Brevet FR2752908A1 — publié le 19980306

La présente invention concerne des conduites sous-marines comprenant un certain nombre de tubes d'acier conduisant des fluides/gaz et éventuellement d'autres éléments allongés comme des conducteurs et des câbles électriques, éventuellement enfermés à l'intérieur d'une enveloppe extérieure commune. La présente invention concerne plus particulièrement la protection contre la corrosion des conduites sous- marines comportant des tubes d'acier pour conduire des fluides de commande et de service pour des installations sous- marines, de préférence des installations statiques. A quelques exceptions près, les aciers inoxydables qu'on trouve dans le commerce ne résistent pas suffisamment à la corrosion lorsqu'ils sont exposés à l'eau de mer. Une protection supplémentaire contre la corrosion, telle qu'une protection cathodique, sera donc nécessaire également pour les constructions en acier inoxydables qui seront exposées - ou pourraient l'être - à l'eau de mer. L'art antérieur existant comprend des conduites ombilicales en acier inoxydable très chères et des tubes en acier zingué. Le problème a consisté à obtenir une protection contre la corrosion de longue durée pour les conduites ombilicales et les tubes en acier au carbone. Certaines solutions de la technique antérieure ne sont pas suffisamment bonnes en matière de prix. D'autres solutions n'assurent pas une protection de 2 2752908 longue durée. La plupart des solutions de la technique antérieure comprennent une gaine extérieure en polymère extrudé afin d'obtenir ce qu'on appelle une réalisation "à l'état sec". Un tel agencement sera soumis dans certaines circonstances à des attaques de corrosion, en particulier lorsque les tubes sont recouverts d'une gaine extérieure en matière plastique. Les endommagements mécaniques de la gaine en matière plastique peuvent, s'il y a un contact insuffisant entre les tubes et les gaines, conduire à la pénétration de l'eau. Dans de telles situations, des anodes sacrificielles placées sur l'extérieur ne donneront pas une protection cathodique suffisante aux interstices étroits situés sous la gaine en matière plastique. Un type commun de conduites ombilicales est constitué d'un grand tube central avec un certain nombre de tubes plus petits toronnés autour du grand tube. Il existe cependant également d'autres configuration. D'après notre brevet du Royaume-Uni GB 2 255 104 B (O S Birkelund 1-1) on connaît des conduites sous- marines et des conduites ombilicales ayant une protection contre la corrosion qui satisfait la plupart des conditions au large des côtes. La protection cathodique des tubes en acier inoxydable est obtenue par un système d'anodes sacrificielles "incorporées". Les surfaces extérieures des petits tubes obtiennent la protection cathodique à partir de fils de zinc intégrés, alors que les surfaces inférieures des tubes sont protégées par une bande d'acier galvanisé. Cependant, cela est également une réalisation "à l'état 3 2752908 sec", tablant sur une enveloppe extérieure ne pouvant être pénétrée. L'objet de la présente invention est d'améliorer la protection contre la corrosion des conduites statiques sous-marines dans le but de satisfaire les exigences au large des côtes. Les caractéristiques principales de la présente invention sont définies dans les revendications. L'idée de base est de s'éloigner des tubes en acier inoxydable afin de réduire les coûts et de ne pas tabler sur des enveloppes en polymère car de tels revêtements peuvent réduire à un niveau inacceptable l'effet d'un système de protection cathodique situé au- dessous du revêtement. L'idée est aussi d'éviter les coûts du blindage de la conduite. Ces idées se sont traduites par la réalisation d'une conduite sous- marine ou d'une conduite ombilicale statique basée sur l'utilisation de tubes ordinaires en acier au carbone et l'emploi d'au moins un élément sacrificiel qui est constitué d'un ou de plusieurs rubans ou bandes en métal moins noble que l'acier en contact sensiblement continu avec la (les) surface(s) d'au moins un tube en acier au