Brevet FR2754585A1 — publié le 19980417

Procédé et dispositif de raccordement d'une conduite flexible La présente invention concerne un procédé et un dispositif de raccordement d'un embout à une extrémité d'une conduite flexible, et plus particulièrement d'une conduite flexible qui subit des sollicitations mécaniques et thermiques élevées lors du transport d'un fluide tel que du gaz ou du pétrole brut. Divers dispositifs de raccordement, désignés le plus généralement dans leur ensemble par le terme embout, ont été proposés depuis plusieurs décennies. Une conduite flexible, dans une version simplifiée, comprend de l'intérieur vers l'extérieur, au moins une gaine d'étanchéité interne, une voûte de pression constituée par des armures et une gaine d'étanchéité externe. Un embout couramment utilisé comprend un certain nombre d'éléments qui sont reliés et qui coopèrent entre eux et notamment un élément d'extrémité interne creux dont la face terminale vient en butée contre la gaine d'étanchéité interne de la conduite flexible, un élément spécial qui est disposé sous, et relié à la voûte de pression et un capot ou manchon de serrage et de maintien externe qui est disposé à l'extérieur de la conduite flexible, sur une longueur axiale pour envelopper, d'une part, la zone de jonction entre les faces terminales de l'élément interne et la gaine d'étanchéité interne, et d'autre part, une partie de la conduite flexible. Des moyens sont également prévus pour fixer le manchon externe. Cependant, la mise en place d'un tel embout nécessite de dénuder en partie l'extrémité de la conduite à raccorder et d'écarter les armures de la voûte de pression afin d'insérer l'élément spécial, faute de quoi il serait impossible d'introduire quoi que ce soit dans l'extrémité de la conduite flexible. Un autre type d'embout développé également par la demanderesse, nécessite de la même manière que précédemment une préparation préalable de l'extrémité de la conduite flexible à raccorder, afin de pouvoir mettre en place un élément interne dans la conduite. FR-A-2 728 049 et FR-A-2 728 051 concernent un dispositif de raccordement pour tubes en matière plastique, constitué par un manchon de serrage, taraudé intérieurement et susceptible de se visser sur des filetages à pas inversés prévus sur chacune des extrémités des tubes à raccorder. Un joint d'étanchéité est interposé entre les faces terminales des tubes et il est logé dans une gorge centrale ménagée dans le manchon. Ce type d'embout n'est utilisable que si les extrémités des tubes sont filetées puisque le raccordement est essentiellement effectué par vissage. Pour les tubes qui ne présentent pas de filetages sur la gaine de protection externe, il est indispensable de doter, au préalable, lesdits tubes de filetages appropriés, ce qui n'est pas chose aisée lorsque le raccordement doit être effectué sur le lieu d'exploitation ; de plus, ce type de raccordement fait appel à un outillage spécial. FR-A-2 729 206 concerne un procédé pour réaliser une liaison entre une pièce tubulaire rigide et l'extrémité d'un tube souple. La pièce tubulaire doit présenter deux parties séparées par une collerette pourvue d'une gorge circonférentielle, une des parties ayant des rainures circonférentielles dans lesquelles pénètre une couche de matériau thermoplastique. Un manchon métallique dont une extrémité est sortie et rabattue dans la gorge et dont l'autre extrémité est rabattue radialement vers l'intérieur au-delà de l'extrémité de la pièce tubulaire, est monté pour le maintien du raccordement. Le procédé de liaison consiste à introduire des moyens de chauffage dans le tube souple afin de déformer ce dernier en l'évasant avant l'introduction de la pièce tubulaire, puis à chauffer la pièce tubulaire tout en comprimant le manchon métallique de manière à fondre le matériau thermoplastique et serrer la pièce tubulaire et le tube souple dans leur position de raccordement. Outre le fait que les tubes susceptibles d'être raccordés à la pièce tubulaire doivent être suffisamment souples pour pouvoir être déformés par chauffage et autoriser l'introduction de la pièce tubulaire, il faut noter que le raccordement préconisé nécessite encore soit des pièces spéciales comme la pièce tubulaire (gorge et rainures