Brevet FR2278503A1 — publié le 19760213

La présente invention concerne un procédé de fabrication de tubes, notamment un procédé de réalisation dlun revêtement de polymère sur des tubes métalliques. L'invention trouvera de nombreuses applications dans l'industrie chimique, lwénergétique la métallurgie et d'autres branches de l'industrie dans lesquelles on utilise des conduites pour le transport de fluides et de produits pulvérulents. Selon l'usage, les conditions d'utilisation des tubes sont estremement variées. Les tubes sont soumis à l'action des fluldes ou des produits véhiculés, à la corrosion par le sol ou l'atmosphère, à l'action de températures élevées ou basses etc. Le transport par conduites est également très employé dans les villes (eau, gaz, vapeur, effluents) et dans les exploitations agricoles (irrigation). Dans tous les cas, il faut assurer une protection plus ou moins poussée du métal contre la corrosion, et, dans certains cas, l'utilisation de conduites sans une telle protection est impossible. L' industrie dispose aujourd'hui d'un grand choix de polymères ayant des propriétés extrêmement variées et capables de résister à l'action agressive de différents agents in d'éviter ou d'abaisser fortement la corrosion du métal on recourt à divers procédés de protection contre la corrosion. L'un des procédés les plus efficaces de lutte contre la corrosion, ayant reçu une extension particulièrement grande dans la protection des conduites souterraines contre l'action agressive de l'électrolyte du sol, est la protection de la surface du métal par des revêtements de polymères en combinaison avec une protection cathodique.Pour que le revêtement de polymère protège efficacement le métal, il doit entre doué d'un ensemble de propriétés diverses et satisfaire aux prescriptions suivantes - être stable vis-S-vis de l'action du milieu agressif dans lequel est utilisé l'élément protégé; - avoir de hautes caractéristiques mécaniques lui permettant de résister à diverses charges mécaniques agissant sur lui pendant les manutentions, le montage et l'utilisation de l'élément protégé; - avoir une grande résistivité, ce qui permet d'abaisser fortement les frais de protection cathodique; - recouvrir d'une couche continue et uniforme la surface du métal et bien adhérer à ce dernier. La réalisation de revêtements satisfaisant aux prescriptions énumérées ci-dessus est un problème très ardu. Sa solution est su bordonnée non seulement aux propriétés de la matière utilisée pour réaliser les revêtements, mais aussi à la mesure dans laquelle se ont exploitées celles des propriétés de la matière de revêtement qui déterminent la possibilité de son utilisation pour la protection du métal contre la corrosion. On connaît déjà un procédé de réalisation de revêtements de polymères sur des tubes de grand diamètre. Selon ce procédé, après préparation préliminaire de sa surface, le tube défile à travers un four électrique où il prend la température nécessaire pour faire fon dre la matière du revêtement directement sur sa surface, ou bien une température un peu plus élevée. Ensuite le tube est transmis à 1' installation appliquant le revêtement. Au cours de ce cheminement, le tube se refroidit par suite des pertes de calories dans l'atmosphère ambiante. Ceci implique donc une certaine surchauffe du tube avant son cheminement.Le tube est ensuite revêtu de polymère et, avec l' couche de polymère appliquée et fondue, il est envoyé an four électrique suivant, dans lequel on maintent la température ne,- pessaire pour l'achèvement de la polymérisation et la solidification de la matière du revêtement. Pendant ce cheminement, le tube se refroidit également par suite des pertes de calories dans l'atmosphère ambiante. Dans le second four, le tube avec le revêtement réalisé est maintenu pendant un temps suffisant pour la formation définitive du revêtement. Le procédé connu est donc lié à des pertes de calories im portantes qui impliquent des dépenses d'énergie supplémentaires. Des dépenses d'énergie importantes sont de plus nécessaires pour mainte- nir la température prescrite dans le second four. En outre, si le revêtement des tubes est effectué dans une installation de traIte- ment continu, il s'avère ensuite nécessaire de refroidir rapidement le tube, ce qui fait apparaître des contraintes internes supplémentaires dans le revêtement. Or, il est connu que la valeur des contraintes mécaniques dans les revêtements, y compris celle des contraictes internes, joue un rôle important dans l'altération les propriétés anti-corrosien du revêtement, et réduit sa durée de service. Le but de l'invention est de supprimer les inconvénients précités. Elle vise à fournir un procédé qui permet de réaliser des revêtements de polymères