Brevet FR2698952A1 — publié le 19940610

La présente invention a pour objet un procédé et une installation pour revêtir d'une enveloppe isolante un tube métallique et notamment un tube de pipeline susceptible d'être immergé. Les tubes de pipeline sont généralement utilisés pour transporter des hydrocarbures et il est important que la température des produits transportés n'atteigne pas une température limite inférieure au- dessous de laquelle il se forme des dépôts importants dans les tubes. De ce fait, les tubes doivent être revêtus d'une enveloppe isolante pour maintenir les hydrocarbures transportés à la température désirée. De plus, l'épaisseur de l'enveloppe isolante est un critère important pour les caractéristiques thermiques des tubes ainsi revêtus. Lorsque les tubes sont destinés à être immergés, l'enveloppe isolante est en contact avec l'eau de mer et la composition chimique du matériau constituant cette enveloppe est également un critère important de la qualité des tubes. De préférence, le matériau doit avoir une conductivité thermique inférieure à 0,2 Wmn'K-1 et une imperméabilité à l'eau assurant une absorption inférieure à 10 % sur une période d'immersion de trois jours. De plus, les caractéristiques mécaniques demandées à l'enveloppe isolante sont telles que le matériau utilisé doit pouvoir supporter une traction minimale de 3 % sans détérioration. Il est connu de revêtir les tubes de béton projeté. Cependant, 1 'enveloppe en béton, bien qu'elle assure une masse linéaire permettant l'immersion des tubes présente l'inconvénient de se craqueler par manque d'élasticité. Il est également connu de revêtir les tubes d'une enveloppe isolante formée à partir de caoutchouc chargé d'acier ou de minerai. Mais, le caoutchouc est un mauvais isolant et sa vulcanisation reste relativement onéreuse. Il est également connu de revêtir les tubes d'une enveloppe isolante composée de bandes de polychlo- rure de vinyle (PVC) et de bandes de caoutchouc vulcani- sé. Une telle enveloppe présente de bonnes caractéristiques mécaniques, mais a comme inconvénient de ne pas résister à la température. En effet, le polychlorure de vinyle dont elle est composée, a une faible tenue en température et particulièrement dans un intervalle compris entre 50 et 800 C. On connait dans le brevet EP-A-O 259 373 un tube en acier comportant un revêtement extérieur de mousse ou de feuilles compactes de polypropylène ou de polychlorure de vinyle appliquées par extrusion, soit sur la surface extérieure du tube, soit sur la surface d'un revêtement adhésif résistant à la corrosion préalablement appliqué sur la surface extérieure du tube. Il est précisé dans ce brevet qu'après extrusion, le tube doit être refroidi à l'eau aussi bien par l'extérieur que par l'intérieur et que le refroi- dissement doit être rapide et important pour éviter l'affaissement du revêtement chaud ou son ovalisation par gravité. Il est également précisé dans ce brevet que pour réaliser un revêtement composé de plusieurs couches, il est nécessaire de repasser dans l'extrudeuse plusieurs fois de suite le tube comportant déjà une couche. Ainsi, l'enveloppe isolante peut avoir au moins 5 cm d'épaisseur et être déposée sur un tube de section, par exemple triangulaire. Mais, ce type de procédé pour revêtir d'une enveloppe isolante un tube présente des inconvénients. En effet, les différentes couches extrudées doivent être refroidies rapidement, lors de la réalisa- tion d'un revêtement d'environ 5 cm d'épaisseur, générant des hétérogénéités d'interface entre chacune des couches formant l'enveloppe isolante. Il est également techniquement difficile de réaliser une enveloppe isolante comportant des couches de compositions chimiques variées. De plus, chaque gamme de diamètre de tube demande un investissement spécifique du matériel pour le dépôt de l'enveloppe isolante et en particulier au niveau de la tête d'extrusion. L'invention a pour but de proposer un procédé et une installation