Brevet FR2292182A1 — publié le 19760618

ba présente invention concerne un revêtement pour 1e protection contre la corrosion et pour le alorifugeage des canalisations telleR que les pipelines, destinées notamment au transport de @@@ chauds, tels que les fuel-oil lourds. Comme tous les pipelines, les pipelines à produits chauds doivent être protégés contre la corrosion. Ils posent en outre un problèrrle de calorifugeage. La corrosion de l'acier enterré dans le sol résulte de phénomènes chimiques et électrochimiques : certains sols sont naturellement corrosifs en raison de leur composition chimique, d'autres le sont du fait de la présence de courants vagabonds qui provoquent des phénomènes d'électrolyse. Dans les pays industrialisés, on rencontre généralement les deux phénomènes en même temps. La technique classique pour protéger les pipelines contre la corrosion fait appel à la combinaison de deux modes de protection employés simultanément - une protection "passive" qui consiste à isoler la canalisation en l'enrobant dans un revêtement isolant. On emploie couramment soit des revêtements à base de brai de houille ou de pétrole renforcés par des nappes de fibres de verre, soit des rubans de matières plastiques collés sur la canalisation par un enduit ad hoc.Ce revêtement assure en même temps la protection mécanique du pipeline contre les cailloux et autres corps durs du sol environnant, - une protection "active" destinée à remédier aux défauts du revetement isolant et obtenue en portant la canalisation à un potentiel négïtii par rapport au sol de telle sorte que tout point de la canalisation se trouve un un potentiel négatif d'au moins 0, 85 volt par rapport au sol env.ronnant. Le développement rapide de l'utllisation du fuel-oil lourd comme combustible indllstriel a conduit à généraliser Jr transports de ce proillit. Lorsqu'il s'agit de transporter sur terre des débits importants et durables sur plusieurs années, la solution du transport par pipelines est apparue comme la plus économique. Comme le fuel-oil lourd est extremement visqueux à la température ambiante, on doit avant pompage dans le pipeline, le réchauffer à une température de 60 à 85 C à laquelle il est liquide. Afin de conserver le fuel-oil à une température suffisamment élevée pour qu'il reste liquide sur toute la longueur de son parcours, les pipelines de ce type sont calorifugés dès que la distance de transport dépasse quelques kilomètres. Dans la plupart des pipelines à produits chauds construits à ce jour, le calorifugeage du pipeline est assuré en même temps que la protection mécanique et la protection contre la corrosion par le dispositif suivant Le pipeline est enrobé dans une couche annulaire de polyuréthane expansé d'environ 5 cm d'épaisseur. Cette couche de polyuréthane est appliquée en usine sur les tubes d'acier destinés à constituer le pipeline, soit par projection, soit par injection entre la paroi extérieure du tube d'acier et un coffrage cylindrique coaxial au tube, généralement en polyéthylène. Les tubes ainsi enrobés en usine sont ensuite assemblés par soudure sur le chantier. La couche isolante de polyuréthane est ainsi interrompue sur une longueur d'environ 1 m au droit de chaque soudure du pipeline. Ces interruptions de la couche isolante sont alors comblées, la continuité de la couche isolante étant obtenue en injectant du polyuréthane expansé entre le tube d'acier, la couche isolante déjà en place, de part et d'autre de la soudure, et un coffrage cylindrique. On obtient ainsi un pipeline enrobé d'une couche de polyuréthane sur toute sa longueur. Il reste à protéger la couche de polyuréthane mécaniquement et contre les infiltrations d'eau. Dans le cas où le polyuréthane a été injecté entre le tube d'acier et un coffrage en polyéthylène, ce coffrage est conçu pour servir de gaine de protection de la couche de polyuréthane contre les actions mécaniques eu sol et contre l'humidité Dans le cas où la couche isolante a été obtenue par projection, on enrobe la couche isolante avec un revetement à base de fibre de verre enrobée dans un émail bitumineux appliqué à chaud couramment employé dans la construction des pipelines classiques. La Demanderesse a mis en évidence que ce dispositif présente des inconvénients graves. La température du liquide contenu dans le pipeline varie de plus de 50 C. Ces variations de température provoquent la dilatation et la contraction alternées du tube d'acier constituant le pipeline, alors que le terrain dans lequel il est enterré reste fixe Il en résulte que la paroi interne de la couche calorifuge qui est en contact et adhère avec le tube d'acier