Brevet FR2530179A1 — publié le 19840120

La présente invention concerne un procédé et un appareil de revêtement de tuyauteries métalliques à l'aide d'une bande protectrice armée et adhésive, ainsi qu'une tête d'extrusion d'une telle bande. L'invention concerne aussi des tuyauteries revêtues par mise en oeuvre du procédé et de l'appareil précités ainsi que de la tête destinée à former le revêtement. Les tuyauteries métalliques utilisées pour le transport des liquides et des gaz et en particulier les canalisations de pétrole, doivent comporter un revêtement extérieur destiné à les protéger contre la corrosion. On utilise le plus souvent, pour cette protection et aussi à cause de son coût relativement faible, une protection formée d'une matière plastique, habituellement du polyéthylène -appliqué par enroulement à la face externe des tuyauteries. Cependant, ce revêtement présente certains inconvénients car il est vulnérable aux chocs, à la flexion et aux contraintes de diverses natures qui peuvent être appliquées pendant le stockage, la manutention, le transport et la pose des tuyauteries dans le sol De plus, la continuité de l'adhérence de la couche protectrice à la tuyauterie, et le maintien sans détérioration, surtout avant la pose des tuyauteries dans le sol, ne sont pas toujours assurés, de même qu'il n1 est pas certain que, après l'enfouissement des tuyaùteries, celles-ci puissent supporter d'une manière fiable les contraintes dues aux mouvements sismiques du sol ou aux agents atmosphériques ou terrestres L'invention concerne un revêtement protecteur de tuyauteries métalliques qui possède une excellente résistance mécanique et peut conserver son intégrité pendant de très longues périodes, surtout pendant les phases de manutention et de mise en place des tuyauteries. Le procédé selon l'invention se caractérise par l'extrusion, sur la tuyauterie, d'au moins une bande d'une matière plastique ayant au moins une armature. Selon l'invention, la bande de matière plastique est enroulée en hélice et elle adhère à la tuyauterie dès son extrusion ; l'enroulement est assuré d'une manière telle que les bords de la bande se recouvrent, l'ensemble formant un revêtement ayant deux ou plusieurs couches parfaitement soudées les unes aux autres. L'armature de la bande composite extrudée est introduite pendant l'extrusion de la bande entre deux courants de matière plastique à l'état pâteux si bien que l'armature est enrobée dans la masse fluide qui l'entoure. Une bande monolithin,ue armée est ainsi obtenue à la sortie de la tête d'extrusion et elle est enroulée à la surface de la tuyauterie à laquelle elle adhère tout en étant encore à l'état plastique. La tuyauterie revêtue par mise en oeuvre de ce procédé se caractérise en ce que son revêtement est formé d'au moins une bande de matière plastique armée enroulée en hélice et adhérant intimement à la tuyauterie. Evidemment, l'armature incorporée. à la structure de la bande de matière plastique doit avoir les caractéristiques que doit posséder la structure de la bande à l'emplacement nécessaire. En outre, l'armature peut être formée de fils d'une matière synthétique ou de verre, qui peuvent être enrobés dans la matière plastique de la bande pendant l'extrusion de celle-ci. Enfin, l'armature de la bande peut être avantageusement formée soit par une série de fils parallèles disposés en une ou plusieurs couches, soit par une étoffe ayant une chaîne parallèle aux bords de l'élément de bande, la trame étant perpendiculaire à la chaîne, soit aussi par un tissu déformable de configuration géométrique différente. La largeur de l'armature peut varier entre toute la largeur de la bande de matière plastique et une fraction de cette largeur, afin que la couche de revêtement de la tuyauterie métallique possède une armature du degré voulu pour l'application particulière envisagée. Le procédé d'extrusion de la bande armée et l'ap plication de la bande elle-même sur la tuyauterie métallique ont lieu de façon continue et sont subordonnées l'une à l'autre, car la bande extrudée, lorsqu'elle est encore chaude et à l'état pâteux, est enroulée immédiatement en hélice et collée