Brevet FR2524111A1 — publié le 19830930

b 411 1 La présente invention concerne les tuyaute- ries souples, et en particulier celles du type qui com- prend une carcasse principale de retenue de fluide, ainsi qu'une carcasse secondaire entourant une partie au moins de la longueur de la carcasse principale et destinée à empêcher la sortie du fluide qui peut avoir fui à tra- vers la carcasse principale. Une tuyauterie souple du type précité est par- ticulièrement utile pour le transport des fluides dont l'échappement constituerait un danger important au point de vue sanitaire ou de la sécurité, et elle convient particu- lièrement bien aux applications dans lesquelles la tuyau- terie doit supporter,de façon considérable, des flexions en cours d'utilisation, une manutention brutale pendant les opérations de raccordement et des intempéries très dures, par exemple lorsque la tuyauterie est utilisée pour le transport de pétrole d'un pétrolier amarré à distance des côtes à une installation à terre. Bien que la carcasse secondaire puisse être réalisée avec des caractéristiques d'encaissement de forces analogues à celles de la carcasse principale, si bien que le fonctionnement de la tuyauterie peut se pour- suivre sans perturbation en cas de fuite de la carcasse principale, il est souhaitable qu'un dispositif permette la détection de ces fuites afin que la tuyauterie dété- riorée puisse être remplacée avant que la carcasse secon- daire ne présente aussi une défaillance Le brevet britan- nique N O 1 503 502 décrit une tuyauterie souple du type précité telle que la carcasse secondaire est réalisée de manière qu'elle se dilate radialement sous l'action de la pression du fluide qui fuit à travers la carcasse prin- cipal, ce fluide étant retenu par la carcasse secondaire qui a des signes superficiels externes qui se déforment lors d'une dilatation de la carcasse secondaire et donnent ainsi une indication visible de la défaillance de la car- casse principale Cependant, dans certaines applications, une indication visible de la défaillance de la carcasse principale n'est pas commode en pratique, par exemple lorsque la tuyauterie ou une partie de celle-ci est im- mergée; le brevet britannique n'1 578 316 décrit un dis- positif avertisseur qui peut détecter la dilatation de la carcasse secondaire et former un signal d'avertissement donnant une indication de la défaillance de la carcasse principale à l'opérateur Un inconvénient de ce dispositif est qu'il est monté à l'extérieur de la tuyauterie et qu'il est destiné à détecter la dilatation radiale de la carcasse secondaire à un seul emplacement axial sur la longueur de la tuyauterie souple Ainsi, lorsque des fuites appa- raissent en un point distant axialement du dispositif aver- tisseur, un volume considérable de fluide doit fuir avant que la dilatation radiale de la tuyauterie soit-suffisante pour déclencher le dispositif avertisseur En conséquence, une dilatation excessive de la carcasse secondaire peut apparaître au voisinage de la fuite et peut provoquer non seulement une déformation très importante de la structure d'armature de la carcasse secondaire mais aussi le déplace- ment et en conséquence une modification notable du poids immergé de la tuyauterie, ces deux caractéristiques étant indésirables pour les raisons suivantes L'aptitude de la structure d'armature à supporter la pression du fluide qui a fui est réduite par la déformation de la structure d'armature de sa configuration d'origine si bien que, dans certaines conditions, la carcasse secondaire peut présenter une défaillance prématurée L'équilibre délicat entre l'aug- mentation de flottaison et le poids de la tuyauterie néces- saire au maintien d'une configuration optimale des tron- çons successifs de tuyauterie d'une canalisation immergée, permettant une réduction au minimum des contraintes exercées dans cette canalisation, est perturbé par toute modifica- tion notable de la masse immergée de l'un des tronçons de tuyauterie et peut avoir un effet nuisible sur tous les tronçons de la canalisation. L'invention concerne une tuyauterie souple du type précité, comprenant un dispositif de détection d'une défaillance de la carcasse principale qui réduit l'acuité de certains au moins des problèmes posés et des inconvé- nients des procédés et dispositifs connus précités. Plus précisément, l'invention concerne une tuyau- terie souple qui comprend une carcasse principale de re- tenue de fluide> une carcasse secondaire de retenue de fluide qui entoure au moins une partie de la carcasse prin- cipale, les deux carcasses étant raccordées, à des pre- mières extrémités correspondantes, à un embout d'un rac- cord d'extrémité, l'embout ayant un orifice circonférentiel dans lequel le fluide qui a fui de la carcasse principale peut s'écouler et un passage axial partant de l'orifice et rejoignant un détecteur de