Brevet FR2361589A1 — publié le 19780310

L'rnveneion concerne les raccords de tuyaux et les procédés de fixation de ces raccords sur des extrémités de tuyaux. Un procédé connu de réparation d'un pipe-line sous marin consiste à utiliser des raccords soudés à rotules pour relier les extrémités d'un tube de remplacement d'une certaine longueur aux extrémités d'un pipe-line exposées par suite de la coupe et de ltelimination d'un tronçon défectueux de ce pipe-line. Un avantage important de ce procédé est que les raccords à rotules permettent de rattraper tout défaut d'alignement axial des extrémités exposées du pipe-line. Il est connu de souder ensemble les parties des raccords formant le joint à rotule, car la surface extérieure partiellement sphérique d'emboitement de l'élément comportant la rotule est dimensionnée avec précision,de manière à stembotter étroitement dans la surface intérieure et partiellement sphérique d'embottement de l'élément comportant la douille. Cependant, il n'est pas toujours possible de réaliser un emboitement étroit et entre la surface intérieure de l'extrémité cylindrique libre des éléments du joint et les extrémités correspondantes des conduits auxquels le joint doit être soudé.En effet, le diamètre extérieur du conduit . présente généralement une tolé rance de plus ou moins 1 ffi . Si le diamètre extérieur du conduit est inférieur de 1 ffi au diamètre nominal, un espace radial im- portant peut apparaltre entre ce conduit et 1' extrémité cylindrique libre de la partie correspondante du joint à rotule. En général, lorsque l'espace radial dépasse environ 3,2 mm, un congé de soudure reliant le raccord au conduit peut présenter des fractures résultant de contraintes le long de sa gorge. Si le diamètre extérieur du conduit dépasse environ 32 cm, le risque de la présence d'un espace radial supérieur à #,2 mm subsiste. Un problème analogue peut apparaltre pour la réparation d'une~colonne, c'est-à-dire d'un conduit vertical, dans l'eau. Lors de la réparation d'une colonne, il est classiqúe de couper et d'éliminer toute la longueur du conduit comprise entre la zone présentant la détérioration ou le défaut et la surface de l'eau. Le tronçon de conduit de remplacement est ensuite préparé de manière qu'une bride soit soudée à l'une de ses extrémités. Cette soudure est réalisée en surface. Ensuite, la bride est reliée par un congé de soudure à l'extrémité exposée de la colonne.De même que dans le cas de la réparation de conduits horizontaux, des problèmes apparaissent pour assurer que l'espace radial entre la bride et l'extrémité exposée du conduit convient à un congé de soudure concerne concerneun raccord destiné à être fixé sur l'extrémité d'un tuyau et comprenant un tube sur lequel une première cale est formée de manière à faire saillie à la surface intérieure. la partie la plus avancée de la cale présente en section perpendiculaire à l'axe longitudinal du tube, un cercle de#diamètre prédétermine. le terme "cale" utilisé dans le présent mémoire désigne une pièce de garniture ou une masse de matières dont la fonction est d'occuper l'espace compris entre deux parties-ismeliatement voisines. Un avantage du raccord de tuyaux selon l'invention est que la présence de la cale réduit le risque de fractures du congé de soudure. En outre, le raccord de tuyaux selon l'invention permet de simplifier les procédés de réparations des conduites détériorées, notamment des conduites sous-marines. B'invention concerne également un procédé de fixation d'un raccord du type décrit ci-dessus sur l'extrémité d'un tuyau, consistant à déterminer le diamètre extérieur de l'extré- mité du tuyau, et à usiner la cale afin de donner au cercle qu'elle forme un diamètre prédéterminé, à positionner le tube de manière qu'il chevauche l'extrémité du tuyau, et & elier le tube à la surface extérieure du tuyau par un congé de soudure. l'invention sera décrite plus en détail en regard des dessins annexés à titre d'exemples nullement limitatifs et sur lesquels la figure 1 est une coupe axiale de deux raccords de tuyaux selon l'invention ; et la figure 2 est une coupe axiale d'une variante du raccord de tuyaux selon l'invention. La figure 1 représente deux raccords 1 et 2 destinés à être fixés chacun sur l'extrémité d'un tuyau (non représenté). Chacun-des raccords 1 et 2 comprend un élément tubulaire la, 2a ouvert à ses extrémités et présentant une surface intérieure 3, une surface extérieure 5, une première extrémité 28 et une seconde extrémité 30 opposée à la précédente. Les éléments tubulaires ou tubes la et 2a étant sensiblement identiques, sauf à leurs secondes extrémités, seul le tube la sera décrit en détail. La