Brevet FR2521687A1 — publié le 19830819

L'invention concerne les tuyaux souterrains reconstitués destinés à transporter du gaz, de l'eau ou autre, ainsi qu'un procédé de reconstitution de ces tuyaux au moyen d'un corps mobile spécial. Les tuyaux souterrains usés extérieurement sont généralement reconstitués par divers procédés consistant par exemple à boucher les fuites de manière étanche ou à garnir intérieurement ces tuyaux d'un mince revêtement protecteur. Ces procédés permettent de pallier les petits défauts résultant essentiellement de la corrosion de la surface intérieure du tuyau provoquée par le fluide qui y circule, et se traduisant par de petits vides à l'endroit des points, ou par des trous d'épingle dans la paroi du tuyau. Par suite, ces procédés donnent de bons résultats dans la mesure où la paroi du tuyau conserve toute sa solidité sans poser de problèmes, c'est-à-dire, en d'autres termes, lorsque la paroi du tuyau conserve ses propriétés essentielles. Cependant les procédés ci-dessus ne permettent pas d'obtenir une reconstitution suffisante en présence d'une corrosion extérieure due à de l'eau souterraine, à des courants souterrains accidentels ou à d'autres causes aboutissant à la formation de grands trous dans la paroi du tuyau ou attaquant celle-ci sur de grandes surfaces. Quand la corrosion extérieure forme de grands trous ou de grandes ouvertures dans la paroi d'un tuyau, reconstitué au moyen d'un mince revetement intérieur, la pression de l'eau souterraine et de la terre agissent directement sur le revêtement mince qui peut se rompre en permettant ainsi à l'eau et à la terre de pénétrer dans le tuyau, ce qui rend ce tuyau inutilisable pour le transport du fluide. Pour lutter contre une telle corrosion extérieure, il est classique d'insérer dans le tuyau usé extérieurement un nouveau tuyau de polyéthylène ou autre résine analogue. Cependant ce procédé d'insertion pose un certain nombre de problèmes indiqués ci-après, car on doit faire entrer de force un nouveau tuyau de dimensions prédéterminées en le poussant par une extrémité du tuyau usé tout en le tirant, lorsque cela est nécessaire, par l'autre extrémité. (1) Comme, chaque fois qu'un segment élémentaire du nouveau tuyau, présentant une longueur relativement courte de l'ordre de 10 mètres, a été insérée, il faut souder thermique ment un nouveau segment élémentaire au segment précédent, le procédé ainsi mis en oeuvre présente un très mauvais rendement. (2) Le nouveau tuyau inséré par une extrémité du tuyau usé rencontre une très grande résistance à l'introduction de sorte que le diamètre extérieur du nouveau tuyau utilisé doit être plus petit que le diamètre intérieur du tuyau usé. Cela réduit considérablement la section effective du tuyau reconstitué et réduit donc sa capacité de transport. (3) Le procédé ne peut s'appliquer tel quel lorsque le tuyau usé présente une courbure ou un branchement. Il faut alors commencer par creuser le sol autour de la partie courbe ou portant le branchement, et cette partie doit être coupée pour qu'on puisse travailler dessus séparément. Ce procédé n'est donc absolument pas simple. L'invention a pour but de pallier les inconvénients ci-dessus en reconstituant des tuyaux souterrains usés extérieu rementr même si la corrosion extérieure est très importante, les tuyaux ainsi reconstitués présentant des caractéristiques tout à fait satisfaisantes, y compris en capacité de transport. L'invention a également pour but de créer un procédé très efficace de reconstitution de ces tuyaux souterrains en utilisant à cet effet un corps spécial mobile à l'intérieur des tuyaux. A cet effet, l'invention concerne un tuyau souterrain reconstitué, caractérisé en ce qu'il comprend un tuyau souterrain complètement usé extérieuremenfet unecouche revtte- ment intérieur obtenue par application d'une composition de résine liquide sous forme d'un tube d'épaisseur uniforme ou pratiquement uniforme, sur la surface intérieure du tuyau usé servant de support, et par durcissement de la composition de résine, la couche de revêtement présentant une solidité suffisante pour résister à une pression extérieure