Brevet FR2381228A1 — publié le 19780915

i'invention, due à Thomas Walter BUNYAN, est relative à un dispositif de raccordement de tubes et à un procédé de raccordement de tubes, destinés plus particulie'rement, mais non excusi.ve- ment, au raccordement de tubes de conduites de transport d'huile minérale ou de gaz. Conformément à l'invention, selon un aspect de celle-ci, un procédé pour former un raccordement entre une extrémité de tube et un manchon de raccordement s1 emmanchant avec un certain jeu sur cette extrémité de tube, comprend les opérations consistant à placer le manchon de raccordement sur l'extrémité de tube, à obturer les extrémités de l'espace libre compris entre le manchon de raccordement et l'extrémité de tube, à inJecter une composition durcissable dans 11 espace libre précité, de manière à remplir celui-ci, et à maintenir la pression établie dans la composition durcissable à une valeur essentiellement supérieure à la pression atmosphérique jusqu'à durcissement de cette composition.De préfé- rence cette pression doit être de l'ordre de la pression de service du tube. la composition durcissable peut Ae:tre constituée par du ciment Portland mais, de préférence, elle est constituée par une composition de résine époxy, telle que celle commercialisée sous le nom de marque "Araldite". Cette composition de résine époxy peut contenir un agent de remplissage1 tel que de la poudre de carborundum, qui augmente le coefficient de frottement et la résistance à l'écrasement de la composition, après durcissement de celle-ci. Une telle composition est commercialisée sous le nom de marque "Araldite SW 404". Dans le cas d'une composition de résine époxy, le temps de durcissement du raccordement peut être considérablement réduit en enfermant un fil métallique résistif de chauffage dans l'espace libre et en faisant passer un courant électrique à travers ce fil, une fois que la composition de résine a été injectée dans cet espace. Ce courant doit être réglé de telle manière que la composition soit portée à une température à laquelle le durcissement est accéléré, mais non à une température à laquelle la composition se désintègre. Dans l'alésage du manchon de raccordement peut être ménagé un filetage hélicoïdal destiné à augmenter la surface de contact du manchon avec la couche de résine et améliorer ainsi l'action de saisie ou de préhension entre la couche et le manchon. Pour des raisons de commodité le fil métallique chauffant peut être disposé au fond de la rainure du filetage hélicovdal, et y etre fixé, par exemple par collage, avant que le manchon de raccordement soit emmanché sur l'extrémité de tube. Pour améliorer l'action de saisie ou de préhension entre l'extrémité de tube et la couche de résine l'extrémité de tube peut être rendue rugueuse, par exemple en y formant une rainure hélicoTdale à l'aide d'un marteau-burin tournant. I'invention peut titre mise en oeuvre pour raccorder deux tronçons de tube-en plaçant le manchon sur les extrémités avoisi nanties des tronçons de tube, chacune de ces extrémité étant recov.verte par une moitié du manchon. Selon un autre de ses aspects, l'invention comprend un raccordement entre un manchon de raccordement et une extrémité de tube, le manchon de raccordement étant emmanché avec un certain jeu sur l'extrémité de tube, des moyens pour obturer. les extrémités de l'espace libre compris entre l'extrémité de tube et le manchon et une couche d'une composition durcissable, durcie sous une pression supérieure à la pression atmosphérique, renplissant ledit espace libre, de telle man:iere que, lorsque l'intérieur du tube se trouve à la pression atmosphérique, les extrémités de tube sont soumises à une pré-contrainte dirigée vers l'intérieur. Les moyens pour obturer les extrémités de 11 espace libre précité peuvent, d'une manière avantageuse, titre constitués par des anneaux creux de matière élastomère, situés dans des rainures ménagées dans le manchon, à chaque extrémité de l'espace libre. Ces anneaux peuvent titre gonf.lds-en y injectant un fluide hydraulique ou, de préférence, en y injectant une composition durcissable de manière à ponter l'espace compris entre le manchon de raccordement et l'extrémité de tube. Te raccordement de tubes conforme à l'invention peut