fuites. De préférence, l'orifice est continu en direc- tion circonférentielle afin que le fluide qui a fui puisse être collecté en toute position autour de la circonférence du raccord Dans une construction avantageuse, l'orifice est sous forme d'une gorge annulaire formée dans la sur- face radialement externe de l'embout, près de l'extrémité de la carcasse principale et à l'extérieur de l'extrémité de cette carcasse en direction axiale L'extrémité de la carcasse principale est avantageusement en butée contre une nervure annulaire de l'embout auquel la carcasse se- condaire est fixée, et l'orifice est formé à la face ra- , dialement externe de la nervure De préférence, le détec- teur de fuites est monté à l'extérieur de la tuyauterie souple, sur le raccord d'extrémité, et, lorsque la pres- sion du fluide dépasse une valeur prédéterminée, il crée un signal d'avertissement Ce signal peut être un avertis- sement acoustique et/ou visuel local Dans une variante ou en outre, le signal d'avertissement peut lui-même être utilisé pour la commande d'un dispositif avertisseur placé à distance du raccord de la tuyauterie, par exemple une sonnerie ou une lampe placée à un panneau principal de commande. La carcasse secondaire entoure de préférence toute la longueur de la carcasse principale, et les deux carcasses sont raccordées aux deux extrémités par un rac- cord correspondant et la détection des fuites de fluide est assurée aux deux extrémités de la tuyauterie. La tuyauterie peut comporter une ou plusieurs couches d'une matière de flottaison afin qu'elle flotte automatiquement Elle peut avoir un trou central de dia- mètre constant ou variable. De préférence, la dilatation radiale de la car- casse secondaire par rapport à la carcasse principale est limitée d'une manière prédéterminée afin que la carcasse secondaire ne puisse pas se dilater localement d'une manière excessive, et de manière que le fluide qui a fui s'écoule le long de la tuyauterie vers l'un ou l'autre raccord d'ex- trémité La limitation de la dilatation radiale peut être assurée par l'un quelconque des procédés décrits dans la demande de brevet britannique N O 8208402 déposée par la Demanderesse sous le titre "Improvements in or relating to flexible hose", par exemple par -collage sélectif de la carcasse secondaire à la carcasse principale à des em- placements distants axialement sur la longueur de la tuyau- terie, et/ou par utilisation d'une armature circonféren- tielle, par exemple des couches de cerclage incorporées à la carcasse secondaire à des emplacements distants axia- lement sur la longueur de la tuyauterie. D'autres caractéristiques et avantages de l'in- vention ressortiront mieux de la description détaillée qui va suivre, faite en référence aux dessins sur lesquels la figure 1 est-une élévation latérale d'une tuyauterie souple selon l'invention; la figure 2 est une coupe suivant la ligne 2-2 de la figure 1; la figure 3 est une coupe agrandie suivant la ligne 3-3 de la figure 1; la figure 4 est une coupe à plus grande échelle de la zone X de la figure 3; et la figure 5 est une élévation latérale en coupe partielle du détecteur de fuites représenté sur les figures 1 et 3. La tuyauterie 1 représentée sur les dessins annexés comporte une carcasse principale 2 de retenue de fluide entourée par une carcasse secondaire 3 de retenue de fluide qui est à son contact, un raccord 4 à chaque extrémité de la tuyauterie, les carcasses 2 et 3 étant fixées à ces raccords, et un détecteur correspondant 5 de fuites destiné à détecter les fuites de fluide de la carcasse principale 2, à chaque raccord d'extrémité. La carcasse principale 2 comporte un revêtement interne imperméable au fluide à transporter, une structure d'armature et un revêtement La structure d'armature com- porte plusieurs nappes de câblés d'acier enroulés en hé- lice avec un angle de pose de 50 (+ 50) par rapport à l'axe longitudinal de la tuyauterie, les nappes succes- sives ayant des orientations opposées afin que la cons- truction soit équilibrée, et un enroulement unique hélicoldal de fil d'acier La carcasse secondaire 3 a un revêtement interne d'une matière polymère, une structure d'armature et un revêtement qui forme le revêtement externe de la tuyauterie et qui supporter les différentes conditions auxquelles la tuyauterie est soumise en cours d'utilisation. La structure d'armature comporte plusieurs nappes de câblés enroulés en hélice avec un angle de pose de 60 (+ 50) par rapport à l'axe longitudinal de la tuyauterie, les câblés ayant un allongement élevé, les nappes successives ayant des orientations opposées afin que la carcasse secon- daire puisse se dilater radialement par rapport à la car- casse principale lorsqu'elle est mise sous une pression interne par le fluide qui a fui de la carcasse principale. Comme indiqué clairement sur les figures 1 et 2, le revêtement