Brevet FR2723006A1 — publié le 19960202

La présente invention a pour objet un procédé pour réaliser un revêtement de protection sur un tube et notamment sur un tube de pipeline susceptible d'être immergé ou enterré, le revêtement comprenant au moins une couche de type polypropylène et ou polyéthylène, procédé dans lequel on effectue des opérations telles que, le dépôt d'au moins d'une couche d'époxy anticorrosion, le dépôt d'au moins un matériau adhésif, le dépôt d'au moins une couche d'un matériau formant une enveloppe de protection. Les tubes de pipeline sont généralement utilisés pour transporter des hydrocarbures et il est important que la protection anticorrosion des tubes de pipeline soit assurée sur toute la longueur de la ligne de transport et en particulier sur les parties revêtues au droit des soudures de tubes. Cette protection permet de garantir la pérennité des pipelines. De ce fait, les tubes doivent comporter un revêtement de protection permettant d'assurer la tenue à la corrosion dans les conditions de service qui tiennent compte des contraintes mécaniques, chimiques, électrochimiques et de température. De plus, I'épaisseur du revêtement de protection est un critère important pour les caractéristiques des tubes ainsi réalisés. Lorsque les tubes sont destinés à être immergés, leur revêtement est en contact avec l'eau de mer et la composition chimique des matériaux constituant ledit revêtement est également un critère important de la qualité des tubes. De préférence, les matériaux doivent avoir une imperméabilité à l'eau assurant une absorption inférieure à 10 % sur une période d'immersion de trois jours. Le revêtement est généralement réalisé après chauffage du tube, à une température comprise entre 2000 et 2600C, nécessaire pour la polymérisation de certains types de matériaux utilisés pour le revêtement telle que la poudre époxy. II existe actuellement des installations industrielles de revêtement, comportant des moyens techniques importants, de grande dimension, et ayant l'inconvénient d'effectuer uniquement le revêtement des longueurs droites de tubes. De plus, I'utilisation de matériaux thermodurcissables et de matériaux thermoplastiques, nécessite des équipements tels qu'extrudeuse, cabine d'époxy poudre, poste de chauffage par induction, tunnel de refroidissement. Les procédés et dispositifs connus pour réaliser un revêtement protecteur d'un tube présentent un autre inconvénient. II est techniquement difficile de réaliser un revêtement protecteur comportant des couches de compositions chimiques variées. L'invention a pour but de proposer un procédé pour réaliser un revêtement de protection sur un tube métallique et notamment sur un tube de pipeline, permettant d'une part de s'affranchir des inconvénients mentionnés ci-dessus et d'autre part, d'obtenir un revêtement d'un tube ayant des caractéristiques particulières, le procédé pouvant être mis en oeuvre aussi bien en usine que sur le site d'un chantier. L'invention a également pour but la réalisation, sur le site d'un chantier, d'une partie d'un même revêtement que celui réalisé en usine, de façon à assurer la continuité dudit revêtement sur des zones, par exemple de soudures reliant deux tubes. L'invention a pour objet un procédé pour réaliser un revêtement de protection sur un tube et notamment sur un tube de pipeline susceptible d'être immergé ou enterré, le revêtement comprenant au moins une couche de polypropylène et ou de polyéthylène, revêtement pouvant être effectué plus particulièrement sur des raccordements de tubes soudées sur chantier, ou sur des coudes, des cintres, des accessoires, en usine, procédé dans lequel sont effectuées des opérations telles que - le dépôt d'au moins une couche d'un matériau de type époxy anticorrosion, - le dépôt d'au moins un matériau adhésif, - le dépôt d'au moins une couche de matériau formant une enveloppe de protection. II se caractérise en ce que pour les différentes opérations de dépôt, on utilise un dispositif de projection de particules sous atmosphère contrôlée et sous flamme, composé d'au moins une torche de projection de particules. Les autres caractéristiques du procédé sont: préalablement aux opérations de dépôt, - on abrase la surface du tube par sablage et/ou grenaillage, - on préchauffe le tube à une température supérieure à 500C et