surface intérieure 3 du tube la comporte deux cales longitudinales et en saillie ,à savoir une première cale 4 et une seconde cale 12. la cale 4 comprend une partie cylindrique droite 6 en saillie qui présente une surface 6a dont le diamètre intérieur est plus petit que le diamètre intérieur du tronçon sans cale f du tube la. la partie cylindrique 6 constitue en fait un cercle de diamètre prédéterminé. La surface 6a part de la première extrémité 28 parallèlement à l'axe longitudinal du tube la, vers ltintérieur de ce dernier. La partie 6 aboutit à une gorge 8. La cale 4 comporte également une partie tronconique 10 qui s'évase de la gorge 8 vers la surface intérieure 3 du tube la. La surface extérieure 5 du tube la comprend des parties tronconiques 23 et 25 s'évasant vers l'extérieur et reliées par une portée commune 24 qui est alignée sur la gorge 8. La surface intérieure 5 du tube la comporte également une seconde cale 12 espacée de la première cale 4 et présentant deux surfaces tronconiques 14 et 16 de même longueur, convergeant vers l'intérieur, des parties lisses de la surface intérieure 3 vers une arête commune 18. Cette dernière constitue la zone la plus avancée de la cale 12 et elle elle~##cle de diamètre prédéterminé. La seconde extrémité 30 du tube la est réalisée d'une seule pièce avec un élément partiellement sphérique 19 d'emboitement destiné à former un joint à rotule avec un élément partiellement sphérique et complémentaire 20 d'emboîtement situé à la seconde extrémité 33 du tube 2a. L'élément partiellement sphérique 19 du tube la comporte une surface extérieure partiellement sphérique 32 d'emboltement, réalisée avec précision et complémentaire d'une surface partiellement sphérique 22 d'emboitement, également réalisée avec précision et faisant partie de la surface intérieure du tube 2a. L'élément partiellement sphérique 19 constitue donc l'élément à rotule et l'élément partiellement sphérique 20 constitue ltélément à douille du raccord à rotule pouvant être formé entre les tubes la et 2a. Un joint annulaire 34 en élastomère est retenu entre les surfaces 22 et 32. On suppose qu'il est souhaité de réparer un pipe-line sous-marin ayant un diamètre extérieur de 609,6 mm et une épaisseur radiale de paroi de 12,5 mm, ce pipe-line étant fabriqué suivant la norme API 5LX. Le respect de cette norme nécessite que le diamètre extérieur du pipe-line ait une tolérance de plus ou moins 1 %.Par conséquent, son diamètre extérieur peut varier entre la valeur minimale de 603,5 mm et la valeur maximale de 615,7 mm. Pour pouvoir loger l'extrémité exposée d'un tel conduit, les raccords 1 et 2 sont réalisés de manière que leur diamètre intérieur soit,par exemple, de 619,12 mm dans les zones sans cales. De plus, ltépaisseur radiale de la paroi de ces zones des raccords 1 -et 2 est égale à 1,5fois celle du pipe-line, ctest-à-dire 19,05 mm. Le diamètre intérieur du tronçon cylindrique droit 6 de chaque cale 4 est choisi de manière à avoir une valeur de 606,42 mm. De même, l'arête 18 de la cale 12 est réalisée de manière que son diamètre intérieur soit de 606,42 mm . La surface 6a peut avoir une longueur de 51 mm, de meme que chacun des tronçons 10, 14 et 16. la distance comprise entre l'ar8te 18 et la partie cylindrique droite 6 peut être de 200 mm et chacun des raccords 1 et 2 peut avoir une longueur de 60 cm à 90 cm.Si le diamètre extérieur de l'extrémité de la conduite est mesuré et s'avère égal à 612,75 mm, le diamètre des cales 4 et 12 est défini par la surface 6a et le diamètre de l'arête 18 devient égal à 615,95 mm. Par conséquent, lorsque les extrémités 28 des tubes la et 2a sont emboîtées sur les extrémités exposées correspondantes du pipe-line sous-marin à réparer et que les extrémités de ce pipe-line sont centrées dans les tubes, un espace radial de 1,58 mm subsiste entre la surface extérieure 5 de chaque extrémité du pipe-line, d'une part, et la surface usinée 6a et l'ar8te 18 des cales 4 et 12, d'autre part, de chaque élément tubulaire. Cet espace radial convient à la réalisation d'un congé de soudure. Les soudures sous-marines sont avantageusement réalisées dans une chambre à l'intérieur de laquelle une atmosphère gazeuse est crée par refoulement de l'eau à l'aide d'un gaz. La figure 2 représente un raccord de tuyau destiné à être fixé sur l'extrémité d'une colonne (non représentée). Ce raccord 40 comprend un élément tubulaire 40a qui présente des extrémités ouvertes 42 et 44. La surface intérieure 46 du tube ou élément tubulaire 40a comporte des cales 48 et 50 faisant saillie vers l'intérieur. La cale 48 est située à l'extrémité 42 du tube 40a et comprend une partie cylindrique droite 52 qui