est entralnée dans des déplacements alternés, parallèles à l'axe du tube, dont l'amplitude peut atteinre quelques centimètres dans certaines sections, alors que la paroi externe de la couche isolante, solidaire du sol, reste fixe. La Demanderesse a constaté d'autre part, que ces déplacements alternés créent dans la couche de polyuréthane expansé (dont l'épaisseur n'est généralement que de 5 cm environ) des cisaillements alternés très importants qui provoquent plus ou moins rapidement la désagrégation du polyuréthane expansé. Ce phénomène est particulièrement sensible dans les parties en courbe. Les déplacements alternés du pipeline et la désagrégation de la couche de polyuréthane provoquent aussi des déchirures du revêtement extérieur en polyéthylène ou en fibre de verre et émail bitumineux. L'humidité du soA pénètre alors dans le polyuréthane expansé désagrégé, progresse le long du tube et vient s'infiltrer même dans les sections où le revêtement extérieur est resté étanche. L'imprégnation du polyuréthane expansé par l'humidité du sol lui fait perdre ses propriétés isolantes, et l'on constate une augmentation considérable des pertes de chaleur qui (à débit constant du fuel-oil transporté) se traduit par une augmentation corrélative de la baisse de la température du fluide transporté entre le point de départ et le point d'arrivée du pipeline, L'infiltration de l'humidité du sol dans la couche de polyuréthane expansé présente un autre inconvénient : dans les sections où des infiltrations se sont produites, le tube d'acier constituant le pipeline se trouve en contact physique avec une bouillie de polyuréthane expansé désagrégé et humide et, par l'intermédiaire de cette bouillie, en contact électrique avec le sol environnant .Ces conditions permettent et favorisent la corrosion de l'acier du tube, et cette corrosion est encore accélérée par l'action chimique des produits résultant de l'hydrolyse du polyuréthane expansé. Cet inconvénient est extrêment grave, car ltexploitation d'un pipeline sujet à la corrosion devient rapidement impossible. Cet inconvénient pourrait être évité par un mode de revêtement du pipeline légèrement différent de celui qui a été décrit plus haut au lieu d'appliquer la couche isolante de polyuréthane expansé sur le pipeline nu, on pourrait appliquer sur le pipeline nu un revêtement classique anti-corrosion avant d'appliquer ensuite, sur ce revêtement, la couche isolante de polyuréthane expansé selon l'un ou l'autre procédé (coulée ou projection) indiqués plus haut. Un tel revêtement n'éviterait cependant pas la désagrégation progressive du polyuréthane expansé sous l'action des mouvements alternés du pipeline. Le but de l'invention est par conséquent de remédier aux inconvénients des réalisations connues en fournissant un revêtement assurant d'une façon efficace à la fois la protection contre la corrosion et le calorifugeage des canalisations transportant des fluides chauds jusqu'à 110qu. Suivant l'invention le revêtement est caractérisé en ce qu'il comprend une couche de protection contre la corrosion appliquée directement contre la surface extérieure de la canalisation et une couche extérieure constituée par des éléments de coquilles en matières calorifuge posés et assemblés autour de la canalisation. Ainsi lorsque le matériau calorifuge est détérioré en un endroit de la canalisation, la protection anti-corrosion procurée par la couche sous-jacente reste intacte. Il suffit d'autre part, pour réparer le calorifugeage d'enlever l'élément de coquille en matière calorifuge concerné et de le remplacer par un élément neuf. Selon une version préférée, le revêtement comprend en outre, une couche de glissement disposée entre la couche de protection et les éléments de coquilles en matière calorifuge, cette couche étant constituée par une matière permettant le glissement de la canalisation par rapport aux élu'lents de coquilles sous l'effet de la dilatation thermique de la canalisation. Ainsi le calorifugeage de la canalisation ne risque pas de se détériorer sous l'effet des contraintes mécaniques susceptibles d'être engendrées lors de la mise en température de la canalisation. De préférence, chacun des éléments de coquilles en matière calorifuge est enrobé par une couche d'une matière synthétique imperméable à l'humidité. La couche de protection contre la corrosion peut être constituée par des bandes de polymère vinylique enduites par du caoutchouc butyle. La couche de protection peut également être constituée par du brai de houille ou de pétrole additionné de noir de fumée ou de charges minérales. Dans 11 une et l'autre version, les