inférieure à 2000C, puis, - on projette à l'aide du dispositif de projection de particules, des matériaux à l'état de poudre, choisis parmi un époxy anticorrosion, un polyéthylène modifié adhésif, un polypropylène modifié adhésif, un polyéthylène, un polypropylène. Les matériaux à l'état de poudre sont projetés sous jet d'un gaz vecteur neutre. On protège le jet de poudre et son gaz vecteur au moyen d'un gaz protecteur neutre qui enrobe ledit jet. Le jet de poudre, son gaz vecteur et le gaz protecteur sont entourés d'une flamme obtenue au moyen d'un combustible et d'un comburant. Les gaz vecteurs et protecteurs sont choisis parmi l'azote, I'argon. Le combustible est choisi parmi l'acétylène, le crylène et le tétrène. Le comburant est choisi parmi l'oxygène, I'air. On projette à l'aide d'une torche de 3 000 à 12 000 g/m2/h d'époxy et de 3 000 à 10 000 g/m2/h de matériau polypropylène et ou polyéthylène. L'invention concerne également un dispositif de projection de particules sous atmosphère contrôlée et sous flamme, qui comprend en série au moins un torche de projection de particules d'un matériau de type époxy anticorrosion, au moins une torche de projection d'un matériau adhésif et éventuellement une torche de projection d'au moins un matériau formant une enveloppe de protection, la torche étant alimentée simultanément par un conduit de gaz vecteur et particules, un conduit de gaz protecteur, un conduit de combustible, un conduit de comburant. Le dispositif comprend en outre, en série, au moins un chalumeau de préchauffage. La torche de projection de particules comprend, associée au conduit du gaz vecteur, un moyen de contrôle du débit des particules et un moyen de régulation dudit débit qui influe respectivement sur un distributeur et sur une vanne d'alimentation en particules. L'invention concerne également une installation pour la réalisation du revêtement protecteur sur un tube et qui comprend un bâti comportant des moyens de support et déplacement relatifs en rotation et ou en translation du tube et un dispositif de projection de particules sous flamme et sous atmosphère contrôlée. Les autres caractéristiques de l'installation sont - elle comprend, en outre, des moyens de préchauffage du tube, - elle comprend en outre, en série, des moyens de sablage, et ou de grenaillage et ou de chromatation, - elle comprend un moyen de refroidissement du tube revêtu situé en aval du dispositif de projection par rapport au sens relatif de déplacement dudit tube et du dispositif. L'invention concerne également un tube comportant un revêtement protecteur et obtenu par le procédé caractérisé en ce que ledit revêtement comporte successivement, obtenues simultanément, une couche d'époxy, une couche d'adhésif de polyéthylène ou polypropylène modifié formant une enveloppe dont l'épaisseur est supérieure à 0,5 mm, et éventuellement, en outre, une couche formant enveloppe de matériau choisi parmi le polypropylène et ou de polyéthylène dont l'épaisseur est supérieure à 0,5 mm, I'enveloppe pouvant être chargée de granulats métalliques et ou de matières minérales. La description qui suit, et les dessins annexés, le tout donné à titre d'exemple non limitatif fera bien comprendre l'invention. La figure 1 présente en section un tube selon l'invention réalisé par le procédé et l'installation selon l'invention. La figure 2 présente un schéma explicatif d'un dispositif selon l'invention. La figure 3 présente un schéma d'une torche et un moyen de contrôle et de régulation de débit de particules. La figure 4 présente un schéma d'une installation selon l'invention. Les figures 5A et 5B présentent un exemple d'application du procédé sur le site d'un chantier de construction de pipeline ou de réparation de pipeline. Les revêtements de protection, notamment anticorrosion de tubes sont réalisés par différentes méthodes telles que extrusion poudrage électrostatique, pulvérisation pneumatique, application de bandes ou de manchons, imprégnation et enroulement. Ces méthodes permettent le dépôt de plusieurs couches de matériaux de composition différentes, généralement par une succession d'opérations indépendantes les unes des autres. De ce fait, les différentes couches concentriques doivent être compatibles du point de vue adhérence et tenue mécanique. Pour effectuer sur un tube (1) de pipeline, représenté