Brevet FR2320995A1 — publié le 19770311

La présente invention est relative à un procédé de traitement chimique d'au moins un tube de grande longueur, ainsi qu'à une installation permettant la mise en oeuvre de ce procédé. On sait que l1on a de plus en plus fréquemment recours, par exemple pour réaliser des échangeurs de chaleur dans les réacteurs nucléaires, à des tubes degrande longueur. réalisés d'une seule portée, sans raccord. Dans le cas des échangeurs de chaleur pour réacteurs nucléaires, par exemple, on a recours à des tubes d'acier inoxydable d'une longueur de l'ordre de 50 m pour un diamètre inférieur à 25 mm. Avant d'être d'utilisés, de tels tubes doivent être méticuleusement nettoyés ; ils subissent à cet effet, après fabrication, un traitement dit "de passivation", comportant par exemple un -dégraissage et un décapage à l'acide suivis de plusieurs rinçages. Dans le cas de tubes plus courts, ce traitement de passivation, ou tout autre traitement faisant appel à des fluides, généralement des liquides, s effectue en plongeant les tubes successivement dans des bacs dont chacun contient l'un des fluides de trai tement. Malheureusement, cuve telle façon de procéder paraît peu rationnel dans dessus de tubes de grandes longueurs, qui nécessi teraint d haci le grandesdimensions, mettant par conséquent en jeu des quaIti. 4 importantes de fluide de traitement, et des moyens de manurfultion compliqués et onéreux. De plus, il apparaît qu'il serait alors difficile d'obtenir un traitement de a qualite souhaitée à l'intérieur des tubes, du fait de la difficulté qu'il y aurait à y faire circuler convenablement les fluides de traitement n raison de leur diamètre très faible en comparaison de leur longueur. Le but de la présente invention est de proposer un nouveau procédé de traitement chimique des tubes, ainsi qu'une machine, quipuissentdonner toute satisfaction notamment dans le cas des tubes de grande longueur et de faible diamètre. Consistant à établir une circulation forcée de chaque fluide de traitement d'une part à l'intérieur du tube et d'autre part autour de lui, le procédé selon l'invention permet de traiter efficacement aussi bien l'intérieur du tube que l'extérieur. Ce traitement s'appliquant de préférence alors que le tube est introduit dans un fourreau étanche, il met en jeu des volumes de fluide de traitement beaucoup plus faibles que s'il était pratiqué en bac, puisque l'on a pu prouver que le traitement de 70 tubes de 50 m de long en bac nécessiterait 40 m3 de fluide de traitement, alors que le traitement simultané de 70 tubes identiques dont chacun est introduit dans un fourreau ne nécessite que 4m3 de fluide de traitement en circulation. Les circulations de fluide de traitement à l'intérieur du tube et à 1 'extérieur étant établies de préférence en sens inverse, l'intérieur du tube étant mis en communication avec l'intérieur du fourreau au niveau de l'une de leurs extrémités, le raccordement du tube et du fourreau aux canalisations d'amenée et d'évacuation du fluide s'effectue au niveau d'une même extrémité du tube et du fourreau; la mise en oeuvre du procédé ne nécessite d'intervention qu'au niveau de cette extrémité, qui est de préférence celle par laquelle on introduit les tubes dans les fourreaux par exemple au moyen d'une table et de galets d'entralnement situés dans le prolongement de ces derniers, et se révèle particulièrement économique en main d'oeuvre et en matériel.Ceci permet de plus, si l'on incline le fourreau et le tube qu'il contient de leur extrémité en intercommunication vers l'extrémité où sont raccordées les canalisations d'amenée et d'évacuation du fluide, de réaliser une vidange parfaite du tube et du fourreau entre chaque phase du traitement en ouvrant à l'air libre leur extrémité la plus haute. Ainsi, on réduit à un minimum les pertes en fluide de traitement et on peut de plus réduire les temps de rinçage. Le procédé selon l'invention, pour le traitement chimique d'au moins un tube de grande longueur au moyen d'au moins un fluide, est caractérisé en ce que l'on provoque une première et une deuxième circulations forcées du dit fluide respectivement à l'intérieur et à-l'extérieur du tube. L'installation selon l'invention est quant à elle caractérisée en ce qu'elle comporte au moins un fourreau longitudinal étanche susceptible de recevoir intérieurement