Brevet FR2677105A1 — publié le 19921204

Procédé d#obturation de tubes métalli qu#5 haute #.r ess1p n.. Procédê dwobturation de tubes metalliques sous haute pression L'invention concerne un procédé d'obturation de tubes sous haute pression, pour lesquels un arrêt rapide de la circulation du fluide est nécessaire alors que les moyens normaux (vannes ou autres) ne sont plus accessibles ou disponibles. De très nombreuses installations industrielles comportent des circuits hydrauliques vecteurs de liquides (huiles, eau sodium. etc...) ou de vapeurs et gaz. Pour des raisons de sécurité, il peut être nécessaire d'interrompre la circulation de ces gaz ou de ces liquides en des point dépourvus des moyens habituels pour cela (vannes de fermeture ou dispositifs de dérivation). Pour des raisons de pression interne de l'installation ou dans le cas où le produit circulant dans la canalisation est nocif pour l'environnement, il arrive qu'on ait intérêt, en l'absence de commandes facilement actionnables de 1 'extérieur, pour arriver à une telle interruption, à effectuer une régulation du débit du tube jusqu a son obturation complète en maintenant l'étanchéité parfaite du tube. Un procédé connu à cet effet consiste à effectuer un écrasement plan du tube, par exemple au moyen d'un vérin hydraulique. Toutefois, cette opération ne peut être menée à bien que si le tube est constitué d'un matériau d'une grande malléabilité. Elle ne pourrait être effectuée sur un tube constitué en un métal à faible allongement limite, c'est à dire peu étirable, ou sur des circuits à très haute pression. L'invention a donc pour but de proposer un procédé permettant l'obturation de tubes contenant des fluides à haute pression et constitues de matériaux difficilement malléables. Ce but est atteint en ce que le procédé consiste dans les étapes suivantes: - striction du tube, en amont de la zone ou l'écoulement du fluide doit être éliminé, jusqu a une section inférieure au diamètre de départ de façon à constituer un étranglement - piquage latéral, réalisé en amont de l'étranglement, afin de pratiquer une ouverture d'injection dans le tube et branchement sur ce piquage d'une conduite pouvant être soumise â une pression supérieure à celle du tube , - injection dans ladite ouverture du tube d'un corps d'obturation d'encombrement supérieur au diamètre du passage de l'étranglement, le corps allant se plaquer, sous l'effet du flux, contre l'entrée de l'étranglement, obturant ainsi au moins partiellement son passage ;; - injection d'un produit durcissable dans le tube en amont du corps, afin de rendre l'obturation définitive. Selon l'invention, le corps est de forme générale sphérique et constitué par une bille. Selon une autre forme de réalisation, il peut être tronconique, quelle que soit sa forme, le corps peut être poreux ou pourvu d'un ou plusieurs alésages. Selon l'invention, dans le cas ou l'obturation de l'étranglement par le corps n'est pas totale, l'obturation totale peut être obtenue, avant injection du produit durcissable, par congélation, entre le corps et le bord de l'étranglement, soit de l'eau contenue dans le fluide soit d'un liquide rapidement congelable injecte par le piquage. Cette congélation peut être produite par tout moyens, par exemple par une réfrigération de la zone retreinte par des moyens extérieurs (tube à liquide réfrigérant disposé de façon annulaire autour de ladite zone). Elle peut aussi être produite, selon une caractéristique particulière de l'invention, par le fait que le corps est refroidi, préalablement à son injection, à une température inférieure à la température de congélation de l'eau pour la pression régnant dans le tube. Si c'est nécessaire, en fonction de la nature du fluide passant dans le tube, on injecte, à la suite du corps, un liquide rapidement congelable à un température supérieure à la température du corps injecté, le liquide obturant, après congélation au contact du corps, les passages laissés libres entre le corps et la paroi de l'étranglement, parachevant ainsi l'obturation totale du tube. Selon une forme particulière de réalisation de l'invention, la striction du tube s'effectue au moyen d'un dispositif hydraulique. Selon une autre forme de réalisation, la striction s'effectue au moyen de petites charges d'explosif réparties sur la périphérie du tube dans la zone à rêtreindre. Selon l'invention, la striction s'effectue par paliers ou progressivement en continu, de façon à éviter les coups de bélier importants. En effet, lorsque le fluide est un liquide en mouvement et sous haute pression, on ne doit pas obturer brutalement le tube. Une striction progressive, par paliers de quelques % est dans ce cas préférable. On peut par exemple effectuer la striction au moyen d'un dispositif hydraulique annulaire ayant des vérins disposés