Brevet FR2569462A1 — publié le 19860228

La présente invention concerne un tuyau souple et elle a trait plus particulièrement, bien que non exclu- sivement, à un tuyau souple et flexible approprié pour le transport d'un fluide corrosif, comme du pétrole brut, sous une pression élevée. Conformément à la présente invention, un tuyau souple comprend une couche de matière polymère flexible qui est disposée entre une couche porteuse radialement intérieu- re et une couche porteuse radialement extérieure de façon que toute tendance de la matière polymère à se dilater en réponse à un contact avec un fluide corrosif soit contreba- lancée par lesdites couches porteuses, la couche porteuse intérieure comprenant au moins un élément enroulé en hélice et dont les spires successives sont liées entre elles et agencées de façon à définir dans la surface radialement extérieure de la couche porteuse intérieure au moins une encoche s'étendant hélico dalement, caractérisé en ce que la couche de matière polymère flexible s'étend dans et remplit sensiblement complètement au moins ladite encoche s'étendant hélicoldalement. De préférence, la couche de matière polymère est formée in situ par un processus d'extrusion, ce processus d'extrusion étant commandé d'une manière telle qu'au moins ladite encoche s'étendant hélicoldalement soit pratiquement complètement remplie de la matière polymère pendant le processus d'extrusion. De préférence la matière polymère remplit complètement la ou les encoches. Lorsque la matière polymère est une matière vulcanisable ou durcissable, une vulcanisation ou un durcis- sement sont de préférence effectués après le processus d'extrusion et plus avantageusement après que des couches additionnelles ont été mises en place sur le tuyau souple autour de ladite matière polymère. Pour obtenir un tuyau souple dont la flexibilité ne soit pas sensiblement altérée par le fait que la ou les encoches sont sensiblement complètement remplies de la matière polymère, on a estimé que d'une façon générale la matière polymère devait être une matière élastomère et plus 69462 particulièrement une matière élastomère du-type ayant un allongement à la rupture rentrant dans la gamme comprise entre 200 et 500 %. De préférence la matière polymère est une matière élastomère telle qu'un élastomère chimiquement saturé et plus avantageusement un élastomère chimiquement saturé d'un type qui, lorsqu'il est exposé à du pétrole brut, subit un gonflement d'au moins 10 %, plus avantageusement d'au moins 20 % de son volume d'origine en l'absence d'une contrainte extérieure. En conséquence on estime que le tuyau souple résultant est particulièrement approprié ( avec éventuellement des couches additionnelles de renforce- ment) pour le transport de pétrole brut sous pression. Cela résulte du fait que, après une période initiale d'exposition au pétrole brut, l'élastomère subit un gonflement de façon à s'appliquer étroitement contre les couches porteuses radia- lement intérieure et extérieure et les surfaces de la ou des encoches, et une décompression rapide, comme cela se produit couramment dans des tuyaux souples utilisés pour le transport de pétrole brut, fait en sorte que l'élastomè.re établisse un joint d'étanchéité correct et soit supporté par la ou les encoches. En conséquence, du fait que l'élastomère est supporté et retenu sur toute la surface par les couches porteuses intérieure et extérieure, on élimine le problème qui serait autrement rencontré en cas de décompression rapide si on utilisait des élastomères tels que ceux qui sont soumis à un gonflement de plus de 10 ou 20 % lorsqu'ils sont exposés à du pétrole brut, notamment le problème de dégrada- tion de l'élastomère par un effet d'explosion ou analogue. Il est en outre préféré que, en considération dans un plan contenant l'axe longitudinal du tuyau souple, la forme de section droite de la ou de chaque encoche soit telle que la largeur de l'encoche, considérée dans une. direction parallèle audit axe longitudinal, augmente à mesure que la distance d'espacement par rapport à l'axe longitudinal croit. Cette forme de section droite de l'encoche est définie ici par l'expression " en forme de coin ". Le orofil en forme de coin d'une encoche peut être