le tube et présentant des dimensions transversales internes supérieures aux dimensions transversales externes du dit tube, au moins une canalisation d'amenée et une canalisation d'évacuation de fluide, et des moyens pour établir une première et une deuxième circulationsforcéesdu dit fluide respectivement à l'intérieur du tube et entre la paroi de celui-ci et la paroi du fourreau, de la dite canalisation d'amenée vers la dite canalisation d'évacuation. L'invention sera mieux comprise si l'on se réfère à la description ci-dessous, relative à un mode de mise en oeuvre non limitatif du procédé, ainsi qu'aux dessins annexés, qui font partie intégrante de cette description. La figure 1 montre 11 ensemble d'une installation selon l'invention, en coupe élévation par un plan vertical longitudinal. La figure 2 montre une vue en élévation du raccordement de deux tubes et des deux fourreaux correspondants respectivement aux canalisations d'amenée et aux canalisations d'évacuation de fluide de traitement, avec coupe partielle. La figure 3 montre une vue du caisson cloisonné renfermant les fourreaux contenant eux-mêmes les tubes, en coupe par un plan transversal et à proximité de l'un des bords longitudinaux de ce caisson. La figure 4 montre une vue de la cuve de récupération de fluide au niveau du raccordement des canalisations d'amenée et d'évacuation du fluide de traitement, en coupe élévation par un plan vertical longitudinal. Ces quatre figures sont relatives à une installation susceptible de traiter simultanément mais séparé ment plusieurs tubes présentant généralement une longueur grande par rapport à leur diamètre. Le procédé de tnLtement chimique selon 1'invention consistant à provoquer, respectivement à l'intérieur et à l'extérieur d'un tube à traiter, une première et une deuxième circulations forcées de fluide de traitement, il est de préférence mis en oeuvre alors que chaque tube est enfilé dans un fourreau longitudinal étanche présentant des dimensions transversales internes supérieures aux dimensions transvertrlees externes du tube, la dite deuxième circulation étant établie/la paroi de ce fourreau et la paroi du tube ; ceci permet d'utiliser pour le traitement une quantité minimale de fluide, d'une part parce que les fourreaux présentent un volume intérieur inférieur à celui que devrait présenter une cuve permettant le traitement de la même quantité de tubes et d'autre part parce que les qualités traitantes du fluide sont utilisées au mieux du fait qu'il est possible d'utiliser ce fluide sous pression. Les figures 2 à 4 montrent des tubes l dont chacun est ainsi enfilé longitudinalement dans un fourreau longitudinal étanche 2 présentant ici une section transversale circulaire d'un diamètre intérieur légèrement supérieur au diamètre extérieur du tube à traiter, qui présente ici une section transversale également circu laire. Naturellement, pour des raisons de standardisation, les dimensions transversales des fourreaux sont de préférence suffisantes pour permettre le traitement de tubes dans toute une gamme de diamètres ; leur longueur doit quant à elle être suffisante pour permettre le traitement des tubes de la plus grande longueur envi sagée, étant bien entendu qu'il est alors possible de traiter les tubes plus courts. De préférence, lorsque l'installation comporte plusieurs fourreaux comme dans l'exemple illustré, ces fourreaux sont juxtaposés ou superposés dans un caisson longitudinal étanche 3 subdivisé intérieurement par des cloisons longitudinales étanches telles que 4 permettant d'isoler les uns des autres les différents fourreaux ou différents groupes de fourreaux. Ceci permet notamment, en cas de fuite d'un fourreau, de détecter plus facilement qu el est le fourreau en cause, et de procader aux réparations sans interrompre le fonctionnement de l'installation, les seuls fourreaux appartenant au même groupe isolé que le fourreau incriminé étant mis hors service provisoirement. De préférence, les deux circulations forcées de fluide sont établies à contre courant l'une de 1 'autre, l'intérieur du tube et l'intérieur du fourreau étant par exemple mis en communication directe à l'une des extrémités de ces derniers, ce qui permet notamment de n'effectuer de raccordements à des conduites d'amenée et d'évacuation de fluide qu'au niveau de l'autre extrémité du tube et du fourreau. Ainsi, dans