Brevet FR2551837A1 — publié le 19850315

La présente invention concerne un procédé et un dispositif permettant d'effectuer un revêtement de protection extérieur des tubes, notamment de tubes métalliques. Ce procédé est du genre comportant un préchauffage du tube devant recevoir les produits de revêtement généralement extrudés, notamment en polyéthylène. Dans les procédés connus, après le traitement de surface requis, on procède au préchauffage d'une partie importante du tube préalablement à la pose du complexe de revêtement. Selon ces procédés, une partie importante du tube est préchauffée circon férentiellement soit, dans un four à gaz, soit par induction électrique lors du passage en rotation du tube allant recevoir, par enroulement hélicoïdal, une fine pellicule de colle (généralement appelée primaire) et une ou plusieurs pellicules thermoplastiques consti tutives du revêtement, Ce complexe pouvant d'ailleurs être posé en une ou plusieurs opérations. Le film de colle est en contact avec le métal et responsable de l'adhérence du revêtement thermoplastique sur le support métallique. L'accrochage de la ou des pellicules thermoplastiques extrudées à chaud, avec le métal se fait par cette colle extrudée à chaud adhérenteau support, et, en même temps, avec la pellicule thermoplastique en contact avec cette colle. Pour assurer cette adhérence, la surface du tube doit être préchauffée pour favoriser la liaison. Parmi les inconvénients de ces procédés connus, on peut citer: une variation de la température conférée au tube selon les conditions ambiantes et le temps plus ou moins long selon l'éloignement de la source de préchauffage au moment où le complexe de revêtement est posé sur le tube; une consommation excessive de calories nécessaires au préchauffage d'une masse importante de métal, (notamment pour les tubes de forte épaisseur de métal) la chute de température en surface entre le moment du préchauffage et celui de la pose du complexe thermoplastique peut être de moitié et plus en fonc tion de l'épaisseur du tube métallique, de la vitesse d'avancée du tube et de la distance existant entre la source de chaleur et la pose sur ce tube métallique du complexe thermoplastique. La Demanderesse a ainsi établi, à titre d'exemple, pour une source de chaleur et une vitesse d'avancement données, les déperditions de calories en surface dans le cas d'un tube de 31,5 mon d'épaisseur, cette déperdition se traduisant par une chute de tempé rature à mesure qu'on s'éloigne du four: La température de surface du métal a la sortie du four étant 2640C, on obtient les chiffres suivants Avancement Température de surface 100 mm 2150C 200 mm 1950C 250 mm 1870C 300 mm 1800C 400 mm 1700C 500 mm 1620C Ceci impose de prévoir une surchauffe du tube pour compenser la déperdition de chaleur en raison de l'éloignement plus ou moins grand de la source calorifique de préchauffage par rapport à l'emplacement de pose du complexe de revêtement. De plus, des moyens importants de refroidis sement sont nécessaires après la pose du complexe de revêtement en fonction de la retransmission des calories stockées dans la masse du métal qui continue à chauffer, donc à conserver au complexe sa nature molle d'origine à la sortie de l'extrusion. La présente invention vise à remédier à ces inconvénients et sujétions. Suivant l'invention, le procédé de revêtement de tubes métalliques au moyen de matières thermoplastiques, dans lequel au moins un ruban de ladite matière est enroulé sur la surface préchauffée du tube, est caractérisé en ce qu'on limite le chauffage du tube tant en surface qu'en profondeur à une zone dont la largeur est en relation avec celle du ruban à appliquer et en ce que l'application de ce ruban est effectuée à une distance suffisamment proche de la zone de chauffage pour que la température superficielle du tube dans la région ainsi chauffée soit compatible avec le collage dudit ruban. Ce procédé limite considérablement la déperdition de chaleur relativement aux procédés antérieurs comportant le chauffage à coeur de l'intégralité du tube. La quantité de chaleur peut ainsi être ramenée au quart de celle antérieurement nécessaire. D'autre part, ce chauffage faible puisque très superficiel limite de manière importante les moyens et installations de refroidissement nécessaires juste après la pose du complexe de revêtement thermoplastique puisque la quantité de chaleur stockée dans l'épaisseur du métal, à faire disparaître, est très faible. Suivant l'invention également, le dispositif pour effectuer le revêtement à chaud de tubes métalliques au moyen de matières thermoplastiques en ruban, comprenant des moyens pour faire avancer axialement le tube à revêtir et pour le faire tourner autour de son axe, des moyens pour le chauffage du tube pendant son déplacement et au moins une extrudeuse débitant un ruban thermoplastique de largeur déterminée qui est enroulé.