Brevet FR2881505A1 — publié le 20060804

La présente invention est relative à la fabrication d'une conduite isolée du type comprenant un tube interne, un tube externe et une couche de matériau isolant microporeux inséré entre le tube interne et le tube externe, ayant une bonne attitude au cintrage et destinée, notamment, à être incorporée à une ligne d'échappement de véhicule automobile. Les lignes d'échappement de véhicule automobile munies de catalyseurs, comprennent des conduites destinées à transporter des gaz chauds, en particulier entre le collecteur et le catalyseur. En effet, les gaz qui sortent du moteur à haute température doivent arriver au catalyseur à des températures de l'ordre de 800 C pour que l'opération de catalyse se réalise de façon satisfaisante. Pour cela, il est souhaitable que ces conduites aient une faible inertie thermique et soient bien isolées de façon, d'une part à limiter le refroidissement des gaz, et d'autre part à éviter de créer des zones à haute température sous la caisse du véhicule automobile. Pour réaliser de tels conduites isolées, on utilise notamment des conduites constituées d'une part d'un tube interne généralement en acier inoxydable ferritique d'épaisseur faible, et d'autre part, un tube externe de plus grand diamètre en acier inoxydable austénitique de plus forte épaisseur. L'espace compris entre les deux tubes peut être simplement une lame d'air isolante, ou être rempli d'un matériau isolant constitué par exemple de fibres céramiques, d'un mélange de fibres céramiques et de vermiculite ou d'un matériau microporeux. Les conduites ainsi fabriquées doivent en général être cintrées pour que leur forme soit adaptée au circuit que doivent suivre les gaz depuis la sortie du moteur jusqu'à l'arrivée dans le catalyseur. Or ces conduites présentent l'inconvénient de ne pas pouvoir être cintrées facilement, et en particulier de ne pas pouvoir être cintrées avec des rayons de cintrage petits et des angles importants. En effet, lorsque l'angle de cintrage de telles conduites est trop important et le rayon de cintrage trop faible, ou bien l'espace entre le tube interne et le tube externe s'écrase, et la lame d'air ou la couche de matériau isolant s'écrase et ses propriétés d'isolation sont 2881505 2 détériorées, ou bien les tubes soit se fissurent, soit présentent des plis qui détériorent leurs propriétés d'usage. Ces difficultés de cintrage qui apparaissent même pour des rayons de courbure qui peuvent être de l'ordre de 3 ou même 3,5 fois le diamètre de la conduite, sont une limitation dans la mise en oeuvre de telles conduites. En effet, pour bien adapter les lignes d'échappement aux caisses de véhicules automobiles, il est souhaitable de pouvoir réaliser des cintrages avec des rayons de cintrage pouvant s'approcher de 1,7 fois le diamètre de la conduite, et avec des angles de cintrage pouvant atteindre 60 . Le but de la présente invention est de remédier à cet inconvénient en proposant un procédé pour améliorer l'aptitude au cintrage des conduites à double paroi comportant un isolant microporeux, de façon à pouvoir les cintrer sans détériorer leurs propriétés, avec des angles de cintrage aussi élevés que possible et des rayons de cintrage aussi faible que possible. A cet effet, l'invention a pour objet un procédé pour fabriquer une conduite isolée du type comprenant un tube interne, un tube externe et une couche de matériau isolant microporeux inséré entre le tube interne et le tube externe, ayant une bonne aptitude au cintrage, selon lequel on soumet l'ensemble formé par la conduite et le matériau isolant microporeux à un traitement thermique par chauffage pour durcir le matériau microporeux. Le chauffage comprend par exemple un maintien à une température comprise entre 350 C et 850 C, et lorsque la température de maintien est comprise entre 750 C et 850 C, le temps de maintien est de préférence compris entre 1 minute et 10 minutes. Le chauffage est suivi d'un refroidissement de préférence jusqu'à la température ambiante. De préférence également, le chauffage est effectué sous atmosphère protectrice telle qu'une atmosphère d'azote. Le matériau microporeux peut comprendre, en poids, de 45% à 55% de silice, de 40% et 50% de silicate de zirconium et de 2% à 7% d'opacifiant et de liant. 