METHOD FOR THE MANUFACTURE OF THERMOPLASTIC PIPELINES

Abstract: 1. Process for the production of pipelines by the butt welding of pipe sections molecularly oriented in the longitudinal direction, in which process rings having a diameter substantially equal to that of the sections are inserted between the successive sections, characterized in that the pipe sections and the rings are made of a thermoplastic material and in that the rings have undergone circumferential molecular orientation to a degree greater than the degree of longitudinal molecular orientation of the sections, so as to prevent the propagation of cracks from one section to another.

Description: Procédé pour la réalisation de canalisations en matière thermoplastique La présente invention concerne un procédé pour la réalisation de canalisations en matière thermoplastique par soudage bout a bout de sections de tuyau. Pour le transport de fluides, et en partieulier de fluides corrosifs vis-à-vis des métaux, il est Souvent fait appel à des canalisations réalisées en matiere thermoplastique. De telles canalisations sont en général réalisées par assemblage bout a bout de sections extrudées a partir de matières thermoplastiques telles que les résines vinyliques, les résines polyoléfiniques, ou encore les résines à base de nitrile acrylique. Un procédparticulièrement économique pour réaliser des canalisations de ce type e consiste a assembler les sections successives par soudage direct brut a bout en faisant par exemple appel a la bout technique de soudage par miroir chauffant. On a toutefois constaté que les canalisations réalisées par ce procédé présentent un défaut majeur qui découle en fait du mode de production des sections. Ces sections sont en effet genéralement produites par la technique d'extrusion. Il en résulte que les macromolécules de leur matériau constitutif ont tendance a être orientées préférentiellement dans nnv ¯irectic: parallele a l'axe longitudinal des sections. En conséquence, lorsque, pour une raison quelconque, une fissure locale se produit dans la paroi de la canalisation, cette fissure a tendance à se propager longitudinalement sur toute la longueur de la canalisation et pas seulement sur la longueur d'une section. En effet, la fissure traverse habituellement les soudures et se propage de proche en proche sur une très grande longueur, ce qui nécessite des réparations très onéreuses. La présente invention vise a fournir un procédé simple et efficace qui permet lors de la réalisation de canalisations par soudage bout a bout de sections en matière thermoplastique d'écarter tout risque de propagation longitudinale d'une fissure accidentelle se produisant ultérieurement dans la paroi d'une section au-delà de cette section. Elle concerne a cet effet un procédé pour la réalisation par soudage bout â bout de sections de tuyau dans lequel on intercale entre les sections successives des anneaux de diamètre sensiblement égal celui des sections dans lequel les sections de tuyau et les anneaux sont réalisés en matière thermop las tique, et dans lequel les anneaux sont orientés moléculairement dans le sens circonférentiel. En effet, il a été constaté que les anneaux intercalés dans la canalisation ont pour effet de faire dévier dans un plan transversal toute fissure longitudinale qui les atteint et d'empecher ainsi la propagation de cette fissure dans les autres sections de tuyau constituant la canalisation. Les anneaux intercalés dans la canalisation sont particulière- nent efficaces pour le but recherché lorsque leur taux d'orientation moléculaire circonférentielle est au soins égal au taux d'orientation noléculaire longitudinale des sections de tuyau utilisées pour la réalisation de la canalisation. En règle générale, les sections de tuyau en matière thermoplastique utilisées pour la réalisation de canalisations présentent un taux d'orientation moléculaire longitudinale relativement faible qni dépasse rarement 10 . En conséquence, les anneaux intercalés dans la canalisation peuvent se révéler très efficaces pour le but visé dès que leur taux d'orientation moléculaire circonférentiel est d'au moins 10 Z. Par ailleurs, l'orientation radiale des anneaux entra me ipso facto un affaiblissement de leur résistance mécanique dans le sens longitudinal. Il n'est dès lors pas souhaitable, notamment pour la réalisation de canalisations destinées au transport de fluides sous pression, d'utiliser des anneaux dont le taux d'orientation moléculaire radiale est très élevé et, plus particulièrement, supérieur a 100 Z. Dans la pratique courante il est donc préférable d'utiliser des anneaux intercalaires dont le taux d'orientation moléculaire circonférentiel est compris entre 10 et 100 Z. Les meilleurs résultats ont été obtenus lorsque ce taux est compris entre 10 et 60 Z. Selon un non de réalisation préféré, les anneaux intercalaires orientés circonférentiellement sont