Brevet FR2568349A1 — publié le 19860131

la présente invention concerne des toles pour la fabrica- tion de tubes soudés pour le transport de gaz sous pression et, plus précisément, elle concerne des tôles traitées de manière appropriée, sur les lieux de fabrication, dans le but de rendre le tube, fabriqué à partir de ces tales, capable de provoquer l'arrêt spontané de fractures longitudinales. Pour le transport de grandes quantités de gaz sur des moyennes et longues distances, on utilise des canalisations en acier à haute résistance, obtenues à partir de toles soudées longitudinalement ou en spirale. Pour assurer un transport convenable, il convient d'opérer avec le gaz sous des pressions élevées et la tendance est donc d'utiliser des aciers ayant une haute limite d'endurance à la fatigue pour les efforts répétés et une charge de rupture éle- vée. Dans l'exploitation des réseaux de canalisations, il existe à l'état latent le danger de rupture de la canalisation en un point quelconque, pour des causes inhérentes à des défauts pré-existants dans le tube, ayant échappé au contr8le, ou pour des causes accidentelles (mouvements tectoniques, chocs acci- dentels, etc.). De tels accidents peuvent déclencher des événements catastrophiques de dimensions considérables et avoir des conséquences graves si la fracture du tube, au lieu de rester localisée et circonscrite à proximité du point d'origine, se propage à grande vitesse avant que la pression du gaz dans le tube, dans les zones de propagation, ne puisse tomber à des valeurs suffisamment basses pour arrêter le processus de frac- ture. Ce phénomène, qui peut avoir des conséquences extrêmement dramatiques dans le cas o la canalisation traverse des zones habitées, a fait l'objet de nombreuses études au cours de ces dernières années, mais il n'a pas été trouvé de solution défini- tive, en particulier dans le cas de canalisations en acier à haute résistance, pour lesquelles il se révèle plus difficile de pouvoir arrêter la propagation de la fracture. Dans un certain nombre d'essais d'éclatement, provoqués artificiellement à des fins de recherche, on a pu constater que les bords de la zone fracturée du tube étaient fortement allongés dans la direction parallèle à la fracture, sous l'effet des déformations que ces bords subissent en se rabattant vers l'extérieur par rapport à l'axe de la fracture. Cette action d'étirage, qui a lieu durant le processus de propagation de la fracture, produit une sollicitation de traction longitudinale dans la zone du tube située immédiatement en aval du sommet progressant de la fracture, ce qui crée, en combinaison avec la tension circonférentielle pré-existant dans le tube (due à la pression du gaz à l'intérieur), un champ de sollicitations multiaxiales, extrêmement favorable à la propagation de la fracture elle-même. Dans les canalisations sous pression, la fracture avance longitudinalement parce que sa vitesse de propagation est égale ou supérieure à la propagation de l'onde de décompression dans le gaz, ce qui fait que le sommet de la fracture est constamment soumis au maximdm de tension possible. A égalité de pression et de diamètre du tube, l'énergie nécessaire à la déchirure longitudinale du tube est proportion- nelle au double de son épaisseur. En tirant profit de ce fait, il a été proposé et appliqué jusqu'ici de nombreuses solutions tendant à résoudre le pro- blème de l'arrêt spontané de la fracture, toutes ces solutions étant basées sur l'idée d'intervenir sur le tube ou sur la conduite en introduisant périodiquement un épaississement de la paroi du tube ou de la conduite, par exemple au moyen d'enrou- lements de câble métallique, par l'adaptation de colliers ou par d'autres artifices similaires. Toutefois, de telles mesures, prises sur le tube ou tout simplement sur la conduite pendant sa pose, nécessitent des équipements et entraînent un surcrolt de coût, parfois inadmis- sible. Le but de la présente invention est de pallier tous ces inconvénients en fournissant une solution simple et peu coû- teuse, intervenant sur les lieux de fabrication des tbles à partir desquelles les tubes seront ensuite produits. D'après la présente invention, au point de fabrication de la tCle en acier à haute limite d'endurance à ia fatigue pour les efforts répétés et à charge de rupture élevée, on introduit dans ces tales des discontinuités de forme allongée, formant un angle avec la direction de laminage de la tôle. Ces discon- tinuités peuvent s'étendre vers le coeur de la t8le, à partir de la face qui constituera