Brevet FR2108880A1 — publié le 19720526

La présente invention concerne un procédé pour réaliser un revêtement étanche autour d'une conduite de transport d'hydrocarbures. Dans le but d'éviter la pollution des sols et des eaux souterraines, on peut songer à emploj'er des canalisations doubles pour véhiculer des hydro-5 carbures, tels que l'essence ou le gas-oil, de telles canalisations pouvant également être utilisées, pour des raisons de sécurité, lorsqu'il s'agit de transporter dès hydrocarbures sous pression, même si ces canalisations tie doivent pas être enterrées. Dans ces conditions, s'il y a percement de la conduite interne par 10 corrosion, la conduite externe, formant enveloppe, est censée assurer l'étan-chéité. . Cependant, dans le cas des canalisations enterrées, la conduite interne étant soumise à une corrosion faible, lorsqu'elle transporte des hydrocarbures raffinés, puisqu'elle est protégée de la corrosion du sol par l'enveloppe 15 externe, sera longue à corroder alors que cette enveloppe externe, soumise à l'attaque des courants vagabonds et des agents agressifs du sol, sera corrodée et percée bien avant la conduite interne. L'efficacité de la protection sera donc illusoire. L'utilisation d'un liquide ou d'un gaz sous légère pression emplis-20 sant l'espace annulaire entre les deux tubes peut permettre, en utilisant un dispositif manomètrique quelconque, de déceler une fuite du tube interne aussi bien que de l'enveloppe externe et de donner l'alarme. Ce système d'alarme réagira cependant fatalement à tout percement de l'enveloppe externe, ce qui. entraînera la mise hors-service de la canalisation 25 et l'arrêt de la distribution du produit qui y est véhiculé, alors que l'étan-chéité de la conduite interne transportant le produit n'est pas*'affectée. 1 Par ailleurs, avec un tel système d'alarme, la remise en service de la canalisation ne peut être effectuée qu'après localisation de l'endroit où est percée l'enveloppe externe ou la conduite interne et après réparation, 30 ce qui peut être très difficile s'il s'agit d'une canalisation enterrée. L'invention a pour objet un procédé permettant d'éviter ces inconvénients en réalisant un revêtement étanche autour d'une conduite de transport d'hydrocarbures, ce revêtement étant disposé dans l'espace annulaire entre la 70 37203 2 2108880 conduite et une enveloppe tubulaire entourant extérieurement cette conduite et étant constituée d'une gaine en mousse d'un matériau capable d'arrêter une fuite d'hydrocarbures par colmatage résultant d'un gonflement au contact de ces hydrocarbures, ce gonflement étant absorbé, au moins en partie, par le volume 5 des pores de la gaine^^La mise en place d'un tel revêtement peut cependant présenter des difficultés dans le cas où la conduite présente des coudes car il faut alors constituer ce revêtement en deux parties en forme de deux demi-coquilles, ce qui pose le problème de la réalisation d'une liaison étanche entre ces deux parties. 10 Un objet plus particulier de l'invention est par sui'te de fournir un procédé permettant de réaliser sans difficulté une telle étanchéification de la conduite véhiculant les hydrocarbures, même si cette conduite présente un ou plusieurs coudes, grâce à une fabrication in situ de la mousse constituant la gaine, lorsque l'enveloppe externe est déjà placée autour de la conduite. 15 Ces objectifs sont atteints, selon l'invention, par un procédé pour réaliser in situ un revêtement étanche autour d'une conduite de transport d'hydrocarbures, ce revêtement étant disposé dans l'espace annulaire entre la conduite et une enveloppe protégeant extérieurement cette conduite et étant constitué d'une gaine en matériau comportant des pores, capable d'arrêter une 20 fuite d'hydrocarbures, due à un percement de la conduite, par colmatage résultant d'un gonflement dudit matériau au contact des hydrocarbures, ce gonflement étant absorbéj au moins en partie^ par réduction du volume des pores de la gaine, ce procédé étant caractérisé par la combinaison des étapes successives suivantes : 25 a) on recouvre la conduite d'une gaine en matériau expansible auquel est incorporé au moins un agent de vulcanisation et au moins un produit porophorique, cette gaine recouvrant sensiblement toute la périphérie et toute la longueur de la conduite, b) on place ensuite l'enveloppe tubulaire de protection autour de la gaine et 30 c) on effectue un traitement thermique de ladite gaine en faisant circuler dans la conduite un fluide ealoporteur à une. température et pendant un intervalle de temps choisis pour provoquer une vulcanisation de la gaine, accompagnée de la formation in situ de pores stables à l'intérieur de cette gaine par expansion dans l'espace annulaire, entre La conduite et son enveloppe. 