Brevet FR2479945A1 — publié le 19811009

La présente invention concerne un procédé pour l'isolation thermique des tuyaux, ainsi que le produit obtenu par la mise en oeuvre du procédé. L'invention concerne plus particulièrement l'isolation ther- mique des tuyaux par insertion d'un calorifuge à l'intérieur d'un espace tubulaire délimité entre un tuyau interne destiné à la circu- lation d'un fluide et un tuyau externe concentrique avec le tuyau interne. L'un des procédés utilisés à ce jour met en oeuvre de la mousse de polyuréthane, et présente les inconvénients suivants: - Le calorifuge est très sensible à l'humidité. Si l'humi- dité parvient à s'infiltrer jusqu'au calorifuge réalisé, il se pro- duit une réaction d'hydrolyse. Cette réaction chimique staccompagne d'un dégagement d'acide chlorhydrique capable d'attaquer le support de la mousse, c'est-à-dire les tuyaux. - Le calorifuge réalisé est également sensible à, la chaleur, et ntest pas utilisable au-dessus de 90 ou 10000. - La mise en oeuvre d'un tel procédé qui met en jeu des substances chimiques très agressives pour l'homme pose des problèmes de main d'oeuvre. - Le volume de mousse obtenu à partir du mélange générateur de mousse initial étant variable, et dépendant de la-température am- biante, il arrive que la mousse engendre l'apparition de pressions très fortes sur les parois des tuyaux, propres à endommager ces tuyaux. - Il est impossible de réaliser des raccords de haute étan- chéité. Les manchons de serrage et de raccordement sont d'un cout de fabrication élevé, ils exigent un travail intensif lors de leur mise en place, et ils risquent de n'être plus étanches au bout d'un cer- tain temps. - La tenue mécanique en température des mousses de polyuré- thane est mauvaise, et en tout cas inférieure à celle des mousses époxy. Dana tous les cas, la durée de vie moyenne des conduits obtenus ne dépasse pas 5 à 6 ans. Un procédé suivant l'invention, pour l'isolation thermique des tuyaux, consiste à introduire une mousse calorifuge à l'inté- rieur d'un espace tubulaire délimité entre deux tuyaux concentri- ques, et il est caractérisé en ce qu'on injecte dans ledit espace tu- bulaire une mousse à base de résines époxy. Suivant une caractéristique supplémentaire de l'invention, dans le cas o les tuyaux concentriques sont rectilignes, on injecte le mélange générateur de mousse par l'extrémité inférieure de l'es- pace tubulaire en maintenant les tuyaux inclinés. Suivant une caractéristique supplémentaire de l'invention, avant d'injecter le mélange générateur de mousse, on met en place dans l'espace tubulaire d'une part des butées de positionnement ra- diales qui sont coincées entre les deux tuyaux pour maintenir cons- tant l'écart entre les parois des tuyaux concentriques, et d'autre part une résistance chauffante. Suivant une caractéristique supplémentaire de l'invention, on effectue une jonction entre deux tronçons calorifugés en procé- dant de la façon suivante: - on soude directement bout à bout les tuyaux internes des deux tronçons, qui s'étendent au-delà des masses de mousse calorifu- ge; - on entoure l'espace laissé libre entre les deux masses de mousse calorifuge par un manchon en matière plastique qui comporte une fente longitudinale et dont les deux extrémités recouvrent sur une faible longueur les tuyaux externes des deux tronçons, la mise en place de ce manchon étant permise par un élargissement de la fen- te engendré par une déformation provisoire et élastique du manchon; - la fente étant tournée vers le haut, on se sert de cette dernière pour injecter à l'intérieur du manchon une certaine quanti- té de mélange générateur de mousse à base de résines époxy. Un tronçon calorifugé obtenu par la mise en oeuvre du procé- dé suivant l'invention est caractérisé en ce qu'il comprend deux tuyaux concentriques délimitant entre eux un espace tubulaire rempli d'une mousse à base de résines époxy. Suivant une caractéristique supplémentaire de l'invention, l'espace tubulaire renferme en outre une résistance électrique qui permet de maintenir à une température constante un fluide qui circu- le dans le réseau défini par le tuyau interne. Suivant une caractéristique supplémentaire de