matériaux constituant la couche de protection doivent résister durablement à la température maximum du fluide transporté. La couche de glissement peut être constituée par du brai bitumineux, un bitume vinylique ou une résine silicone. Les coquilles en matière calorifuge peuvent être entourées par une enveloppe en polyéthylène ou par une couche de caoutchouc butyle. La matière calorifuge est d'autre part constituée de préférence par de la mousse de polyuréthane. D'autres particularités de l'invention apparaltront encore dans la description ci-après Aux dessins annexés, donnés à titre d'exemples non limitatifs, - la figure 1, montre une canalisation comportant le revêtement conforme à l'invention, - la figure 2, est une vue en coupe longitudinale partielle du revêtement, - la figure 3, est une vue en coupe transversale du revêtement et de la canalisation, - la figure 4, est une variante d'éléments de coquilles en matière calorifuge. En se reportant aux dessins annexés, on voit en 1 un élément de pipeline destiné au transport des fuels lourds chauffés. Conformément à l'invention, le revêtement composite pour la protection et le calorifugeage du pipeline 1 comprend une couche de protection contre la corrosion 2 appliquée sur la surface extérieure du pipeline 2 et une couche extérieure constituée par des éléments de coquilles 3 en mousse de polyuréthane posés et assemblés deux par deux par des feuillards 4 entourant le pipeline. Le revêtement représenté comprend en outre, une couche de glissement 5 disposée entre la couche de protection contre la corrosion 2 et les coquilles 3 en mousse de polyuréthane. La mousse de polyuréthane des coquilles 3 est entourée par une couche 6 (voir figure 3) constituée par une matière imperméable à l'humidité. La réalisation des éléments de coquilles 3 peut être effectuée selon deux versions différentes. Selon l'une des versions on fabrique une enveloppe par soufflage ou injection d'une matière synthétique telle que du polyéthylène, puis on met le calorifuge en place à l'intérieur de cette enveloppe par remplissage, injection ou expansion. Selon la seconde version, on procède en premier lieu à la fabrication des éléments de coquilles 3 en calorifuge puis on projette sur ces éléments une couche de matière synthétique telle que du caoutchouc butyle. Dans la réalisation des figures 1 à 3, les éléments de coquilles 3 s'étendent sur 1800 autour de la couche de glissement 5, Les tranches longitudinales des éléments de coquilles présentent des profils complémentaires 7 tels que nervures, gorges et analogues, comme on le voit notamment à la figure 3. Dans la réalisation de la figure 4, les éléments de coquilles 8 sont destinés à recouvrir un pipeline, chacun seulement suivant un angle égal à environ 30-40 . Cette variante d'exécution de l'invention peut être avantageuse dans certains cas, notamment pour des pipelines de grand diamètre.Les matériaux constituant la couche de protection contre la corrosion 2 ainsi que la couche 6 constituant 11 enveloppe des éléments de coquilles 3 doivent être compatibles avec les températures d'utilisation envisagées, conformément au tableau ci-après Enveloppe d'uti- Couche anti- Enveloppe 6 des Température d'uti- Couche anti- Couche anti- 3 de lisation (T) corrosion 2 calorifugeage calorifugeage T440 CC Email classique Polyéthylène soufflé ou PLICOFLEX 40 C 4 T tu 70 C Email haute Polyéthylène soufflé température ou PLICOFLEX Email haute Coquilles injectées température ou et revêtues de PLICOFLEX HT MONALAR ou de VAPALON 90 oc tTt PLICOFLEX HT Coquilles injectées et revêtues de MONALAR ou de VAPALON Dans ce tableau, on désigne par émail classique, un brai de houille ou de pétrole chargé de noir de fumée ou de charges inorganiques tel que les produits désignés sous la marque CARBOPLAST ou CARBOLAC. La marque PLICOFLEX désigne des bandes de polymère vinylique revêtues par du caoutchouc de butyle. Les marques MONALAR et VAPALON désignent du caoutchouc de butyle. La couve de glissement 5 qui est disposée entre la couche de protection 2 anti-corrosion et les éléments de coquilles 3 est en contact avec la couche de protection 2. Cette couche de glissement 5 est constituée par une matière à forte viscosité, mais présentant une plasticité suffisante pour lui permettre de se déformer par fluage et de suivre ainsi l'allongement du pipeline 1 lors de sa mise en température. Le matériau constituant la couche de glissement 5 peut être à base de brai bitumineux, tel que le produit commercialisé sous la marque INCO KEN PAK, de bitume vinylique, ou de résine silicone. XPar ailleurs, pour faciliter le déplacement du