pour revêtir un tube métallique d'une enveloppe isolante et notamment un tube de pipeline, permettant de s'affranchir des inconvénients mentionnés ci-dessus. L'invention a donc pour objet un procédé pour revêtir d'une enveloppe isolante un tube et notamment un tube de pipeline susceptible d'être immergé, ladite enveloppe comprenant au moins une couche de polypropylé- ne, caractérisé en ce que: on déplace le tube en translation longi- tudinale et simultanément on entraîne en rotation ledit tube, on chauffe le tube à une température supérieure à 50 OC, on dépose sur la surface extérieure du tube une couche d'époxy, on enroule sur la couche d'époxy, une bande à l'état pâteux d'un matériau adhésif, et on enroule, sur ladite bande de matériau adhésif, au moins une bande à l'état pâteux d'au moins un matériau isolant. Selon d'autres caractéristiques de l'inven- tion: on chauffe le tube à une température comprise entre 130 et 250 OC, lesdites bandes sont obtenues par extrusion latérale par rapport au sens du déplacement du tube, on enroule, autour du tube, simultanément plusieurs bandes à l'état pâteux de compositions chimi- ques et physiques identiques ou différentes, la composition chimique de chaque bande est choisie parmi un copolymère polypropylène, un polypropy- lène, un polypropylène contenant une polyoléfine thermo- plastique, un polypropylène chargé de granulats métalli- ques et/ou de matière minérales, un polypropylène comportant un agent moussant et/ou un agent ignifugeant et/ou un agent de protection contre les rayonnements ultraviolets et/ou les chocs et/ou de protection anti- abrasion. chaque bande extrudée a une épaisseur supérieure à 0,1 cm, chaque bande extrudée possède un indice de fluidité compris entre 0,1 et 40 g pour l Omn, la couche d'époxy est déposée sous forme d'une poudre époxydique et pulvérisée électrostatiquement et agglomérée par fusion, on effectue préalablement au chauffage du tube une chromatation de la surface extérieure dudit tube, on refroidit le tube revêtu, la vitesse périphérique de déplacement du tube est supérieure à 0,1 m/s. L'invention a également pour objet une installation de revêtement d'un tube par une enveloppe isolante pour la mise en oeuvre du procédé mentionné ci- dessus, caractérisée en ce qu'elle comprend un bâti portant des galets de support et d'entraînement en translation et en rotation du tube, l'axe des galets étant incliné par rapport au plan de la section droite du tube et, successivement dans le sens de déplacement du tube: des moyens de chauffage du tube à une température supérieure à 501 C, un caisson de pulvérisation, sur la surface externe du tube, d'une poudre époxydique, des moyens d'alimentation et d'enroulement d'une bande à l'état pâteux d'un matériau adhésif autour de la couche d'époxy, disposés latéralement par rapport audit bâti, et des moyens d'alimentation et d'enrou- lement d'au moins une bande à l'état pâteux d'au moins un matériau isolant autour de la bande de matériau adhésif, disposés latéralement par rapport audit bâti. Selon d'autres caractéristiques de l'inven- tion: 1 'installation comprend en outre des moyens de chromatation de la surface externe du tube situés en amont des moyens de chauffage par rapport au sens de déplacement dudit tube, l'installation comprend un caisson de refroidissement du tube revêtu situé, par rapport au sens de déplacement dudit tube, en aval des moyens d'alimen- tation et d'enroulement de ladite bande, les moyens d'alimentation et d'enroulement desdites bandes à l'état pâteux autour du tube sont formés par des extrudeuses. L'invention a aussi pour objet un tube revêtu d'une enveloppe isolante et obtenu par le procédé mentionné ci-dessus, caractérisé en ce que ladite enveloppe isolante est composée successivement de: d'une couche d'époxy aggloméré par fusion, d'une couche d'adhésif copolymère polypro- pylène, et d'au moins une couche de polypropylène dont l'épaisseur est supérieure à 10 mm. Selon d'autres