d'au moins 0,1 kg/cm2 par mètre de profondeur d'enterrement du tuyau. Les principales pressions extérieures agissant sur un tuyau enterré sont celles de la terre et de l'eau souterraine. Comme un tuyau complètement usé par corrosion extérieure est enterré depuis très longtemps, le sol entourant le tuyau s'est généralement consolidé jusqu'à atteindre un point d'équilibre, tandis que la paroi du tuyau restante retient la terre qui l'entoure. Par suite, la pression de la terre ne pose pratique ment pas de problèmes sauf aux endroits du tuyau soumis directement à des passages de roues. Ainsi la pression de l'eau souterraine est le principal facteur de pression extérieure. Cette pression de l'eau souterraine est généralement de l'ordre de 2 0,1 kg/cm par mètre de profondeur. Compte tenu des éléments ci-dessus, la couche de revêtement intérieur du tuyau reconstitué selon l'invention doit présenter une solidité capable de résister à une pression 2 extérieure d'au moins 0,1 kg/cm par mètre de profondeur d'en- terrement du tuyau. Comme il est vraisemblable que la paroi du tuyau usé extérieurement sur la face extérieure de la couche de revetement, présentera de grands trous ou de grandes surfaces complètement usées par corrosion extérieure, ce qui soumettra ainsi directement la couche de revêtement à la pression de l'eau souterraine, cette dernière doit être suffisamment solide pour supporter la pression en question. Ainsi, la couche de revêtement intérieur permet d'obtenir une étanchéité satisfaisante au passage du fluide et une résistance suffisante à la pression extérieure. Comme la couche intérieure de reconstitution du tuyau est obtenue par application et durcissement d'une épaisseur suffisante de résine liquide sur la surface intérieure du tuyau usé, le revêtement ainsi obtenu ne conduit qu'à une faible réduction de la section efficace du tuyau et, par conséquent, à une réduction minime de la capacité de transport de ce tuyau. L'invention concerne également un procédé de réalisation du tuyau reconstitué ci-dessus, ce procédé étant caractérisé en ce qu'une composition de résine liquide durcissant à la température ambiante et présentant une viscosité de l'ordre de 20.000 à 200.000 céntipoises et un indice thixotropique d'au moins 3, est appliquée, sous la forme d'un tube, sur la surface intérieure d'un tuyau souterrain usé grâce à l'action de poussée d'un corps mobile, et durcit de façon à former une couche de revêtement intérieur présentant une solidité suffisante pour supporter une pression extérieure d'au moins 2 0,1 kg/cm2 par mètre de profondeur d'enterrement du tuyau. Quand elle présente une viscosité inférieure à 20.000 centipoises, la composition de la résine s'affaisse et il devient alors difficile d'obtenir une couche épaisse. Au contraire si la viscosité dépasse 200.000 centipoises, la composition de résine présente une trop grande résistance au corps mobile, ce qui conduit à des difficultés pour effectuer le revêtement du tuyau.De plus, si l'indice thixotropique st2/ > 20 2 de la résine est inférieur à 3, # étant la viscosité pour une vitesse de cisaillement de 2 tours/minute et o 20 la viscosité pour une vitesse de cisaillement de 20 tours/minute, la couche de revêtement, après le passage du corps mobile, présente une trop faible vitesse de transition liquide-gel et tend donc à s'affaisser ou à se déformer avant de durcir, ce qui ne permet pas d'obtenir une épaisseur uniforme. L'utilisation de résines thermoducissables qui deviennent moins visqueuses quand on les chauffe, n'est pas souhaitable pour réaliser la composition du revêtement. Comme la composition de résine liquide utilisée dans le procédé selon l'invention est réglée de manière à présenter les propriétés indiquées ci-dessus, cette composition permet au corps mobile d'avancer doucement dans une opération de revêtement très efficace sans affaissements ni déformations de la résine appliquée sous forme d'une couche tubulaire donnant un revêtement fiable et d'épaisseur uniforme correspondant aux caractéristiques voulues. Cependant, quand on fait avancer des corps mobiles classiques dans des tuyaux complètement