pipeline 1 par rapport aux éléments de coquilles 3, il est important que la surface extérieure de la couche de protection 2 soit aussi lisse que possible. Le revêtement composite conforme à l'invention présente par conséquent les avantages techniques suivants Il permet essentiellement de séparer les fonctions assurant d'une part la protection anti-corrosion et, d'autre part le calorifugeage du pipeline. En effet, grâce à la couche 6 entourant les éléments de coquilles 3, la mousse de polyuréthane constituant le calorifuge est protégée contre les infiltrations d'humidité et contre les efforts mécaniques concentrés. Les risques de cisaillement des coquilles 3 sont grce éliminés/a la couche de glissement 5 qui permet un déplacement relatif entre le pipeline et les éléments de coquilles 3 lors de la dilatation thermique du pipeline. Par ailleurs, même en cas de détérioration d'un élément de coquille 3, la perte des propriétés calorifuges reste limitée à l'élément de coquille en question. Par contre, la protection conférée par la couche anti-corrosion 2 n'est pas affectée. D'autre part, du fait de la structure en éléments distincts du revêtement calorifuge, les réparations sont aisées. Le revêtement conforme à l'invention est de plus de mise en oeuvre très rapide sur le chantier. Bien entendu, le revêtement conforme à l'invention est également utilisable pour la protection anti-corrosion et le calorifugeage des canalisations enterrées ou non et destinées au transport de fluides chauffés autres que des fuels lourds. REVENDICATIONS 1. Revêtement pour la protection contre la corrosion et le calorifugeage des canalisations destinées notamment au transport des fluides chauds, comprenant une couche de protection contre la corrosion et une couche calorifuge, caractérisé en ce que la couche de protection contre la corrosion est appliquée directement contre la surface extérieure de la canalisation et en ce que la couche calorifuge est constituée par des éléments de coquilles en matière calorifuge disposés et assemblés autour de la couche de protection contre la corrosion. 2. Revêtement conforme à la revendication 1, caractérisé en ce qu'il comprend, en outre, une couche de glissement disposée entre la couche de protection contre la corrosion et les éléments de coquilles en matière calorifuge, cette couche étant constituée par une matière permettant le glissement de la canalisation par rapport aux coquilles extérieures sous l'effet dela dilatation thermique de la canalisation. 3. Revêtement conforme à l'une quelconque des revendications 1 ou 2, caractérisé en ce que les éléments de coquilles en matière calorifuge sont entourés par une couche d'une matière imperméable à l'humidité. 4. Revêtement conforme à l'une quelconque des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que la couche de protection contre la corrosion est constituée par des bandes de polymère vinylique enduites par du caoutchouc butyle et compatible avec des températures d'utilisation s'élevant jusqu'à 110 C. 5. Revêtement conforme à l'une quelconque des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que la couche de protection contre la corrosion est constituée par du brai de houille ou de pétrole additionné de noir de fumée ou de charges minérales et compatible avec des températures d'utilisation s'élevant jusqu'à 110 C. 6. Revêtement conforme à l'une quelconque des revendications 1 à 5, caractérisé en ce que la couche de glissement est constituée par une matière à forte viscosité, mais présentant une plasticité suffisante pour lui permettre de se déformer par fluage et de suivre ainsi l'allongement de la canalisation lors de sa mise en température. 7. Revetement conforme à la revendication 6, caractérise en ce que la couche de glissement est constituée par du brai bitumineux, du bitume vinylique ou une résine silicone. 8. Revêtement conforme à l'une quelconque des revendications i à 7, caractérisé en ce que les coquilles en matière calorifuge sont entourées par une couche ou une enveloppe en matière synthétique telle que du polyéthylène. 9. Revêtement conforme à l'une quelconque des revendications 1 à 7, caractérisé en ce que les coquilles en matière calorifuge sont revêtues par une couche en matière synthétique telle que du caoutchouc de butyle. 10. Revêtement conforme à l'une quelconque des revendications 1 à 9, caractérisé en ce que les éléments de coquilles s'étendent chacun sur 1800 autour de la canalisation, les tranches des éléments de coquilles étant disposées en contact les unes avec les autres et présentent des profils complémentaires tels que nervures, gorges et analogues.