circonférentielles) soit une préparation préalable. Enfin et surtout un tel dispositif de raccordement est inutilisable pour des conduites flexibles dans lesquelles circule un fluide sous forte pression, par exemple de l'ordre de 40 bar, et se développent de fortes contraintes comme l'effet de fond qui est la traction exercée sur la liaison embout-conduite, la contrainte de l'effet de fond pouvant être de l'ordre de 10 tonnes. La présente invention a pour but de remédier aux inconvénients précités et de proposer un dispositif de raccordement qui puisse être utilisé dans tout type de conduite à raccorder pour autant que l'extrémité de la conduite soit apte à être dudgeonnée. Le dudgeonnage auquel on se réfere dans la présente invention est l'opération par laquelle on évase au moins l'extrémité d'une conduite sur une certaine longueur, pour autoriser l'introduction d'un élément d'une pièce, en l'occurrence la canule d'un embout de raccordement. Lorsqu'on se réfère à l'opération de tréfilage, cela signifie qu'on soumet la pièce à tréfiler à un serrage par compression radiale conduisant à une diminution du diamètre externe. Lorsqu'on se réfère à l'opération de frettage, cela signifie qu'on réalise une liaison mécanique entre deux éléments par pression exercée sur l'un ou les deux éléments. La présente invention a pour objet un dispositif de raccordement d'une conduite flexible du type comprenant au moins une gaine interne, une armature constituée par des fils assemblés et une gaine externe de protection, ledit embout comprenant une canule et un manchon présentant sur une certaine longueur des ondulations et qui est caractérisé en ce que les ondulations sont constituées par des anneaux distincts qui s'étendent sur une longueur au moins égale au diamètre interne de ladite conduite flexible, et en ce que la canule présente des dentelures ménagées sur la face externe en regard de la gaine interne. Selon une autre caractéristique, le manchon est sous contrainte de traction radiale. Selon une autre caractéristique, la canule est sous contrainte de compression radiale. Selon une autre caractéristique, le manchon et la canule sont serrés l'un vers l'autre à travers ladite extrémité de la conduite flexible, avec un taux de serrage compris entre 15 et 20 %. Selon une autre caractéristique, le serrage produit une pénétration des ondulations du manchon dans la gaine externe et des dentelures de la canule dans la gaine interne. Selon une autre caractéristique, le procédé pour raccorder un embout à une extrémité d'une conduite flexible est du type selon lequel l'embout comprend d'une part, une canule dont une extrémité est introduite dans l'extrémité libre de la conduite flexible, ladite canule présentant un diamètre externe égal au diamètre intérieur de ladite conduite afin de permettre une amorce d'introduction, et d'autre part, un manchon qui est disposé autour de la gaine externe de la conduite, et il est caractérisé en ce qu'il consiste à: - introduire de force la canule dans l'extrémité de la conduite, à poursuivre ladite introduction de manière à évaser ladite extrémité sur une longueur prédéterminée; - déplacer le manchon pour l'amener au-dessus de la longueur de canule introduite - déformer radialement la longueur introduite de la canule au moyen d'un mandrin préalablement disposé dans la conduite flexible jusqu'à ce que la section de la canule soit dans le prolongement de la section interne de la conduite flexible non évasée; - faire passer le manchon et la portion de conduite correspondante dans un dispositif de serrage, dans lequel ledit manchon est serré radialement en même temps que ladite portion de conduite sous le manchon. Selon une autre caractéristique, le manchon et la portion de conduite sont serrés suivant un taux de serrage prédéterminé. Selon une autre caractéristique, le taux de serrage est compris entre 15 et 20 %. D'autres avantages et caractéristiques apparaîtront à la lecture de la description relative à un mode de réalisation préféré de l'invention ainsi que des dessins annexés sur lesquels - la figure 1 est une vue partiellement en coupe de l'embout de raccordement, - les figures 2 à 4 sont des vues en élévation partielle représentant les différentes étapes du raccordement entre l'embout et une conduite