Brevet FR2700826A1 — publié le 19940729

i L'invention concerne des perfectionnements concernant un tuyau f lexible flottant en particulier un tuyau flexible du type comprenant une carcasse principale retenant un fluide et une carcasse secondaire retenant un fluide, qui entoure la carcasse principale sur au moins une partie de sa longueur, afin d'empêcher l'échappement d'un fluide fuyant à partir de la carcasse principale. Un tuyau flexible du type mentionné précédemment est particulièrement utile pour le transport de fluides, dont une fuite constituerait un risque grave pour la santé ou pour la sécurité, et qui convient en particulier pour des applications dans lesquelles le tuyau doit résister à une flexion considérable en cours d'utilisation, à une manipulation peu soigneuse pendant des opérations de raccordement et à des intempéries sévères, comme par exemple dans la canalisation en forme de tuyau utilisée pour le transfert de pétrole entre un bateau-citerne ancré au large et une installation située à terre. Dans le brevet britannique antérieur N'1 503 302 (qui correspond au brevet français FR 75-12-300), on décrit un tuyau flexible du type indiqué plus haut, dans lequel la carcasse secondaire est séparée de la carcasse principale et est agencée de manière à se dilater radialement sous l'effet de la pression du fluide qui fuit à travers la carcasse principale et qui est retenu par la carcasse secondaire Un tuyau de ce type peut contenir facultativement un matériau de flottabilité situé dans le corps de la carcasse principale et/ou de la carcasse secondaire Sinon ou en supplément, un matériau de flottabilité peut être vu entre la carcasse principale et la carcasse secondaire. Dans un tuyau possédant l'agencement mentionné précédemment, la capacité de dilatation de la carcasse secondaire permet de s'adapter de façon élastique et sans endommagement dû à des contraintes de chocs, à l'accroisse- j ment éventuellement brusque des forces de pression auxauelles il peut être sou is ors d'une défaillance de la carcasse principale intérieure. Cette capacité de dilatation de la carcasse secondaire peut être extrêmement indésirable pour un tuyau utilisé sous l'eau Comme cela est décrit dans le brevet britannique N 02 117 479, qui correspond au brevet français FR 83-04-723, cette dilatation affecte de façon nuisible l'équilibre délicat qui peut être nécessaire entre les forces de flottabilité (déplacement) et le poids du tuyau si une canalisation en forme de tuyau formée par une suite de tuyaux doit conserver une configuration désirée Pour éviter ou atténuer de tels problèmes, on indique dans ce brevet que la dilatation de carcasse secondaire par rapport à la carcasse principale est contenue le long de l'ensemble de la longueur du tuyau. Contrairement à un tuyau sous-marin à double carcasse, dans lequel il peut être souhaitable qu'il existe une dilatation importante de la carcasse secondaire, pour un tuyau flexible flottant du type adapté pour flotter à la surface de l'eau, il est connu de prévoir que la carcasse secondaire puisse se dilater d'une manière relativement importante Par exemple, de façon typique le diamètre de la carcasse secondaire peut augmenter de 25 % à 30 %, si cette carcasse est exposée à la pression normale de travail du fluide qui fuit à travers la carcasse principale. Cette capacité de dilatation fournit une possibilité éventuellement utile de détection d'un défaut de la carcasse principale; ceci peut être obtenu au moyen d'une simple inspection visuelle sans aucune nécessité d'utiliser des détecteurs de fuite mécaniques ou électriques Cependant, bien qu'une modification de 30 % du diamètre d'une carcasse secondaire soit éventuellement parfaitement visible, si une couche épaisse d'un matériau de flottabilité est prévue autour de la carcasse secondaire, cette dilatation peut conduire à une variation de seulement environ 10 % du diamètre extérieur du tuyau, en fonction du rapport du diamètre extérieur du tuyau au diamètre extérieur de la carcasse secondaire La dilatation visible en pourcentage est encore réduite de façon supplémentaire si le matériau de flottabilité est d'un type qui se comprime lors de la