tout autour du tube et pressant simultanément et progressivement la paroi de celui-ci. Ou encore au moyen de charges explosives mises en oeuvre de façon séquentiell e. De fait, chaque cas particulier impose le degré de striction à ne pas dépasser, en fonction de la résistance mécanique du tube et de l'énergie interne du fluide en mouvement. Dans le cas d'un gaz, la striction peut être brutale, la compressibilité du gaz absorbant l'énergie cinétique. La symétrie de la striction est axiale, et peut être polygonale, en étoile ou de révolution* Les strictions progressives, ou par paliers, n'induisent dans le métal que des contraintes modestes, supportables, même pour des aciers supposés très cassants. La striction doit être menée jusqu' constitution d'un étranglement dont la section résiduelle peut être par exemple limitée à 50% de la section initiale. Une section résiduelle inférieure â 50% (selon la nature du matériau) de la section initiale pourrait créer un danger de fissure dans la zone de déformation importante où les limites d'élasticité du matériau pourraient être dépassées. Quel que soit le moyen employé pour la striction, l'angle d'entrée de l'étranglement est facilement contrlable. Le corps injecté est sphérique, polyédrique, pyramidal ou tronconique. Il peut être refroidi, préalablement à l'injection, par immersion dans l'azote liquide, c'est à dire à une température d'environ 160 C. Ce corps peut être constitué par une bille en acier, creuse, recouverte de néoprène. Son poids et son épaisseur sont calibrés en fonction de la pression à contenir et du diamètre intérieur du tube. On a représenté sur les figures des exemples de sections de tube avant et après striction, ainsi qu'un exemple non limitatif de corps d'obturation. La figure 1 représente une coupe longitudinale du tube après une striction de révolution La figure 2 représente une coupe transversale du tube après striction selon une section en étoile La figure 3 représente une vue en perspective du corps d'obturation de forme pyramidale creux. Sur la figure 1, on a représenté un tube 1 destine à faire circuler un liquide à haute pression (par exemple de l'huile), et qu'on a obturé en employant le procédé selon l'invention. Dans l'exemple représenté, ce tube a une épaisseur de paroi de 10 mm et une section nominale interne de 3700 mml. Au moyen de charges explosives judicieusement réparties autour du tube sur une enveloppe d'un matériau amortisseur et répartiteur d'énergie, dans la zone 2 où l'on voulait procéder à l'obturation, on a réduit progressivement la section jusqu a environ 509 de la section d'origine et on a obtenu une section finale circulaire de 1800 mml. On a donc créé un étranglement 3 dans lequel le fluide sous pression qui s'écoule subit une forte perte de charge. Par un piquage 5 pratiqué en amont de l'étranglement 3, on a injecte un bille 4, creuse, de forme dodécaédrique, en acier recouvert d'une couche de néoprène. Sous l'effet du flux cette bille 4 s'est appliquée contre la paroi dans l'étranglement 3, effectuant ainsi une obturation partielle du tube à ce niveau. Grâce aux facettes de la bille, des passages pour le fluide subsistent autour de celle-ci, afin de ne pas provoquer d'arrêt brutal du flux et ainsi un coup de bélier préjudiciable à l'installation. La bille a ete préalablement à son injection plongée dans de l'azote liquide pour être refroidie à environ -160 C. Par le piquage 5, de l'eau a alors ete injectée, à une température supérieure à 00. Cette eau a été entra#née par le flux jusqu'à l'étranglement et est passée autour de la bille, au contact de laquelle elle s'est progressivement congelée, parachevant ainsi l'obturation progressive du tube. Une matière durcissable a alors été injectée par le piquage 5, matière qui a constitué en durcissant un bouchon solide, empêchant toute circulation ultérieure du fluide dans le tube. Le procédé selon l'invention appliqué à une conduite de liquide sous pression utilise, dans l'exemple précédent une section d'étranglement circulaire et une bille polyédrique. Pour créer des passages de fluide autour du corps avant obturation totale (afin d'éviter les coups de bélier), on peut aussi utiliser une section d'étranglement polygonale, après striction, et un corps pratiquement de révolution. Sur la figure 2 on a représenté la section du même tube après striction en étoile* Dans ce cas le corps peut être de forme parfaitement sphérique. Sur la figure 3, on a représenté un corps d'obturation 4 en forme de tronc de pyramide à base hexagonale. Ce corps est traversé par un perçage conique 4'. Cette forme permet de réaliser une obturation progressive. Dans l'exemple précédent, on a décrit le cas dune conduite de liquide. Dans le cas d'un gaz, comme on l'a dit plus haut, on peut envisager que la compressibilité