caractéristiques de l'inven- tion: ladite enveloppe isolante comporte une couche externe de polypropylène associé à un composé choisi parmi une polyoléfine thermoplastique ou un agent moussant et/ou un agent ignifugeant et/ou un agent de protection contre les rayonnements ultraviolets et/ou les chocs et/ou de protection anti-abrasion. la couche externe de polypropylène est chargée de granulats métalliques et/ou de matières minérales, la surface externe du tube est préalable- ment chromatée. L'invention sera mieux comprise à l'aide de la description qui va suivre, donnée uniquement à titre d'exemple et faite en se référant aux dessins annexés, dans lesquels: les Figures 1 à 4 sont des vues schémati- ques montrant les différentes étapes du procédé selon l'invention, la Figure 5 est une vue schématique d'une installation de revêtement pour la mise en oeuvre du procédé selon l'invention, la Figure 6 est une vue en coupe d'un tube revêtu par le procédé selon l'invention. Le procédé selon l'invention permet de revêtir d'une enveloppe isolante, un tube 1 et notamment un tube de pipeline destiné à être immergé. Durant les différentes étapes du procédé, le tube 1 est déplacé en translation longitudinale et simultanément entraîné en rotation dans une installation 10 représentée à la Fig 5 et qui sera décrite en détail ultérieurement. Tout d'abord, on chauffe le tube 1 par l'intermédiaire de moyens de chauffage 11 (Fig l) de façon à amener ledit tube à une température supérieure à 50 C et de préférence comprise entre 130 et 2500 C. Ensuite, on dépose sur la surface extérieure du tube 1 une couche d'époxy 2 en poudre au moyen par exemple d'un caisson de pulvérisation 12 (Fig 2). La poudre époxydique adhère sur la surface chaude du tube 1 par effet électrostatique et fond sur ladite surface pour former un film homogène. Ensuite, on enroule sur la couche d'époxy 2 une bande 4 à l'état pâteux d'un matériau adhésif (Fig. 3). Ce matériau adhésif comprend par exemple en poids: de 59 à 94 % de polypropylène ou un copo- lymère statistique propylène/éthylène ou un propylène/é- thylène/butène 1 ou encore leurs mélanges avec un ou plu- sieurs polymères plastomériques choisis parmi les copoly- mères éthylène/vinyle/vinylacétate, LDPE, HDPE, polyamide polyuréthane, de 5 à 40 % d'un polymère ou un mélange de polymères élastomériques choisis parmi les EPR, EPDM, copolymères blocs SEBS et SBS, et copolymères éthylène/a- crylique d'éthyle, de 1 à 10 % de polypropylène modifié avec l'anhydride maléique ou l'acide isophorone bis maléique pour l'acide acrylique. Comme représenté à la Fig 3, simultanément à l'enroulement de la bande 4 de matériau adhésif, on enroule, sur ladite bande 4 de matériau adhésif, au moins une bande 5 à l'état pâteux par exemple moussé d'au moins un matériau isolant comme par exemple du polypropylène. Le polypropylène utilisé comprend en poids de 92 à 100 % d'un polymère thermoplastique choisi parmi un copolymère cristallin du polypropylène contenant 2 à 25 % en mole d'éthylène et/ou alpha-oléfine C 4 C 10, composi- tion hétérophasique comprenant un polymère du type précédemment mentionné et d'un ou plusieurs copolymères oléfiniques élastomériques. Les polymères pouvant être utilisés dans ce procédé sont: un polypropylène isotactique avec un indice d'isotacticité pouvant atteindre 99, un copolymère statistique propylène/éthy- lène avec un taux d'éthylène variant de 1 à 6 % en poids et de préférence entre 2 et 4 % en poids, un copolymère statistique polypropylène- /éthylène/1 butène avec un taux d'éthylène de 2 à 3 % en poids et de l butène de 4,5 à 5,6 % en poids, un mélange des polymères ci-dessus men- tionnés avec un élastomère EPR et EPDM, le EPR (éthylène propylène rubber) étant éventuellement réticulé et contenant de préférence de 5 à 40 % en poids d'élastomère, des compositions hétérophasiques obtenues par polymérisation séquentielle stéréospécifique du polypropylène avec éthylène et/ou alpha-oléfine C 4 C 10, éventuellement