dilatation de la carcasse secondaire Il en résulte que cette dilatation du tuyau flottant n'est pas toujours clairement visible, en particulier dans des eaux agitées. La présente invention a pour but d'indiquer un tuyau flottant flexible à deux carcasses qui, par rapport à des tuyaux connus, fournit une indication plus visible de la dilatation dans le cas d'une fuite du fluide sous pression entre les carcasses. Conformément à l'un de ces aspects, la présente invention fournit un tuyau flottant flexible comprenant une carcasse principale de retenue d'un fluide, une carcasse secondaire de retenue du fluide qui entoure au moins une partie de la carcasse principale et peut se dilater radialement par rapport à la carcasse principale dans le cas d'une fuite de fluide à partir de cette dernière, le diamètre de la carcasse secondaire augmentant d'au moins %, lorsqu'elle est soumise à la pression de travail du tuyau, un matériau de flottabilité entourant ladite couche de la carcasse secondaire et une couche extérieure de revê- tement entourant ledit matériau de flottabilité, caractéri- sé en ce que des moyens de renfort en forme de cerceau, sensiblement inextensibles dans la direction circonféren- tielle, sont disposés dans ledit matériau de flottabilité, entre la carcasse secondaire et le revêtement du tuyau, en étant situés axialement entre les extrémités du tuyau, et sont agencés de manière à sensiblement empêcher une dilatation du revêtement du tuyau dans ladite position axiale. De préfére ce, la carcasse seco-na 4 re est d'un type qui se dilate diau moins 25 % et de façon plus préférentielle d'au moins 3 O % lorsqu'elle est soumise à la pression normale de travail du fluide qui a fui entre les deux carcasses. Les moyens de renfort en forme de cerceau peuvent être situés au voisinage de la surface extérieure de la carcasse secondaire ou au voisinage du revêtement extérieur du tuyau et de préférence réunis ou fixés d'une autre manière à ce revêtement, de manière à être retenus, contre toute dilatation radiale, par les moyens de renfort en forme de cerceau De façon plus préférentielle, les moyens de renfort en forme de cerceau sont enrobés sensiblement complètement dans le matériau de flottabilité, et peuvent être espacés de la carcasse secondaire et/ou du revêtement extérieur, par un matériau intercalaire de flottabilité, de préférence une couche mince d'un tel matériau De façon typique, cette couche mince nossède une épaisseur inférieure à 25 % de l'épaisseur du matériau de flottabilité Si le matériau de renfort en forme de cerceau est séparé du revêtement extérieur par un matériau intercalaire de flottabilité, ledit matériau de flottabilité est de préférence agencé de manière à servir d'interconnexion structurelle, ce qui a pour effet que le renfort en forme de cerceau agit de manière à empêcher localement toute tendance du revêtement du tuyau à se dilater à proximité de l'emplacement axial du renfort en forme de cerceau. Les moyens de renfort en forme de cerceau sont de préférence une structure de type flexible, comprenant par exemple une pluralité de spires d'un matériau filamenteux présentant un faible module d'élasticité. La structure de renfort de la carcasse principale et de la carcasse secondaire peut comporter de façon typique une ou plusieurs couches d'un matériau tissé ou tressé ou un enroulemen hélicoïdal ou une combinaison de ces couches Le matériau de la carcasse secondaire peut être un matériau possédant un allongement plus important, c'est-à-dire un module d'élasticité plus faible que le matériau de renfort de la carcasse principale Sinon, ou en supplément, la carcasse secondaire peut comporter des éléments de renfort, qui s'étendent selon une disposition hélicoïdale sous un angle choisi de telle sorte que, lorsque la carcasse secondaire est soumise à la pression interne d'un fluide, l'angle des éléments de renfort tend à varier d'une manière qui conduit à un accroissement du diamètre extérieur de la carcasse secondaire. On peut prévoir plus d'un moyen de renfort en forme de cerceau, dans des positions axialement espacées sur l'étendue en longueur du tuyau. De préférence l'espacement d'un renfort en forme de