interne de la carcasse secondaire est soudé au revêtement externe de la carcasse principale à six emplacements distants axialement A à F surla longueur de la tuyauterie afin que la dilatation radiale de la car- casse secondaire par rapport à la carcasse principale soit limitée, le soudage à chaque position axiale étant formé dans quatre régions distantes circonférentiellement afin que le fluide qui a fui puisse d'écouler le long de la tuyauterie vers l'un ou l'autre raccord En outre, la car- casse secondaire a six nappes circonférentielles de cer- clage (non représentées), placées chacune à l'un de six emplacements distants axialement A à F, disposés radia- lement vers l'extérieur par rapport à la structure d'ar- mature et formées d'un câblé à faible allongement, par exemple formé d'un fil métallique, enroulé autour de la tuyauterie Les nappes de cerclage renforcent les sou- dures entre les deux caracasses et, comme elles sont for- mées de câblés de faible allongrent par rapport à celui des câblés de la structure d'armature, la limitation de la dilatation radiale de la carcasse secondaire, en cas de rupture des soudures par fatigue ou dégradation après des fuites de fluide,tel que du pétrole, de la carcasse principale, est assurée. Tous les raccords 4 d'extrémité sont semblables et, comme indiqué clairement sur la figure 3, ils compor- tent un embout axial 6 auquel sont raccordées les extré- mités correspondantes des deux carcasses 2 et 3 et une bride radiale 7 destinée à permettre le raccordement à un tronçon suivant de tuyauterie (non représenté) ou à dispositif d'entrée/sortie de fluide (non représenté). L'embout 6 a cinq nervures circonférentielles distantes axialement 6 a, 6 b, 6 c, 6 d et 6 e Chaque extrémité de la carcasse principale 2 passe sur les nervures 6 a, 6 b et 6 c et est butée contre la nervure 6 d du raccord associé 6, et elle est raccordée par quatre cordons inextensibles distants axialement 8 a, 8 b, 8 c et 8 d qui comportent chacun deux couches de fil métallique La carcasse secondaire 3 est légèrement plus longue que la carcasse principale 2 et chaque extrémité de la carcasse 2 passe par dessus les nervures 6 d et 6 e du raccord associé et est raccordée à celles-ci par deux cordons inextensibles 9 a, -9 b espacés axialement et comprenant chacun une seule couche de fil métallique. Comme l'indique plus en détail la figure 4, la nervure 6 d a un canal 10 formé à sa surface radiale- ment externe, ce canal étant continu autour de la circon- férence, et un trou interne 1 i part de la base du canal en direction axiale vers la bride 7 du raccord associé. Un tube 12 d'acier de faible diamètre interne, disposé axialement, est relié à une première extrémité au trou 11 et il dépasse de l'extrémité de la carcasse secondaire 3 et est relié, à l'autre extrémité, au détecteur 5 de fuites fixé par un dispositif 13 de montage à une partie 14 de corps qui s'évase vers l'extérieur et qui fait par- tie du raccord associé. Le détecteur 5 de fuites représenté plus en détail sur la figure 5 est un ensemble autonome comportant un bottier rigide 15 étanche et résistant à la pression, contenant un capteur 16, un circuit électrique 17 de com- mande, une lampe 18, un transducteur acoustique 19 et des batteries 20 d'accumulateurs. Le bottier 15 est sous forme d'une boite rec- tangulaire 21 dont la partie supérieure est ouverte et qui a une bride périphérique 22 placée autour de l'ouver- ture et un couvercle 23 qui y est fixé par un dispositif de fixation amovible (non représenté) passant par des ou- vertures alignées 24, 25 formées dans la bride 22 et dans le couvercle 23 Une garniture 26 serrée autour de la pé- riphérie assure l'étanchéité du bottier 15 et empêche l'en- trée d'eau Le couvercle 23 comporte un dôme transparent amovible 27 qui résiste à la pression et dans lequel est disposée la lampe 18, et le transducteur acoustique 19 est placé le long du dôme 27. Le capteur 16 est un commutateur électrique manosensible 28 qui est relié de façon amovible au tube 12 par un tronçon de tube souple 29 ayant un petit dia- mètre interne et son rôle est, lorsque la pression du fluide dépasse une valeur prédéterminée, de déclencher l'ensemble 17 de commande qui fait à son tour fonctionner la lampe 18 et le transducteur acoustique 19 grâce à l'énergie des batteries 20 Le circuit 17 de commande est programmé afin qu'il commande les deux dispositifs 18 et 19 de façon intermittente pendant des périodes prédéter- minées, si bien que l'énergie des batteries n'est pas dis- sipée d'une manière excessive, et les batteries 20 sont formées d'accumulateurs étanches acides au plomb qui peu- vent être rechargés. Lors du fonctionnement de la tuyauterie souple précitée, la pression du fluide qui fuit à travers la car- casse principale 2 provoque une dilatation radiale de la carcasse secondaire 3 par rapport à la