à mesure sur le tube est caractérisé en ce que les moyens de chauffage du tube sont aménagés pour chauffer une zone limitée de celui-ci, en relation avec la largeur du ruban, ces moyens étant disposés en amont et à proximité de l'extrudeuse. L'installation peut ainsi être notablement simplifiée et nécessiter un investissement très réduit. De préférence, les moyens de chauffage sont aménagés pour transmettre la chaleur suivant une zone sensiblement rectangulaire, s'étendant parallèlement à l'axe du tube. Ces moyens de chauffage peuvent être avantageusement du type a induction ou être constitués par une batterie de brûleurs. D'autres particularités de 11 invention résulteront encore de la description ci-après. Aux dessins annexés, donnés à titre d'exemples non limitatifs: la figure 1 est une vue schématique en bout de l'installation en#fonctionnement; la figure 2 est une vue latérale correspondante; la figure 3 est un schéma perspectif d'un fragment de tube revêtu. la figure 4 est une vue en bout d'une réalisation industrielle de l'installation, la figure 5 est une vue latérale de cette installation, la figure 6 représente des courbes montrant l'évolution après chauffage de la température à la surface extérieure du tube en fonction du temps pour trois épaisseurs différentes d'acier a, b, c. Dans la réalisation particulière de l'inven tion visée aux figures 1 à 3, on voit en 1 le tube à revetir qui se déplace hélicoidalement avec une compo sante de translation F et de rotation G, la vitesse F étant déterminée pour permettre, par exemple (voir figure 3. la superposition de trois couches de rubans thermoplas tiques 2a, 2b, 2c. Le primaire 3 constitué par une matière thermoplastique collante est amené en ruban sur le tube 1 par une tête d'extrusion 11 avec une largeur telle qu'il se produise un léger chevauchement du ruban collant, de manière à garnir toute la surface du tube 1. En aval de la tête 11 par rapport au sens G sont disposées une ou plusieurs têtes d'extrusion telles que 12 qui délivrent chacune un ruban thermoplastique 2. (On n'a représenté sur les lignes que l'une de ces têtes 12 délivrant le ruban 2a). Des galets presseurs tels que 13 assurent l'application des rubans ~2 sur le tube 1 par pressage. Conformément à la présente invention, le chauffage du tube 1 n'est assuré que localement tant en surface qu'en profondeur par un moyen de chauffage 4 disposé le long du tube 1 parallèlement à son axe et qui n'intéresse qu'une zone limitée de la surface de ce tube en relation avec la largeur du ruban à appliquer. Par exemple comme le montre la figure 2, la largeur des moyens de chauffage 4 peut correspondre sensiblement à celle du ruban collant 3. Les moyens de chauffage 4 sont placés à une distance suffisamment proche du ruban collant 3 pour que la température superficielle du tube reste compatible avec l'adhérence à chaud de la matière plastique. Les moyens de chauffage 4 peuvent etre avantageusement du type à induction, l'élément rayonnant de contour rectangulaire étant placé à distance faible mais réglable de la paroi du tube 1. Bien entendu, on peut aussi assurer le chauffage au moyen d'une rampe de brûleurs à gaz définissant un front de flammes rectangulaire dirigé vers le tube. En aval du système de guidage précité, est disposé un système de refroidissement 5 dimensionné de façon à éliminer la chaleur stockée superficiellement dans le métal du tube 1 et dans le complexe de revêtement thermoplastique pour permettre le contact du tube revêtu avec les moyens de manutention tels que galets obliques , sans risque d'endommager le revêtement. L'invention se traduit ainsi son seulement par un bilan énergétique très favorable mais encore par une économie et une simplification au niveau des moyens de refroidissement. On va maintenant décrire, en référence aux figures 4 et 5, un exemple de réalisation industrielle du dispositif selon l'invention. Sur ces figures, on retrouve le tube 1 à revêtir animé d'un mouvement de rotation G et de translation F. Les têtes d'extrusion 11 et 12 délivrant respectivement un film primaire 3 et une bande 2a en matière plastique, sont maintenues en position superposée, au moyen d'une potence 15. Les moyens de chauffage 4 par induction sont supportés par un bras 16 articulé en 17 à une potence fixe 18. Les éléments 4a et 4b de chauffage à induction sont montés dans un chariot 19 équipé de roulettes 20 qui prennent appui contre la surface extérieure du tube 1. Ce chariot est articulé en 19a au bras 16. Lors de la rotation du tube 1, les roulettes 20 roulent sur le tube et maintiennent ainsi un espacement déterminé entre la surface du tube 1 et les éléments 4a, 4b de chauffage par induction. L'alimentation électrique de ces éléments 4a, 4b est assurée au moyen