Brevet FR2588938A2 — publié le 19870424

FR 2588938 A2 19870424 FR 8515392 A 19851017 L'invention a pour objet des perfectionnements aux dispositifs d'isolation thermique de conduites sous- marines soumises à des contraintes thermiques, hydrostati- ques et mécaniques élevées comprenant en combinaison, une première couche en élastomère qui entoure la conduite à isoler et assure la protection anti-corrosion de cette der- nière, un moyen d'isolation thermique comportant une plura- lité de secteurs ou de couches en un matériau isolant la- cunaire enfermant de l'air, et résistant aux pressions hy- drostatiques élevées, lesquels secteurs ou couches sont athérisés entre eux par des feuilles ou couches d'élastomère ayant subi une vulcanisation à une température inférieure ou égale à 120 C, ledit moyen d'isolation thermique étant superposé de façon continue sur la première couche susdite, une deuxième couche en élastomère étanche à l'eau de mer, résistante à l'abrasion, qui entoure le moyen d'isolation thermique, lesquels couches et moyens d'isolation protègent chaque tube d'une conduite à l'exclusion des extrémités de ce dernier qui sont laissées sans protection pour per- mettre la soudure bout à bout de tubes adjacents les uns aux autres avec un moyen de jointoyage rapide et étanche des dispositifs d'isolation de deux tubes adjacents. Les éléments ou tronçons constitutifs de telles conduites sont préfabriqués en usine en laissant au voi- sinage des extrémités de courtes longueurs de tube métal- lique dénudées, c'est-à-dire des parties non garnies de la couche anticorrosion et du moyen d'isolation thermique, pour permettre le soudage entre eux de tronçons ou éléments adjacents, le soudage étant suivi d'un jointoyage lequel est destiné, d'une part, à assurer la continuité de la pro- tection anti-corrosion et, d'autre part, la continuité du moyen d'isolation thermique ainsi que celle de la deu- xième couche ou gaine externe de protection. Dans le cas de conduites immergées, en mer ou en eau douce, les cahiers des charges imposent, en particulier pour la protection de l'environnement, que soient respec- tées des exigences sévères d'étanchéité, de résistance aux contraintes hydrostatiques et mécaniques, de durée de vie, etc.., et c'est pourquoi de nombreux travaux ont été effec- tués pour réaliser de tels dispositifs de jointoyage qui répondent aux spécifications imposées par les exploitants et/ou les utilisateurs des conduites, ainsi que par les or- ganismes privés ou publics chargés de leur surveillance. Complémentairement aux conditions imposées et rap- pelées ci-dessus, il importe, en outre, que le dispositif de jointoyage puisse être mis rapidement en place sur son lieu d'utilisation et cela quelles que soient les conditions de travail parfois difficiles aussi bien à terre qu'en mer. La Demanderesse a déjà proposé dans le Brevet Prin- cipal (FR-A-2 557 671) un procédé et des moyens perfection- nés de jointoyage étanche de conduites sous-marines qui ont donné et donnent satisfaction, en particulier lorsqu'ils ont été ou sont utilisés pour la construction de pipe-lines de transport d'huile sortant des puits de production à une température de l'ordre d'environ 100 C et qui sont immergés jusqu'à des profondeurs de l'ordre de 200 m. Cependant, la solution précédemment proposée par la Demanderesse est relativement onéreuse en raison du sur- croit de précautions prises pour satisfaire aux conditions dont certaines sont parfois contradictoires et qui ont été exposées ci-dessus. La poursuite des travaux entrepris par la Deman- deresse a maintenant permis de fournir des perfectionnements aux moyens d'assemblage d'éléments ou de tronçons de condui- tes, en particulier du type de celles décrites ci-dessus, qui tout en aboutissant à des ensembles présentant les mêmes garanties quant à la protection de l'environnement que les dispositifs antérieurement connus, permettent d'abaisser de façon sensible le coût de fabrication d'une part, et, d'autre part, permettent de réduire le temps de mise en oeu- vre, avec pour conséquence une diminution du coût de cons- truction d'un pipe-line ou analogue résultant de l'assem- blage des éléments ou tronçons entre eux, à terre ou sur une barge dont le coût d'exploitation est élevé. Un dispositif perfectionné selon l'invention est caractérisé en ce qu'il comprend, à au moins une extré- mités du tube et de préférence aux deux extrémités de ce- lui-ci, entre