carcasse principale et forme un petit espace intermédiaire L'importance de la dilatation radiale est 'Limitée par le soudage des car- casses renforcées par les nappes de cerclage si bien que la dilatation locale de la carcasse secondaire ne peut pas avoir une valeur excessive et indésirable, et le fluide qui a fui s'écoule axialement suivant la longueur de la tuyauterie vers l'un des raccords 4 ou vers les deux Lors- qu'il atteint l'un des raccords, le fluide s'écoule entre la carcasse secondaire 3-et la partie supérieure de la nervure 6 d et il est collecté dans le canal 10 Le fluide s'écoule alors autour du canal 10 vers le trou 11 à partir duquel il s'écoule par les tubes 12 et 29 vers le capteur 16 Lorsque la pression du fluide atteint une valeur pré- déterminée, le commutateur manosensible 28 déclenche le circuit 17 de commande qui provoque lui-même le fonction- nement du transducteur 19 et de la lampe 18 Le signal du transducteur 19 peut être utilisé pour la commande de dispositifs avertisseurs visuel et/ou acoustique à dis- tance, par exemple montés sur une bouée qui flotte ou sur un panneau de commande, alors que le fonctionnement de la lampe 18 donne une indication sur l'emplacement du tron- çon de tuyauterie souple qui présente des fuites. 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, la tuyauterie souple peut comporter une ou plusieurs couches d'une matière de flottaison afin qu'elle flotte automatiquement Dans certaines applications de la tuyauterie, le soudage sélectif de la carcasse se- condaire sur la carcasse principale et/ou l'utilisation des nappes de cerclage peut être supprimé Chaque tuyau- terie souple peut avoir un détecteur de fuites à un seul raccord d'extrémité, et ce détecteur peut être de tout type capable de détecter une augmentation de pression due aux fuites de fluide et de déclencher un dispositif aver- tisseur convenable ou de transmettre un signal d'avertis- sement Les structuresd'armature des deux carcasses peuvent être modifiéesen fonction des forces que doit encaisser la tuyauterie terminée Le commutateur manosensible peut être de tout type connu. REVENDICATIONS 1 Tuyauterie souple, du type qui comprend une carcasse principal de retenue de fluide, une carcasse se- condaire de retenue de fluide qui entoure une partie au moins de la carcasse principale, les deux carcasses étant raccordées à des premières extrémités correspondantes à un embout d'un raccord d'extrémité, ladite tuyauterie étant carctérisée en ce que l'embout ( 6) a un orifice ( 10) dis- posé circonférentiellement et vers lequel peut s'écouler le fluide qui a fui de la carcasse principale ( 2), et un passage axial ( 11, 12, 29) partant de l'orifice ( 10) et rejoignant un détecteur de fuites ( 5). 2 Tuyauterie selon la revendication 1, caracté- risé en ce que l'orifice ( 10) est continu en direction circonférentielle. 3 Tuyauterie selon l'une des revendications 1 et 2, caractérisée en ce que l'orifice ( 10) est une gorge ( 10) formée dans la surface radialement externe de l'em- bout ( 6) près de l'extrémité de la carcasse principale ( 2) et vers l'extérieur de cette extrémité en direction axiale. 4 Tuyauterie selon la revendication 3, caractérisée en ce que la gorge ( 10) est formée à la surface radialement externe d'une nervure annulaire ( 6 d). 5 Tuyauterie selon l'une quelconque des revendica- tions précédentes, caractérisée en ce que le détecteur de fuites ( 5) est monté sur le raccord d'extrémité ( 6) à l'extérieur des deux carcasses ( 2, 3). 6 Tuyauterie selon la revendication 5, caractérisée en ce que le détecteur de fuites ( 5) est destiné à créer un signal d'avertissement à la suite-d'une augmentation de la pression du fluide au-delà d'une valeur prédéterminée. 7 Tuyauterie selon la revendication 6, caractéri- sée en ce que le détecteur de fuites ( 5) comporte un cir- cuit de commande ( 17) déclenché par une augmentation de la pression du fluide au-delà d'une valeur prédéterminée et provoque alors le fonctionnement d'un ou plusieurs dis- positifs d'avertissement locaux et/ou à distance ( 18). 8 Tuyauterie selon la revendication 7, caracté- risée en ce que le dispositif ou les dispositifs locaux d'avertissement ( 18) sont commandés de façon intermittente. 9 Tuyauterie selon l'une quelconque des revendica- tions précédentes, caractérisée en ce que la carcasse se- condaire ( 3) entoure toute la longueur de la carcasse prin- cipale ( 2) et les deux carcasses ( 2, 3) sont raccordées à un raccord correspondant d'extrémité ( 4) à chaque extré- mité. Tuyauterie selon la revendication 9, caractérisé en ce que chaque raccord d'extrémité ( 4) a un embout ( 6) et un orifice circonférentiel ( 10) vers lequel le fluide qui a fui de la carcasse principale ( 2) peut s'écouler, et un passage axial ( 11, 12, 29) partant de l'orifice ( 10) et rejoignant un détecteur correspondant de fuites ( 5).