l'invention, le tuyau interne s'étend au-delà du tuyau externe et au-delà de la masse de mousse calorifuge à chaque extrémité du tronçon. Le dessin annexé, donné à titre d'exemple non limitatif, permettra de mieux comprendre les caractéristiques de l'invention. - Figure 1 montre un tronçon calorifugé obtenu par la mise en oeuvre du procédé suivant l'invention, en section suivant un plan passant par l'axe. - Figure 2 est une section Ii-II (fig 1). - Figure 3 est une vue en perspective du tube interne de ce tronçon, avant l'injection de la mousse. - Figui'e 4 est une vue latérale illustrant le procédé sui- vant l'invention. - Figures 5 et 6 sont deux vues, en section suivant un plan passant par l'axe, montrant la réalisation d'une jonction entre deux tronçons calorifugés. - Figure 7 est une section VII-VII (fig 6). Comme on peut le voir sur les figures 1 et 2, l'invention concerne la réalisation de conduites calorifugées composées d'un tuyau interne 1, d'un tuyau externe 2, et de mousse calorifuge 3 remplissant l'espace tubulaire délimité entre ces deux tuyaux. Les tuyaux 1 et 2 peuvent 8tre faits en une matière plasti- que, par exemple en chlorure de polyvinyle, tandis que la mousse 3 est à base de résines époxy. Le tuyau 1 permet la circulation d'un fluide, tandis que le tuyau 2 protège la mousse calorifuge de toute attaque mécanique ou chimique. Un traceur électrique 4 constitué par une résistance chauf- fante s'étend à proximité immédiate du tuyau interne 1 à l'intérieur de l'espace tubulaire. Ce traceur est utilisable pour chauffer le fluide contenu dans le tuyau interne lorsque la conduite est en ser- vice. Le fluide en question peut ainsi 8tre réchauffé, ou maintenu à une température d'un maximum d'environ 160 0. Il peut s'agir, par exemple, de fuel lourd devant 9tre maintenu à une température cons- tante de 6000. On peut bien entendu utiliser différents types de résistan- ces électriques en tant que traceur 4. Dans le cas de l'exemple choi- si, le traceur comprend deux fils métalliques 6 placés de part et d'autre d'un ruban résistant 7 dans une gaine isolante plate 5. Le ruban résistant 7 est fait de néoprène chargé au carbone, son coef- ficient de température pouvant 9tre positif ou négatif. Suivant l'invention, on procède de la façon suivante pour fabriquer les conduites calorifugées: - On prépare chaque tronçon calorifugé en collant de place en place autour du tuyau interne 1 des butées radiales de position- nement 8 (fig 3). - On introduit à l'intérieur du tuyau externe 2 le tuyau in- terne ainsi préparé: les butées de positionnement 8 se trouvent alors entre les deux tuyaux, et elles maintiennent constant l'écart entre les parois des tuyaux concentriques. Au cours de cette opération, on met également en place le traceur électrique 4. - On incline les tuyaux (fig 4), et on injecte par le bas dans l'espace tubulaire le mélange générateur de mousse à base de résines époxy. L'injection, qui a lieu à débit élevé, par exemple à un débit de l'ordre de 400 grammes à la seconde, est effectuée très rapidement: elle dure au maximum une quinzaine de secondes. Le pro- duit, très visqueux, s'accroche immédiatement aux parois, et réagit en quelques secondes sous l'effet de la chaleur dégagée par la réac- tion exothermique. La polymérisation intervient rapidement: la mous- se produite est dure après environ 3 minutes. Cette mousse n'exerce qu'une pression assez faible, par exemple de l'ordre de 2 bars, sur les parois des tuyaux, qui ne courent donc aucun risque de déforma- tion. Pour améliorer la qualité de la mousse, et diminuer l'effet de peau pendant le moussage, on peut réchauffer le tuabe interne à une température d'environ 800 par circulation d'eau chaude. En évi- tant la formation d'une peau à partir du mélange générateur de mous- se, on effectue une économie de matière, la peau étant constituée par de la résine pure, et on améliore l'isolation thermique. Toujours pour améliorer la qualité de la mousse, on peut procéder, au cours de l'opération de moussage, à l'injection d'un gaz inerte tel que l'azote ou l'argon sur la machine effectuant la distribution de mélange générateur de mousse. Cette injection gazeu- se agit notamment de