flexible. La présente invention est décrite dans une application particulière qui est celle du raccordement d'un embout 1 à une conduite flexible 2 dans laquelle circule un fluide sous pression, par exemple un gaz ou du pétrole brut. La conduite flexible 2 comprend généralement, de l'intérieur vers l'extérieur, au moins une gaine d'étanchéité interne 3, de diamètre interne L'embout 1 comprend d'une part, une voûte la comprenant notamment une canule 7, ladite canule 7 étant destinée à être introduite dans une extrémité 14 de la conduite 2 et, d'autre part, un manchon ou capot 23 disposé autour de l'extrémité de la conduite 2 à raccorder (figure 1). La voûte la comprend une partie arrière 6 et une partie distale ou canule 7. La partie arrière 6 est fixée et centrée par une bague de centrage 9 dans une bride de traction 8 solidaire d'un organe de poussée ou de traction 10 mobile sur un châssis 11 du banc de tréfilage 12 (figure 2). Dans la canule 7 est monté un tirant de dudgeonnage 13 qui est solidaire de la bride de traction 8. La conduite flexible 2 est maintenue dans un support désigné dans son ensemble par la référence 15 et comprenant notamment une plaque support 16, une entretoise 17 et un collier de serrage 18. Dans une première étape, la canule 7 de la voûte la est introduite dans l'extrémité 14 de la conduite 2 de manière à évaser ladite extrémité 14 sur une longueur prédéterminée, par exemple de 250 mm, une telle déformation étant appelée dans la présente invention par le terme de dudgeonnage. L'extrémité 14 de la conduite 2 peut présenter, comme représenté sur la figure 1, un chanfrein 14a pour permettre une introduction plus facile de la pointe de la canule 7 dans ladite extrémité 14. Le dudgeonnage est effectué sans préparation préalable de la conduite 2, c'est-à-dire sans séparation et/ou enlèvement d'une partie des organes constitutifs de la structure de la conduite 2. Le dudgeonnage est réalisé grâce à la canule 7 qui présente une épaisseur suffisante pour résister également aux contraintes résiduelles résultant du tréfilage. Les essais effectués ont montré qu'une épaisseur de 5 mm de la canule 7 convenait parfaitement pour un flexible de diamètre intérieur égal à trois pouces. La canule 7 comprend une partie cylindrique épaisse 19 qui est prolongée vers l'avant par une pointe effilée 20. La ligne en pointillée 21 est une ligne imaginaire qui divise l'épaisseur de la partie distale 7 en deux zones, la zone supérieure d'environ 3 mm correspondant au dudgeonnage et la zone inférieure correspondant à ce qui sera fretté ultérieurement pour faire en sorte que le diamètre intérieur 4 > 2 de la canule 7 soit égal, après frettage, au diamètre intérieur 4j1 de la conduite 2. Dans la deuxième phase, représentée sur la figure 3, la canule la est désolidarisée de la bride de traction 8 pour être avancée et rendue solidaire du support 15 grâce à des vis 22. Dans cette position avancée de la canule 7 et de la conduite 2, on positionne un manchon ou un capot 23 préalablement emmanché sur la conduite 2 en regard de la canule 7 et qui, en se référant à la figure 1, comprend une zone 24 surélevée par rapport au corps principal 25, la différence d'épaisseur dans le capot étant matérialisée par une ligne fictive en pointillée 26. Sur la face inférieure 27 du capot 23, sont prévues des ondulations sous forme d'anneaux 28 distincts qui doivent, lors du serrage ultérieur, pénétrer dans la gaine externe 5. Une partie d'extrémité 29 du capot repose sur un méplat 30 ménagé sur la partie arrière 6 de la voûte la. Les anneaux 28 sont ménagés sur une longueur prédéterminée du manchon, qui est au moins égale au diamètre interne O1 de la conduite et plus particulièrement, égale à environ 250 mm, et ils sont espacés d'au moins un pas de 4 mm. La hauteur de chaque anneau est d'environ 8 mm afin que les anneaux puissent pénétrer dans la gaine externe 5 et provoquer, lors du tréfilage ultérieur une ondulation des fils d'armure. Lorsque le capot 23 est mis en place, on déplace un mandrin 33, préalablement disposé dans la conduite, pour l'amener à force à l'intérieur de la canule 7. Une telle introduction du mandrin 33 déforme la canule 7 de la voûte la jusqu'à ce que les sections de ladite canule 7 et de la conduite 2 soient