avec des contraintes internes minimales s@r des tubes métalliques en cours de refroldissement, ce qui rend possible la réalisation du revêtement de polymère avec des dépenses d'énergie minimales. L'invention a pour objet un procédé dans lequel une couche de polymère est appliquée sur la surface du tube métallique, soumise à une action thermique suffisante pour qu'elle fonde direçtement sur la surface du tube, puis soumise à une action thermique pour la polymérisation et maintenue ainsi jusqu'à la formation d'un revEte- ment de polymère solide sur la surface du tube, ce procédé étant caractérisé selon l'invention, en ce que la polymérisation de la cO1- che appliquée et la formation- du revêtement solide sur le tube sont effectués dans une même enceinte close, calorifugée par rapport à 1' atmosphère ambiante, le tube porté à une température correspondant à la température de polymérisation du polymère utilisé est placé dans ladite enceinte, dont la température au moment de l'introduction du tube est maintenue supérieure à 200C mais non supérieure à la température de polymérisation de la matière utilisée. Grâce au procédé de l'invention, il est devenu possible de diminuer les dépenses d'énergie, du fait de la diminution des pertes de calories après le chauffage initial des tubes. D'autre part, ce procédé étant mis en oeuvre dans des conditions telles que la température baisse progressivement, sans changements brusques, l'apparition de contraintes internes dans le revêtement obtenu est pratiquement exclue, ce qui améliore la protection des tubes métalliques contre la corrosion. D'autres buts et avantages de 11 invention sont mis en évidence dans la description détaillée ci-après du procédé de réalisation d'un revêtement de polymère sur les tubes métalliques. Le procédé de l'invention pour la réalisation d'un revêtement de polymère sur la surface de tubes métalliques prévoit la préparation préliminaire de la surface du tube. Cette préparation est nécessaire pour obtenir une forte adhérence du revêtement au métal. Pendant la fabrication, les manutentions et le stockage des tubes, il peut se former sur leur surface des taches d'huile et de graisse, de la calamine, de la rouille et des salissures. Les taches d'huile et de graisse sont éliminées par chauffage de la surface du tube jusqu'à 350-4000C ou par décapage à l'acide suivi d'une neutralisation. En outre, le tube est soumis à un grenaillage et un sablage pour l'élimination des restes de rouille; la calamine qui s' est formée après chauffage ou décapage et d'autres salissures qui, après les opérations de nettoyage, restent faiblement liées à la surface du métal, sont chassées par soufflage à l'air.Une fois la surface préparée, on fait défiler le tube à travers un four électrique an nulaire dans lequel la température est maintenue à 500-8000C. La température du four et la vitesse de défilement du tube sont choisies de telle sorte que le tube ait à la sortie du four la température nécessaire à la fusion et à la polymérisation du polymère utilisé pour le revêtement. Par exemple, dans le cas où les tubes sont revêtus avec une composition d'époxyde pulvérulente, cette tempéra- ture doit être de 200 à 2200C. Le procédé de l'invention prévoit la possibilité d'application de la matière de revêtement aussi bien avant qu'après chauffage. Toutefois, dans le premier cas on ne peut obtenir qu'un revêtement mince ayant de mauvaises propriétés anti-corrosion. C'est pourquoi le second cas est bien plus intéressant et il est examiné d'une manière plus détaillée. Pour réduire au minimum les pertes de calories après le chauffage du tube précédant l'application de la matière de revete- ment sur sa surface, selon le procédé de l'invention on monte immédiatement après le four une gaine calorifuge, de telle façon qu'à sa sortie du four le tube se trouve tout de suite dans une enceinte calorifugée par rapport à l'atmosphère ambiante. Dans cette enceinte, le polymère est appliqué sur le tube sur lequel il fond puis se solidifie en formant le revêtement. Après avoir passé à travers le four, le tube arrive immédia- tement dans enceinte calorifugée. Dans la gaine calorifugeant cette enceinte est prévue une ouverture spéciale pour l'appareil ap- pliquant la matière de revêtement. Comme la quantité de calories cédées par le tube est insignifiante, le polymère est appliqué, par exemple à l'aide d'une buse de projection, pratiquement à la température qu'avait le tube à la sortie du four. Sous l'action de la haute température, le polymère fond sur la surface du tube, c'està-dire qu'il devient fluide avec une faible viscosité; les gouttes de fluide s'associent et s'étalent sur la surface du tube en formant une couche dense, continue et uniforme.Dans la zone