deux façons: - 'une part, cela permet de "nucléer" le produit, c'est-à- dire d'augmenter le nombre des cellules fermées au détriment de cel- les qui s'interpénètrent, ce qui procure une meilleure isolation thermique. - D'autre part, cela permet d'abaisser la densité de la mousse et d'effectuer une économie par diminution de la consommation de résines époxy. Pour mieux apprécier les avantages du procédé suivant l'in- vention, on peut le comparer au procédé connu utilisant de la mousse de polyuréthane: ce dernier procédé nécessite un temps de réaction beaucoup plus long, un mélange générateur de mousse relativement li- tquide étant déversé dans les tubes mis en position horizontale, tan- dis que la pression exercée par la mousse en formation peut attein- dre 5 bars. Le procédé suivant l'invention permet de fournir aux instal- lateurs des tronçons rectilignes calorifugés comportant, à chaque extrémité, un tuyau intérieur 1 qui s'étend au-delà du tuyau externe 2 et au-delà de la masse de mousse calorifuge 3 (fig 5), ainsi qu' une extrémité de traceur électrique 4 suffisamment débordante. Pour raccorder deux tronçons calorifugés, on procède de la façon suivante: - On soude directement bout à bout les tuyaux internes 1 des deux tronçons (fig 5), la nature du joint de soudure 9 à réaliser étant fonction du matériau constitutif des tuyaux. - On relie les traceurs électriques 4 l'un à l'autre par une jonction électrique 15. - On entoure l'espace 10 laissé libre entre les deux masses calorifuges par un manchon en matière plastique 11 (fig 6 et 7). Ce manchon comporte une fente longitudinale 12, et pour le mettre en place, il suffit d'élargir cette fente provisoirement par déforma- tion élastique de l'ensemble du manchon. La longueur du manchon est telle que chacune de ses extrémités recouvre sur une faible longueur 13 le tuyau externe 2 de l'un des tronçons calorifugés. Entre le manchon 11 et les tuyaux externes 2, on peut placer des cordons de joints 14 faits, par exemple, de caoutchouc de butyle. - On termine en injectant à l'intérieur du manchon 11, en utilisant la fente 12 comme voie de passage, une certaine quantité de mélange générateur de mousse à base de résine époxy. Alors que les masses de mousse calorifuge 3 étaient précédemment réalisées de préférence à l'aide d'une mousse à polymérisation physique à deux composants comprenant en tant qu'agent moussant, un gaz fréon, on utilise cette fois une mousse à polymérisation chimique à deux com- posants comprenant un agent moussant chimique. Cette mousse s'ob- tient à partir d'un mélange très fluide, très lent en réaction, et très adhésif, qui s'écoule dans tous les interstices pour venir no- tamment imprégner les extrémités des masses de mousse 3. Ici encore, le mélange des composants suffit pour déclencher l'expansion de la mousse et sa polymérisation. La mousse 16 formée est d'une densité élevée, de l'ordre de à 600!:;/m3, alors que la densité des masses de mousse 3 est de l'ordre de 50 à 100 kg/m3. Cette mousse constitue un bouchon capable d'interdire à toute fuite survenant au niveau d'un tronçon calorifu- gé de se propager vers les tronçons suivants. Ce procédé de raccordement est généralisable à tous les ty- pes de raccords rectilignes ou en coude. On notera que les procédés connus mettant en oeuvre de la mousse de polyuréthane, et consistant à faire rétracter sur place une gaine thermorétractable entourant des coquilles de mousse préfa- briquée, ou encore à injecter un mélange générateur de mousse dans une selle lourde en acier, ne permettaient pas d'obtenir une telle étanchéité, et demandaient une manipulation coûteuse et délicate. Pour parfaire l'étanchéité de l'ensemble, on peut couler sur la fente du manchon de raccordement une colle époxy assurant à cet emplacement une bonne étanchéité superficielle. Le procédé suivant l'invention présente notamment les avan- tages suivants: - Il permet d'obtenir un coefficient d'isolationXégal à 0,0172, soit sensiblement 50% meilleur qu'avec de la mousse de po- lyuréthane (0,0240) et 100% meilleur qu'avec de la laine de verre (0,035). - Il permet des températures d'utilisation élevées, allant dans certains cas jusqu'à 160 ou 1700C0. - Vis-à-vis