cerceau à partir de la ou de chaque extrémité du tuyau (sur la ou les extrémités duquel la dilatation doit être également contenue) et n'importe quel autre renfort en forme de cerceau correspondant dans le tuyau a pour effet que la ou chaque partie intermédiaire du tuyau situé à mi- distance entre des positions successives axialement espacées de l'élément de retenue circonférentiel peut se dilater sous l'action de la pression d'un fluide entre les deux carcasses, d'une manière sensiblement non contenue par le ou les renforts en forme de cerceau Par conséquent, dans le cas d'une fuite du fluide entre les deux carcasses, la dilatation de la carcasse secondaire provoque une dilatation irrégulière de la couche de flottabilité et de la couche de revêtement enveloppantes Par conséquent, le tuyau prend un profil extérieur irrégulier, qui apparaît optiquement d'une manière plus nette qu'un accroissement uniforme du diamètre. La surface extérieure du tuyau peut être équipée d'un marquage hélicoïdal qui s'étend entre une partie de p revêtement du tuyau, qui est contenue par les moyens de renfort en forme de cerceau, et une ou des parties qui ne sont pas soumises à une telle contention La dilatation du tuyau dans le cas d'une fuite dans la carcasse principale interrompt localement la courbure du repère et ne facilite plus l'obtention d'une alerte optique désirée. D'autres caractéristiques et avantages de la présente invention ressortiront de la description donnée ci-après prise en référence aux dessins annexés, sur lesquels: la figure 1 est une vue en coupe longitudinale d'une partie d'une extrémité d'un tuyau à deux carcasses conforme à la présente invention et associé à un raccord d'extrémité; et la figure 2 est une vue en élévation latérale du tuyau de la figure 1, qui est associé à deux raccords d'extrémité, la moitié inférieure montrant le tuyau lors d'une utilisation normale et la moitié supérieure montrant le tuyau dans un état dans lequel un fluide sous pression a fui entre deux carcasses de renfort du tuyau. L'agencement de la partie d'extrémité du tuyau 10 conformément à la présente invention et telle que représentée sur la figure 1 peut être seul décrit de façon détaillée dans la spécification de la demande de brevet britannique NO 1503502. En résumé, cet agencement du tuyau 10 formé autour d'un raccord à bride 11 comporte une couche de revêtement intérieur 12, un ensemble formant carcasse principale de renfort 13 entouré par une couche de flottabilité 14, qui résiste à l'écrasement, un ensemble formant carcasse de renfort secondaire 15 dilatable radialement, un ensemble de flottabilité 16 comprenant une pluralité (par exemple huit) de couches 17 formées d'un matériau en forme d'éponge à cellules fermées de faible densité, et une couche de revêtement extérieur 18. L'ensemble fbrmant carcasse secondoaire 15 est constitué Dar un matériau de renfort à coefficient élevé d'allongement et possède une forme profilée de sorte que son diamètre tend aisément à augmenter d'au moins 25 % (par exemple 30 %), si elle est soumise intérieurement à un fluide situé à la pression maximale normale de travail du tuyau. Chaque ensemble formant carcasse de renfort 13, est fixé d'une manière étanche au fluide au raccord d'extrémité 11 Chaque extrémité de tuyau comprend des plis formant épaulements 19 servant à contenir une dilatation, extérieure du point de vue radial, de la carcasse secondaire sous-jacente dans le cas d'une fuite d'un fluide sous pression à travers la carcasse principale 13 et agissant sensiblement directement sur un ensemble formant carcasse secondaire 15. A mi-chemin entre ses extrémités, le tuyau 10 comporte une bague de renfort en forme de cerceau inexten- sible 20, dans une position qui se situe à l'intérieur de l'ensemble de flottabilité 16 (voir figure 2) La bague 20 est prévue dans une partie, extérieure du point de vue radial, de l'ensemble de flottabilité de manière à être espacée radialement par rapport au revêtement extérieur 18, en étant séparé par une simple bande mince 17 ' formée d'un matériau de flottabilité La bague 20 est fixée par liaison à la couche 17 ', qui à son tour est réunie au revêtement extérieur 