etre appliqué à des tubes de n'importe quelles dimensions, jusqu'aux plus grandes utilisées pour les conduites de transport sous-marin de pétrole ou dans l'industrie du ga7. Le raceordement peut etre effectué sans soudage et peut titre achevé dans un temps de 1 ordre de 15 secondes, ce qui le rend très intéressant pour des opérations très rapides de pose de conduites de transport sous-marin ou à terre. le raccordement est très compact et très facile à manipuler et de construction bon marché, tout en présentant une résistance double de celle du tube. L'invention est expliquée plus en détail ci-après à l'aide de certains de ses modes de réalisation, pris à titre illustratif mais nullement Limitatif, en se référant aux dessins annexés, dans lesquels : - la figure 1 est une coupe longitudinale d'un raccordement de tubes conforme à l'invention - la figure 2 représente, à plus grande échelle, un anneau de butée da raccordement de tubes de la figure 1 ; - la figure 3 représente, à la mme échelle que la figure 2, une ouverture d'injection du raccordement de tubes de l figure 1;; - la figure 4 représente, à la mEme échelle que la figure 2, une borne de connexion d'un fil métallique résistif de chauffage du raccordement de tubes de la figure 1 ; - - la figure 5 représente, à la même échelle que la figure 2, une ouverture d'échappement d'air du raccordement de tubes de la figure 1 et - la figure 6 représente, à la même échelle que la figure 2, une soupape d'entrée d'un anneau d'étanchéité du raccordement de tubes de la figure 1. les tronçons de tube 11, 12 à raccorder, rerrèsentés sur les figures, ont leurs extrémités dénuées de tout revêtement et sont préparées, en vue de ce raccordement, par nettoyage a la brosse métallique ; leurs surfaces sont rendues rugueuses à 1 de de marteaux-burins tournant à grande vitesse et elles sont finalement dégraissées avant le raccordement. Un manchon de raccordement 13 comporte un anneau entretoise fendu 14, fixé en permanence dans une rainure circonfé- rentielle centrale 15, usinée dans l'alésage du manchon 13. le manchon de raccordement 13 est tout d'abord glissé sur l'extré- mité d'un des tubes 11, jusqu'à ce que cette extrémité de tube s'applique en butée contre l'anneau entretoise 14. L'extrémité de l'autre tube 12 est ensuite glissée à l'intérieur- du manchon de raccordement 13 jusqu'à ce que l'extrémité de ce tube s'applique en butée contre l'anneau entretoise fendu 14. A chaque extrémité des espaces libres 16, compris entre les extrémités respectives des tubes et le manchon, est prévue une rainure annulaire 17 formée dans la surface de l'alésage du manchon. Des ouvertures 18 font communiquer ces rainures, à travers la paroi du manchon, avec l'extérieur à la partie supérieure et à la partie inférieure du manchon. Un anneau creux 19 de caoutchouc nitrile est disposé dans chaque rainure 17. Des soIpapes d'i.njection 20 (voir figure 6) sont logées à l1intérieur des ouvertures 18 situées à la partie inférieure du manchon 13 et des soupapes d'échappement d'air 21 sont logées à l'intérieur des ouvertures 18 situées à la partie supérieure du manchon 13 ; ces soupapes 20 et 21 communiquent avec l'intérieur des anneaux d'étanchéité correspondants - 19. Chacun des espaces libres 16 peut communiquer avec l'extérieur à travers une ouverture d'entrée 22, située q la partie inférieure du manchon 13, et une ouverture de sortie 23, située à la partie supérieure du manchon 13. Dans chaque ouverture d'entrée 22 est logée une soupape d'injection 24 analogue Q la soupape 20 (voir figure D) et dans chaque ouverture de sortie 23 est logée une soupape d'échappement d'air 25 analogue à la soupape 21 (voir figure 5). L'intérieur du manchon 13 est muni d'une rainure constituant un filetage hélicoïdal 26 de manière à augmenter sa surface. Un fil métallique résistif chauffant 27 est disposé à l'intériexlr de ce filetage hslicoSdal 26, au fond duquel il est fixé, par exemple, à l'aide d'un adhésif. Les extrémités du fil métallique chauffant traversent des ouvertures 28 de la paroi du manchon 13 et aboutissent à des bornes 29 situées à l'extérieur de celui-ci. Après que le manchon a été placé sur les extrémités de tube de la manière décrite ci-dessus, les soupapes d'inJection 20 et 24 sont