usés, ces corps ne peuvent progresser dans les tuyaux lorsque ceux-ci présentent une courbe ou un branchement. L'invention comprend donc des moyens permettant de résoudre ce problème. Plus précisément, le procédé selon l'invention utilise un corps mobile A constitué de plusieurs éléments symétriques par rapport à un plan perpendiculaire à la direction du mouvement, ces éléments étant conformés de manière à s'adapter parfaitement ou approximativement les uns aux autres, ces éléments étant reliés entre eux par un élément linéaire flexible. Une pression de fluide est appliquée à l'arrière du corps mobile A placé dans le tuyau, de manière à pousser celuici dans le sens de l'écoulement de façon qu'il produise un revêtement intérieur du tuyau par la composition de résine, tout en poussant cette composition vers l'avant, ce qui permet ainsi de résoudre le problème ci-dessus. L'invention sera décrite en détail au moyen des dessina ci-joints dans lesquels - la figure 1 est une vue en coupe d'un mode de mise en oeuvre du procédé de reconstitution de tuyaux selon l'invention - les figures 2A et 2B sont des vues en coupe illustrant le problème posé jusqu 1ici par les tuyaux présentant une courbure - la figure 3 est une vue en coupe d'un autre mode de mise en oeuvre du procédé de reconstitution de tuyaux selon l'invention - les figures 4A et 4B sont des vues en coupe représentant le mode de déplacement d'un corps mobile dans un coude en T lorsqu'on utilise le procédé de la figure 3 ;; - la figure 5 est une vue analogue représentant le mode de déplacement du corps mobile dans une autre forme de coude en T - les figures 6A à 6E sont des vues de capté, en élévation, représentant diverses formes de corps mobiles ; et - la figure 7 est une vue en coupe d'un corps mobile sphérique. La composition de résine liquide durcissant à température ambiante est de préférence du type durcissant en présence d'humidité ou du type à deux composants contenant un agent durcisseur. On utilise de préférence une composition de résine liquide durcissant à la température ambiante et présentant une viscosité comprise entre 20 C00 et 200.000 centipoises, avec de préférence une valeur de 30.ÔOO centipoises, et un indice thixotropique d'au moins 3. Un exemple d'une telle composition est fourni par un mélange à deux composants comprenant une résine époxy comme élément essentiel, et un agent durcisseur, ces deux éléments étant mélangés juste avant application. Cette composition forme une couche de résine flexible. La résine époxy est préparée en polymérisant par condensation du bisphénol A et de l'épichlorhydrine, comme indiqué ci-dessous. Quand on ajoute, à la résine époxy (composant principal, une résine comme agent, on obtient les réactions de durcissement suivantes (1) Réaction de liaison entre groupes époxy grâce à l'amine. (2) Réaction de liaison des groupes époxy avec un composé aliphatique ou aromatique possédant un hydroxyle. (3) Réaction de réticulation des groupes époxy par l'amine. La composition de résine forme une couche de reve- tement caractérisée en ce qu'elle garde sa forme, en ce qu'elle peut s'étirer fortement et en ce qu'elle adhère dans une certaine mesure sur la surface intérieure du tuyau. Cette composition permet ainsi d'atteindre les buts de l'invention. La composition de la résine incorpore en outre un agent thixotropique. Comme exemples d'agents thixotropiques utilisables, on peut citer des corps organiques tels que le polyéthylène à faible poids moléculaire, ou des corps inorganiques tels que la bentonite, l'oxyde de silicium ou l'amiante. La couche de revêtement présente de préférence une épaisseur de l'ordre de ll à 110 du diamètre des tuyaux usés. 100 On utilise en pratique des épaisseurs de l'ordre de 1 à 10 mm, par exemple une épaisseur d'environ 2 mm pour des tuyaux de 50 mm de diamètre. En présence de conditions anormales de pressions appliquées au terrain par des passages de roues ou autres charges, la couche de revêtement doit pouvoir supporter un allongement compris entre 10 et 100 % et de préférence de l'ordre de 20 %. La couche se déforme alors élastiquement pour absorber et compenser