à la tuyauterie métallique qui a été préalablement traitée par une substance adhésive convenable, comme représenté sur la figure 1 des dessins annexés, décrite dans la suite du présent mémoire. Le recouvrement partiel'd'une couche formée par la bande avec la couche précédente à laquelle elle adhère, lorsqu'elle est enroulée avec le pas voulu, assure la formation d'un revêtement monolithique comprenant un nombre variable de couches, l'armature pouvant être disposée dans toutes les couches ou dans une partie seulement, par limi tation, comme indiqué'précédemment, de la largeur de l'armature dans une coupe transversale de la bande dans laquelle l'armature est incorporée. D'autres caractéristiques et avantages de l'ìn- vention ressortiront mieux de la description qui va suivre, faite en référence aux dessins annexés sur lesquels les figures 1 et lA -représentent à titre illustratif deux exemples d'appareil destiné à la mise en oeuvre du procédé selon l'invention, en perspective avec des parties représentées en coupe la figure 2 est une coupe axiale d'une tête d'ex trusion utilisée pour la formation de la bande de revêtement selon l'invention la figure 3 est une coupe partielle d'une tuyauterie métallique ayant un revêtement réalisé selon l'invention ; et les figures 4, 5 et 6 sont des coupes transversales à plus grande échelle de trois bandes armées réalisées selon l'invention. L'appareil représenté sur la figure 1 comporte un ensemble d'extrusion alimenté en une matière plastique convenable telle que le polyéthylène, afin que la bande de revêtement utilisée soit extrudée, de la manière décrite dans la suite du présent mémoire. L'ensemble d'extrusion est raccordé à une tête d'extrusion décrite en détail dans la suite du présent mémoire en référence à la figure 2. La tête d'extrusion est recoupée par un guide destiné au passage de la bande d'armature formée d'une matière convenable telle que des fibres de verre etjou des matières synthétiques et/ou des fils textiles ou métalliques, suivant les caractéristiques particulières qui doivent être obtenues dans chaque cas. L'armature C est enroulée sur une ou plusieurs bobines C1 destinées à alimenter sans interruption une tête d'extrusion A, comme décrit dans la suite du présent mémoire . - La tête d'extrusion A représentée sur la figure 2 comporte deux canaux 30 et 30' d'entrée de la matière plastique à l'état pâteux, reliés à des extrudeuses à vis qui sont elles-mêmes alimentées en matière granulaire. Dans des zones 31, 31', la section circulaire des canaux 30, 30' se modifie afin que las canaux se raccordent à des canaux symétriques 32, 32' de section rectangulaire qui forment deux courants de matière plastique qui sont destinés à être extrudés ensemble afin que 11 armature soit enrobée.Comme la tête A a une structure formée d'élé- ments mécaniques symétriques1 on ne décrit dans la suite du présent mémoire, par raison de brièveté, qu'un seul de ces éléments. ainsi, le canal 32 qui forme l'un des deux courants de matière, parvient dans une zone 4 dans laquelle l'épaisseur du courant de matière plastique peut .être réglée à l'aide d'une barre 36.d'extrusion commandée par des éléments 38 à vis, et les canaux convergent symétriquement comme indiqué par la référence 35 en formant un canal unique d'extrusion 40 à l'extrémité de la tête A qui aboutit à une embouchure 43 d'extrusion. La bande 50 qui représente l'armature passe dans une chambre 52 formée entre les canaux 30 et 30' et elle est accrochée par les parois d'une aiguille 34 de chauf fage et de réglage de tension, cette aiguille comportant des fentes convenables 56 et des éléments externes à vis (figure 2) destinés à être places juste après le point de convergence 58 des deux courants de matière plastique à l'état pâteux provenant du canal 35, afin que l'aiguille soit élastique et puisse être réglée. L'extrémité 43 de la tête d'extrusion a aussi une certaine élasticité obtenue à l'aide de fentes symétriques 44 qui permettent le réglage de l'épaisseur de la bande armée à la sortie, à l'aide de dispositifs 60 comportant des vis. La description qui précède montre clairement que#, grâce au réglage