l'exemple illustré notamment aux figures 2 et 4, chaque tube 1 et chaque fourreau 2 est relié, au niveau d'une première extrémité commune 5, respectivement à une conduite d'amenée de fluide 6 et à une conduite d'évacuation de fluide 7. I1 est à noter que la disposition inverse pourrait également être adoptée, la conduite d'amenée de fluide 6 se raccordant au fourreau et la conduite d'évacuation 7 au tube. Chacune des conduites 6 et 7 relie l'intérieur du fourreau ou du tube respectivement à une canalisation d'amenée 8 et d'évacuation 9 du fluide, communes à plusieurs tubes et à plusieurs fourreaux et susceptibles d'être relies successivement, par l'in- termédiaire de jeu de pompes et de jeu de vannes appropriés et non représentés ici, à des réservoirs tels que 10 à 16 (voir la figure 1) contenant les différents fluides nécessaires au trai tement. Dans le cas de la passivation de tubes en acier inoxydable, on peut-ainsi provoquer successivement dans le tube et dans le fourreau la circulation d'une solution de dégraissage, d'un liquide de rinçage, d'une solution de neutralisation, d'air chaud de séchage, fourni par un groupe 17, puis d'une solution de passivation proprement dite, suivie de trois liquides de rinçage. Les réservoirs 10 à 16 correspondantS, ainsi que toutes les parties annexes de l'installation telles que les vannes, les pompes ou le générateur d'air chaud 17 sont avantageusement disposés dans une fosse 18 située en sous-sol, sous l'installation de traitement proprement dite. Un cycle de traitement peut ainsi s'accomplir de la façon suivante. Les tubes 1, disposés par exemple sur une table longitudinale 19 située dans le prolongement des fourreaux, à proximité immédiate de leur première extrémité 5, sont introduits dans les fourreaux par Tette première extrémité, par exemple au moyen de jeux de galets d'entraînement 20 disposés entre la table 19 et les fourreaux. Eventuellement, lorsque les tubes ont défilé en entier entre les galets, leur introduction dans les. fourreaux peut être complétée manuellement. Dans 1 ' exemple illustré, cette introduction reste toutefois incomplète, et la première extrémité du tube, qui correspond à la première extrémité du fourreau, forme saillie hors de celui-ci vers I'extérieur, en 21. Le fourreau 2 présente alors, au niveau de sa première extrémité, un manchon 22 muni d'un orifice central 23 pour le passage du tube. De préférence, le tube n'est pas enserré dans l'orifice 23, qui autorise une fuite hors du fourreau à ce niveau, lorsque le fluide y circule, de façon à permettre le traitement de la partie en saillie 21 du tube. Lorsque les tubes 1 sont introduits dans les fourreaux 2 sur la longueur désirée, généralement à raison d'un tube par fourreau, on réalise le raccordement des conduits d'amenée de fluide 6 sur leur première extrémité en saillie. Ces extrémités occupant toujours la même disposition relative, il est possible de mettre en place simultanément les raccords tels que 24 de plusieurs conduits 6 sur les tubes correspondants, Ces raccords 24 étant par exemple rendus solidaires d'une plaque 25 mue par un vérin 26 susceptible de les placer au niveau des tubes ou de les escamoter, les conduites 6 étant réalisées de façon souple sur au moins une partie de leur longueur. Le raccordement des conduites 6 avec les tubes étant effectue, on relie les canalisations 8 et 9-au réservoir 10 contenant le premier liquide du traitement, via les jeux de vannes appropriés eut une pompe sous pression (non représentée), qui provoque la circulation de ce liquide d'abord dans le tube, de la première extrémité vers la deuxième extrémité de celui-ci, où le liquide pénètre dans le fourreau qu'il parcourt de sa deuxième extrémité vers la première extrémité 5, d'où il est évacué via la conduite 7 vers la canalisation 9 et en retour vers le réservoir 10. Le débit est réglé par tout moyen connu, agissant par exemple au niveau de 1 'évacuation. il est à noter que, éventuellement, plusieurs fourreaux appartenant au même compartiment étanche du caisson 3, ainsi naturellement que les tubes correspondants, peuvent être mis en intercommunication au niveau de leur deuxième extrémité 27 par un collecteur commun 28. Afin de permettre au liquide de traitement d'atteindre toutes les parties du tube, et notamment sa génératrice inférieure qui repose généralement sur la