les efforts anormaux de pression dus au terrain, de manière à éviter toute fuite de fluide due par exemple à une rupture de la couche de revêtement. Dans ce cas, il est souhaitable de prendre des mesures de sécurité spéciale par détection de la réduction de la vitesse d'écoulement dans le tuyau par suite d'une déformation élastique de celui-ci. Un mode de mise en oeuvre du procédé selon l'invention est décrit sur la figure 1. On introduit tout d'abord un corps mobile 2 dans l'extrémité ouverte d'un tuyau usé 1, une composition de résine liquide a durcissant à la température ambiante étant également introduite dans le tuyau 1 en avant du corps 2 par rapport à son sens d'avancement. On applique ensuite au corps 2, par l'extrémité ci-dessus, une pression de fluide destinée à le faire avancer dans le tuyau 1. Bien que cela ne soit pas représenté ici, on peut remplacer la pression de fluide par un fil ou tout autre câble de traction. On introduit alors ce câble dans le tuyau 1, puis ensuite la composition de résine a et enfin le corps mobile 2 attaché au câble. En tirant sur ce câble par l'autre extrémité du tuyau 1, on fait avancer le corps 2. Dans tous les cas, le tuyau l se trouve recouvert intérieurement par un tube de composition a effectuant une transition gel-liquide lorsqu'on la pousse au moyen du corps mobile 2. Ce revêtement tubulaire durcit à la température ambiante en effectuant une transition inverse liquide-gel lorsqu'on le laisse reposer après le passage du corps mobile 2, de sorte qu'il se forme une couche de revêtement 11. Si le tuyau usé existant présente des coudes, comme indiqué sur les figures 2A et 2B, le corps mobile s'arr#te à l'endroit du coude et ne peut plus avancer. Par exemple lorsqu'on fait avancer un corps 02 dans un tuyau 01 présentant un coude 01R en équerre, ce corps mobile vient buter en avançant, contre la surface intérieure avant 01A du coude, lorsque le corps mobile présente la forme d'une balle comme illustré sur la figure 2A. Dans le cas d'un coude 01R en forme de T fermé par un bouchon, comme illustré sur la figure 2B, le corps mobile 02 s'arrête en venant se ficher dans l'espace creux 04 ou en venant buter contre une partie intérieure du tuyau. D'autre part, un corps sphérique peut tourner en roulant à l'endroit de la courbure de la figure 2A et continuer d'avancer au-delà du coude, cependant un tel corps sphérique se bloque de la même façon que les autres dans le cas d'un coude en T tel que celui de la figure 2B. Le procédé illustré sur la figure 3 permet d'effectuer le revêtement intérieur des tuyaux en résolvant le problème ci-dessus. Le travail est préparé sur le tuyau 1 en ouvrant ses deux extrémités opposées. On introduit tout d'abord un corps mobile 1 par une extrémité ouverte du tuyau 1. Une pression pneumatique produite par une soufflerie 5 branchée par l'intermédiaire d'un dispositif de réglage de pression 6 et d'une soupape d'arrêt 7, est appliquée à l'arrière du corps mobile A pour le faire avancer vers l'autre extrémité ouverte du tuyau 1. Le corps mobile A est constitué de deux éléments 2, 2' symétriques par rapport à un plan perpendiculaire au sens du mouvement, et conformes ou approximativement conformes entre eux. Les figures 6A à 6E représentent des exemples de ces él*- ments 2, 2' qui peuvent être sphériques, hexagonaux réguliers, elliptiques, ovales ou hexagonaux irréguliers. (Bien que dans les exemples illustrés ici, le corps mobile A soit constitué de deux éléments, ce corps A peut comporter trois éléments ou plus). Ces éléments 2, 2' sont reliés par un élément linéaire flexible 3 tel qu'un fil de tissu, un câble ou un ressort. Par un trou 8 percé dans le tuyau 1 au voisinage de l'extrémité ouverte mentionnée ci-dessus, on injecte une composition de revêtement a à forte viscosité dans le tuyau 1 en avant du corps mobile A ainsi réalisé. On met ensuite en marche la soufflerie 5 pour produire une pression pneumatique arrière entratnant le corps A le long de la surface intérieure du tuyau l,ce qui permet de recouvrir intérieurement le tuyau 1 par la composition a se présentant sous la forme d'un tube continu. Le corps