obtenu à l'aide des dispositifs externes à vis 38, 60, agissant séparément sur les parties 34, 35 du canal 40, la tension de l'armature 50 peut être réglée et la pénétration de l'armature dans les deux courants de matière plastique et entre ceux-ci peut être assurée. La figure 1A représente un autre appareil d'extrusion d'une bande composite armée CD. Le procédé mis en oeuvre est plus simple et moins onéreux, tout en étant réalisé selon l'invention. La bande armée CD7 au lieu d'être extrudée simultanément par une seule tête A comme représenté sur la figure 1, est formée par extrusion séparée de deux couches de matière plastique, avec deux têtes d'extrusion (figure 1A) et elle est recomposée immédiatement par incorporation de l'armature C grâce à un laminage assuré par une calandre placée en aval de l'emplacement d'extrusion. Les caractéristiques de la bande composite CD sont analogues à celles qui sont obtenues avec l'appareil représenté sur la figure 1, mais, étant donné la plus grande dispersion de chaleur dans ce cas, une source de chaleur comprenant une batterie de lampes infrarouges S est placée en aval de l'emplacement de calandrage (figure 1A). La bande composite est enroulée immédiatement et de façon continue sur une tuyauterie F comme décrit pour l'appareil représenté sur la figure 1. La bande monolithique composite CD ainsi obtenue comme décrit en référence à la figure 1) à la sortie de la tête d'extrusion A, est encore à l'état plastique et, selon l'invention, elle est enroulée immédiatement en hélice sur la tuyauterie F (figure 1) afin qu'elle adhère intimement et fermement à la face externe de la tuyauterie. Suivant les critères particuliers fixés par l'uti.lisation prévue des tuyauteries F, ces dernières peuvent comporter un enroulement protecteur appliqué par mise en oeuvre du procédé de l'invention à l'aide d'une bande CD ayant les caractéristiques voulues. Les figures 4 à 6 sont des coupes transversales de bandes composites CD ayant des bandes d'armature C de largeurs différentes. Dans le cas particulier de la figure 4, la bande d'armature C a une largeur L1 qui correspond à peu près au tiers de la largeur de la bande composite CD. Au contraire, la bande'd'armature C des figures 5 et 6 a respectivement une largeur L2 et L3, correspondant aux deux tiers et-à la totalité de la largeur de la bande composite considérée CD respectivement. L'enroulement de la bande composite CD sur la tuyauterie F est réalisé de la manière suivante, notamment en référence aux figures 1 et 3. La tuyauterie F est d'abord traitée afin qu'elle reçoive une couche d'un adhésif convenable, comprenant une première couche d'un agent d'accrochage puis une couche de colle, convenant à la formation d'une continuité d'adhérence entre le métal de la tuyauterie et la matière plastique de la bande composite CD. Dans des applications particulières mais non limitatives de la tuyauterie F (notamment pour les canalisations de transport de grand diamètre et dans les applications analogues), les dimensions des tuyauteries sont considérables et, dans ce cas, elles sont supportées convenablement par des rouleaux inclinés afin que l'ensemble puisse présenter un déplacement axial par rapport à l'appareil de la figure 1, avec rotation autour de l'axe de la tuyauterie à vitesse convenable. Les supports et rouleaux inclinés provoquent simultanément une rotation de la tuyauterie autour de son axe afin que la bande composite CD s'enroule en hélice sur la tuyauterie F. Comme indiqué précédemment, l'enroulement de la bande composite CD sur la tuyauterie F est réalisé en même temps que l'extrusion de la bande, c'est-à-dire lorsque cette dernière est encore à l'état pâteux et a un degré convenable de plasticité. Cette condition qui est essentielle pour la mise en oeuvre de l'invention, peut aussi être garantie par disposition, à proximité de la zone d'enroulement sur la tuyauterie F, de sources convenables S de chaleur donnant la plasticité nécessaire à la bande composite CD afin qu'elle puisse se souder d'elle-même à la couche d'adhésif et à la couche précédente, dans la zone de recouvrement. A la sortie de l'embouchure 14 