moins aussi résistant que le tube quand il est soumis de façon prolongée à despressions et à des températures élevées. 35 Ce but est atteint en assemblant un tube en polyéthylène et une pièce présentant la forme d'un, manchon, cette dernière pièce étant constituée, totalement ou partiellement, par un polymère de polyéthylène de poids moléculaire très élevé par comparaison avec le polyéthylène constituant le tube. 72 03127 -2- 2124309 L'emmanchement pourra être renforcé par un collier ou bague externe engendrant me pression pendant le soudage» Par "polymère de polyéthylène à poids moléculaire très élevé" on entend ici un polymère ayant un poids moléculaire 5 moyen de l'ordre de 0,5 à 3 000 000 (déterminé d'après la viscosité intrinsèque du polymère en "décalin" à 135°C), tandis que le poids moléculaire du polyéthylène normalement utilisé pour les tubes est de l'ordre de 50 000 à 200 000. Un polymère à poids moléculaire très élevé, convenant particulièrement bien 10 à la mise en pratique de l'invention, présente les caractéristiques suivantes : poids moléculaire moyen > 500 000 densité ^ 0,94 g/cm^ à 20°C indice de fluage à chaud 0,2 (mesuré par l'essai 105 G 15 procédure C (charge 5kg) de la norme britannique B.S. 2782) Ces produits sont fabriqués par la Société dite : ALLIED OHËMIOAL CORPORATION sous le nom de "AG pipe compound" et par 20 la Société dite : FARBWEEKE HQECHSO} A.G. sous le nom de "Hosta-len GUR". Quand on utilise ce produit dans la réalisation d'un joint, il convient souvent de modifier la méthode habituelle de soudage en chauffant la surface intérieure du manchon à la tempé-25 rature de soudage pendant une période de temps égale à 1,2 fois celle pendant laquelle on chauffe, à la température de soudage, la surface extérieure correspondante du tube. Dans une application de l'invention, la surface intérieure d'un manchon de 25 mm d'alésage nominal, fait de ce polymère à 30 ■noids moléculaire très élevé, est chauffée à une température de 280 5r> pendant 15 secondes, par chauffage sur un mandrin métallique. Les surfaces extérieures des extrémités de tubes à réunir sont chauffées à la même température pendant 10 secondes, dans un cylindre métallique. Le manchon et les tubes sont re-35 tirés en même temps de leurs éléments chauffants et assemblés par emmanchement. Un collier métallique extérieur peut être placé autour du manchon pour l'empêcher de s'écarter du tube en se dilatant et rester dans cette position pendant au moins 30 secondes, temps pendant lequel la matière constitutive du 40 manchon se soude à celle du tube pour réaliser un joint solide, 72 0312? -3- 2124309 au moins aussi fort que le tube lui-même. Le dessins annexé représente, uniquement à titre d'exemple, un joint réalisé conformément à l'invention. Un raccord en T, moulé, pour tubes 1 en polyéthylène de poids moléculaire très élevé, dont le poids moléculaire moyen = 1 000 000 , la densité = 0,94 g / cm 3, et l'indice de fluage à chaud = 0 (l.F.C.22) possède trois parties cylindriques en forme de manchons dans lesquelles sont soudées les extrémités de tubes en polyéthylène 2,3 et 4 dont le poids moléculaire moyen = 200 000, la densité = 0,95 g / cm 3 / et l'indice de fluage à chaud = 0, 3 ( I.F.C.5). Les surface 5 des tubes et les surfaces 6 du raccord, coopérant ensemble, présentent une légère conicité qui leur a été communiqués par la conicité du mandrin et du cylindre métallique qui ont servi à chauffer ces pièces à la température de soudage. En pratique, la soudure ne s'étend généralement pas Jusqu'aux extrémités des tubes 2, 3 et 4 et l'on trouve, à chacune de ces extrémités , un interstice sans soudure, représenté schématiquement en 7 sur le dessin. Les extrémités 8 de ces interstices sont des zones où le joint subît de fortes contraintes et c'est de là que partent les fissures progressant circonférentiellement dans la pièce 1 autour des parties en forme de manchons si la pièce 1 n'est pas faite de polyéthylène de poids moléculaire très élevé mais de polyéthylène de poids moléculaire moyen ou moyennement élevé. Ces fissures ont tendance à apparâftre même si les parois du raccord en T sont très épaisses. Mais quand le racoord en T est fait de polyéthylène & poids moléculaire très élevé, conformément à l'invention, les fissurations circon-férentielles susdites ne se produisent pas. Dans un autre mode de réalisation, un raccord en T pourra être monté sur un tube au moyen d'une bride en polyéthylène de très haut poids moléculaire, partiellement soudée autour d'un tube, le joint étant réalisé, par exemple, par une virole passée dans la bride ou en moulant la bride d'une seule pièce avec un manchon cylindrique transversal à l'axe de la bride et destiné à recevoir l'extrémité d'un tube en polyéthylène. 72 03127 -4- 2124309 revendications 1o- Emmanchement entre un tube en polyéthylène et une pièce en forme de manchon, caractérisé en ce que ladite pièce en forme de manchon contient un polymère de polyéthylène de poids moléculaire très élevé en comparaison du polyéthylène composant 5 le tube o 2„- Emmanchement selon la revendication 1, caractérisé en ce que le poids moléculaire de la matière constituant le manchon est de l'ordre de 1 000 000. 3o- Emmanchement selon une des revendications 1 ou 2, ca-10 ractérisé en ce que la matière constituant le tube a un poids moléculaire élevé. 4.- Emmanchement selon la revendication 3> caractérisé en ce que la matière constituant le tube a un poids moléculaire de 1'ordre de 200 000. 15 5.- Emmanchement selon une des revendications 1 à 4, ca ractérisé en ce que le manchon fait partie d'un raccord de tube en t» 6.- Emmanchement selon la revendication 5, caractérisé en ce que le manchon entoure complètement le tube. 20 7.- Emmanchement selon la revendication 5, caractérisé en ce que le manchon comporte une bride entourant partiellement le tube o 80- Manchon en polyéthylène ou tube en polyéthylène destinés à être utilisés dans un emmanchement selon une des reven-25 dications 1 à 7. 9.- Procédé de réalisation d'un emmanchement selon une des revendications 1 à 8, consistant : à chauffer la surface intérieure du manchon à la température de soudage ; à chauffer la surface extérieure correspondante du tube à la température de 30 soudage ; et à assembler les surfaces chauffées du manchon et du tubé ; la durée de chauffage de la surface intérieure du manchon étant égale à 1,2 fois celle du chauffage de la surface extérieure du tube. 10.- Procédé selon la revendication 9, caractérisé en ce 35 que le chauffage de la surface intérieure du manchon commence avant celui de la surface extérieure du tube pour que les deux périodes de chauffage se terminent en même temps. 11.- Procédé selon une des revendications 9 ou 10, carac- 72 03127 ~5~ 2124309 térisé en ce qu'une pression est exercée sur le joint, pendant le soudage, moyen d'un collier ou d'une bride entourant le joint.