mobile A servant à mettre en oeuvre le procédé selon l'invention passe dans les coudes en forme de T bouché de la manière décrite ci-après. Parmi les deux éléments 2, 2' se déplaçant vers l'avant dans la position avant-arrière représentée sur la figure 4A, l'élément avant 2 pénètre le premier dans l'espace bouché 4 et s'arrête à l'entrée ou au voisinage de l'entrée de cet espace bouché de manière à le fermer. Comme le coude en T présente la forme approximative d'une équerre, l'élément arrière 2' vient en contact avec l'élément avant 2 qui s'est arrêté, et continue son mouvement vers l'avant dans une autre section de tuyau, comme indiqué sur la figure 4B. Ensuite l'élément arrière 2' précède l'élément avant 2 en tirant ~t élément 2 à l'arrêt pour l'entratner au moyen de l'élément linéaire 3, ce qui permet ainsi aux deux éléments de passer le coude en position avant-arrière inverser comme indiqué en pointillé sur la figure 4B. Comme les deux éléments 2, 2' sont conformes ou approximativement conformes l'un à l'autre, et symétriques par rapport à un plan perpendiculaire à la direction du mouvement, la relation avant-arrière inverse de ces deux éléments n'a pratiquement pas d'effet sur le mouvement ultérieur du corps A en soi, ce qui permet au travail de se poursuivre à l'intérieur du tuyau. La figure 5 représente un coude en T muni d'un espace allongé 4 fermé par un bouchon. Quand l'élément avant 2 des deux éléments 2, 2' pénètre dans l'espace 4, l'air continu dans l'espace 4 est comprimé, ce qui conduit à une surpression qui agit ensuite en amortisseur d'air permettant à l'élément avant 2 de s'arrêter sans pénétrer très profondément dans l'espace 4. Par suite, les deux éléments 2, 2 se comportent exactement de la mAme manière que ci-dessus et passent le coude en inversant leur relation avant-arrière, sans de bloquer, Dans ce cas, il est souhaitable que la longueur de laélement linéaire 3 soit légèrement plus grande que la distance L de pénétration de l'élément avant 2 dans l'espace 4. Il est particulièrement souhaitable que le corps mobile présente la structure représentée à plus grande échelle sur la figure 7. Les deux éléments 2, 2' du corps mobile, représenté sur cette figure, sont en matière élastique. L'élément linéaire flexible 3 présente une longueur telle que la distance d'une face à l'autre entre les deux éléments représente environ la moitié du diamètre du tuyau à reconstituer. Il est préférable d'utiliser comme matériau élastique du caoutchouc naturel ou synthétique, et en particulier du caoutchouc mousse, car lorsque les deux éléments réalisés dans un tel matériau sont soumis 2 à une pression arrière d'environ 1 à 2 kg/cm2, et à la pression de l'air confiné entre eux, ces éléments s'étirent radialement dans le tuyau et viennent en contact étroit avec la surface intérieure de celui-ci. Une autre raison de ce choix est que ces éléments avancent doucement et ne risquent pas de réduire localement l'épaisseur du revttement au-dessous d'eux par l'effet de leur poids. Il est préférable d'utiliser pour l'élément linéaire 3 un fil d'acier inoxydable présentant une flexibilité et une solidité convenables. Ce fil présente avantageusement un diamètre de 1,6 mm lorsqu'on l'utilise dans des tuyaux de 50 à 75 mm, et un diamètre d'environ 1 mm lorsqu'on l'utilise dans des tuyaux de 25 à 38 mm. Si la distance face à face entre les deux éléments dépasse nettement la moitié du diamètre du tuyau à reconstituer pour atteindre par exemple une valeur égale à ce diamètre, ou Si cette distance est nettement plus petite que le diamètre du tuyau, les éléments ne tournent plus en douceur dans les coudes en équerre ou en T.On a constaté que les meilleurs résultats étaient obtenus lorsque l'élément flexible linéaire présentait la longueur (c'est-à-dire la distance d'une face à l'autre) ci-dessus, et lorsque cet élément présentait une rigidité convenable à la courbure. La figure 7 représente en outre des plaques d'accrochage 9 de l'élément linéaire 3 dans les éléments 2, 2', et des éléments de retenue 10 maintenant en place les extrémités de l'élément 3 introduites dans des trous des plaques 9. Ces