sur la figure 1 ,des opérations de dépôt de couches, comme par exemple une couche d'époxy anticorrosion (2), d'une couche d'un matériau adhésif (3), au moins une couche d'un matériau thermoplastique (4) tel que polyéthylène, polypropylène, ou rilsan, les différentes couches formant ensemble un revêtement (5), on utilise, selon l'invention, un dispositif (6) de projection de particules sous atmosphère contrôlée et sous flamme, comme représenté sur la figure 2. Avec le dispositif (6) de projection sous flamme, de particules de matériau à l'état de poudre, il est possible de réaliser un revêtement (5) ayant des caractéristiques améliorées avec, pour avantage particulier, le fait, qu'avant dépôt, on chauffe le tube (1) à une température inférieure à 2000C. Le fait d'abaisser la température à laquelle on réalise le dépôt présente, outre un moindre coût d'énergie, I'avantage d'avoir une meilleure homogénéisation de la température de dépôt et une plus grande souplesse d'utilisation sur un chantier. L'ajustement de la température assurée par flamme permet une diminution sensible du fluage du revêtement adjacent, ce qui est particulièrement intéressant dans le cas de revêtement (5) de joints soudés sur le site du chantier. Un refroidissement plus aisé est assuré au tube (1) ainsi revêtu. On a constaté que les matériaux utilisés par d'autres techniques connues pouvaient être utilisés sous forme de poudre et projetés par une torche (7) sous jet d'un gaz vecteur neutre comme par exemple de l'azote, le jet de gaz neutre et la charge de poudre étant, de préférence, protégés par une enveloppe cylindrique d'un gaz protecteur, comme par exemple, de l'azote ou de l'argon. Dans le mode de projection utilisé dans l'invention, les jets de gaz vecteur et protecteur sont entourés d'une flamme obtenue par la combustion d'un gaz, tel que l'acéthylène, crylène, tétrène associés à un comburant tel que oxygène, azote. Ainsi l'utilisation d'un dispositif (6) de projection de particules sous atmosphère contrôlée et sous flamme, assure une liaison chimique et mécanique des couches de différents matériaux. La projection quasi simultanée des poudres assure également une transition progressive en densité, d'un matériau d'une couche avec le matériau de la couche suivante, ce qui crée un interface composite. Les particules projetées à l'état de poudre sont choisies parmi un époxy anticorrosion, un polyéthylène modifié adhésif, un polypropylène modifié adhésif, un polyéthylène, un polypropylène ou un rilsan. Le chauffage par induction connu de l'art antérieur est difficile à mettre en oeuvre sur un chantier. II est avantageusement remplacé par un chauffage par flamme, ce qui réduit considérablement la complexité de l'installation pour la mise en oeuvre du procédé. Le procédé selon l'invention et son dispositif (6) de projection de particules sont particulièrement intéressants sur un chantier. Le chauffage par flamme effectué simultanément à l'opération de projection de particules destinées à former une couche du revêtement (5) assure, par un apport constant d'énergie thermique, et contrairement à un chauffage préalable, des conditions physiques constantes, quelque soit l'épaisseur de la couche déposée. II permet le dépôt d'une couche d'épaisseur désirée, sans limitation en épaisseur. En effet, un chauffage préalable impose une limitation en épaisseur de la couche déposée du fait que l'énergie thermique du tube d'acier diffuse dans les différents matériaux dont est composé le revêtement (5) et modifie l'état de la couche en cours de formation. En résumé, avec le procédé selon l'invention, il est désormais possible d'ajuster les épaisseurs des couches en fonction des nécessités, en particulier, les revêtements peuvent être réalisés avec des épaisseurs de l'ordre de 0,5mm , îOmm, voire 20mm ou plus. La figure 2 présente un exemple de dispositif (6) comprenant en série au moins une torche (7) de projection de particules d'époxy anticorrosion (2), d'au moins une torche (7) de projection d'adhésif (3) polypropylène modifié ou d'adhésif (3) polyéthylène modifié et éventuellement une torche (7) de projection d'au moins une enveloppe (4) de polyéthylène et ou polypropylène, les différentes torches (7) étant alimentées simultanément par un conduit de gaz vecteur (8) et de poudre, un conduit de gaz protecteur (9) un conduit de combustible (10), un conduit de comburant (11). En fait, deux exemples de réalisation peuvent être envisagés 1.