la surface externe dudit tube et la couche anti-corrosion, un manchon en époxy mis en place lors de la préfabrication en usine dudit tube. Dans une forme de réalisation préférée, le man- chon en époxy est prévu à distance de l'extrémité du tube ou tronçon de conduite, et ledit manchon n'est qu'en par- tie recouvert par la couche anti-corrosion en élastomère. L'invention a également pour objet un procédé pour la fabrication de tubes ou tronçons perfectionnés de conduites tels que définis ci-dessus, comportant sur leur surface externe une couche anti-corrosion en matériau élastomère, caractérisé en ce que l'on prévoit au voisina- ge d'au moins une extrémité d'un tronçon de conduite, de préférence au voisinage des deux extrémités, un manchon en époxy mis en place préalablement à la fixation sur le tube de la couche anti-corrosion en matériau élastomère, cette dernière étant apportée de manière telle qu'elle recouvre le manchon en époxy sur une partie seulement de sa longueur. Le manchon d'époxy est mis en place au voisinage de l'extrémité libre du tronçon, après le traitement méca- nique usuel de sablage et/ou de grenaillage du tube métal- lique, mais préalablement à l'exécution du traitement de préparation chimique, lequel consiste généralement, de fa- çon en soi connue, en la pose sur le tube métallique préalablement sablé et/ou grenaillé d'un ou de produit(s) d'adhérisation de l'élastomère. Préalablement à la mise en place sur le tube mé- tallique du manchon en époxy, on procède au chauffage de la zone destinée à être recouverte par ledit manchon à l'ai- de de cordons électriques chauffants, d'une torche ou, de préférence, à l'aide d'une bobine de chauffage par induction. Le chauffage est effectué sur une zone limitée par des moyens de protection et sur laquelle l'époxy est ensuite déposé par projection, pulvérisation ou tout autre moyen ap- proprié. Dans un mode opératoire préféré et après mise en place du manchon d'époxy on effectue sur la partie métalli- que du tube et sur une partie seulement de la longueur dudit manchon un traitement de préparation chimique pour l'adhéri- sation de ladite couche de matériau élastomère, on rapporte ladite couche de matériau, on met en place le moyen d'isola- tion thermique, on dispose des moyens de protection dudit manchon à l'encontre du traitement de vulcanisation subsé- quent sur la partie du manchon non recouverte par ladite cou- che en matériau élastomère et on procède à la vulcanisation de l'ensemble. Dans une variante, la couche de matériau élastomère est rapportée sur tout le manchon d'époxy mais après qu'une certaine longueur à l'extrémité de celui-ci la plus proche de l'extrémité du tube ait été garnie d'une bande de matiè- re plastique ou analogue qui permet de facilement dénuder ladite longueur après le traitement de vulcanisation. On peut alors, à l'aide de tronçons de conduites selon l'invention, former après soudure des tubes métalli- ques entre eux et au droit du plan de joint de deux tubes adjacents ainsi que de part et d'autre de ce plan, un revê- tement continu d'époxy, sans solution de continuité entre les manchons en regard desdits tubes adjacents. L'invention sera mieux comprise par la description qui suit, faite à titre d'exemple et en référence au dessin annexé dans lequel: - la Figure 1 est une vue partielle d'un tronçon de conduite perfectionné selon l'invention; - la Figure 2 est une vue illustrant le jointoya- ge de tronçons adjacents pour la réalisation d'une condui- te; - les Figures 3 et 4 illustrent le procédé de fa- brication d'un tronçon de conduite perfectionné selon l'in- vention. Un élément ou tronçon 10 de conduite, dont la longueur peut être de l'ordre d'une douzaine de mètres, comprend un tube métallique 11 à extrémités chanfreinées 12 et 13 pour la formation d'un joint de soudure 15 au droit du plan de joint 25 de deux éléments aboutés 101 et 102, Figure 2. De façon en soi connue, la surface externe 17 du tube 11 est garnie d'une couche anti-corrosion en un matériau élastomère 18, par exemple du polychloroprène d'une épaisseur de 4 millimètres dans le cas d'un élément d'un diamètre d'environ 100 millimètres (4 pouces). Comme montré sur les Figures 1 et 2, la couche anti-corrosion 18 est entourée d'un moyen d'isolation ther- mique 19 lui-même enfermé dans une deuxième couche en élas- tomère étanche à l'eau de mer, résistance à l'abrasion et qui forme une gaine de protection externe 