en présence de faible quantité de l diène tels que butadiène, 1,4 héxadiène, 1,5 héxadiène et éthylène norbornène-1. Les exemples de alpha oléfine C 4-C 10 qui peuvent être présents dans les polymères précédemment mentionnés sont le butène-1,4, le méthylpentène-1 et l'hexène-1. Dans les compositions hétérophasiques, l'éthylène et/ou les alpha oléfines peuvent être présents en quantité jusqu'à 50 % en poids. Les caractéristiques physiques du polypro- pylène utilisé telles que la viscosité, la densité et les conditions de mise en mouvement du tube, en fonction du diamètre, permettent de manière surprenante, d'une part, le maintien par inertie d'une couche de polypropylène d'épaisseur supérieure à l Omm et pouvant atteindre quelques centimètres, 1 à 15 cm et, d'autre part, la possibilité de supporter le tube en appui sur cette couche à l'état pâteux. Pour assurer au tube de meilleures carac- téristiques de protection contre les projections et chocs, ou contre l'humidité et/ou les rayonnements ultra- violets et/ou le feu et/ou l'abrasion, il est possible d'enrouler une bande 6 de polypropylène à l'état pâteux (Fig 3) contenant par exemple une polyoléfine thermo- plastique noir de carbone ou un ignifugeant. Après l'opération de revêtement, le tube 1 ainsi revêtu de l'enveloppe isolante est toujours maintenu en rotation et en translation et transféré vers un caisson de refroidissement 15 (Fig 4) o il est aspergé par exemple d'eau et/ou d'air dans le but d'accélérer la solidification de l'enveloppe pour essentiellement diminuer le temps global de l'opération de revêtement et permettre au supportage statique de ladite enveloppe isolante sans produire de déformation du matériau. L'installation représentée schématiquement à la Fig 5 pour revêtir de l'enveloppe isolante le tube 1 comprend un bâti fixe 20 comportant des galets 21 de support et d'entraînement en translation et en rotation du tube 1. Les galets 21 sont répartis sur toute la longueur du bâti 20 et de part et d'autre de l'axe de déplacement longitudinal du tube 1 et les axes de ces galets 21 sont inclinés par rapport au plan de la section droite du tube 1. Dans une telle position, les galets 21 entraînés en rotation, déplacent le tube 1 en translation et également en rotation à une vitesse angulaire permet- tant un avancement de lcm à 20 cm à chaque rotation du tube et une vitesse périphérique supérieure à 0,1 m/s pour un diamètre moyen du tube compris entre 50 et 1500 mm. L'installation comporte successivement dans le sens de déplacement du tube 1, des moyens 11 de chauffage du tube 1 à une température supérieure à 500 C et de préférence comprise entre 130 et 2500 C. Ces moyens Il de chauffage sont par exemple par induction électromagnétique. L'installation 10 comprend en aval des moyens 11 de chauffage du tube 1, un caisson 12 de pulvérisation sur la surface externe dudit tube d'une poudre époxydi- que. A cet effet, le caisson 12 comporte des pistolets 12 a de projection de la poudre époxydique sur la surface chaude du tube 1. Cette poudre époxydique adhère par effet électrostatique sur la surface du tube 1 pour former une couche homogène. L'installation 10 comprend également en aval du caisson 12 par rapport au sens du déplacement du tube 1: des moyens 13 d'alimentation et d'enrou- lement de la bande 5 à l'état pâteux formant une couche en matériau adhésif autour de la couche 2 d'époxy, des moyens 14 d'alimentation et d'enrou- lement d'au moins une bande 5 et 6 à l'état pâteux d'au il moins un matériau isolant à base de polypropylène. Ces moyens 13 et 14 sont formés par des extrudeuses disposées latéralement par rapport au bâti 20. Ces extrudeuses sont placées en série de façon que chacune d'elles débite une bande de matériau spécifique en composition, comme en épaisseur Le principe de l'enroulement latéral des bandes à l'état pâteux permet la superposition desdites bandes afin d'obtenir l'épaisseur voulue et des couches de compo- sitions voulues. Ainsi, les