2881505 3 Le tube intérieur est par exemple en acier inoxydable ferritique et a une épaisseur pouvant être comprise entre 0,6 mm et 1 mm, et le tube externe est par exemple en acier inoxydable austénitique et a une épaisseur pouvant être comprise entre 1,1 mm et 1, 8 mm. Le matériau microporeux est par exemple sous forme de plaques, et avant chauffage, il est comprimé entre le tube interne et le tube externe, avec un taux de compression compris de préférence entre 15% et 25% ; La conduite isolée est par exemple une conduite de ligne d'échappement de moteur d'automobile. L'invention concerne également une conduite de ligne d'échappement de moteur d'automobile du type à double paroi, isolée par une couche de matériau microporeux, susceptible d'être fabriquée par le procédé selon l'invention, qui peut être cintrée à froid sans défauts de cintrage, avec un rayon de cintrage égal à 1,7 fois son diamètre et un angle de cintrage pouvant atteindre 60 . L'invention va maintenant être décrite de façon plus précise mais non limitative en regard de l'unique figure annexée qui montre en coupe la section d'une conduite isolée avec un isolant microporeux, pour une ligne d'échappement de véhicule automobile. Le conduite isolée de véhicule automobile représenté à la figure unique, est constitué d'un tube interne 1, de diamètre extérieur Dl de l'ordre de 52 mm, d'épaisseur el de l'ordre 0,8 mm, réalisé en acier inoxydable ferritique du type 14.509, et inséré à l'intérieur d'un tube externe 2 de diamètre externe d'environ 60 mm, d'épaisseur e2 comprise entre 1,2 et 1, 3 mm et réalisé en acier inoxydable austénitique du type 14.301. L'espace compris entre le tube interne 1 et le tube externe 2, est rempli par un matériau isolant constitué d'une nappe 3 de fibres rnicroporeuses flexible constituée d'environ 50% en poids de silice, de 45% de silicate de zirconium et d'environ 5% en poids d'éléments complémentaires qui sont des opacifiants et des liants. 2881505 4 La couche de matériau isolant est disposée autour du tube 1 par enroulement d'une nappe de fibres, puis l'ensemble constitué par le tube 1 enrobé dans la couche d'isolant flexible est introduit dans un tube externe 2 dont le diamètre était de l'ordre de 64 mm. Une fois l'assemblage du tube interne, de la couche isolante et du tube externe fait, on comprime la couche isolante en réalisant un rétreint sur le tube externe 2 pour amener son diamètre à 60 mm environ. La conduite ainsi réalisée subit alors un traitement thermique destiné à améliorer son aptitude au cintrage. Pour cela, le tube est progressivement monté en température jusqu'à une température comprise entre 350 C et 850 C puis il est maintenu à cette température pendant un temps fonction de la température de maintien. Lorsque la température de maintien est comprise entre 750 et 850 , le temps de maintien est compris entre une minute et dix minutes. D'une façon générale, les conditions de traitement thermique, température et temps de maintien, peuvent être adaptées pour être optimisées, et l'homme du métier sait faire cette adaptation. Afin d'éviter l'oxydation des tubes pendant le traitement thermique, celui-ci est réalisé, de préférence, dans un four dont l'atmosphère est protectrice. Cette atmosphère protectrice est par exemple de l'azote. Une fois le maintien en température terminé la conduite est refroidie jusqu'à la température ambiante. La conduite peut alors être cintrée sans difficulté. Le but du traitement thermique est principalement d'engendrer un durcissement de la couche isolante qui favorise un cintrage sans difficultés. Ce durcissement résulte de réaction chimique de décomposition, en particulier du liant. Le traitement thermique, lorsqu'il est réalisé à des conditions de température et de temps adaptées aux aciers inoxydables et que l'homme du métier sait déterminer, peut servir à restaurer l'aptitude à la déformation plastique des tubes en acier inoxydable et en particulier du tube externe qui a été rétreint de façon à comprimer la couche isolante. 2881505 5 Lorsque ce traitement thermique a été réalisé, la conduite peut être cintrée sans présenter de défaut de cintrage tels que des pincements de la couche isolante, des plis sur les tubes internes, ou des déchirements du tube externe, jusqu'à former des angles pouvant atteindre 60 avec des rayons de cintrage définis comme étant le rayon de courbure de l'axe de la conduite pouvant être aussi faible que 1,7 fois le diamètre extérieur du tube externe. Le procédé qui vient d'être décrit et qui peut être adapté par l'homme du métier aux différents types de tubes ou aux différents types de matériaux isolants, peut être utilisé pour améliorer l'aptitude au cintrage de conduites pour ligne d'échappement dont les dimensions peuvent varier autour des dimensions de la