35 Un exemple non limitatif de réalisation de l'invention sera décrit / 70 37203 3 2108880 plus en détail en se référant aux dessins annexés où : - les figures 1 et 2 illustrent respectivement les deux premières étapes du procédé selon l'invention, - la figure 3 est une vue en coupe selon la ligne A A de la figure 2 de la canalisation montrant la gaine d'étanchéité mise en place autour de la conduite, avant son traitement thermique in situ, - la figure 4 montre suivant la même coupe l'aspect de la gaine après le traitement thermique, - la figure 5 montre le phénomène d'autocolmatage d'une fuite d'hydrocarbures, réalisé par la gaine d'étanchéité. La première étape de la mise en place de la gaine d'étanchéité autour de la conduite 1 transportant des hydrocarbures peut être réalisée par l'enroulement d'une bande 2 constituée en un matériau expansible, tel qu'une gomme crue d'élastomère, par exemple du caoutchouc butyl, à laquelle a été incorporé au moins un produit porophorique, c'est à dire un produit capable, sous l'effet d'une température suffisante, de transformer le matériau constituant initialement la bande en une mousse à pores stables, ce matériau pouvant gonfler au contact des hydrocarbures. Le produit porophorique incorporé à la gomme crue constituant la bande 2 sera par exemple un dérivé azoi'que ou le mélange classique bicarbonate-acide citrique. On incorporera également à la bande un ou plusieurs agents de vulcanisation, tels qu'un produit à base de soufre et éventuellement un accélérateur de la vulcanisation tel qu'un dialkyldithiocarbamate de zinc. La bande 2 sera enroulée sur toute la longueur de la conduite 1 puis on placera autour de la conduite une enveloppe de protection 3 pouvant Stre constituée par des éléments tubulaires formés de demi-coquilles telles que 3a et 3b (figure 3) que l'on boulonne entre elles (boutons 4 et 5). Le diamètre interne de l'enveloppe de protection 3 sera choisi supérieur au diamètre externe de la conduite 1 recouverte de la bande 2, de façon à » laisser subsister un espace annulaire libre 6 pour permettra 1'expansion du matériau constituant la bande 2, Lors du tratfcs-.'enl. thermique ultérieur. Loraque la totalité du montage a été effectuée, on fait circuler- dans la conduite 1 un fluide caloporteur 7 (figure 4), par exemple de La vapeur d'eau BAD ORIGINAL 70 37203 " 2108880 sous pression, à une température de l'ordre de 150 °C. Ce traitement thermique a pour effet de réaliser la vulcanisation de la bande 2 et l'expansion du matériau la constituant dans l'espace annulaire 6, avec formation de pores stables 8. Lors de ce traitement thermique, la fusion 5 du caoutchouc transforme l'enroulement de la bande 2 en une gaine totalement étanche entourant la conduite 1 sur toute sa longueur. En cas de percement de l'enveloppe 3, il ne se passera rien, le caoutchouc butyl étant très peu sensible à l'action de l'eau et du sol (s'il s'agit d'une canalisation enterrée). En revanche, en cas de percement- de la conduite 1, la gaine 2 formée par le traitement thermique sera mise au contact d'hydrocarbures, ce qui aura pour effet de faire gonfler le caoutchouc butyl, faisant par là même disparaître les pores qui avaient été formés par le traitement thermique, le caoutchouc mousse redevenant ainsi, au moins localement, au voisinage 9 de l'endroit où la conduite 1 a été percée (orifice 10), un matériau plein et étanche. Il se produit en quelque sorte un phénomène d'auto-étanchéification. Selon un mode préféré de réalisation de l'invention, permettant d'éviter que ne s'exercent des contraintes sur la conduite 1 et sur son enveloppe de protection 3 lors du gonflement de l'élastomère au contact des hydrocarbures, supprimant ainsi les risques d'une extrusion de l'élastomère vers l'intérieur 20 de la conduite 1 à travers l'orifice 10, on laissera à la pose de la bande 1, avant le traitement thermique (figure 3), un