bandes superposées forment une enveloppe totalement homogène sans aucun défaut de décohésion. Les épaisseurs des différentes bandes sont généralement choisies en fonction de la tenue mécanique, de la densité et des caractéristiques Théologiques du matériau utilisé. Par exemple, une bande à base de polypropy- lène moussé et chargé en granulats métalliques et/ou de matières minérales comme par exemple des sels minéraux peut avoir une densité variant de 2 à 9 Kg/dm 3 ce qui influe sur son comportement lors de l'enroulement. D'autre part, une bande à base de polypro- pylène peut être chargée avec une matière par exemple minérale, comme par exemple du talc, de la craie, du kaolin, de la wollastonite, du sulfate de baryum, du mica, des fibres ou des billes de verre, de graphite, du noir de carbone ou encore d'une matière organique par exemple de la poudre ou des fibres de cellulose. Elle peut également être modifiée par des polymères comme par exemple PS, PA ou PPO. Après les moyens 13 et 14 d'alimentation et d'enroulement des différentes bandes, l'installation comprend un caisson 15 de refroidissement du tube 1 revêtu et comportant des rampes 15 a par exemple d'asper- sion d'eau et/ou de projection d'air. Comme représenté à la Fig 5, l'installation peut également comporter, en amont des moyens 11 de chauffage du tube 1, des moyens 16 de chromatation de la surface nue du tube 1. Cette chromatation assure une qualité d'adhérence à la couche d'époxy 2 déposée ultérieurement sur la surface externe du tube 1. Le tube 1 ainsi revêtu comporte, comme représenté à la Fig 6, sur sa surface externe: une couche 2 d'époxy aggloméré par fusion d'une épaisseur inférieure à lmm, une couche 4 d'adhésif copolymère polypro- pylène d'épaisseur comprise entre 0,2 et lmm, et au moins une couche 5 de polypropylène d'épaisseur supérieure à l Omm. Un tel tube réalisé par le procédé selon 1 'invention comporte une enveloppe isolante homogène dans la masse et entre les différentes couches composant ladite enveloppe En effet, les différentes bandes formant les couches sont déposées simultanément et à l'état pâteux ce qui assure une adhérence totale des bandes entre elles. Par ailleurs, le tube 1 peut comporter une couche extérieure 6 conférant au tube des propriétés par exemple de résistance aux chocs, de résistance au feu, à l'humidité, aux rayonnements ultraviolets, à l'abrasion ainsi qu'une coloration déterminée. REVENDICATIONS 1 Procédé pour revêtir d'une enveloppe isolante un tube ( 1) et notamment un tube de pipeline susceptible d'être immergé, ladite enveloppe comprenant au moins une couche de polypropylène, caractérisé en ce que: on déplace le tube ( 1) en translation longitudinale et simultanément on entraîne en rotation ledit tube, on chauffe le tube ( 1) à une température supérieure à 500 C, on dépose sur la surface externe du tube ( 1) une couche ( 2) d'époxy, on enroule sur la couche ( 2) d'époxy, une bande ( 4) à l'état pâteux d'un matériau adhésif, et on enroule, sur ladite bande ( 4) de matériau adhésif, au moins une bande ( 5, 6) à l'état pâteux d'au moins un matériau isolant. 2 Procédé selon la revendication 1, caracté- risé en ce que l'on chauffe le tube ( 1) à une température comprise entre 130 et 2500 C. 3 Procédé selon la revendication 1, carac- térisé en ce que lesdites bandes ( 4, 5, 6) sont obtenues par extrusion latérale par rapport au sens de déplacement du tube ( 1). 4 Procédé selon les revendications 1 et 3, caractérisé en ce que l'on enroule autour du tube ( 1) simultanément plusieurs bandes ( 5, 6) à l'état pâteux d'au moins un matériau isolant de compositions chimiques et physiques identiques ou différentes. Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 4, caractérisé en ce que la compo- sition chimique de chaque bande ( 5, 6) de matériau isolant est choisie parmi un copolymère polypropylène, un polypropylène, un polypropylène contenant une po- lyoléfine thermoplastique, un polypropylène chargé de granulats métalliques et/ou de matières minérales, un polypropylène contenant un agent moussant et/ou un agent ignifugeant et/ou un agent de protection contre les rayonnements ultraviolets et/ou les chocs et/ou de protection anti-abrasion. 