20. Le moyen d'iso- lation thermique 19 est constitué par un matériau isolant la- cunaire 14 en bandes, ou en secteurs, adhérisés entre eux par des feuilles ou couches d'élastomère et mis en place en usine lors de la fabrication des éléments 10. L'invention prévoit, pour faciliter le jointoyage d'éléments adjacents 101 et 102, de garnir chaque élément d'un manchon en époxy 26, 27 placé au voisinage de ses extrémités à distance des bords chanfreinés 12 et 13, res- pectivement, et en partie recouvert par la couche anti-cor- rosion 18. On ménage ainsi, au voisinage du bord d'extré- mité 12, une zone annulaire 28 métallique nue, une zone 30 du manchon 26 qui n'est pas recouverte par la couche 18 et une zone 40 du manchon en partie recouverte par ladite cou- che. L'autre extrémité 13 de l'élément 10 présente une zone 29 analogue à la zone 28, une zone 31 analogue à la zone et une zone 41 analogue à la zone 40. Pour la fabrication, en usine, d'un élément ou tronçon tel que décrit cidessus, on procède d'abord au grenaillage et/ou sablage du tube métallique 11. La zone à recouvrir par les manchons 26, 27, - dont la longueur peut être de l'ordre de 10 à 20 cm -, est alors chauffée par induction, ou à l'aide d'une torche. Comme montré sur la Figure 3, le chauffage est effectué sur une zone 35 de longueur a limitée par des moyens de protection montrés schématiquement en 36 et 37. La poudre d'époxy est alors déposée sur la zone ainsi chauffée, par exemple par projection, pulvérisation, ou par tout autre moyen approprié, la solidarisation de l'époxy et du tube métallique, chauffé à une température de l'ordre de 200 à 250 C, ayant lieu par adhérisation par fusion suivant un processus communément désigné en englais sous le nom de FBE (Fusion Bonded Epoxy). Après refroidissement de la ou des zone(s) d'ex- trémité de l'élément ou tronçon 10, on rapporte sur une par- tie de la longueur des manchons 26, 27 un moyen de protec- tion montré schématiquement en 38 sur la Figure 4, (pour le manchon 26), et destiné à protéger une partie dudit manchon lors de l'étape suivante qui est celle de préparation chi- mique, c'est-à-dire de dépôt sur la surface métallique 17 du tube 11 et sur la partie non protégée du manchon d'époxy d'un ou de produit(s) favorisant l'adhérisation des élasto- mères, connus sous le nom de primaire d'adhérisation, et qui sont, par exemple, dans le cas d'un élastomère en poly- chloroprène, des produits connus sous le nom de "CHEMOSIL 211" ou "CHEMOSIL 220" (Société HENKEL) ou CHEMLOCK (Socié- té LORD CHEMICAL, USA). On procède ensuite sur le tube métallique 11 et sur la partie non protégée du manchon 26 à la mise en place de la couche anti-corrosion en matériau élastomère 18, cette opération étant suivie de celle de mise en place du moyen d'isolation thermique 19. Les moyens de protection 38 demeurant en place ou étant complétés par une protection supplémentaire à l'encontre des vapeurs de l'étuve de vulcanisation, comme un film de matière plastique, on procède à ladite vulcani- sation. A la sortie de l'étuve de vulcanisation et après enlèvement des moyens de protection 38, le tronçon ou élé- ment de conduite perfectionné selon l'invention est comme montré sur la Figure 1. En variante, la couche anti-corrosion en matériau élastomère 18 est déposée sur les moyens de protection 38, alors sous forme d'une bande de matière plastique et ladite bande est retirée, après le traitement de vulcanisation, pour dénuder sur une courte longueur l'extrémité du manchon d'époxy 26 la plus voisine de l'extrémité chanfreinée 12 du tube métallique. Lorsque, comme montré sur la Figure 2, deux élé- ments de conduite 101 et 102 ont été aboutés et que leurs parties métalliques 11 ont été réunies par une soudure 15, on dépose au droit de la zone de joint 25 et de part et d'autre de celle-ci, de façon plus précise entre et sur les manchons 261 et272 en regard, un anneau 42 en époxy à l'aide duquel est réaliséela continuité de la protection anticorrosion entre les éléments de conduite adjacents, 101 et 102. Le jointoyage de ces éléments est alors complété par la mise en place, de façon en soi connue et dans la zone de jointoyage de moyens assurant la continuité du moyen d'isolation 19. Compte tenu de la facilité et de la rapidité de formation d'un anneau en époxy 42 au droit de la zone de jointoyage, l'invention permet de réduire de façon sensi- ble le temps de jointoyage tout en assurant, par la fixa- tion en usine de la couche en élastomère 18 sur le manchon 26, 27 en époxy une excellente continuité de la protection anti-corrosion. 