18. Le tuyau 10 possède une forme extérieure en général cylindrique lors de son utilisation normale. Lorsque le fluide sous pression fuit à travers la carcasse principale de manière à agir essentiellement directement sur la carcasse secondaire 15, il adopte un profil extérieur dilaté comme représenté dans la partie supérieure de la figure 2 Dans ce profil le tuyau possède, comme cela est usuel, un diamètre extérieur sensiblement inchangé au ô niveau de ses régions les -lus extrmes et en outre possède un renfoncement circon entrel 21 situé i-chemin entre ses extrémités, c'est-à-dire dans une position alignée axialement avec la bague de renfort en forme de cerceau 20. Le renfoncement circonférentiel 21 fournit une indication visuelle nette du fait que le tuyau est dans un état dilaté Il ne requiert aucune évaluation du fait qu'il s'est produit une modification quelconque du diamètre extérieur global du tuyau pour que l'on puisse évaluer si un fluide a éventuellement fui à travers la carcasse principale. a 1 Tuyau flexible flottant comprenant une carcasse principale ( 13) de retenue d'un fluide, une carcasse secondaire ( 15) de retenue du fluide qui entoure au moins une partie de la carcasse principale et peut se dilater radialement par rapport à la carcasse principale dans le cas d'une fuite de fluide à partir de cette dernière, le diamètre de la carcasse secondaire ( 15) augmentant d'au moins 20 %, lorsqu'elle est soumise à la pression de travail du tuyau, un matériau de flottabilité ( 14) entourant ladite couche de la carcasse secondaire et une couche extérieure de revêtement ( 18) entourant ledit matériau de flottabilité, caractérisé en ce que des moyens de renfort en forme de cerceau ( 20), sensiblement inexten- sibles dans la direction circonférentielle, sont disposés dans ledit matériau de flottabilité ( 14), entre la carcasse secondaire ( 15) et le revêtement ( 18) du tuyau, en étant situés axialement entre les extrémités du tuyau, et sont agencés de manière à sensiblement empêcher une dilatation du revêtement du tuyau dans ladite position axiale. 2 Tuyau flexible flottant selon la revendication 1, caractérisé en ce que les moyens de renfort en forme de cerceau ( 20) sont enrobés sensiblement complètement par le matériau de flottabilité ( 14). 3 Tuyau flexible flottant selon la revendication 2, caractérisé en ce que les moyens de renfort en forme de cerceau ( 20) sont espacés vis-à- vis d'au moins l'un des éléments constitués par la carcasse secondaire ( 15) et le revêtement extérieur ( 18), moyennant l'interposition d'un matériau de flottabilité ( 17 '). 4 Tuyau flexible flottant selon la revendication 3, caractérisé en ce que ledit matériau intercalaire de flottabilité ( 17 ') possède une épaisseur inférieure à 25 % de l'épaisseur du matériau de flottabilité qui sépare la carcasse secondaire ( 15) et le revêtement extérieur ( 18). Tuyau flexible flottant selon la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce que les moyens de renfort en forme de cerceau ( 20) sont réunis ou fixés d'une autre manière au revêtement extérieur ( 18) du tuyau. 6 Tuyau flexible flottant selon l'une quelconque des revendications 1 à 5, caractérisé en ce que la carcasse secondaire ( 15) se dilate au moins de 25 % lorsqu'elle est soumise à la pression normale de travail d'un fluide qui fuit entre les deux carcasses ( 13, 15). 7 Tuyau flexible flottant selon la revendication 6, caractérisé en ce que ladite dilatation est égale à au moins 30 %. 8 Tuyau flexible flottant selon l'une quelconque des revendications 1 à 7, caractérisé en ce que les moyens de renfort en forme de cerceau ( 20) constituent une structure flexible. 9 Tuyau flexible flottant selon l'une quelconque des revendications 1 à 8, caractérisé en ce qu'au moins deux desdits moyens de renfort en forme de cerceau ( 20) sont prévus dans des positions axialement espacées sur l'étendue en longueur du tuyau. Tuyau flexible flottant selon l'une quelconque des revendications 1 à 9, caractérisé en ce que la surface extérieure ( 18) du tuyau est pourvue d'une marque hélicoïdale au moins une position alignée axialement avec lesdits moyens de renfort en forme de cerceau ( 20).