6 Procédé selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que chaque bande ( 5, 6) extrudée de matériau isolant a une épaisseur supérieure à 0,1 cm. 7 Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 5, caractérisé en ce que chaque bande ( 5, 6) extrudée de matériau isolant possède un indice de fluidité compris entre 0,1 et 40 g pour 10 mn. 8 Procédé selon la revendication 1, carac- térisé en ce que la couche ( 2) d'époxy est déposée sous forme d' une poudre époxydique pulvérisée électrostatique- ment et agglomérée par fusion. 9 Procédé selon la revendication 1, carac- térisé en ce que l'on effectue préalablement au chauffage du tube ( 1) une chromatation de la surface externe dudit tube. Procédé selon la revendication 1, carac- térisé en ce que l'on refroidit le tube ( 1) revêtu. 11 Procédé selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que la vitesse périphérique de déplacement du tube ( 1) est supé- rieure à 0,lm/s. 12 Installation de revêtement d'un tube ( 1) par une enveloppe isolante pour la mise en oeuvre du procédé selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisée en ce qu'elle comprend un bâti ( 20) comportant des galets ( 21) de support et d'entraîne- ment en translation et en rotation du tube ( 1), l'axe des galets ( 21) étant incliné par rapport au plan de la section droite du tube ( 1) et, successivement dans le sens de déplacement dudit tube: des moyens ( 11) de chauffage du tube ( 1) à une température supérieure à 500 C, un caisson ( 12) de pulvérisation, sur la surface externe du tube ( 1) d'une poudre époxydique, des moyens ( 13) d'alimentation et d'enrou- lement d'une bande ( 4) à l'état pâteux d'un matériau adhésif autour de la couche ( 2) d'époxy, disposés laté- ralement par rapport audit bâti ( 1), et des moyens ( 14) d'alimentation et d'enroulement d'au moins une bande ( 5, 6) à l'état pâteux d'au moins un matériau isolant autour de la bande ( 4) de matériau adhésif, disposés latéralement par rapport audit bâti ( 20). 13 Installation selon la revendication 12, caractérisée en ce qu'elle comprend en outre des moyens ( 16) de chromatation de la surface externe du tube ( 1) situés en amont des moyens ( 11) de chauffage ( 1) par rapport au sens de déplacement dudit tube ( 1). 14 Installation selon la revendication 12, caractérisée en ce qu'elle comprend un caisson ( 15) de refroidissement du tube ( 1) revêtu situé, par rapport au sens de déplacement dudit tube ( 1), en aval des moyens ( 14) d'alimentation et d'enroulement de ladite bande ( 5, 6). Installation selon la revendication 12, caractérisée en ce que les moyens ( 13, 14) d'alimentation et d'enroulement desdites bandes ( 4, 5, 6) à l'état pâteux sont formés par des extrudeuses. 16 Tube revêtu d'une enveloppe isolante et obtenu par le procédé selon l'une quelconque des revendi- cations 1 à 11, caractérisé en ce que ladite enveloppe comporte successivement: une couche ( 2) d'époxy aggloméré par fusion, une couche ( 4) d'adhésif copolymère polypropylène, et au moins une couche ( 5) de polypropylène dont l'épaisseur est supérieure à l Omm. 17 Tube selon la revendication 16, carac- térisé en ce que ladite enveloppe isolante comporte une couche externe ( 6) de polypropylène associé à un composé choisi parmi une polyoléfine thermoplastique et/ou un agent moussant et/ou un agent ignifugeant et/ou un agent de protection contre les rayonnements ultraviolets et/ou les chocs et/ou de protection anti-abrasion. 18 Tube selon la revendication 17, carac- térisé en ce que la couche ( 5) de polypropylène est chargée de granulats métalliques et/ou de matières minérales. 19 Tube selon la revendication 16, carac- térisé en ce que la surface externe du tube ( 1) est préalablement chromatée.