reliées à un distributeur d'inJection (non représenté ici) et les bornes 29 sont connectées à une source de courant électrique, ceci à ide respectivement de soupapes et d'interrup- teurs, commandés automatiquement et non représentes ici. Une composition de résine époxy, automatiquement dosée et intimement mélangée avec un agent durcisseur, est injectée à travers les soupapes d'injection 20 dans les anneaux d'étanchéités 19 qui sont disposés à chaque extrémité du manchon de raccordement 13. L'air s'échappe automatiquement des anneaux par les soupapes d'échappement d'air 21 qui sont hermétiquement obturées dès que la composition époxy, qui refoule l'air devant elle, arrive à ces soupapes.Ia pression de la composition est ensuite élevée Jusqu'à la pression de service des tubes. Lorsque cette pression atteint une valeur présélectionnée, par exemple égale à 15% de la valeur maximale, l'injection de résine commence automatiquement par les soupapes d'injection 24, l'air s'échappant par les soupapes d'échappement d'air 25. Cette pression est augmentée jusqu'à une valeur prCdéterminêe qui peut par exemple être de 75?; de la pression de service.Dès que la pression appliquée par les soupapes 24 atteint une valeur prédéterminée indiquant que les soupapes d'échappement d'air 25 se trouvent obturées, un courant électrique est envoyé, entre les bornes 29, à travers lc fil métallique chauffant 27 contenu dans la rainure hélicoïdale 25 formée dans l'alésage du manchon de raccordement 13. Wne température réglée est maintenue pendant environ 10 secondes et durcit rapidement la composition époxy emprisonnée sous pression à l'intérieur du dispositif de raccordement. On obtient ainsi en quelques secondes une résistance mécanique élevée du raccordement. Dans le mode de réalisation décrit ci-dessus, la longueur effective du raccordement est d'envi.ron 0,7 x D, D étant le diamètre du tube. Pour un tube de 508 mm de diamètre et 12,7 mm d'épaisseur de paroi, la résistance du Joint est égale à 2 637 tonnes, la résistance du tube étant de 1 099 tonnes, ce qui fournit un coefficient de séeurlté égal à 2,4. Sur une barge de pose de conduites sous-marines ou sur un véhicule de pose de conduites de surface, un dispositif de canalisations raccordant les emplacements d'injection 20 et 24 et connectant les bornes de chauffage électrique 29, est agrafé sur le manchon de raccordement 13 et les opérations d'injection, de mine sous pression et de chauffage sont automatiquement cadencées et dosées, de telle manière que chaque raccordement soit complètement rempli d'une quantité appropriée de mélange époxy avant que le chauffage soit appi-iqué.Dans ces conditions on est assuré que chaque raccordement est effectué d'une manière parfaite. Le raccordement peut être brisé en maintenant simplement le chauffage à une température de 200 C pour laquelle la composition de résine époxy se désintègre. En résiné, le raccordement décrit ci-dessus présente les avantages qu'il n'utilise pas de soudage, qu'il est très simple, que l'opération de raccordement est complètement automatisée et que la résistance du raccordement est garantie. la qualité du raccordement est assurée par le dosage du remplissage; la qualité et la résistance du mélange époxy peuvent être contrAlés pour chaque livraison de résine et de durcisseur effectuée sur le lieu d'installation. Ta vitesse de confection du raecordement est environ 200 fois plus rapide qu'avec les raccordements classiques. Le raccordement est d'une construction dégère et compacte, d'une fabrication bon marché et le raccordement peut être réalisé ou détruit en quelques secondes. Comme il va de soi et comme il résulte d'ailleurs déjà de ce @e qui. précède, l'invention ne se limite nullement à celui de ses modes d'application, non plus qu'à ceux des modes de réalioation de ses diverses parties, ayant été plus particulièrement envisagés ; elle en embrasse, au contraire, toutes les variantes. REVENDICATIONS 1. Procédé pour former un raccordement entre une extrémité de tube et un manchon de raccordement qui s'emmanche avec un certain jeu sur )'extrêmitê de tube, lequel procédé est caractérisé en ce qu'il consiste à obturer les extrémités de 11 espace libre (16) compris entre le manchon de raccordement (13) et l'extrémité de tube (11, 12), à injecter une composition durcissable dans l'espace libre (16) précité, de manibre à remplir celai-ei, et à maintenir la pression établie dans la composition durcissable à une valeur essentiellement supérieure à la pression atmosphérque jusqu'à durcissement de cette composition. 