- un revêtement en 2 couches : une couche d'époxy (2) une couche de polyéthylène modifié ou polypropylène modifié adhésifs (3) formant elle même une enveloppe (4). 2.- un revêtement en 3 couches : une couche d'époxy (2), une couche d'adhésif polyéthylène ou d'adhésif polypropylène (3), et une couche de polyéthylène ou une couche de polypropylène formant une enveloppe (4). Les différentes torches (7) peuvent être placées sur une ou plusieurs rampes (12) parallèles au tube (1), ou encore sur une succession de couronnes ayant chacune sa fonction propre. Ainsi le dispositif (6) peut comprendre, en plus, une série de chalumeaux de préchauffe, non représentés sur la figure, associée aux torches (7) de dépôt et pouvant être placés soit sur la ou les rampes (12), soit sur au moins une couronne. Comme représenté sur la figure 3, une torche (7) de dépôt du dispositif comprend une arrivée d'air et une arrivée d'azote régulées par un distributeur (18). La torche (7) est connectée au distributeur (18) par les conduits (8) et (9) pour son alimentation en gaz vecteur poudre et gaz protecteur. Selon l'invention, on associe au conduit du gaz vecteur (8), un moyen de contrôle (16) du débit de la poudre, et un moyen de régulation (17) dudit débit, régulation (17) qui influe respectivement sur le distributeur (18) et une vanne (19) d'alimentation de poudre. En effet, le dispositif (6) est, en particulier, destiné à déposer des couches d'épaisseur relativement épaisses, supérieures à 0,5 mm et pouvant atteindre plusieurs centimètres. La torche utilisée doit être commandée et contrôlée en débit poudre pour d'une part, assurer une parfaite homogénéité de l'épaisseur de la couche et d'autre part, assurer une vitesse de dépôt compatible avec les exigences industrielles ou de chantier, par exemple la réalisation d'un revêtement pour joint de soudure sur une barge de pose de pipeline. Ainsi les torches (7) selon l'invention permettent, dans un exemple d'application une projection de 3 000 à 12 000 g/m2/h d'époxy et 3 000 à 10 000 g/m2/h de polypropylène et ou polyéthylène. L'invention concerne également une installation pour la réalisation d'un revêtement protecteur sur un tube (1) avec le procédé et le dispositif, installation qui comprend un bâti (13) comportant, comme représenté sur la figure 4, des moyens de support et de déplacement (20) relatifs en rotation et ou en translation du tube (1) et du dispositif (6) de projection de particules sous flamme et sous atmosphère contrôlée. L'installation peut être effectivement réalisée soit en utilisant un dispositif (6) de projection en couronne, comme représenté sur la figure 4, le tube (1) se déplaçant longitudinalement en translation ou en rotation et translation, soit en utilisant un dispositif (6) de projection se déplaçant en rotation et translation autour d'un tube fixe, soit encore, de manière générale, en combinant le mouvement du dispositif (6) et du tube (1) de façon à ce que toute la surface dudit tube soit couverte d'un dépôt homogène. On peut concevoir, pour la réalisation d'un revêtement d'un tronçon de pipeline ou d'un joint entre deux tubes revêtus, que le dispositif (6) soit mobile en rotation et translation autour du/des tubes fixes. L'installation peut comprendre en plus du dispositif, avec ou sans ses moyens de préchauffage (21) sous forme de chalumeaux, des moyens de sablage, de grenaillage, de chromatation, non représentés sur la figure, ou encore des moyens de refroidissement (22) du tube revêtu. L'invention concerne également le tube réalisé suivant le procédé comme représenté sur la figure 1. Avant l'application du revêtement (5), le tube (1) subit un nettoyage par sablage ou grenaillage. Ensuite, le tube (1) en acier est légèrement chauffé pour enlever toutes traces d'humidité. On élève la température du tube (1) pour qu'il atteigne environ 500C au moyen de chalumeau de préchauffe pouvant être associé au dispositif de projection de particules. Une pulvérisation d'époxy poudre (2) est appliquée sur le tube au moyen des torches (7) de projection de poudre époxy, la couche (2) d'époxy assurant une protection contre la corrosion. Simultanément, ou après un temps défini, on applique une