symétrique ou asymétrique. De préférence il est asymétrique et d'un type dans lequel une ligne imaginaire, tracée ( dans ledit plan contenant l'axe longitudinal) de façon à être située à mi-distance entre les côtés de l'encoche, a un profil incurvé. On estime qu'en conséquence la matière polymère se trouvant dans la ou les encoches peut plus facilement continuer à s'appuyer en contact étanche au fluide contre les parois de l'encoche malgré la flexion du tuyau souple et de petites variations correspon- dantes du profil de l'encoche par comparaison au cas o la ou les encoches auraient une forme symétrique ou une autre forme dont la ligne médiane " serait sensiblement droite. La couche porteuse extérieure peut avoir une structure cohérente ou bien elle peut comprendre une ou plusieurs couches d'un fil métallique s'étendant en hélice, par exemple un fil de renforcement en acier de haute résis- tance. Lorsque la couche porteuse extérieure comprend un fil métallique s'étendant en hélice, ce fil métallique est de préférence enroulé de telle sorte que des spires adjacentes de fil dans une couche soient légèrement espacées. Pour créer un support radialement extérieur approprié pour la couche de matière polymère, il est préférable qu'une partie radialement extérieure de ladite couche de matière polymère contienne une couche de tissu textile de renforcement, de préférence un tissu textile de grande ténacité. La couche porteuse intérieure et la couche porteuse ex*ieure, lorsqu'elle a une structure cohérente, comprennent de préférence une bande enroulée en hélice et ayant une configuration à double pli de manière que des spires successives soient liées entre elles en étant empê- chées de se séparer à la fois dans la direction radiale et dans la direction axiale du tuyau souple. D'autres caractéristiques et avantages de l'invention seront mis en évidence dans la suite de la description, donnée à titre d'exemple non limitatif, en référence aux dessins annexés dans lesquels: la Figure 1 est une vue en coupe longitudir.aIe d'une partie d'un tuyau souple conforme à la présente invention, et la Figure 2 représente en détail une partie du tuyau souple de la figure 1. Un tuyau souple pour le transport de pétrole brut sous pression élevée comprend une couche polymère Il formée d'un matériau élastomère extrudé tel que du poly- acrylate élastomère, cette couche étant disposée entre une couche porteuse intérieure 12 et une couche porteuse extérieu- re 13. Le polyacrylate est un élastomère chimiquement saturé d'un type qui, lorsqu'il est exposé à du pétrole brut, subirait, en l'absence de la contrainte exercée par les couches porteuses intérieure et extérieure, un gonflement d'au moins 50 % de son volume d'origine. La couche porteuse intérieure 12 est formée d'une bande d'acier inoxydable 14 enroulée en hé-lice, ayant en section droite une configuration en forme de S à double pli et agencée de manière que des spires successives de la bande soient liées entre elles. Les parties superficielles 15, 16, placées en regard l'une de l'autre, de la bande, définissent entre elles une encoche 17 s'étendant en hélice et dont la forme est décrite de façon plus détaillée dans la suite. On fait en sorte que le polyacrylate élastomère remplisse complètement l'encoche 17 pendant le processus d'extrusion. La couche porteuse extérieure 13 comprend des fils de renforcement 18 en acier de haute résistance qui sont répartis en deux couches, les fils d'une couche s'éten- dant hélicoldalement par rapport à la longueur du tuyau souple et dans une direction d'enroulement opposée à celle des fils de l'autre couche afin de former ainsi une paire équilibrée de couches de renforcement en fil. La couche porteuse extérieure 13 est aidée à s'opposer à l'expansion de la couche de polyacrylate 11 au moyen d'une couche 19 d'un tissu de haute ténacité, comme un tissu de rayonne tissée, cette couche étant noyée dans la zone radialement extérieure de la couche 11. Le tuyau souple comprend additionnellement une couche extérieure de recouvrement 20 en néoprène résistant à l'abrasion. On va maintenant décrire la forme de l'encoche 17 de façon plus détaillée. En référence à la figure 2, la surface 21 de la bande est celle sur laquelle