Brevet FR2569461A1 — publié le 19860228

La présente invention concerne un tuyau souple et en particulier, bien que non exclusivement, un tuyau souple pour le transport d'un fluide corrosif sous une pression élevée. Un tuyau souple pour haute pression est utili- sable pour le transport de fluides corrosifs à deux phases,tels que du pétrole brut contenant du sulfure d'hydrogène. En particulier, la différence de pression existant de part et d'autre de-la paroi du tuyau souple provoque une pénétration du sulfure d'hydrogène dans la matière polymère de la paroi du tuyau et produit facilement une corrosion du renforcement en acier de haute résistance qui est couramment incorporé à la paroi du tuyau souple de façon à absorber des forces engen- drées par la pression du pétrole. Différentes propositions ont été faites dans le but de réduire le degré de corrosion du renforcement en acier. Par exemple, on a proposé de ménager dans la paroi du tuyau souple des trajets d'une perméabilité relativement faible en vue de diriger préférentielle- ment le sulfure d'hydrogène au travers de la paroi du tuyau souple afin de réduire sa possibilité de se pro- pager vers et d'entrer en contact avec le renforcement en acier. On a également proposé de disposer autour des fils d'acier des câbles ou des cordons utilisés pour former une gaine de protection pour le renforce- ment, cette gaine assurant une protection électrochi- mique de l'acier en agissant en fait comme un revêtement sacrifié. Bien que ces différentes propositions assurent un certain degré de protection contre la corrosion, elles ne permettent cependant pas d'obtenir le degré désiré de protection qui est nécessaire pour assurer une longue durée de service à un tuyau souple utilisé dans de nombreuses conditions perturbatrices. En outre, l'obligation de créer un trajet de perméa- bilité relativement faible entre des spires succes- sives d'un renforcement en filsd'acier enroulés en hélice de type classique ou bien de prévoir une gaine protectrice épaisse pour le renforcement en fils d'acier limitent la résistance du renforcement pouvant être obtenue dans une épaisseur radiale donnée; une résis- tance supplémentaire pourrait être établie en augmen- tant l'épaisseur de la structure de renforcement mais il en résulterait une diminution de la flexibilité du tuyau et une augmentation des dimensions hors-tout. Pour obtenir une meilleure résistance à la corrosion pour le renforcement en acier d'un tuyau souple pour hautes pressions, il est prévu conformément à la présente invention que la structure de renforcement comprenne des fils d'acier d'un type comportant un revêtement d'aluminium formé en déposant l'aluminium sur l'acier sous une pression élevée de façon que l'acier et l'aluminium soient en contact intime l'un avec l'autre. De préférence, les fils revêtus d'aluminium sont fabriqués par un processus d'extrusion o l'alu- minium est déposé autour d'une âme en acier sous une pression d'extrusion supérieure à 1 MPa, de préférence comprise entre 10 et 350 MPa. La pression d'extrusion précitée est la pression-exercée par l'aluminium extrudé sur l'âme en acier pendant le processus d'extrusion. Cette pression provoque un soudage par pression de l'aluminium sur l'acier. En variante, le renforcement peut être établi par des fils revêtusd. daluminium et d'un type o l'aluminium est déposé, sous une pression éventuelle- ment inférieure aux valeurs indiquées ci-dessus, autour d'une âme en acier d'un diamètre supérieur à ce qui est nécessaire pour la fabrication du tuyau souple. Le fil d'acier revêtu est soumis à une opération d'étirage qui réduit le diamètre hors-tout du fil à la dimension nécessaire et qui provoque l'application d'une pression suffisante, c'est-à-dire une pression ayant les valeurs indiquées ci-dessus, pour former un joint de liaison entre l'âme en acier et le revêtement d'aluminium. De préférence, le revêtement d'aluminium a une épaisseur radiale comprise entre 0,01 et 0,6 mm, plus avantageusement entre 0,04 et 0,10 mm, de façon à assurer un degré approprié de protection contre la corrosion sans augmenter excessivement l'épaisseur de la couche de renforcement dans le cas d'utilisation de fils d'acier ayant un diamètre extérieur compris entre 0,5 et 6,0 mm. 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 longitudinale d'une partie d'un tuyau souple conforme à la présente invention; et la Figure 2 est une vue en coupe d'un des câblés de renforcement du tuyau souple de la Figure 1. Un tuyau souple conforme à la présente inven- tion comprend un corps en matière élastomère 10 dans lequel sont noyées deux couches de fils de renforcement 11, 12. Chaque couche de renforcement comprend appro- ximativement 20 cablés se composant chacun d'un ensemble de sept filaments (six filaments.