de câbles flexibles 21 supportés par la potence 18. Les tubulures flexibles 22 également fixées à la potence 18 contiennent un liquide de refroidissement pour alimenter le système de refroidissement 5. Les éléments 4a, 4b de chauffage par induction, peuvent être par exemple des inducteurs linéaires d'une puissance égale à 90 kw, alimentés par un courant de fréquence égale à 1 000 Hz. A titre d'exemple, la vitesse tangentielle du tube 1 peut etre égale à 45 m/min. La vitesse de translation du tube 1 suivant son axe peut être égale à 200 mm/tour. Dans ces conditions, on recouvre 9 m2 du tube 1 par minute. Dans l'exemple considéré ci-dessus, on obtient les courbes d'évolution de la température 8 (OC) en fonction du temps t (sec.) et de la longueur (1) parcourue en mm, représentées sur la figure 6. Sur cette figure 6, les références a, b, c représentent respectivement les températures repérées à la surface extérieure du tube pour des épaisseurs d'acier respectivement égales à 32,4, 20,8, 5,4 mm. La référence d représente la température repérée à l'intérieur du tube 1 pour une épaisseur égale à 5,4 mm. La référence ç désigne la période pendant laquelle le chauffage est mis en oeuvre. Dans l'exemple considéré, cette période est égale à 0,7 seconde environ. Au bout d'un temps égal à 1 seconde, après la fin de la période de chauffage, on relève les températures suivantes 1390C à l'épaisseur égale à 5,4 mm 540C à l'épaisseur égale à 20,8 mm 420C à l'épaisseur égale à 32,4mm. Bien entendu l'invention n'est pas limitée à l'exemple que l'on vient de décrire et on peut apporter à celui-ci de nombreuses modifications sans sortir du cadre de l'invention. Ainsi d'autres moyens que les roulettes 20 pourraient être prévus, pour maintenir un espacement déterminé entre les moyens de chauffage et la surface extérieure du tube. Par ailleurs, les deux têtes d'extrusion 11 et 12 au lieu d'être placées latéralement en regard du tube 1, pourraient très avantageusement être disposées directement au-dessus de ce tube, ce qui permettrait également d'avoir la source de chaleur le plus près possible de la surface du tube qui va recevoir le ruban de primaire. En outre, au lieu d'appliquer les rubans 3 et 2 directement sur le tube en acier préchauffé, ceux-ci pourraient être enroulés sur une couche de résine époxy préalablement appliquée sur le tube et préchauffée par les moyens de chauffage. Une telle couche d'époxy améliore l'adhérence des rubans en matière plastique et évite leur décollage par effet cathodique. REVENDICATIONS 1. Procédé de revêtement de tubes métalliques (1) au moyen de matières thermoplastiques, dans lequel au moins un ruban (2) de ladite matière est enroulé sur la surface préchauffée du tube, caractérisé en ce qu'on limite le chauffage du tube tant en surface qu'en profondeur à une zone dont la largeur est en relation avec celle du ruban (2) à appliquer et en ce que l'application de ce ruban (2) est effectuée à une distance suffisamment proche de la zone de chauffage pour que la température superficielle du tube (1) dans la région ainsi préchaufféesoit compatible avec le collage dudit ruban. 2. Dispositif pour effectuer le revêtement à chaud de tubes métalliques (1) au moyen de matières thermoplastiques en ruban (2), comprenant des moyens pour faire avancer axialement le tube à revêtir et pour le faire tourner autour de son axe, des moyens (4) pour le chauffage du tube (1) pendant son déplacement et au moins une extrudeuse (2 ) débitant un ruban thermoplastique (2) de largeur déterminée qui est enroulé à mesure sur le tube, caractérisé en ce que les moyens (4) de chauffage du tube (1) sont aménagés pour chauffer une zone limitée de celui-ci, en relation avec la largeur du ruban (2), ces moyens (4) étant disposés en amont et à proximité de l'extrudeuse (2). 3. Dispositif conforme à la revendication 2, caractérisé en ce que les moyens (4) de chauffage sont aménagés pour transmettre la chaleur suivant une zone sensiblement rectangulaire, s'étendant parallèlement à l'axe du tube (1). 4. Dispositif conforme aux revendications 2 ou 3, caractérisé en ce que les moyens de chauffage (4) sont du type à induction. 5. Dispositif conforme aux revendications 2 ou 3, caractérisé en ce que les moyens de chauffage comprennent une batterie de brûleurs. 6. Dispositif conforme à l'une des revendications 1 à 5, caractérisé en ce que les moyens de chauffage (4) sont fixés à un support articulé (16), des moyens (20)étant prévus pour maintenir un espacement déterminé entre les moyens de chauffage et la surface extérieure du tube (1). 7. Dispositif conforme à la revendication 6, caractérisé en ce que lesdits moyens comprennent un chariot (19) articulé au support (16) qui porte les moyens de chauffage (4) et équipé de roulettes (20) prenant appui sur la surface extérieure du tube (1).