d'extrusion formée dans la tête B, la bande composite CD parait sous forme d'un élément composite étant donné que les deux courants formés dans les espaces 32 (figure 2) sont fermement raccordés l'un à l'autre, s'interpénètrent et enrobent l'armature C sous une forme continue. L'incorporation de l'armature entre les deux courants de matière plastique peut être-assurée et même améliorée par adoption d'une armature tissée comprenant des fils ayant des caractéristiques différentes, par exemple enrobés d'une résine. Lors de l'utìlisation d'une bande composite CD du type représenté sur les figures 4 et 5, l'enroulement sur la tuyauterie F est exécuté par maintien de l'armature C de la bande composite à l'arrière, compte tenu du sens des spires de l'hélice, c'est-à-dire à gauche sur la figure 3. Cette caractéristique est destinée à fixer la couche d'armature C dans la position voulue d'enroulement formant le revêtement de la tuyauterie F. Comme l'indiquent les figures 3 et 5, si l'on appelle L la largeur de la bande composite CD et N le nombre total de couches du revêtement de la tuyauterie F, le pas P de l'enroulement hélicoïdal P est donné par la relation P = L/N. De même, si un nombre N1 des N couches d'un revêtement donné doivent comporter l'armature C, la largeur L1 de l'armature incorporée-peut être déterminée par la relation L1 = N1.L/N. Par exemple, lorsqu'on veut obtenir, avec une bande CD de 48 cm de largeur, un revêtement formé de N = 4 couches, le pas de l'hélice est alors P = 48/4 = 12 cm. En outre, lorsque trois couches seulement doivent être munies de l'armature C, la largeur L1 de l'armature est dans ce cas L1 = 3.48/4 = 36 cm. Comme l'indique la figure 1, la bande extrudée CD qui quitte l'embouchure 14 d'extrusion de la tête A à l'état plastique, est enroulée en hélice de la manière indiquée précédemment. sur la tuyauterie F qui a été traitée antérieurement par une couche adhésive G afin que le revêtement obtenu ait les caractéristiques voulues. Le cas échéant, une face de la bande composite CD ou les deux peuvent être chauffées peu avant le contact de la bande avec la tuyauterie F afin que l'adhérence soit assurée non seulement sur la tuyauterie mais aussi entre les spires en recouvrement de la bande hélicolàale. L'adhérence de cette bande est-aussi assurée par un ou plusieurs rouleaux -H, repoussés élastiquement et placés à la périphérie de la tuyauterie F afin qu'ils compriment la couche de revêtement contre la tuyauterie et facilitent cette adhérence. Evidemment, au cours de l'opération d'enroulement de la bande composite CD, la tuyauterie F peut être entraînée en rotation autour de son axe et déplacée axialement par rapport'à la tête d'extrusion A à la vitesse voulue (mouvement hélicoidal). Dans le mode de réalisation avantageux d'appareil représenté sur la figure 1, convenant au revêtement de tuyauteries de très grand diamètre, l'appareil peut être muni d'une base portant des rouleaux revêtus de caoutchouc et inclinés par rapport à l'axe de la tuyauterie, des moteurs faisant tourner la tuyauterie et la déplaçant paral lèlement à son axe. La description qui précède indique notamment que l'invention permet la disposition satisfaisante et rationnelle de couches de revêtement armées adhérant à la surface des tuyauteries afin que celles-ci soient protégées efficacement et d'une manière fiable. Il est bien entendu que l'invention n'a été décrite et représentée qu'à titre d'exemple préférentiel et qu'on pourra apporter toute équivalence technique dans ses éléments constitutifs sans pour autant sortir de son cadre. Par exemple, l'appareil représenté sur la figure 1 peut comporter au moins deux têtes d'extrusion A convenablement disposées et espacées les unes par rapport aux autres afin qu'une couche de revêtement comprenant au moins deux bandes dont l'une au moins est une bande composite munie d'une armature, soit formée rapidement. REVENDICATT ON S 1. Procédé de recouvrement de tuyauteries métalliques d'un revêtement protecteur, caractérisé en ce qu'il comprend l'extrusion sur la tuyauterie (F) d'au moins une bande (CD) de matière plastique ayant au moins une armature (C). 2. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que la bande (CD) de matière plastique, juste après son extrusion, est enroulée en hélice et adhère à la tuyau terie (F)-, le cas échéant sous l'action de rouleaux de compression ( 3. Procédé selon l'une des revendications 1 et 2, caractérisé en ce que 11 enroulement hélicoïdal de la bande (CD) sur la tuyauterie (F) est réalisé par recouvrement et collage des bords de la bande (CD) afin qu'elle forme une couche monolithique de revêtement ayant les caractéristiques voulues. 4. Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que l'armature (C) est incorporée dans une partie de la largeur de la bande (D) de matière plastique, et, pendant l'enroulement en hélice de la bande composite tCD), l'armature (C) est placée au moins en regard d'une partie d'une zone dépourvue d'armature de la bande composite déjà enroulée 5. Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 4, -caractérisé en ce qu'il comprend le chauffage supplémentaire d'une face au moins de la bande composite (CD) à l'emplacement d'enroulement hélicoïdal de la bande composite sur la tuyauterie (F). 6. Tuyauterie métallique munie d'une couche de revêtement, réalisée par mise en oeuvre du procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 5, caractérisée en ce que le revêtement comprend au moins une bande (CD) de matière plastique armée, enroulée en hélice sur une tuyauterie (F) et adhérant fermement à celle-ci. 7. Tuyauterie selon la revendication 6, caractérisée en ce qu'une armature (C) de la bande est incorporée dans la masse de la bande afin qu'elle soit disposée sur une partie au moins de la section transversale de la bande. 8. Tuyauterie selon l'une des revendications 6 et 7, caractérisée en ce que l'armature (C) est formée de fils de verre tissés dont une partie est enrobée de résine afin que l'adhérence à la matière plastique soit accrue, ou le revêtement est formé de matière synthétique. 9. Appareil destiné à la mise en oeuvre du procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 5, caractérisé en ce qu'il comporte au moins une tête d'extrusion (A) destinée à l'extrusion d'une bande composite (CD), et un dispositif de support d'une tuyauterie métallique (F) afin qu'elle puisse tourner et placé en face de l'embouchure d'extrusion (14) de la tête afin que la bande composite extrudée, alors qu'elle est encore à l'état plastique, soit appliquée à la périphérie de la tuyauterie, par enroulement-progressif et afin qu'elle adhère à la tuyauterie. 10. Appareil selon la revendication g, caractérisé en ce que le dispositif de support de la tuyauterie (F) assure un déplacement hélicoïdal de la tuyauterie afin que la bande composite extrudée par la tête A soit enroulée en hélice à l'aide de rouleaux (H) de compression qui repoussent la bande enroulée en hélice et provoquent sont adhérence à la périphérie de la tuyauterie. 11. Tête d'extrusion d'une bande de matière plastique, dans laquelle la matière plastique converge vers un orifice de passage d'une matière d'armature, caractérisée en ce que la tête (A) comporte un dispositif presseur destiné à assurer le transport et le réglage de l'avance de i'ar- mature dans la matière plastique dans une phase d'extru- sion simultanée afin que l'armature soit incorporée à la matière plastique. 12. Tête selon la revendication 11, caractérisée en ce que le dispositif presseur comporte des# paires d'éléments de section variant progressivement, l'un des éléments de chaque paire étant flottant, les faces externes de l'ar mature passant entre ces éléments qui la compriment afin que le débit de matière plastique soit réglé. 13. Tête selon l'une des revendications 11 et 12, caractérisée en ce que lapression exercée par les éléments de section variant progressivement est réglable afin que la tension de l'armature varie. 14. Tête selon l'une quelconque des revendications il à 13, caractérisée. en ce qu'elle comporte un dispositif de réglage de la pression exercée sur l'armature. 15. Tête selon 1'une'quelconque des revendications 11 à 14, caractérisée en ce que le dispositif presseur est associé à un dispositif de chauffage de l'armature.