25.88938 REVENDICATIONS 1.- Dispositif d'isolation thermique de condui- tes sous-marines soumises à des contraintes thermiques, hydrostatiques et mécaniques élevées, comprenant en combi- naison une première couche en élastomère qui entoure la conduite à isoler et assure ainsi la protection anti-corro- sion de cette dernière, un moyen d'isolation thermique com- portant une pluralité de secteurs ou de couches en un maté- riau isolant lacunaire renfermant de l'air, résistant aux pressions hydrostatiques élevées, lesquels secteurs ou cou- ches sont adhérisds entre eux par des feuilles ou couches d'élastomère ayant subi une vulcanisation à une température inférieure ou égale à 120 C, ledit moyen étant superposé de-façon continue sur la première couche susdite, une deu- xième couche en élastomère étanche à l'eau de mer, résis- tante à l'abrasion, qui entoure le moyen d'isolation ther- mique, lesquels couches et moyens d'isolation protègent chaque tube d'une conduite à l'exclusion des extrémités de ce dernier, qui sont laissées sans protection pour permet- tre la soudure bout à bout de tubes adjacents les uns aux autres, et un moyen de jointoyage rapide et étanche des dispositifs d'isolation de deux tubes adjacents, caracté- risé en ce que chaque tube (11) ou tronçon de conduite com- prend à au moins une de ses extrémités, et de préférence à ses deux extrémités, un manchon (26, 27) en époxy inter- posé entre la surface externe (17) du tube et ladite pre- mière couche anti-corrosion (18) et mis en place lors de la préfabrication en usine dudit tube ou tronçon. 2.- Dispositif d'isolation thermique selon la revendication 1, caractérisé en ce que le manchon en épo- xy (26, 27) est prévu à distance de (des) l'extrémité(s) libre(s) (12, 13) du tube et en ce que ledit manchon (26, 27) n'est qu'en partie seulement recouvert par la couche de matériau élastomère (18). 3.- Procédé pour la fabrication d'un élément ou tronçon de conduite d'un dispositif selon l'une quelcon- que des revendications 1 ou 2, caractérisé en ce que l'on met en place au voisinage d'au moins une extrémité de l'6- lément, de préférence au voisinage des deux extrémités, un manchon en époxy (26, 27), préalablement à la fixation sur ledit tube métallique de la couche anti-corrosion (18) en matériau élastomère, et en ce que l'on met en place la- dite couche sur le tube métallique (11) de manière telle qu'elle recouvre le manchon en époxy (26, 27) sur une par- tie de sa longueur seulement. 4.- Procédé selon la revendication 3, caractérisé en ce que le manchon en époxy (26, 27) est mis en place au voisinage de(des) l'extrémité(s) libre(s) de l'élément après le traitement mécanique usuel de sablage et/ou de grenail- lage du tube métallique (11) mais préalablement à l'exécu- tion d'un traitement de préparation chimique comme la pose sur ledit tube métallique (11) d'un produit d'adhérisation du matériau élastomère formant la couche anti-corrosion (18). 5.- Procédé selon l'une quelconque des revendica- tions 3 et 4, caractérisé en ce que, préalablement à la mise en place sur le tube métallique (11) du manchon en époxy (26, 27), on procède au chauffage de la zone desti- née à être recouverte par ledit manchon à l'aide de cor- dons électriques chauffants, d'une torche ou, de préférence, à l'aide d'une bobine de chauffage par induction. 6.- Procédé selon la revendication 5, caractérisé en ce que le chauffage est effectué sur une zone (35) li- mitée par des moyens de protection (36, 37) sur laquelle de la poudre d'époxy est ensuite déposée par projection, pulvérisation ou tout autre moyen approprié. 7.- Procédé selon l'une quelconque des revendica- tions 3 à 6, caractérisé en ce qu'on effectue sur le tube métallique (11) un traitement mécanique de sablage ou gre- naillage, et après mise en place du manchon d'époxy on ef- fectue sur la partie métallique (11) du tube un traitement de préparation chimique pour l'adhérisation de la couche (18) de matériau élastomère, on rapporte ladite couche de matériau, on met en place le moyen d'isolation thermique, on dispose des moyens de protection dudit manchon à l'en- contre du traitement de vulcanisation subséquent sur la partie du manchon non recouverte par ladite couche en ma- tériau élastomère et on procède à la vulcanisation de cette dernière.