carbone. On peut utiliser une enveloppe pouvant être pénétrée par l'eau. Le métal moins noble peut être des bandes à base de zinc ou d'aluminium. L'intention est de concevoir un système de protection cathodique qui recouvre sensiblement la(les) surface(s) des tubes en acier au carbone sans procédé d'extrusion ou de galvanisation. La quantité du matériau moins noble (Zn/Al) à utiliser dépendra de la durée de vie requise de la conduite et des dimensions de la zone ou de la(des) surface(s) en acier au carbone 4 2752908 qui sont exposées à l'eau de mer dans chaque cas particulier. Dans un mode de réalisation de l'invention, une solution nouvelle consiste à toronner des bandes de zinc, d'aluminium ou d'alliage Zn/Al sur un grand tube central en acier au carbone et sur une couche extérieure des tubes en acier au carbone. La protection extérieure est "à l'état humide - perméable a l'eau - afin d'assurer un contact électrolytique entre les bandes de Zn/Al se trouvant au-dessous de la protection extérieure et des zones éventuellement endommagées o les tubes en acier sont directement exposés à l'eau de mer. Le système de protection cathodique est par conséquent activé par la pénétration de l'eau à travers les revêtements extérieurs. Cela est nécessaire pour fournir une protection cathodique correcte à l'acier au carbone, et ne peut être obtenu par la protection extérieure isolante à l'état sec. L'avantage est une protection prolongée contre la corrosion de tous les tubes ombilicaux. Les caractéristiques et objets mentionnés ci- dessus ainsi que d'autres caractéristiques et objets de la présente invention apparaîtront clairement à la description détaillée suivante des modes de réalisation de l'invention, faite en liaison avec le dessin qui représente une vue en coupe d'une conduite. On représente dans la figure un mode de réalisation d'un tube ombilical sous-marin statique en acier comportant un compartiment intérieur en acier au carbone ou coeur 1, qui peut être une conduite fluidique ou qui peut contenir un ou plusieurs câbles électriques et/ou câbles optiques (non représentés) - enveloppés par au moins une couche d'une bande ou ruban 2 à base de zinc ou d'aluminium. Normalement, il y a au 2752908 moins deux bandes de ce type. Le tube en acier 1 fournit une protection mécanique au compartiment intérieur par toronnage d'autres éléments allongés tels que des tubes hydrauliques 3 (en acier au carbone ou en acier inoxydable avec ou sans revêtement en matière plastique) ou des câbles 4 (électriques et/ou à fibres) sur le coeur. Sur la couche de tubes 3 et de câbles 4 on fournit des enroulements de rubans ou de bandes 5 à base de zinc et/ou d'aluminium dimensionnés de façon - en combinaison avec la couche 2 de Zn/Al - à conférer à la conduite sousmarine la durée de vie souhaitée. La conduite peut comprendre des éléments de remplissage 7 et 8 limitant - mais n'éliminant pas - l'espace libre situé entre des éléments longitudinaux de la conduite. La quasi totalité des interstices de la conduite peut être remplie avec du bitume ou avec un gel non corrosif dans le but de réduire le taux de corrosion sans empêcher la pénétration de l'eau de mer. Il s'agit là d'une réalisation "à l'état humide" - la couche extérieure 6 ne contient pas une enveloppe extérieure étanche à l'eau. La couche extérieure 6 est constituée principalement d'un filé de PP (polypropylène) imprégné de bitume ou analogue - permettant le transport de l'eau de mer. Pour la protection mécanique et le renforcement transversal, il peut y avoir en plus des enroulements d'une bande d'acier au carbone et/ou des enroulements d'un fil de blindage sur les enroulements extérieurs 5 en Zn/Al. La bande en acier au carbone peut être également appliquée entre les tubes extérieurs en acier et les enroulements extérieurs en zinc comme renforcement transversal. Dans le mode de réalisation de l'invention qu'on représente, les dimensions peuvent être les suivantes: 6 2752908 le coeur 1 en acier au carbone a un diamètre extérieur de 10-150 mm et est recouvert d'une couche 2 d'une épaisseur de 2 mm ou de 0,1-5 mm et