réalisés en une matière thermoplastique identique ou tout au moins similaire a celle constituant les sections de tuyau a assembler. Il n'est toutefois nullement exclu d'utiliser des anneaux intercalaires orientés circonférentiellement réalisés en une matière thermoplastique différente de celle constituant les sections de tuyau è assembler pour autant, bien entendu, que ces deux matériaux soient suffisamment compatibles entre eux pour permettre leur soudage l'un a l'autre. Âfin de permettre un soudage bout a bout des sections de tuyau par l'intermédiaire des anneaux intercalaires orientés circo#érentiellenent, il convient éiide=x#nt que ces derniers présentent un diamètre sensiblement égal a celui des sections de tuyau a assembler. Le diamètre des anneaux intercalaires peut être légèrement supérieur a celui des sections de tuyau a assembler de façon a compenser le retrait circonférentiel éventuel des extrémités de ces anneaux lors du chauffage en vue du soudage. Pour des raisons similaires, il est également préférable que les anneaux intercalaires orientés clrconférentiellement présentent une ésalsse=T ce paroi semsiblenent égale à celle des sections de tuyau a assembler. En ce qui concerne la longueur des anneaux intercalaires orientés circonférentiellement, il y a lieu de tenir compte des considérations suivantes. Les anneaux intercalaires du fait de leur orientation moléculaire possèdent une mémoire élastique qui se traduit par un retrait circonférentiel lorsqu'ils sont portés à une température proche ou supérieure à la température de transition vitreuse de leur matériau constitutif. Or pour réaliser la canalisation chacune des extrémités des anneaux intercalaires doit être amenée successivement à une température suffisante pour permettre le soudage avec une extrémité de section de tuyau c1est-a-dire à une température qui est nettement supérieure à la température de transition vitreuse de son matériau constitutif. Il convient dès lors que les anneaux intercalaires présentent une longueur suffisante pour que, lors du chauffage de leurs extrémités en vue du soudage, la partie centrale conserve une rigidité suffisante pour inhiber la tendance au retrait circonférentiel des extrémités. En général, on préfère dès lors que la longueur minimale des anneaux intercalaires orientés circonférentiel lement soit au moins égale à leur épaisseur de paroi et de préférence au moins égale au double de cette épaisseur. La longueur maximale à donner aux anneaux intercalaires orientés circonférentiellement peut être quelconque et n'est, en fait, limitée que par des considerations d'ordre économique. La distance séparant les anneaux intercalaires successifs places dans la canalisation peut également etre cueîconçne. Elle résulte en général d'un compromis qui tient compte du prix de revient des anneaux intercalaires orientés circonférentiellement et du prix de leur pose ainsi que du prix des sections de tuyau a réunir. Il est toutefois indiqué de réduire l'espacement entre les anneaux intercalaires orientés radialement dans les régions de la canalisation o , pour des motifs quelconques, les probabilités de formation et de propagation de fissures sont élevées. La réalisation des anneaux intercalaires criez es circonférentiellement ne pose pas de problème particulier. Ceux-ci sont, en général1 découpés dans une section de tuyau appropriée ayant subi un étirage circonférentiel après avoir été portée à la température d'orientation moléculaire de son matériau constitutif. Les caractéristiques de départ de la section de tuyau (diamètre, épaisseur de paroi) sont évidemment choisies de façon telle qu'après étirage circonférentiel selon un taux approprié, les anneaux découpés dans la section de tuyau, après traitement d'orientation circonférentielle, présentent un diamètre et une épaisseur de paroi qui correspondent sensiblement au diamètre et à 11 épaisseur de paroi des sections de tuyau qu'ils sont destinés à réunir. Le procédé selon l'invention peut être exploité pour la réalisation de canalisation a partir de sections de tuyau produites a partir d'une matière thermoplastique quelconque. Ainsi, a titre d'exemple, on peut utiliser les résines vinyliques telles que les résines à base de chlorure de vinyle, les résines polyoléfiniques telles que les résines à base d'éthylène ou de propylène, les résines acryliques telles que les résines a base de nitrile acrylique etc. Le procédé selon l'invention peut être exploité pour la réalisation de canalisations de n'importe quel diamètre, De même, il est bien évident que l'invention peut s'appliquer mutatis mutandis des tuyaux de section non circulaire ou des canalisations ouvertes. Une application intéressante des canalisations réalisées selon l'invention est leur utilisation pour le transport souterrain a grande distance des saumures vers les installations de production de carbonate de soude ou de chlore. Le