plaques, ces extrémités et ces éléments de retenue sont tous noyés dans la mousse de caoutchouc Néoprène constituant les éléments 2, 2'. Quand on l'utilise sur un tuyau existant présentant une fuite de taille non négligeable, on peut objecter au procédé décrit ci-dessus que la composition de revêtement coulant par la fuite dans le sol entourant le tuyau au cours de l'opéra- tion de revêtement, risque de se trouver éjectée, aussitôt après le passage du corps mobile, par le fluide sous pression entratnant ce corps mobile. On peut pallier ce risque en maintenant l'intérieur du tuyau 1 à une pression plus élevée que la pression d'entratnement du corps A effectuant le revêtement, et ceci pendant une durée prédéterminée avant d'entreprendre l'opération de revatement. La composition de revêtement a coule alors complètement dans le sol environnant la fuite de manière à consolider ce sol. Plus précisément ce résultat peut être obtenu en remplissant le tuyau 1 par la composition de revêtement et en maintenant l'intérieur du tuyau en surpression pendant une certaine période de temps, ou en introduisant une paire de corps mobiles avant et arrière A, A par une extrémité du tuyau 1, la composition de revêtement a étant maintenue entre ces corps A, A, puis en amenant les corps mobiles A, A jusqu'a' une position dans laquelle ils se situent de part et d'autre de la fuite, l'autre extrémité du tuyau 1 étant fermée. RIVINDICATIONS 10) Tuyau souterrain reconstitué, caractérisé en ce qu'il comprend un tuyau souterrain complètement usé extérieurement (1) et une couche de revêtement intérieur (11) obtenue par application d'une composition de résine liquide (a) sous forme d'un tube d'épaisseur uniforme ou pratiquement uniforme, sur la surface intérieure du tuyau usé (1) servant de support, et par durcissement de la composition de résine (a), la couche de revêtement (11) présentant une solidité suffisante pour résister à une pression extérieure d'au moins 0,1 kg/cm2 par mètre de profondeur d'enterrement du tuyau. 20) Tuyau selon la revendication 1, caractérisé en ce que la composition de résine (a) durcit dans des conditions telles que la couche de revêtement (11) puisse s'allonger d'environ 10 à 100 % 30) Procédé de réalisation d'un tuyau reconstitué, selon lune des revendications 1 et 2, procédé caractérisé en ce qu'une composition de résine liquide (a) durcissant à la température ambiante et présentant une viscosité de l'ordre de 20.000 à 200.00 centipoises et un indice thixotropique d'au moins 3, est appliquée, sous la forme d'un tube, sur la surface intérieure d'un tuyau souterrain usé (1) grâce à l'action de poussée d'un corps mobile (2, A), et durcit de façon i former une couche de revêtement intérieur (11) présentant une solidité suffisante pour supporter une pression extérieure d'au moins 0,1 kg/cm2 par mètre de profondeur d'enterrement du tuyau. 40) Procédé selon la revendication 3, caractérisé en ce que le tuyau (1) est recouvert intérieurement d'une comr position de résine (a) dont l'épaisseur est de l'ordre de 1/100 à 1/10 du diamètre du tuyau (1). 50) Procédé selon quelconque des revendications 3 et 4, caractérisé en ce qu'un fluide sous pression est appliqué sur l'arrière du corps mobile (A) placé dans le tuyau (1), de manière à entratner ce corps mobile dans le sens de l'écoulement dans le tuyau pour qu'il applique la composition de résine (a) sur la surface intérieure de ce tuyau (1), ce corps mobile étant constitué de plusieurs éléments (2 > ,(2'), symétriques par rapport à un plan perpendiculaire à la direction du mouvement, et conformes ou approximativement conformes l'un à l'autre, ces éléments étant reliés par un élément linéaire flexible (3). 60) Procédé selon l'une quelconque des revendications 3 à 5, caractérisé en ce que le corps mobile (A) est constitué d'éléments sphériques. 70) Procédé selon l'une quelconque des revendications 3 à 6, caractérisé en ce que les éléments du corps mobile sont réalisés dans un matériau élastique 80) Procédé selon l'une quelconque des revendications 3 à 7, caractérisé en ce que les éléments du corps mobile sont réalisés en caoutchouc mousse.