paroi du fourreau étant donnée la flexibilité des tubes dûe à leur grande longueur, on accompagne la circulation de liquide d'un déplacement relatif du tube et du fourreau, provoqué par exemple par un vibrage des fourreaux à l'intérieur du caisson, ou du caisson lui-même, des moyens appropriés étant prévus à cet effet. Comme il a été dit plus haut, la circulation de liquide à l'intérieur du tube et du fourreau s'accompagne d'une fuite au niveau de leur première extrémité commune 5, autour de la périphérie extérieure du tube, ce qui permet de réaliser le traitement de la partie en saillie 21 de celui-ci. Le liquide qui sort ainsi de chaque fourreau est recueilli dans une cuve de récupération 29 située sous la première extrémité 5, cette cuve étant susceptible d'être reliée aux différents réservoirs 10 à 16 via les jeux de vannes appropriés; en pratique, la canalisation d'évacuation 9 débouche également à l'intérieur de cette cuve de récupération 29 (voir la figure 4). Lorsque le traitement au moyen du premier liquide, contenu dans le réservoir 10, est terminé, on procède de préférence à la vidange des tubes et des fourreaux avant d'introduire le deuxième liquide, contenu dans le réservoir 11. A cet effet, la deuxième extrémité 27 commune au caisson 3, au fourreau 2 et généralement au tube I est située à une hauteur supérieure à la hauteur de leur première extrémité ; en outre, il est prévu des moyens pour ouvrir les tubes et les fourreaux à l'air libre au niveau de cette deuxième extrémité, par exemple au niveau du collecteur 28, ce qui permet d'assurer la vidange par gravité des tubes et des fourreaux ; cette vidange peut être accélérée par insufflation d'air dans les tubes et les fourreaux au moyen d'une soufflerie 30 branchée par exemple sur le collecteur 28. Après vidange des tubes et des fourreaux, la communication entre ceux-ci et le réservoir 10 de fluide de traitement est interrompus par fermeture des vannes correspondantes, puis on met les tubes et les fourreaux en communication avec le réservoir 11 contenant le fluide correspondant à la deuxième phase du traitement, constitué par exemple par une solution de rinçage. La circulation de ce deuxième fluide est établie de façon identique à celle du premier fluide. Elle peut s'accompagner toutefois d'une pulvérisation de ce même fluide sur les parties en saillie 21 des tubes et sur les parois de la cuve de récupération 29 à partir d'au moins une rampe de pulvérisation 31 située au-dessus de ces dernières ; ceci permet d'éliminer toute trace du premier liquide sur les parois de la cuve et sur les tubes. il est à noter qu'une telle pulvérisation au moyen de a rampe 31 peut être pratiquée non seulement lors des phaes de r incage, mais également lors des phases de traitement proprement dit, en complément de la fuite autorisée par les orifices 23 des manchons 22. Pour des raisons de sécurité, certains fluides utilisés pouvant être corrosifs, la cuve 29 peut être totalement fermée sur les extrémités en saillie 21 des tubes et sur le rampe de pulvérisation 31, par exemple au moyen d'un couvercle supérieur 32, amovible afin de permettre l'introduction des tubes dans les fourreaux et leur retrait après traitement. Lorsque, dans l'exemple illustré,le rinçage au moyen du liquide contenu dans le réservoir 11 est terminé, on interrompt les com munications avec ce dernier avant de les établir avec la source de fluide de traitement suivante, c'est-à-dire par exemple ici avec le générateur d'air chaud de séchage 17. On introduit ensuite successivement dans les tubes et dans les fourreaux le liquide contenu respectivement dans les réservoirs 13 à 16 , de préférence en vidangeant les tubes et les fourreaux entre deux introductions successives d'un liquide différent. Enfin de traitement, les parois de la cuve de récupération 29 et les parties en saillie 21 des tubes ayant été convenablement rincées, on ouvre le couvercle 32 de la cuve 29, puis on dégage les raccords 24 de la première extrémité des tubes par exemple au moyen des vérins tels que 26, puis on extrait les tubes des fourreaux, d'abord manuellement pour les amener jusqu'aux galets d'entrainement 20, puis au moyen de ces derniers qui les amènent sur la table 19, d'où ils sont évacués par tout moyen connu. On voit que, si l'on met en oeuvre le procédé selon l1inven- tion par exemple au moyen d'une