de bandes de Zn/Al de 5-500 mm de large enroulées avec une longueur de pose donnant un espacement entre les spires de 1-100 mm. La couche extérieure 5 en ruban/bande de Zn/Al pourrait avoir une construction semblable à celle de la couche 2. Les rubans sacrificiels peuvent cependant être également enroulés avec un recouvrement car un tel recouvrement n'empêchera pas la pénétration de l'eau de mer dans cet enroulement. Les tubes d'acier 3 et le coeur intérieur 1 peuvent être dimensionnés de façon à maintenir un bon contact mécanique entre les tubes d'acier et les rubans/bandes de Zn/Al. Il reste du domaine de la présente invention de disposer les tubes d'acier 3 en plusieurs couches dans la mesure o le système de protection cathodique est maintenu et enroulé autour de l'ensemble du faisceau. Les couches des rubans/bandes de Zn/Al peuvent être disposées entre les couches de tubes d'acier. La description détaillée précédente d'un mode de réalisation de la présente invention doit être considérée comme un exemple seulement et non comme limitant le domaine de protection. L'intérieur d'une conduite ou d'un tube ombilical statique sous-marin subsistera pendant de nombreuses années d'installation lorsqu'on assure - en conformité avec les principes de la présente invention - qu'il y a un matériau sacrificiel suffisant en contact humide avec les tubes d'acier pour la durée de vie de la conduite. La conduite sous-marine ou tube ombilical de la présente invention convient à des installations statiques au fond de la mer. Lorsque des conduites 7 2752908 dynamiques sont nécessaires, le tube d'acier devra être du type inoxydable. La conduite sous-marine de la présente invention peut être placée dans une installation à la surface de l'eau par l'intermédiaire d'un tube en J qui présente une protection interne contre la corrosion ou la conduite devra être reliée à une conduite dynamique en acier inoxydable. REVENDICATIONS 1. Conduite sous-marine comprenant un certain nombre de tubes d'acier conduisant des fluides/gaz (1,3) et éventuellement d'autres éléments allongés (4) comme des conducteurs et des cables électriques, et contenant des éléments sacrificiels allongés, caractérisée en ce que: au moins l'un des tubes (1, 3) est constitué d'acier au carbone, et en ce qu'au moins un élément sacrificiel (2, 5) qui est constitué d'un ou de plusieurs rubans ou bandes d'un matériau moins noble que l'acier est en contact sensiblement continu avec la(les) surface(s) d'au moins un tube en acier au carbone. 2. Conduite selon la revendication 1, caractérisée en ce que: les éléments sacrificiels (2, 5) sont appliqués dans une ou plusieurs couches - de préférence hélicoïdales, permettant la pénétration de l'eau de mer dans la(les) surface(s) de l'acier au carbone. 3. Conduite selon la revendication 1, caractérisée en ce que: les éléments sacrificiels (2, 5) sont des rubans avec une épaisseur de 0,1 à 5 mm et une largeur de 5-500 mim. 4. Conduite selon la revendication 1, caractérisée en ce que: la conduite comprend une couverture extérieure perméable à l'eau de mer (6). 5. Conduite selon la revendication 1, caractérisée en ce que: elle comprend des éléments de charge (7, 8) limitant, mais n'éliminant pas, l'espace libre entre éléments longitudinaux. 6. Conduite selon la revendication 1, caractérisée en ce que: la quasitotalité des interstices de la conduite sont remplis de bitume ou d'un gel non corrosif dans le but de réduire la vitesse de corrosion. 7. Conduite selon la revendication 1 et comprenant un élément central tel qu'un tube ou un tuyau en acier (1) recouvert d'une première couche (2) d'une bande de protection contre la corrosion, un certain nombre d'éléments tels que des tubes ou des tuyaux en acier (3) disposés sur ladite première couche (2), et des couches extérieures de protection, caractérisé en ce que la première couche (2) est constituée d'enroulements hélicoïdaux d'une bande de zinc, d'aluminium ou d'alliage Zn/Al et en ce que la(les) couche(s) extérieure(s) (5) comprennent des enroulements hélicoïdaux d'une bande de zinc, d'aluminium ou d'alliage Zn/Al.