alignées, c'est-à-dire qu'on obtient une solution de continuité entre la conduite 2 et la canule 7 puisque les diamètres 4Al et (z)2 sont égaux. La canule 7 comprend sur sa face externe des dentelures 34, de structure différente des anneaux 28, dont un petit nombre est représenté sur la figure 1. Les dentelures 34 ont pour but d'assurer le frettage entre la canule 7 et la gaine interne 3 en regard ainsi que le frettage entre la canule 7 et les armures 4. Après frettage, l'extrémité de la conduite se situe dans un espace confiné, ce qui permet de limiter le fluage au cours du temps de la gaine interne 3 et par conséquent d'assurer une étanchéité durable au niveau de l'extrémité de la conduite. Dans un exemple de réalisation, le pas entre les dentelures est de l'ordre du millimètre et la hauteur de chaque dentelure est de l'ordre de 0,5 mm. Dans une étape suivante, on recule l'ensemble embout-conduite vers la position arrière sur le chassis 11 et on met en place dans le banc de tréfilage 12 une filière 31 avec son porte-filière 32. Ceci étant réalisé, on déplace le précédent ensemble à travers la filière 31, cette opération de tréfilage ayant pour effet d'assurer le serrage du capot 23 sur la gaine externe 5 et de compléter le frettage de la canule 7 sur la gaine interne 3 et les armures 4 de la conduite 2, de sorte qu'en sortie de la filière 31, les diamètres 4Al et (D2 sont égaux, ce qui assure une continuité entre les éléments raccordés et élimine tout obstacle pour une circulation du fluide. Les essais effectués ont montré qu'une épaisseur de 5 mm pour la canule 7 était suffisante pour résister à la traction lors du dudgeonnage et à l'effet résiduel de compression après le tréfilage, pour le diamètre interne considéré de la conduite. En ce qui concerne le taux de serrage, on a déterminé empiriquement qu'il était compris entre 15 et 20 % et plus particulièrement de l'ordre de 16,5 c'est-à-dire environ 2 à 3 fois le serrage classique mis en oeuvre dans l'art antérieur. Le taux de serrage est défini par le rapport entre l'épaisseur de la conduite libre et l'épaisseur de l'extrémité évasée de la conduite. De même, la longueur de tréfilage est liée au diamètre interne cD1 de la conduite et elle dépend essentiellement de l'effet de fond qui est connu en principe, des coefficients de frottement interne de la structure de la conduite (de l'ordre de 0,2) et de la nature des matériaux utilisés pour réaliser la conduite (gaines d'étanchéité et armures) ainsi que du matériau dans lequel est réalisé le capot. Les essais ont montré que cette longueur de tréfilage est au minimum environ 3 fois le diamètre interne clul de la conduite. A la sortie de la filière, le capot 23 est sous contrainte de traction radiale et la canule 7 est sous contrainte de compression radiale, l'état de contrainte a du capot et de la canule pouvant s'exprimer par la relation: a = E thermoplastique x taux de serrage dans laquelle E thermoplastique est le module d'Young de la gaine thermoplastique externe de la conduite. Il est à noter que l'action de tréfilage permet, en outre, d'assurer l'accrochage des armures 4 du fait des annaux 28 du capot 23 qui, par écrasement non uniforme de la gaine externe 5 de la conduite 2, provoque une ondulation des nappes de fils constituant lesdites armures 4, combinée à une compression entre les deux gaines thermoplastiques externe et interne de la conduite 2. En résumé, le procédé de raccordement d'un embout à une conduite flexible, consiste à - introduire dans une extrémité 14 de la conduite flexible 2 un mandrin 33 dont le diamètre est égal au diamètre interne 4?l de la conduite, - disposer autour de la conduite 2 un manchon ou capot 23, - introduire dans l'extrémité 14 la canule 7 de la voûte la de l'embout dont le diamètre interne '2 nominal est inférieur au diamètre interne O1 de la conduite et dont le diamètre externe cet)3 est supérieur au diamètre interne cD1 de la conduite flexible 2, - poursuivre ladite introduction sur une longueur de conduite déterminée, de manière à évaser ou dudgeonner ladite extrémité 14 sur ladite longueur, - déplacer le capot 23 pour l'amener au-dessus ou en regard de la canule 7 de la voûte la, - déplacer le mandrin 33 préalablement introduit, pour l'amener dans la canule 7 