procédé conforme à l'invention est par ailleurs explicite par les exemples ci-après. l'exemple 1, donné à titre comparatif, est exclu du cadre de l'invention et met en exergue l'intérêt du procédé de l'invention. Exemple 1 (comparatif) On réalise une canalisation de 10 mètres de longueur en assemblant par soudage bout è bout quatre sections de tuyau en polychlorure de vinyle de 2,5 m. Le diamètre externe des sections de tuyau est de 63 mm et leur epaisseur de paroi est de 4 mm. On amincit localement la paroi de la première section de tuyau de façon à creer une zone de faiblesse pouvant engendrer la formation d'une fissure. L'assemblage des sections de tuyau est réalisé par soudage bout a bout par la technique de soudage au miroir chauffant en utilisant une soudeuse PEETERS type PT8. Les conditions de soudage sont les suivantes. Température du miroir : 240/C Temps de contact du miroir : 60 sec Pression de contact du miroir : 0,294 MPa Temps de soudage : 180 sec Pression de soudage : 0,49 MPa. La canalisation est ensuite mise sous pression interne croissante. Après un certain temps, on constate l'apparition d'une fissure dans la zone affaiblie de la première section de tuyau et la propagation longitudinale de cette fissure sur toute la longueur de la canalisation et ce même au travers des soudures. Exemple 2 On évase radialement une section de tuyau en polychlorure de vinyle de 50 mm de diamètre externe et de 5 mm d'épaisseur de paroi de façon a porter son diamètre externe a 63 Fez r. évasement radial est effectué tandis que la section de tuyau est maintenue a une température uniforme de loOIC. Après refroidissement, la section de tuyau présente un diamètre externe de 63 mm et une épaisseur de paroi de 4 mm. Le taux d 'évasement radial ou d'orientation inoléculaire circonferentielle du tuyau est de EMI6.1 On découpe, dans cette section de tuyau, des anneaux d'une longueur de 50 On réalise ensuite une canalisation par assemblage bout a bout de quatre sections de tuyau en polychlorure de vinyle identiques a celles de l'exemple 1. t'assemblage est réalise par soudage en interposant un anneau tel que décrit ci-dessus entre chaque section de tuyau. Les opérations de soudage sont effectuees dans les mêmes conditions qu'a l'exemple 1. Après avoir aminci localement la paroi de la première section de tuyau comme a ltexemple 1, on soumet la canalisation a une pression interne croissante. Après un certain laps de temps, on constate de nouveau l'apparition d'une fissure dans la zone affaiblie de la première section de tuyau. On constate également la progression longitudinale de cette fissure dans la paroi de la première section de tuyau. Toutefois au niveau du premier anneau intercalaire oriente circonférentiellement, on remarque que la fissure se propage non plus longitudinalement mais circonférentiellement, c'est- -dire sur le pourtour de l'anneau intercalaire. il appert donc que la propagation longitudinale de la fissure est interrompue au niveau du premier anneau intercalaire et que les sections suivantes de tuyau restent intactes.

Claims: R E V E N D I C A T I O N S 1 - Procédé pour la réalisation de canalisations par soudage bout à bout de sections de tuyau dans lequel on intercale entre les sections successives des anneaux de diamètre sensiblement égal a celui des sections caractérise en ce que les sections de tuyau et les anneaux sont réalisés en matière thermoplastique et en ce que les anneaux sont orientés moléculairement dans le sens circonférentiel. 2 - Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que llon utilise des anneaux dont le taux d'orientation moléculaire circonférentiel est supérieur au taux d'orientation moléculaire longitudinale des sections de tuyau. 3 - Procédé selon la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce que l'on utilise des anneaux dont le taux d'orientation moléculaire circonférentielle est compris entre 10 et 100 Z. 4 - Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 a 3, caractérisé en ce que l'on utilise des anneaux réalisés en une matière thermoplastique similaire a celle constituant les sections de tuyau. 5 - Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 a 4, caracterise en ce que l'on utilise des anneaux ayant une épaisseur de paroi sensiblement égale a celle des sections de tuyau. 6 - Procéda selon l'une quelconque des revendications 1 v 5, caractérisé en ce que l'on utilise des anneaux ayant une longueur au zincs égale a leur épaisseur de paroi. 7 - Procédé selon l'une quelconque des revendications i a 5, caractérisé en ce que l'on utilise des anneaux découpés dans une section de tuyau en ratière thermoplastique ayant subi un étirage circonférentiel après avoir été portée à la température d'orientation -oléculaire.

Inventors: DETRY, DANIEL
Applicants: SOLVAY & CIE (SOCIETE ANONYME)
Application year: 1980
Main classification: B29C27
IPC codes: F16L47, F16L57, B29C65