du gaz va absorber le coup de bélier si l'on pratique une obturation brutale après la striction. Dans ce cas, la section de l'étranglement peut être circulaire et le corps sphérique, le néoprène qui enrobe la bille ainsi formée absorbant alors les inégalités de surface pouvant résulter de l'imprécision de la striction. Le refroidissement de la bille et l'injection d'eau deviennent ainsi inutiles. Si l'on a affaire à un flux mixte, liquide plus gaz et vapeurs congelables, l'obturation partielle de l'étranglement, telle que décrite dans l'exemple de la figure 1, peut provoquer, par la différence de pression amont/aval un givrage (identique à celui d'un carburateur lorsque la température et l'humidité de l'air présentent de telles conditions). L'injection d'eau est alors inutile. Il va de soi que l'on peut apporter au procédé selon l'invention toutes formes d'amélioratrion et des perfectionnements sans sortir de son cadre. Ainsi, on peut envisager d'autres moyens de striction que ceux décrits plus haut et d'autres moyens de congélation. Dans les exemples décrits, on a procédé à une striction selon une symétrie axiale pour éviter des ruptures ou des fuites du tube. Cette solution est nettement préférable à une striction à plat, mais ne l'exclut pas. Dans ce cas, pour parachever l'obturation, il faut employer des corps d'obturation granuleux. REVENDICATIONS 1. Procédé d'obturation de tubes contenant un fluide à haute pression et constitués en un matériau peu malléable, caractérisé par les étapes suivantes: - striction du tube (1), en amont de la zone où l'écoulement du fluide doit être éliminé, jusqu'à une section inférieure au diamètre de départ de façon à constituer un étranglement (3), - piquage latéral, réalisé en amont de l'étranglement, afin de pratiquer une ouverture (5) d'injection dans le tube et branchement sur cette ouverture d'une conduite pouvant être soumise à une pression supérieure à celle régnant dans le tube;; - injection dans ladite ouverture du tube d'au moins un corps d'obturation (4) et de dimensions supérieures à celle du passage de l'étranglement, ledit corps allant se plaquer, sous l'effet du flux, contre l'entrée de l'étranglement, obturant ainsi au moins partiellement son passage; - injection d'un produit durcissable dans le tube en amont du corps, afin de rendre l'obturation définitive. 2. Procédé d'obturation de tubes selon la revendication 1 caractérisé en outre par les étapes suivantes: - injection, après celle du corps, d'un liquide rapidement congelable par l'ouverture (5) d'injection; - congélation du liquide lorsqu'il traverse les espaces laissés libres entre le corps et la paroi de l'étranglement, parachevant ainsi l'obturation du tube. 3. Procédé d'obturation de tubes selon l'une quelconque des revendications 1 et 2 caractérisé en ce que le corps (4) est préalablement refroidi â une température inférieure à la température de congélation de l'eau pour la pression régnant dans le tube. 4. Procédé d'obturation de tubes selon l'ensemble des revendications 2 et 3 caractérisé en ce que ledit liquide injecté, est congelable à une température supérieure à la température du corps (4) et que sa congélation s'effectue au contact du corps (4) dans les espaces laissés libres entre le corps et la paroi de l'étranglement, parachevant ainsi l'obturation totale du tube. 5. Procédé d'obturation de tubes selon la revendication 1 caractérisé en ce que la striction s'effectue progressivement, par paliers ou en continu, de façon à éviter les coups de bélier importants. 6. Procédé d'obturation de tubes selon la revendication 1 caractérisé en ce que la striction du tube s'effectue au moyen d'un dispositif hydraulique. 7. Procédé d'obturation de tubes selon la revendication 1 caractérisé en ce que la striction s'effectue au moyen de petites charges d'explosif réparties sur la périphérie du tube dans la zone â rétreindre, 8. Procédé d'obturation de tubes selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que la symétrie de la striction est axiale et de révolution. 9. Procédé d'obturation de tubes selon l'une quelconque des revendications précédente caractérisé en ce que la symétrie de la striction est axiale et de forme polygonale ou en étoile. 10. Procédé d'obturation de tubes selon la revendication 1 caractérisé en ce que le corps injecté est sphérique. 11. Procédé d'obturation de tubes selon la revendication 1 caractérisé en ce que le corps injecté est polyédrique. 12. Procédé d'obturation de tubes selon la revendication 3 caractérisé en ce que le corps est refroidi, préalablement à l'injection, à environ -160 C par immersion dans l'azote liquide. 13. Procédé d'obturation selon la revendication 1, caractérisé en ce que l'étranglement est obtenu par écrasement à plat du tube, le corps d'obturation étant granuleux.