de la voûte, ce qui provoque une déformation radiale de ladite canule 7, jusqu'à ce que le diamètre nominal (D'2 devienne 4)2 égal au diamètre interne O1 de la conduite non dudgeonnée ; cette opération de déformation ou d'expansion assure le frettage entre la canule 7 et la gaine interne 3 et donc l'étanchéité entre l'embout et la conduite flexible, - tréfiler le capot 23 et l'extrémité 14 de conduite correspondante, afin de réduire le diamètre extérieur dudit capot et comprimer la portion de conduite située entre le capot et la partie distale selon un taux de serrage déterminé. Enfin, il est à noter que les effets du frettage et du tréfilage perdurent. En effet, la relaxation des matières plastiques va tendre à annuler les contraintes initiales imposées par le frettage et le tréfilage. Le fait que nous soyons en présence d'un tube armé augmente considérablement les temps de relaxation des couches des gaines thermoplastiques , de plus, après tréfilage, l'extrémité de la conduite ainsi comprimée entre la canule et le manchon se trouve, après écrasement, dans un espace confiné qui a pour effet de rendre les temps de relaxation des gaines thermoplastiques pratiquement infinis et donc d'éliminer quasiment les phénomènes de fluage. On obtient ainsi une étanchéité et un accrochage de la conduite sur l'embout durable. REVENDICATIONS 1. Dispositif de raccordement d'un embout (1) à une extrémité (14) d'une conduite flexible (2) comprenant au moins une gaine interne (3), une armature (4) constituée par des fils assemblés et une gaine externe de protection (5), ledit embout comprenant une canule (7) et un manchon (23) présentant sur une certaine longueur des ondulations (28), caractérisé en ce que les ondulations (28) sont constituées par des anneaux distincts (28) et qui s'étendent sur une longueur au moins égale au diamètre interne (4au) de ladite conduite flexible (2), et en ce que la canule (7) présente des dentelures (34) ménagées sur la face externe en regard de la gaine interne (3). 2. Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que le manchon (23) est sous contrainte de traction radiale. 3. Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que la canule (7) est sous contrainte de compression radiale. 4. Dispositif selon l'une quelconque des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que le manchon (23) et la canule (7) sont serrés l'un vers l'autre à travers ladite extrémité (14) de la conduite flexible (2) et avec un taux de serrage compris entre 15 et 20 %. 5. Dispositif selon la revendication 4, caractérisé en ce que le serrage produit une pénétration des anneaux (28) du manchon (23) dans la gaine externe (5) et des dentelures (34) dans la gaine interne (3) 6. Procédé pour raccorder un embout (1) à une extrémité (14) d'une conduite flexible (2) selon la revendication 1, du type selon lequel l'embout (1) comprend d'une part, une voûte (la) comportant une canule (7) qui est introduite dans l'extrémité libre (14) de la conduite flexible, ladite canule (7) présentant un diamètre (2) interne nominal inférieur au diamètre intérieur ( sD1) de ladite conduite (2) et d'autre part, un manchon (23) qui est disposé autour de la gaine externe (5) de la conduite, caractérisé en ce qu'il consiste à: - introduire de force la canule (7) dans l'extrémité (14) de la conduite (2), à poursuivre ladite introduction de manière à évaser ladite extrémité (14) sur une longueur prédéterminée; - déplacer le manchon (23) pour l'amener au-dessus de la longueur de canule introduite - déformer radialement la longueur introduite de la canule (7) au moyen d'un mandrin (53) préalablement disposé dans la conduite flexible, jusqu'à ce que la section de la canule (7) soit dans le prolongement de la section interne de la conduite flexible non évasée; - faire passer le manchon (23) et la portion de conduite correspondante dans un dispositif de serrage (31, 32), dans lequel ledit manchon est serré radialement en même temps que ladite portion de conduite sous le manchon. 7. Procédé selon la revendication 6, caractérisé en ce que le manchon (23) et la portion de conduite sont serrés suivant un taux de serrage prédéterminé. 8. Procédé selon la revendication 7, caractérisé en ce que le taux de serrage est compris entre 15 et 20 %.