la couche de polyacrylate 11 est extrudée tandis que la surface 22 est celle qui définit le trou du tuyau souple. L'encoche est définie par l'espace existant entre les zones superficielles 15, 16, placées en regard l'une de l'autre, de la bande 14. Une zone 15 a une forme convexe tandis que l'autre zone 16 comprend une partie s'étendant axialement 16a et une partie inclinée 16b. L'angle d'inclinaison de la partie 16b par rapport à la longueur du tuyau souple est de préférence compris entre 45 et 88 , en étant plus avantageusement de 60 . Le rayon de courbure de la zone 15 est défini par la géométrie de la bande doublement pliée et il est égal à la moitié de la différence entre l'épaisseur totale ( considérée dans une direction radiale du tuyau souple) de la bande flexible et l'épaisseur de la matière formant la bande. Une ligne imaginaire 23 tracée de façon à être située à midistance entre les parties superficielles 15 et 16b situées en regard l'une de l'autre a un profil incurvé. REVENDICATIONS 1. Tuyau souple comprenant une couche de matière polymère flexible disposée entre une couche porteuse radialement intérieure et une couche porteuse radialement extérieure de façon que toute tendance de la matière polymère à se dilater en réponse à un contact avec un fluide corrosif soit contrebalancée par lesdites couches porteuses, la couche porteuse intérieure comprenant au moins un élément enroulé en hélice et dont les spires successives sont liées entre elles et agencées de façon à définir dans la surface radialement extérieure de la couche porteuse intérieure au moins une encoche s'étendant hélicoldalement, caractérisé en ce que la couche (11) de matière polymère flexible s'étend dans et remplit sensiblement complètement au moins ladite encoche (17) s'étendant hélicoldalement. 2. Tuyau souple selon la revendication 1, caracté- risé en ce que, en considérant un plan contenant l'axe longitudinal du tuyau souple, le profil de section droite de la ou de chaque encoche (17) a une forme de coin, la largeur de l'encoche, considérée dans une direction parallèle à l'axe longitudinal du tuyau souple, augmenant à mesure que la distance d'espacement par rapport à l'axe longitudinal croit. 3. Tuyau souple selon la revendication 2, carac- térisé en ce que le profil en forme de coin d'une encoche est asymétrique. 4. TUyau souple selon la revendication 3, carac- térisé en ce que la forme asymétrique d'une encoche (17) est telle qu'une ligne imaginaire (23) tracée ( dans ledit plan contenant l'axe longitudinal) de manière à être située à mi-distance entre les c8tés (15, 16b) de l'encoche, ait un profil incurvé. 5. Tuyau souple selon une quelconque des revendi- cations 1 à 4, caractérisé en ce que ladite matière polymère (11) remplit complètement ladite encoche (17). 6. TUyau souple selon une quelconque des revendi- cations 1 à 5, caractérisé en ce que la matière polymère (11) est une matière élastomère. 7. Tuyau souple selon la revendication 6, caractérisé en ce que ladite matière élastomère (11) a un allongement à la rupture rentrant dans la gamme comprise entre 200 et 500 %. 8. TUyau souple selon l'une des revendications 6 ou 7, caractérisé en ce que la matière élastomère est un élastomère chimiquement saturé et elle est de préférence d'une nature telle que, lorsqu'elle est exposée à du pétrole brut, elle subisse un gonflement d'au moins 10 % de son volume d'origine en l'absence d'une contrainte externe. 9. Tuyau souple selon une quelconque des revendica- tions 1 à 8, caractérisé en ce que la couche porteuse extérieure (13) comprend un fil métallique s'étendant hélicoidalement, dont des spires adjacentes sont légère- ment espacées, et en ce qu'une partie radialement extérieure de la couche (11) de matière polymère contient une couche (19) d'un tissu textile de renforcement de haute ténacité. !0o. Tuyau souple selon une quelconque des revendi- cations 1 à 9, caractérisé en ce qu'au moins une desdites couches porteuses (12, 13) comprend une bande (14) enroulée en hélice et d'un type comprenant une configuration à double pli dans laquelle des spires successives sont liées ensemble en étant empêchées de se séparer à la fois dans la direction radiale et dans la direction axiale du tuyau soupler