espace annulaire libre 6, sensiblement égal au volume de gonflement du caoutchouc butyl au contact des hydrocarbures . Dans ces conditions, le traitement thermique créera dans l'espace 25 annulaire entre la conduite 1 et son enveloppe 3 un caoutchouc mousse dont le volume total de pores soit capable d'absorber complètement le gonflement du caoutchouc en cas de fuite d'hydrocarbures. En particulier, dans le cas du caoutchouc butyl dont Le coefficient da gonflement est d'environ 200 % au contact d'un produit pétrolier tel que 30 de l'essence, du super carburant ou du gas oil on choisira pour la bande 2 (figure 1) une épaisseur initiale à la pose telle que l'espace annulaire 6 laissé libre entre la bande 2, La conduite 1 et l'enveloppe 3 soit sensiblement égal à deux fois le volume initial de la bande 2. Par suite le caoutchouc butyl deviendra au cours du urnttement BAD ORIGINAL 10 15 70 37203 5 2108880 thermique (figure 4) un caoutchouc mousse à 66 % de pores lorsqu'il emplira tout l'espace annulaire 6. Plus généralement, si n est le coefficient le gonflement en % du matériau constitutif - de la gaine au contact des hydrocarbures transportés 5 par la conduite et V est le volume par unité de longueur de l'espace annulaire entre la conduite 1 et son enveloppe de protection 3 avant mise en place de la gaine 2, on choisira de préférence un volume initial de la gaine 2 à la pose dont la valeur par unité de longueur de conduite soit au plus égal à 100 V ce qui permettra d'obtenir que le gonflement du matériau constituant n 100 10 la gaine 2, au contact des hydrocarbures, soit complètement ab.sorbé par les vides laissés par les pores 8. Parmi les matériaux utilisables pour constituer la gaine d'étanchéité 2, on peut citer à titre non limitatif, outre le caoutchouc butyl, les caoutchoucs naturels, le polychloroprène, les polybutadiènes, les éthylènes-propylènes 15 insaturés, le polyépoxypropane, l'uréthane,. etc. Les élastomères utilisés ne devront pas contenir en quantité appréciable les plastifiants usuels solubles dans les hydrocarbures transportés par la conduite 1, ces plastifiants pouvant être des fractions lourdes d'hydrocarbures (huiles lourdes, naphténiques, aromatiques), des esters tels que phtalates de 20 butyle ou d'iso-octyle, des hydrocarbures halogènes, en particulier des para-fines chlorées.Ces plastifiants indésirables sont d'emploi courant dans les compositions de caoutchouc mousse dont ils facilitent l'extrusion, mais dans le procédé selon l'invention il n'est pas obligatoire d'extruder la gaine 2 puisque celle-ci peut être mise en place par simple enroulement d'une bande autour 25 de la conduite 1 (figure 1) cette opération pouvant être réalisée aisément, même si la conduite présente de nombreux coudes, la bande à enrouler pouvant être directement obtenue elle-même à partir d'une calandre mélangeuse.sans nécessiter obligatoirement une opération d'extrusion. Pour chaque couple élastomère-hydrocarbure à transporter, on détermine-30 ra expérimentalement le taux de gonflement maximal de l'élastomère. dans les hydrocarbures et on déduira le volume de gomme crue à employer dans chaque cas pour avoir le taux d'expansion requis lors du .traitement thermique in situ afin d'avoir un volume de. pores suffisant. Dans le cas où la gomma utilisée adhère mal au matériau constituant 35 le tube, on placera entre la c -, adulte 1 et la gaine 2, une couche d'accrochage 70 37203 6 2108880 en un matériau peu sensible aux hydrocarbures, ce matériau étant principalement destiné à éviter un cheminement de 1'hydrocarbure entre la gaine et la conduite. A titre d'exemple non limitatif, on pourra utiliser une couche primaire en résine époxyde à laquelle aura été incorporé un produit durcisseur convenable lui donnant des propriétés d'accrochage sur la gomme. Il a été découvert par ailleurs que la meilleure protection contre les fuites d'hydrocarbures était obtenue lorsque le diamètre des pores créés dans le matériau constituant cette gaine n'excédait pas 10 % de l'épaisseur de mousse de la gaine formée par le procédé selon l'invention. L'enveloppe de protection 3 de la canalisation pourra être une enveloppe étanche ou être simplement constituée par enroulement hélicoi'dal d'une armature autour de la gaine 2. Cependant, une enveloppe étanche paraît plus avantageuse, dans la mesure où elle peut empêcher les bactéries du sol d'aller détruire le matériau constituant la gaine 2, s'il s'agit d'une canalisation enterrée. 