d'application du polymère on dispose une boite de ventilation à travers lacuelle sont aspirés les dégagements nocifs et les restes de polymère. litre sa fonction principale, cette boîte de ventilation peut être utilisée pour la régulation de la température dans l'enceinte calorifugée, par augmentation ou diminution de la quantité flair aspirée à cette enceinte. I1 utilisation d'une gaine calorifuge selon le procédé de 1' invention permet d'éviter les pertes de calories dans l'atmosphère ambiante. Le calorifugeage permet d'utiliser la chaleur dégagée par le tube après son chauffage pour chauffer 11 enceinte calorifugée. Avec un calorifugeage parfait, on pourrait maintenir dans cette enceinte une température égale à celle du tube à sa sortie du four. Toutefois, du fait de l'existence de certaines pertes, la température dans l'enceinte calorifugée est toujours inférieure à la température initiale du four, mais supérieure à celle de l'atmosphère ambiante. C'est pourquoi la polymérisation et la solidification de la matière du revêtement se déroulent dans ladite enceinte dans des conditions non isothermiques, avec refroidissement du tube. Néanmoins, la température dans l'enceinte calorifugée étant supérieure à la température normale (200C), la vitesse de refroidissement du tube est diminuée.De la sorte, malgré la forte atténuation de la polymé- risation pendant la baisse de la température, le procédé permet d' obtenir une polymérisation complète et de former un- revêtement soli- de de haute qualité, Le procédé de l'invention est particulièrement efficace quand il est employé dans les installations de traitement continu. Dans ce cas, la température dans l'enceinte calorifugée, laquelle est principalement déterminée par la vitesse de refroidissement du tube, dépend des dimensions des tubes (diamètre, épaisseur de paroi), des propriétés thermo-physiques du métal et du polymère, de la construction de la gaine calorifugée vt du débit de l'installation de trai- tement, c'est-à-dire de la vitesse de défilement des tubes.Le procédé de l'invention prévoit l'aménagement de persiennes apéciales pour la régulation de l'échange thermique entre l'enceinte calorifugée et l'atmosphère ambiante, ce qui donne la possibilité de maintenir la température voulue. De la sorte, ce procédé permet de réaliser ces revêtements de polymères sur la surface de tubes métalliques sans dépenses sup plémentaires d'énergie, grâce à l'utilisation maxima-ie Jet coloriez emmagasinée par le tube métallique au cours du premier chauffage.En outre, dans la réalisation du revêtement des tubes en continu par le procédé connu auparavant, il s'avère nécessaire de refroidir les tubes revêtus afin de permettre leur transport ultéreur. Or, le refroidissement brusque du revêtement provoque l'apparition e cours traintes internes importantes. Ces contraintes altèrent la qualité du revêtement et réduisent sa longévité. Le procédé permet d'éviter le refroidissement brusque du tube revêtu, car la solidiflcation du polymère s'effectue pendant le refroidissement lent du tube. Le niveau des contraintes qui apparaissent alcrs est plus bas que dans le cas de refroidissement rapide. Ceci se traduit par une amélicration de la qualité du revêtement. L'exemple non limitatif suivant est donré à titre d'illustration de l'invention. Exemple. Réalisation d'un revêtement de polymère à base de résines époxy sur des tubes de grand diamètre. Après décapage par sablage, un tube rétallique de 1220mm de diamètre avec une épaisseur de paroi de 10mm défile à travers un four électrique annulaire, dans lequel la température est maintenue à 650 C. La vitesse de défilement du tube est de 10 m/h. Après application de la matière et s@jour dans l'enceinte calcrifugée pendant 15m@ à 50 C on obtient un revêtement complètement soli@ifié. R E V E g D I C A 2 I O -s Procedé de réalisation d'un revêtement de polymère sur des tubes métalliques, suivant lequel une couche de polymère est appliquée sur la surface du tube métallique, soumise à une action thermique suffisante pour qu'elle fonde directement sur la surface du tube, puis soumise à une action thermique pour la polymérisation et maintenue ainsi jusqu'à la formation d'un revêtement de polymère so- lide sur la surface du tube, caractérisé en ce qu'on effectue la po lymérisation de la couche appliquée et la formation du revêtement solide sur le tube dans une même enceinte close, calorifugée par rapport à l'atmosphère ambiante, et on place le tube porté à une température correspondànt à la température de polymérisation du polymère utilisé dans ladite enceinte, dont la température au moment de l'introduction du tube est maintenue supérieure à 200C mais non supérieure à la température de polymérisation de la matière utilisée.