installation telle que décrite ci-dessus, les manipulations nécessaires à l'accomplissement d'un traitement même complexe sont réduites à un minimum. Les interventions manuelles étant en fait limitées au niveau des galets 20 et de la cuve de récupération 29, il est avantageux de disposer à ce niveau le pupitre de commande de l'installation, ce qui réduit au minimum les déplacements des éxécutants. Il faut enfin signaler la grande sécurité d'utilisation que présente une installation de mise en oeuvre du procédé selon l'invention, étant donné que cette mise en oeuvre n'impose pas, comme dans les procédés connus de traitement par immersion, l'emploi de bacs de liquide de traitement ouverts à l'air libre pour permettre l'immersion des tubes. De plus, étant donné les faibles quantités de fluide de traitement mis en jeu, une fuite éventuelle ne présente que peu de danger. Le mode-de réalisation décrit offre en tout état de cause toute sécurité à cet égard, étant donné que les parties de l'installation où circulent des fluides de traitement sont soit situés en sous-sol, soit protégés par la cuve 29 et son couvercle 32, et par le caisson 3 ; le cloisonnement intérieur étanche de ce dernier permet en outre de détecter facilement les fuites au niveau des fourreaux, et d'intervenir rapidement ; naturellement,des moyens 33 sont prévus pour permettre la vidange du caisson 3 dans une telle éventualité. Naturellement, l'invention est susceptible de nombreuses variantes ne sortant pas de son esprit , tant sur le plan du paroi cédé lui-même que sur le plan de son mode-de mise en oeuvre. En particulier, le champ d'application de l'invention ntest nullement limité aux traitements de passivation des tubes de grande longueur mais couvre tous les traitements faisant appel à des liquides ou à des gaz et destinés à des tubes, quelle que soit d'ailleurs la longueur de ces derniers. Suivant les cas, il peut se révéler plus pratique d'établir les deux circulations de fluide, respectivement dans le tube et dans le fourreau, suivant une même direction et non à contre courant comme il a été décrit. REVENDICATIONS 1) Procédé de traitement chimique d'au moins un tube de grande longueur au moyen d'au moins un fluide, caractérisé en ce que l'on provoque une première et une deuxième circulatiorsforcées du fluide respectivement à l'intérieur et à l'extérieur du tube. 2) Procédé selon la revendication 1 caractérisée en ce que l'on enfile le tube dans un fourreau longitudinal étanche, et en ce que l'on établit la dite deuxième circulation forcée du fluide entre la paroi du tube et la paroi du fourreau. 3) Procédé selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que l!on établit les dites circulations à contre courant. 4) Procédé selon l'une quelconque des revendications 2 et 3, caractérisé en ce que l'on introduit le fluide de traitement à l'intérieur du tube par une première extrémité de celui-ci, qui correspond à une première extrémité du fourreau, on met l'intérieur du tube en communication avec l'intérieur du fourreau au niveau de leur deuxième extrémité respective, et 1 l'on évacue le fluide hors du fourreau au niveau de la première extrémité de celui-ci. 5) Procédé selon l'une quelconque des revendication s 2 et 3, caractérisé en ce que l'on introduit le fluide de traitement à l'intérieur du fourreau par une première extrémité de celui-ci, qui correspond à une première extrémité du tube, on met l'intérieur du fourreau en communication avec l'intérieur du tube au niveau de leur deuxième extrémité respective, et l'on évacue le fluide hors du tube au niveau de la première extrémité de celui-ci. 6) Procédé selon l'une quelconque des revendications 2 à 5, caractérisé en ce que le tube dépasse du fourreau à une extrémité et en ce que l'on établit à ce niveau une fuite entre le fourreau et le tube afin d'assurer le traitement de la face externe de la partie de ce dernier extérieure au fourreau. 7) Procédé selon l'une quelconque des revendications 2 à 6, caractérisé en ce que l'on provoque un déplacement relatif du tube et du fourreau pendant le traitement. 8) Procédé selon l'une quelconque des revendications 2 à 7, caractérisé en ce que'une extrémité du fourreau est située à une hauteur supérieure à celle de son autre extrémité et en ce que, en fin de traitement, on ouvre la dite extrémité supérieure du fourreau à l'air libre afin d'assurer la vidange du tube et du fourreau par gravité. 