70 37203 7 2108880 L.ÏLY E_N_D_X_g_A_T_I_O_N_S 1.- Procédé pour réaliser in situ un revêtement étanche autour d'une conduite de transport d'hydrocarbures, ce revêtement étant disposé dans l'espace annulaire entre la conduite et une enveloppe protégeant extérieurement cette conduite et étant constitué d'une gaine en matériau comportant des pores et capable d'arrêter une fuite d'hydrocarbures, due à un percement de la conduite, par colmatage résultant d'un gonflement dudit matériau au contact des hydrocarbures, ce gonflement étant absorbé au moins en partie, par réduction du volume des pores de la gaine, ce procédé étant caractérisé par la combinaison des étapes successives suivantes : a) on recouvre la conduite d'une gaine en matériau expansible auquel est incorporé au moins un agent de vulcanisation et au moins un produit porophorique, cette gaine recouvrant sensiblement toute la périphérie et toute la longueur de la conduite, b) on place ensuite l'enveloppe de protection autour de' la gaine et c) on effectue un traitement thermique ^e ladite gaine en faisant circuler dans la conduite un fluide caloporteur à une température et pendant un intervalle de temps choisis pour provoquer une vulcanisation de la gaine, accompagnée de la formation in situ de pores stables à l'intérieur de cette gaine par expansion dans l'espace annulaire entre la conduite et son enveloppe. 2.- Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que ledit matériau expansible est un élastomère. 3.- Procédé selon la revendication 2, caractérisé en ce que l'élastomère est du caoutchouc butyl. 4.- Procédé selon la revendication 2, caractérisé en ce que l'on utilise de la gomme crue ne contenant en quantité appréciable aucun plastifiant susceptible d'être dissous par les hydrocarbures. 5.- Procédé selon la ravendication 1, caractérisé en ce que le volume, par unité de longueur de la conduite, de ladite gaine en matériau expansible, avant ledit traitement thermique, est au plus égal à ioo n + 100 70 37203 2108880 V étant le volume par unité de longueur de l'espace annulaire entre la conduite et son enveloppe de protection avant mise en place de la gaine et n le coefficient de gonflement en 7„ du matériau constitutif de la gaine au contact des hydrocarbures transportés par la conduite de façon à permettre dans ledit ma-5 tériau expansible la formation d'un volume de pores suffisant pour que le gonflement au contact des hydrocarbures puisse être entièrement absorbé par réduction du volume de pores de la gaine, supprimant ainsi tout risque d'éclatement de l'enveloppe de protection en cas de fuite d'hydrocarbures. 6.- Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce-que lè recouvrement de 10 la conduite par ladite gaine est réalisé par enroulement d'une- bande dudit matériau expansible. 7.- Procédé suivant la revendication 1, caractérisé en ce qu'avant de recouvrir la conduite avec la gaine, on place sur cette conduite une couche d'accrochage de la gaine à la conduite. 15 8.- Canalisation constituée d'une conduite de transport d'hydrocarbures protégée extérieurement par une enveloppe, un espace annulaire subsistant entre s" ladite conduite et ladite enveloppe, caractérisée en ce qu'une gaine d'étanchéité est disposée dans;ledit espace annulaire et recouvre de façon continue sensiblement toute la périphérie et toute la longueur de la conduite, ladite gai-20 ne étant constituée en un matériau comportant des pores, capable d'arrêter une fuite d'hydrocarbures, due à un percement de la conduite, par colmatage résultant d'un gonflement dudit matériau au contact des hydrocarbures, ce gonflement étant absorbé, au moins en partie, par réduction du volume des pores de la gaine. 9.- Canalisation selon la revendication caractérisée en ce que le pourcentage 25 du volume de pores dans ladite gaine est au moins égal au pourcentage de gonflement dudit matériau constitutif de ladite gaine au contact des hydrocarbures, de façon que ce gonflement puisse être entièrement absorbé par les pores. 10.- Canalisation selon la revendication 7, caractérisé en ce que le diamètre des pores de ladite gaine d'étanchéité est au plus égal à dix pour cent de 30 l'épaisseur de cette gaine.