de l'eau ou de l'humidité, on ne risque aucune réaction, puisque la mousse époxy est hydrofuge. Il n'y a aucun ris- que d'attaque du support: bien au contraire, la mousse époxy, qui adhère très fortement au support, augmente la protection de celui- ci en agissant comme une peinture. - Au point de vue mécanique, la mousse époxy est très résis- tante. Elle est par exemple 20% plus résistante que la mousse de po- lyuréthane. - La mousse époxy, à cellules fermées, étant imputrescible, on peut compter sur une longue durée de vie des conduits calorifu- gés réalisés. Cette durée de vie est par exemple d'au moins 30 ans. tM-WEIMDICATIONS 1. Procédé pour l'isolation thermique des tuaux, consistant a introduire une mousse calorifuge à l'intérieur d'un espace tubu- laire délimité entre deux tuyaux concentriques, caractérisé en ce qu'on injecte dans ledit espace tubulaire une mousse à base de rési- nes epoxy. 2. Procédé suivant la revendication 1, caractérisé en ce que, dans le cas de tuyaux concentriques rectilignes, on injecte un mélange générateur de mousse par l'extrémité inférieure de l'espace tubulaire tout en maintenant les tuyaux inclinés. 3. Procédé suivant l'une quelconque des revendications pré- cédentes, caractérisé en ce qu'avant d'injecter le mélange généra- teur de mousse, on met en place dans l'espace tubulaire d'une part des butées radiales de positionnement qui sont coincées entre les deux tluyaux pour maintenir constant l'écart entre les parois de ces tuyaux, et d'autre part une résistance électrique chauffante. 4. Procédé suivant la revendication 3,' caractérisé en ce qu' on effectue une jonction entre deux tronçons calorifugés en procé- dant de la manière suivante: - on soude diredtement bout à bout les tuyaux internes des deux tronçons, ces tuyaux internes s'étendant au-delà des tuyaux externes et des masses de mousse calorifuge; - on raccorde l'une sur l'autre les résistances électriques des deux tronçons; - on entoure l'espace laissé libre entre les deux masses de mousse calorifuge par un manchon en matière plastique qui comporte une fente longitudinale et dont les deux extrémités recouvrent sur une faible longueur les tuyaux externes des deux tronçons, la mise en place de ce manchon étant permise par un élargissement de la fen- te engendrée par une déformation provisoire et élastique du manchon; - la fente étant tournée vers le haut, on se sert de cette dernière pour injecter à l'intérieur du manchon une certaine quanti- té de mélange générateur de mousse à base de résines époxy. 5. Procédé suivant l'une quelconque des revendications pré- cédentes, caractérisé en ce que, pour améliorer la qualité de la mousse formee, on injecte un gaz inerte pendant le moussage, de fa- çon à "nucléer" le produit, c'est-à-dire à augmenter le nombre des cellules fermées au détriment du nombre de celles qui s'interpénb- trent. 6. Procédé suivant l'une quelconque des revendications pré- cédentes, caractérisé en ce que, pour améliorer la qualité de la mousse formée, et éviter la formation de peau à partir du mélange générateur de mousse, on fait circuler de l'eau chaude dans le tube interne à une température de l'ordre de 80 C. 7. Tronçon calorifugé obtenu par la mise en oeuvre du procé- dé suivant l'une quelconque des revendications précédentes, caracté- risé en ce qu'il comprend deux tuyaux concentriques délimitant entre eux un espace annulaire rempli d'une mousse à base de résines époxy. 8. Tronçon calorifugé obtenu par la mise en oeuvre du procé- dé suivant l'une quelconque des revendications 3 et 4, caractérisé en ce qu'il comprend deux tuyaux concentriques délimitant entre eux un espace annulaire rempli d'une mousse époxy, et renfermant une ré- sistance chauffante à proximité du tuyau interne, cette résistance chauffante, composée de tronçons s'ammemblant aux m9mes endroits que les tuyaux, permettant de maintenir à une température constante un fluide qui circule dans le réseau défini par le tuyau interne. 9. Tronçon calorifugé suivant la revendication 8, caractéri- sé en ce que le tuyau interne et la résistanoe chauffante s'étendent au-delà du tuyau externe et de la masse de mousse calorifuge à cha- que extrémité du tronçon.