conduite qui vient d'être décrite. En particulier, le diamètre du tube interne peut varier entre 45 mm et 55 mm, ou même peut aller au-delà si nécessaire. Le tube externe a un diamètre qui peut varier par exemple entre 60 mm et 70 mm mais qui peut s'étendre au-delà de ces limites dimensionnelles si cela est nécessaire. L'épaisseur du tube externe est comprise entre 1,1 mm et 1,8 mm, et de préférence entre 1,2 mm et 1,5 mm, mais peut être plus importante, pour certaines utilisations. L'épaisseur du tube interne qui est comprise entre 0,6 mm et 1 mm, et qui, de préférence, est de l'ordre de 0,8 mm doit être la plus faible possible, compatible avec la résistance mécanique souhaitée pour le tube, de façon à réduire au maximum l'inertie thermique du tube. Les caractéristiques du tube à double paroi sont déterminées en fonction des usages. En particulier dans le cas d'une ligne d'échappement de véhicule automobile, le tube doit pouvoir transporter un gaz à une température de l'ordre de 800 C, la paroi du tube interne étant en général à une température de l'ordre de 700 C, et la paroi du tube externe étant à une température comprise entre 350 C et 400 C, le tube devant avoir une inertie thermique la plus faible possible. Le tube interne qui est en acier inoxydable ferritique peut être dans 30 différentes nuances d'acier inoxydable ferritique, que l'homme du métier sait déterminer pour être les mieux adaptées à chaque utilisation. II en est de 2881505 6 même de l'acier inoxydable austénitique utilisé pour réaliser le tube externe dont la composition peut être adaptée en fonction des besoins, l'homme du métier sachant faire cette adaptation. Enfin, la couche isolante qui vient d'être décrite est en un matériau microporeux dont la composition peut s'écarter de la composition nominale qui a été indiquée et, par exemple, peut aller de 45 % à 55% de silice, de 40 % à 50% de silicate de zirconium et de 2 % à 7% d'opacifiant et de liant. Les conditions du traitement thermique peuvent être adaptées au cas par cas par l'homme du métier en effectuant quelques essais simples. REVENDICATIONS 1. Procédé pour fabriquer une conduite isolée du type comprenant un tube interne (1), un tube externe (2) et une couche (3) de matériau isolant microporeux inséré entre le tube interne et le tube externe, ayant une bonne aptitude au cintrage, caractérisé en ce que on soumet l'ensemble formé par la conduite et le matériau isolant microporeux à un traitement thermique par chauffage pour durcir le matériau microporeux. 2. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que le chauffage comprend un maintien à une température comprise entre 350 C et 850 C. 3. Procédé selon la revendication 2, caractérisé en ce que lorsque la température de maintien est comprise entre 750 C et 850 C, le temps de maintien est compris entre 1 minute et 10 minutes. 4. Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 3, 20 caractérisé en ce que le chauffage est suivi d'un refroidissement jusqu'à la température ambiante. 5. Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 4, caractérisé en ce que le chauffage est effectué sous atmosphère protectrice 25 telle qu'une atmosphère d'azote. 6. Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 5, caractérisé en ce que le matériau microporeux comprend, en poids, de 45% à 55% de silice, de 40% et 50% de silicate de zirconium et de 2% à 7% d'opacifiant et de liant. 2881505 8 7. Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 6, caractérisé en ce que le tube intérieur (1) est en acier inoxydable ferritique et à une épaisseur comprise entre 0,6 mm et 1 mm, et en ce que le tube externe (2) est en acier inoxydable austénitique et à une épaisseur comprise entre 1,1 mm et 1, 8 mm. 8. Procédé selon la revendication 7, caractérisé en ce que le matériau microporeux est en plaques et en ce que, avant chauffage, le matériau microporeux est comprimé entre le tube interne (1) et le tube externe (2), avec un taux de compression compris entre 15% et 25%. 9. Procédé selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que la conduite isolée est une conduite de ligne d'échappement de moteur d'automobile. 10. Conduite de ligne d'échappement de moteur d'automobile du type à double paroi, isolée par une couche de matériau microporeux, susceptible d'être fabriqué par le procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 9, caractérisé en ce qu'elle peut être cintrée à froid sans défauts de cintrage, d'un angle de 60 , avec un rayon de cintrage égal à 1,7 fois son diamètre externe.