présente une surface 52a parallèle à 1 axe longitudinal du tube et avan çant à l'intérieur de ce dernier, à partir de 11 extrémité 42. Une partie tronconique 55 s'évase de la partie cylindrique droite vers la surface intérieure 46 du tube. La cale 50 comporte deux parties tronconiques 56 et 58 qui se coupent pour former une arête commune 60. Le diamètre de cet arête 60 est égal au diamètre de la surface 52a de la partie cylindrique droite 52. L'extrémité 44 de l'élément tubulaire est réalisée d'une seule pièce avec une bride 62. Le raccord 40 peut être utilisé pour la réparation de colonnes dont au moins un tronçon est immergé. La longueur du tronçon de colonne comprise entre un point situé au-dessous de la zone détériorée et la partie dépassant à la surface de l'eau est coupée et éliminée, et le diamètre extérieur de la colonne ainsi exposée est mesuré.Les cales 48 et 50 sont ensuite usinées de manière que leur diamètre soit porté à une valeur prédéterminée. la bride 62 est ensuite soudée en bout sur un tube de remplacement, au-dessus de l'eau, puis ltextrémité 42 du raccord 40 est fixée par un congé de soudure à ltextrémité exposée du tronçon de colonne restant dans liteau. Le congé de soudure est avantageusement réalisé dans une atmosphère gazeuse créée à l'intérieur d'une chambre qui entoure les extrémités alignées de la colonne et du raccord 40. Dans la forme de réalisation représentée sur la figure 1, les tubes la et 2a présentent des gorges 8 destinées à loger une bague d'étanchéité en élastomère qui assume la fonction d'un joint hydraulique lorsque les éléments tubulaires sont montés sur les extrémités exposées de la conduite associée. La surface extérieure 5 des éléments tubulaires la et 2a comprend des parties coniques 23 et 25, comme mentionné précédemment, de manière que lesdits éléments tubulaires présentent une épaisseur c-onvenable de paroi dans le plan contenant la gorge 8. Dans les formes de réalisation décrites ei-dessus, chacun des raccords 1, 2, et 40 chevauche lteHrémité de la conduite associée à laquelle il doit être relié. Un avantage des formes de réalisation décrites cidessus du raccord selon l'invention est quelles simplifient le procédé de réparation des conduites détériorées, notamment des conduites sous-marines. Elles réduisent également les risques de rupture du congé de soudure reliant le raccord à~lteHrémité de la conduite. il va de soi que de nombreuses modifications peuvent entre apportées au raccord décrit et représenté, sans sortir du cadre de l'invention. REVEICADIONS 1. Raccord de tuyaux destiné à 8trie fixé sur l'extré- mité d'un tuyau et comprenant un élément tubulaire, caractérisé en ce qu'il comporte une première cale (4) réalisée d'une seule pièce sur l'élément tubulaire (la) et faisant saillie à la surface intérieure (3) de cet élément tubulaire, la partie la plus avancée de la cale (4) presentant, en section perpendiculaire à l'axe longitudinal de l'élément tubulaire (la), un profil en cercle de diamètre prédéterminé. 2. Raccord selon la revendication 1 , caractérisé en ce que la première cale (4) est située à une première extrémité (28) de l'élément tubulaire (la) et fait saillie vers l'intérieur de ce dernier, à partir de sa surface intérieure (3), cette cale (4) comprenant une partie cylindrique droite (6) située à pro ximité immédiate de la première extrémité (28) de l'élément tubulaire (la), cette partie (ó) avançant à l'intérieur dudit élément tubulaire (la), la cale (4) comprenant également une partie tronconique (10) qui s'évase de la partie circulaire droite (6) vers la surface intérieure (3) dudit élément tubulaire (la). 3. Raccord selon la revendication 2, caractérisé en ce que la partie cylindrique droite (6) et la partie tronconique (10) sont séparées par une gorge (8). 4. Raccord selon l'une quelconque des revendications 1 à 3, caractérisé en ce qu'une seconde cale (12) est réalisée d'une seule pièce avec 11 élément tubulaire (la) sur la même surface (3) que la première cale (4), mais à une cèrtaine distance de-cette dernière, la seconde cale (t2) présentant deux surfaces tronconiques (14,16) de même longueur et s'évasant vers une arête commune (18), 5. Procédé de fixation du raccord selon la revendication I sur ltextrémité d'une conduite, caractérisé en ce qu'il con sistre à déterminer le diamètre extérieur de l'extrémité de la conduite, et à usiner la cale (4) de manière à règler à un diamètre prédéterminé le cercle formé par ladite cale, à positionner l'élément tubulaire (la) de manière qu'il chevauche l2extré- mité de la conduite, et à fixer par un congé de soudure ledit élément tubulaire (la) sur la surface extérieure (5) de la conduite.