couche de polyéthylène modifié (3) avec de l'anhydride maléique ou une couche de polypropylène modifié également avec de l'anhydride maléique, afin d'assurer un caractère adhésif à ladite couche. Cette couche peut former également une enveloppe de protection du tube. De préférence, simultanément, une troisième couche et/ou une quatrième couche constituée, soit d'un polyéthylène, soit d'un polypropylène, sont déposées pour constituer une enveloppe (4) de protection pouvant être une protection anticorrosion, contre les chocs mécaniques, thermiques. Les projections de poudre au moyen de torches (7) placées en série et à une distance proche les unes des autres assurent, lors du changement de composition des couches, une zone de transition à l'interface de deux couches successives, transition progressive allant de la composition du matériau de la couche inférieure vers la composition du matériau de la couche directement supérieure associant les couches du point de vue physico-chimique et mécanique. Les figures 5A et 5B présentent un exemple d'application du procédé. II est possible à l'aide du dispositif selon l'invention d'effectuer sur un chantier au niveau d'une zone de soudure (25) entre deux tubes (1) revêtus industriellement en usine, un raccord (26), entre les deux revêtements (5) des tubes (1). Ce raccord (26) est réalisé par un dépôt sous torche d'un époxy anticorrosion (27) puis d'une couche par exemple de polypropylène ou polyéthylène modifiés adhésifs (28) formant l'enveloppe. Le raccord (26) peut également être réalisé comme représenté sur la figure 5B par le dépôt d'une couche d'époxy anticorrosion (27), puis d'une couche de polypropylène ou polyéthylène modifiés adhésifs (28) suivi d'un dépôt de polyéthylène ou polypropylène formant une enveloppe (4) du revêtement (5). Un tel procédé selon l'invention permet - de réaliser un revêtement (5) avec une grande facilité de mise en oeuvre et pouvant atteindre des épaisseurs supérieurs à 0,5 mm, - d'appliquer des matériaux et notamment les matériaux cités sur un tube faiblement chauffé, - d'assurer une polymérisation de la couche d'époxy à une température inférieure à 2000 C ce qui est impossible à obtenir par d'autres méthodes conventionnelles, - de réaliser certains types de revêtement sur des pièces qu'il est impossible de chauffer à des températures supérieures à environ 2000C, - d'ajuster les températures de dépôt d'une couche de matériaux par rapport à l'autre couche, au début de l'opération de dépôt et, pendant la projection de particules pour la réalisation de celui-ci. - de réaliser des revêtements externes au tube, mais également internes au tube du type anticorrosion, isolation thermique, anti-mouillant, revêtement glissant permettant de diminuer les pertes de changes etc. Le dispositif de projection de particules sous flamme et sous atmosphères contrôlée permet - de réaliser différentes couches de revêtement d'épaisseur désirée, tant dans une usine que sur le site d'un chantier sans déplacement de gros moyens techniques, - de reconstituer une partie du revêtement sur un chantier avec des propriétés quasiment identiques à celles du revêtement du tube réalisé en usine, en assurant une continuité du revêtement sur toute la longueur de la conduite. REVENDICATIONS 1.- Procédé pour réaliser un revêtement de protection sur un tube et notamment sur un tube de pipeline susceptible d'être immergé ou enterré, le revêtement comprenant au moins une couche de type polypropylène et ou polyéthylène, procédé dans lequel on effectue des opérations telles que - le dépôt d'au moins une couche (2) d'un matériau de type époxy anticorrosion, - le dépôt d'au moins une couche d'un matériau adhésif (3), - le dépôt d'au moins une couche d'un matériau formant une enveloppe (4) de protection caractérisé en ce que pour les différentes opérations de dépôt, on utilise un dispositif (6) de projection de particules sous atmosphère contrôlée et sous flamme composé d'au moins une torche de projection de particules. 2.- Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que préalablement aux opérations de dépôt, on abrase la surface du tube (1) par sablage et/ou grenaillage. 3.- Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que préalablement aux opérations de dépôt, on préchauffe le tube à une température supérieure à 500C et inférieure à 2000C. 4.- Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que l'on projette, à l'aide du dispositif (6) de projection de particules, des matériaux à l'état de poudre choisis parmi un époxy anticorrosion, un polyéthylène modifié adhésif, un polypropylène modifié adhésif, un polyéthylène, un polypropylène. 5.- Procédé selon les revendications 1 à 4, caractérisé en ce que les matériaux à l'état de poudre sont projetés sous jet de gaz vecteur neutre. 6.- Procédé selon les revendications 1 à 5 caractérisé en ce que l'on protège le jet de poudre et son gaz vecteur au moyen d'un gaz protecteur neutre qui enrobe ledit jet. 7.- Procédé selon les revendications 1 à 6 caractérisé en ce que le jet de poudre, son gaz vecteur et le gaz protecteur sont entourés d'une flamme obtenue au moyen d'un combustible et d'un comburant. 8.- Procédé selon les revendications 1 à 7 caractérisé en ce que les gaz vecteur et protecteur sont choisis parmi l'azote, I'argon. 9.- Procédé selon les revendications 1 à 8 caractérisé en ce que le combustible est choisi parmi l'acétylène, le crylène, le tétrène. 10.- Procédé selon les revendications 1 à 9 caractérisé en ce que le comburant est choisi parmi l'oxygène, I'air. 11.- Procédé selon les revendications 1 à 10 caractérisé en ce que l'on projette, à l'aide d'une torche, 3 000 à 12 000 g/m2/h d'époxy. 12.- Procédé selon les revendications 1 à 10 caractérisé en ce que l'on projette, à l'aide d'une torche, 3 000 à 10 000 g/m2/h de polyéthylène et/ou polypropylène. 13.- Dispositif de projection de particules sous atmosphère contrôlée et sous flamme pour la mise en oeuvre du procédé selon les revendications 1 à 12 caractérisé en ce qu'il comprend, en série, au moins une torche (7) de projection de particules d'un matériau de type époxy anticorrosion, au moins une torche (7) de projection d'un matériau adhésif et éventuellement une torche (7) de projection d'au moins un matériau formant une enveloppe de protection , la torche (7) étant alimentée simultanément par un conduit de gaz vecteur et particules (8), un conduit de gaz protecteur (9), un conduit de combustible (10), un conduit de comburant (11). 14.- Dispositif selon la revendication 13 caractérisé en ce qu'il comprend, en outre, en série, au moins un chalumeau de préchauffe. 15.- Dispositif selon la revendication 13 caractérisé en ce que la torche (7) de projection de particules comprend, associée au conduit du gaz vecteur (8), un moyen de contrôle du débit des particules (16) et un moyen de régulation (17) dudit débit qui influe respectivement sur un distributeur (18) et sur une vanne (19) d'alimentation en particules. 16.- Installation pour la réalisation d'un revêtement protecteur sur un tube (1) avec le procédé et le dispositif selon les revendications précédentes, caractérisée en ce qu'elle comprend un bâti (13) comportant des moyens de support et de déplacement (20) relatifs en rotation et ou en translation du tube (1) et un dispositif (6) de projection de particules sous flamme et sous atmosphère contrôlée. 17.- Installation selon la revendication 16, caractérisé en ce qu'elle comprend, en outre, des moyens de préchauffage (21) du tube (1). 18.- Installation selon la revendication 16 caractérisé en ce qu'elle comprend, en outre, en série, des moyens de sablage et/ou de grenaillage et ou de chromatation. 19. Installation selon les revendications 16 à 18, caractérisée en ce qu'elle comprend un moyen de refroidissement (22) du tube revêtu, situé en aval du dispositif de projection par rapport au sens relatif de déplacement dudit tube et du dispositif. 20.- Tube comportant un revêtement protecteur et obtenu par le procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 12, caractérisé en ce que ledit revêtement comporte successivement, obtenues simultanément, une couche (2) d'époxy, une couche d'adhésif (3) de polyéthylène ou de polypropylène modifiés, formant une enveloppe dont l'épaisseur est supérieure à 0,5 mm. 21.- Tube, selon la revendication 20, caractérisé en ce qu'il comporte en outre une couche formant une enveloppe (4) de matériau choisi parmi le polyéthylène et le polypropylène dont l'épaisseur est supérieure à 0,5mm. 22.- Tube selon les revendications 20 et 21 caractérisé en ce que l'enveloppe est chargée de granulats métalliques et/ou de matières minérales.