la paroi extérieure du tube, sur une profondeur comprise entre 10 et 50 > de l'épaisseur de cette tôle. En ce qui concerne la longueur, chacune de ces disconti- nuités, dont la largeur est comprise entre 0,5 et 2 fois l'étendue en profondeur, peut s'étendre presque sur toute la largeur de la tale, non compris les parties correspondant au soudage et à la zone contiguë qui est modifiée thermiquement, ou elle peut être plus courte, l'ensemble de ces discontinuités se présentant, dans la direction longitudinale, sous la forme de lignes en quinconce et espacées entre elles, de manière, en tout état de cause, à toucher globalement toute la largeur de la tale. - En ce qui concerne la position angulaire de ces disconti- nuités par rapport à la direction de laminage de la t8le, dans le cas le plus courant oà la structure de la ttle elle-même accroit, dans le tube, l'importance dans la déchirure de la sollicitation de traction longitudinale sur le sommet de la fracture selon ce qui a été décrit précédemment, les discon- tinuités seront de préférence disposées, par rapport à l'axe longitudinal de la tôle et, par suite, du tube, de manière à former un angle de l'ordre de 90 ; autrement, cet angle pourra être plus petit, étant par exemple compris entre 25 et 60 . On a constaté avec surprise que ce simple expédient permettait d'arrêter la fracture sur une distance très courte. L'explication de ce phénomène, contraire aux connaissances acquises jusqu'à maintenant dans ce domaine, n'est pas encore très sûre. On peut néanmoins penser que l'effet d'étirage et de projection des bords de la fracture, latéralement par rapport à la ligne de fracture, crée des tensions parallèles aux bords de la fracture, avec une forte composante parallèle aux bords de cette fracture. De cette manière, la somme des sollicitations au sommet de la fracture est telle qu'elle en favorise la propa- gation. Lorsque le sommet de la fracture atteint l'une des lignes de discontinuité transversales, les sollicitations parallèles à l'axe de la fracture vont couper le tube le long de la dis- continuité, ce qui fait diminuer brusquement la sollicitation totale qui tend à faire progresser la fracture en direction axiale, ralentissant ainsi la propagation de celle-ci. Les discontinuités en question peuvent être obtenues de différentes manières, les plus simples d'entre elles pouvant être par exemple de former des cannelures sur la surface de la tale, de préférence lors du laminage, ou de provoquer la forma- tion de bandes dont la microstructure est différente de celle du corps de la ttle, par des traitements thermiques appropriés. REVENDICATIONS 1. T8le pour la fabrication de tubes soudés pour le transport de gaz sous pression, en acier à haute limite d'endurance à la fatigue pour les efforts répétés et à charge de rupture élevée, caractérisée en ce qu'il y est introduit des discontinuités allongées, formant un angle avec la direction de laminage de la t8le. 2. Tôle selon la revendication 1, caractérisée en ce que les discontinuités s'étendent vers le coeur de la tôle, à partir de- la face qui constituera la paroi extérieure du tube, sur une profondeur comprise entre 10 et 50 % de l'épaisseur de la t8le. 3. Tôle selon la revendication 2, caractérisée en ce que la largeur des discontinuités est comprise entre 0,5 et 2 fois ladite étendue en profondeur. 4. Tale selon la revendication 2, caractérisée en ce que chacune des discontinuités couvre toute la largeur de la t8le à l'exclusion des parties des bords longitudinaux touchées par le soudage et de la zone contigUe qui est modifiée thermiquement. 5. Tble selon la revendication 2, caractérisée en ce que chacune des discontinuités ne couvre qu'une fraction de la largeur de la t8le, ces discontinuités étant disposées les unes par rapport aux autres de manière à occuper dans leur ensemble la largeur entière de la t8le à l'exclusion des par- ties des bords longitudinaux touchées par le soudage et de la zone contiguë qui est modifiée thermiquement. 6. Tôle selon la revendication 1, caractérisée en ce l'angle formé par les discontinuités avec la direction de laminage de la t8le est compris entre 25 et 90 . 7. Tôle selon la revendication 1, caractérisée en ce que les discontinuités sont constituées par des incisions pratiquées sur une face de la t8le. 8. T8le selon la revendication 1, caractérisée en ce que les discontinuités sont constituées par des bandes, s'étendant depuis une face vers le coeur de la t8le, ayant une microstruc- ture différente de celle du corps de la tôle.