2. Procédé selon la revendication 1, canactérîsé en ce que la pression à laquelle la composition durcissable est portée est de l'ordre de la pression de service du tube (11, 12). 3. Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 et 2, caractérisé en ce que la composition durcissable est constituée par une composition de résine époxy. 4. Procédé selon la revendication 3, caractérisé en ce que la composition de résine époxy contient un agent de remplissage, constitué notamment par de la poudre i carborunduni. 5. Procédé selon l'une quelconque des revendications 3 et 4, caractérisé en ce qu'un fil métallique résistif challffant (27) est disposé à l'intérieur de l'espace libre (16) et qu'un courant électrique est envoyé à travers ce fil (27) une fois que la composition durcissable a été injectée dans ledit espace (16). 6. Procédé selon la revendication 5, caractérisé en ce que dans l'alésage du manchon (13) est formé un filetage héli-coTdal (26) et que le fil métallique résistif chauffant (27) est disnosé au fond de ce filetage. 7. Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 6, caractérisé en ce que l'extrémité du tube est rendue rugueuse, avant le raccordement, en utilisant un marteau-burin rotatif. 8. Procédé pour raccorder deux tronçons de tube comprenant l'opération consistant à placer un manchon (13) sur les extrémités des tronçons de tube (11, 12) de manière que chacun des tronçons de tube soit recouvert par le manchon (13) et à former un raccordement entre le manchon et chaque extrémité de tube à laide du procédé selon l'une quelconque des revendications 1 a 7. Dispositif de 9. raccordement de tubes, comprenant un manchon de raccordement (13) et une extrémité de tube (11, 12), ce manchon s'emmanchant avec un certain jeu sur i1 extrémité de tube, caracté- risé en ce qu'il comprend en outre des moyens, pour obturer les extrémités de l'espace libre (16) compris entre l'extrémité de tube (11, 12) et le manchon (13), et une couche dc composition durcissable durcie sous une pression supérieure à la pression stmosphérique remplissant ledit espace libre (15), de telle manière que, lorsque l'intérieur du tube est à la pression atmosphérique, les extrémités de tube sont soumises à une pré-contrainte radiale dirigée vers l'intérieur. 10. Dispositif selon la revendication 9, caractérisé en ce que les moyens d'obturation des extrémités de l'espace libre (16) sont constitués par des anneaux d'étanchéité creux (19) disposés à l'intérieur de rainures (17) formées dans le manchon à chaque extrémité de l'espace libre (16), ces anneaux d'étanclléitá (19) étant gonflés par injection à l'intérieur de ceux-ci d'un fluide hydraulique ou d'une composition durcissable, de manière à ponter l'espace compris entre le manchon (13) et l'extrémité de tube (1t, 12). 11. Dispositif selon l'une quelconque des revendications 9 et 10, caractérisé en ce que la composition durcisoable est constituée par une composition de résine époxy. 12. Dispositif selon la revendication 11* caractérisé en ce que la composition de résine époxy contient un agent de remplis- sage, constitué notamment par de la poudre de carborundum. 13. Dispositif selon l'une quelconque des revendications 9, 10 et 11, caractérisé en ce qu'un élément résistif chauffant (27) est disposé à l'intérieur de l'espace (16) compris entre le manchon et l'extrémité de tube. 14. Dispositif selon la revendication 13, caractérisé en ce que dans l'alésage du manchon (13) est formé un filetage héRi- coïdal (26) et que l'élément résistif chauffant (27) est situé au fond de ce filetage hélicoïdal (26). 15. Dispositif selon l'une quelconque der; revendications 9 à 14, caractérisé en ce que l'extrémité de tube est rendue rugueuse. 16. Dispositif de raccord de deux tronçons de tube, dans lequel chaque tronçon de tube est raccordé à un manchon de raccordement commun en utilisant un dispositif de raccordement de tube selon l'une quelconque des revendications 9 à 15.