étant torsadés autour d'un fil central formant l'âme), lesdits câblés étant disposés de manière à s'étendre en hélice par rapport à la direction longitudinale du tuyau souple. Les câblés 13 formant la couche de renforcement radialement extérieure s'étendent hélicoldalement avec un pas droite par rapport à la direction longitudinale du tuyau souple tandis que les câbles 14 formant la couche de renforcement radialement intérieure 12 s'étendent hélicoldalement avec un pas à gauche dans le corps 10 du tuyau souple. Les câblés de renforcement 13, 14 sont tous d'un type comprenant sept filaments de diamètre iden- tique, et chaque filament comporte une âme en acier 15 d'un diamètre de 1, 4 mm qui est entourée par un revêtement 16 d'aluminium d'une épaisseur de 0,22 mm. Les fils revêtus sont formés par extrusion à froid d'aluminium autour du fil d'acier sous une pression élevée, de manière que, pendant le processus d'ex- trusion, l'aluminium soit appliqué au contact de l'acier sous une pression maximale qui n'est pas inférieure à 20 MPa pendant l'opération d'extrusion. L'amélioration de la résistance à la corro- sion du renforcement d'acier du tuyau souple par suite de l'utilisation de fils d'acier d'un type comportant un revêtement d'aluminium qui a été appliqué sous une pression élevée est mise en évidence par des résultats d'essais indiqués dans le tableau suivant. Dans les essais, des échantillons de fils ont été sollicités statiquement à 30% de leur charge de rupture d'origine et, en étant ainsi sollicités, une longueur du fil a été engagée verticalement au travers d'un tube de verre scellé d'une manière étanche au fluide sur le fil aux extrémités du tule, de façon qu'on puisse maintenir cette longueur de fil immergée dans une solution contenant 3,5 g de chlorure de sodium dissous dans 96,5 cm3 d'eau distillée. On a utilisé un dispositif de chauffage de manière que des essais puissent être effectués à la température ambiante (20 + 5 C) ou bien à 60 C. Additionnellement, on a prévu un dispositif pour faire circuler de façon continue du gaz carbonique et du sulfure d'hydrogène au travers de la solution de sau- mure qui a été ainsi maintenue saturée avec lesdits gaz. Temps jusqu'à rupture (heures) A 20 C A 60 C Fil d'acier plaqué de Laiton 13,37 2,5, 8 O10 (2 échantillons) Fil d'acier galvanisé 682, 971, 272, 1048, (4 échantillons) 251, 309 914, 348 Fil d'acier revêtu >2000 >2000 d'aluminium (2 échantillons) >2000 >2000 Chaque échantillon a été exposé à la solution de saumure jusqu'à ce qu'il se rompt ou que 2 000 heures se soient écoulées, en considérant qu'un fil capable de résister à l'environnement d'essai pendant cette période de temps fonctionnerait de façon satisfaisante lors de son utilisation dans un tuyau souple. Le tableau indiqué ci-dessus montre que seulement le fil d'acier revêtu d'aluminium est apparu comme satisfaisant. REVENDICATIONS 1. Tuyau souple comprenant une structure de ren- forcement (11, 12) en fils d'acier (15), caractérisé en ce que lesdits fils d'acier (15) sont d'un type com- portant un revêtement (16) d'aluminium qui a été appliqué sur l'acier sous une pression élevée de manière que l'acier et l'aluminium soient en contact intime l'un avec l'autre. 2. Tuyau souple selon la revendication 1, carac- térisé en ce que l'aluminium (16) a été appliqué sur l'acier (15) par un processus d'extrusion. 3. Tuyau souple selon la revendication 1 ou la revendication 2, caractérisé en ce que l'aluminium (16) a été appliqué sur l'acier (15) sous une pression supé- rieure à 1 MPa. 4. Tuyau souple selon la revendication 3, carac- térisé en ce que l'aluminium (16) a été appliqué sur l'acier (15) sous une pression comprise entre 10 et 350 MPa. 5. Tuyau souple selon la revendication 3, carac- térisé en ce que l'aluminium (16) a été appliqué sur l'acier (15) sous une pression supérieure à 20 MPa. 6. Tuyau souple selon l'une quelconque des re- vendications 1 à 5, caractérisé en ce que les fils revêtus d'aluminium sont d'un type qui a été soumis à un processus d'étirage pour réduire le diamètre du fil revêtu après le revêtement de l'acier avec l'alu- minium. 7. Tuyau souple selon l'une quelconque des re- vendications 1 à 6, caractérisé en ce que le revêtement (16) d'aluminium a une épaisseur comprise entre 0,01 et 0,6 mm. 8. Tuyau souple selon la revendication 7, carac- térisé en ce que le revêtement (16) d'aluminium a une épaisseur comprise entre 0,04 et 0,10 mm. 9. Tuyau souple selon l'une quelconque des reven- dications 1 à 8, caractérisé en ce que le fil d'acier (15) a un diamètre compris entre 0,5 et 6,0 mm. 10. Tuyau souple selon l'une quelconque des reven- dications 1 à 9, caractérisé en ce que la structure de renforcement comprend des câbles (13, 14) qui sont chacun formés d'une pluralité desdits fils d'acier revêtus d'aluminium.