9) Installation pour le traitement chimique d'au moins un tube de grande longueur au moyen d'au moins un fluide, caractérisée en ce qu'elle comporte au moins un fourreau longitudinal étanche susceptible de recevoir intérieurement le dit tube et présentant à cet effet des dimensions transversales intérieures supérieures aux dimensions transversales extérieures de celui-ci, au moins 'ne conduite d'amenée de fluide et une conduite d'évacuation de fluide, et des moyens pour établir une première et une deuxième circulations forcées du dit fluide respectivement à l'intérieur du tube et entre la paroi de celui-ci et la paroi du fourreau, de la dite conduite d'amenée vers la dite conduite d'évacuation. 10) Installation selon la revendication 9, caractérisée en ce quelle comporte des moyens de raccordement amovibles étanches de la conduite d'amenée de fluide à une première extrémité du tube, en ce que la conduite d'évacuation de fluide débouche dans la paroi du fourreau à proximité immédiate de l'extrémité de celui-ci correspondant à la dite extrémité du tube, le tube et l'intérieur du fourreau étant en communication à proximité de leur deuxième extrémité respective. 11) Installation selon la revendication 9, caractérisée en ce qu'elle comporte des moyens de raccordement amovibles étanches de la conduite d'évacuation de fluide à une première extrémité du tube, en ce que la conduite d'amenée de fluide débouche dans la paroi du fourreau à proximité immédiate de l'extrémité de celui-ci correspondant à la dite extrémité du tube, le tube et l'intéri-eur du fourreau étant en communication à proximité de leur deuxième extrémité respective. 12) Installation selon l'une quelconque des revendications 9 à 11, caractérisée en ce qu'une extrémité du fourreau est disposée à une hauteur supérieure à son autre extrémité, et en ce que des moyens sont prévus pour ouvrir à l'air libre la dite extrémité supérieure. 13) Installation selon l'une quelconque des revendications 9 à 12, caractérisée en ce que les moyens pour établir les dites circulations forcées du fluide comportent au moins une pompe d mentation sous pression reliée à la conduite d'amenée du fluide. 14) Installation selon l'une quelconque des revendications 9 à 13, caractérisée en ce qu'elle comporte des moyens de réglage du débit du fluide de traitement à l'intérieur du tube et du fourreau. 15) Installation selon la revendication 14, caractérisée en ce que les dits moyens de réglage du débit sont situés sur la conduite d'évacuation. 16) Installation selon l'une quelconque des revendications 9 à 15, caractérisée en ce qu'elle comporte des moyens pour faire vibrer le fourreau. 17) Installation selon l'une quelconque des revendications 10 à 16, caractérisée en ce que la première extrémité du tube dépasse de 1 ' extrémité correspondante du fourreau, et en ce que des moyens sont prévus pour permettre une fuite hors du fourreau à ce niveau. 18) Installation selon la revendication 17, caractérisée en ce qu'elle comporte des moyens de pulvérisation de fluide de traitement vers la partie du tube dépassant du fourreau. 19) Installation selon l'une quelconque des revendications 9 à 18, caractérisée en ce qu'elle comporte une pluralité de fourreaux dont chacun est susceptible de recevoir intérieurement un tube, 20) Installation selon la revendication 19, caractérisée en ce que les dits fourreaux sont reliés entre eux par un collecteur commun au niveau de l'une au moins de leurs extrémités. 21) Installation selon l'une quelconque des revendications 19 tt 20, caractérisé e en ce que les dits fourreaux sont disposés dans un caisson étanche cloisonné longitudinalement de façon étanche afin d'isoler les uns des autres les différents fourreaux ou groupes de fourreaux. 22) Installation selon l'une quelconque des revendications 9 à 21 , caractérisée en ce qu'elle comporte des moyens pour introduire le tube à traiter dans le fourreau et pour extraire le tube traité du fourreau. 23) Installation selon la revendication 22, caractérisée en ce que les moyens pour introduire et extraire les tubes comportent une table longitudinale disposée dans le prolongement du fourreau, à proximité immédiate d'une extrémité de celui-ci, et au moins un jeu de galets d'entraînement disposes entre la dite table et le fourreau.