CH631794A5 - Procede de recouvrement de tuyaux. - Google Patents

Description

Cette invention se rapporte à un procédé de recouvrement Dans une forme d'exécution préférée, la couche de polyolé-

de tuyaux plus spécialement des tuyaux d'acier utilisés comme fine extradée forme une partie d'une feuille composite coextru-pipe-lines pour le transport de gaz ou de pétrole. dée. La partie intérieure ou la couche intérieure de cette feuille

Il a déjà été proposé d'appliquer un revêtement de protec- composite est composée de polyéthylène de basse densité alors tion contre la corrosion sur des tuyaux métalliques en appli- 50 que la partie extérieure ou couche extérieure se compose de quant tout d'abord au tuyau une couche de mastic devenant polyéthylène de haute densité.

hermétique, un adhésif thermoplastique ou une isolation tout en Dans une autre forme d'exécution préférée, le revêtement chauffant ou ne chauffant pas le tuyau, puis en extradant une intérieur du tuyau est formé par fusion et séchage au moins bande de matériau thermoplastique que l'on enroule en la su- partiel d'une couche de poudre de résine époxy afin de former perposant en une ou plusieurs couches sur le premier enduit, 55 un film mince de protection contre la corrosion et ensuite de comme cela est décrit dans les brevets US No 3 616 006, coextruder directement sur la surface du film une feuille compo-

3 687 765,3 802 908 et 3 823 045. Il est également d'un usage gîte, la partie ou couche intérieure de celle-ci comprenant un courant dans la pratique commerciale d'appliquer à un tel tuyau copolymère d'éthylène et d'acide acrylique et sa partie ou de métal un premier enduit, puis un enroulement hélicoïdal de couche extérieure étant composée de polyéthylène, de préfé-haute qualité composé d'une bande thermoplastique de protec- 60 rence de haute densité.

tion contre la corrosion ne comportant aucun pore fin, ladite La résine d'époxy forme un lien adhérant fortement sur la bande étant combinée à un adhésif, et un second enroulement surface du tuyau d'acier alors que le copolymère réagit chimi-hélicoïdal d'une feuille thermoplastique appliqué sur le premier quement avec cette résine d'époxy incomplètement séchée et afin de protéger le premier enroulement contre l'érosion méca- forme un lien adhérant puissamment là-dessus ; la coextrusion nique ou la rupture, ceci survenant soit pendant le transborde- 65 de polyéthylène avec le copolymère produit un fort lien entre les ment du tuyau ou pendant la pose ou l'enterrement de celui-ci deux couches coextrudées ; par conséquent, toutes les parties du dans une tranchée. Dans ce cas, le deuxième enroulement a été revêtement final sont liées solidement à la surface du tuyau. De appliqué et maintenu sur le premier enroulement soit par une plus, dans chaque cas, tous les pores fins ou les endroits amincis

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sur la couche intérieure de protection contre la corrosion sont recouverts par le revêtement adhérent de polyoléfine extradé ou coextradé ; alors que le revêtement de polyoléfine peut lui-même comporter occasionnellement des pores fins, il est peu probable que ces pores fins coïncident avec ceux de la couche intérieure de protection. La couche de polyoléfine peut être extradée soit en forme tubulaire directement sur le tuyau déjà recouvert, lorsque ce dernier avance à travers une filière d'extrusion annulaire, ou bien il peut être extradé sous la forme d'une bande ou d'un ruban qui est immédiatement et directement déposé dessus et enroulé hélicoïdalement autour du tuyau recouvert lorsque ce dernier est mis simultanément en rotation et en mouvement le long de son axe par rapport à la filière d'extrusion.

Le procédé réalise l'adhérence de la polyoléfine extradée (ou coextradée) par toute sa surface intérieure sur le revêtement intérieur anti-corrosion et diminue ainsi les coûts pour protéger le tuyau parce qu'il rend possible de tolérer un nombre substantiel de pores fins dans la couche intérieure anti-corrosion ainsi que dans le matériau thermoplastique de protection de l'enroulement hélicoïdal extérieur sans perte de protection ou diminution de la durabilité du revêtement protecteur.

Le procédé comprend d'abord l'opération de faire adhérer un revêtement ou une couche de matériau de protection contre la corrosion sur la surface du tuyau. Ceci peut être obtenu en appliquant une couche de poudre d'époxy, une couche adhésive thermosensible ou une couche adhésive butylique sensible à la pression sur la surface du tuyau. Dans le cas de la couche de poudre d'époxy, la procédure comprend le chauffage du tuyau, la mise en contact du tuyau avec la poudre de résine époxy pour faire adhérer les particules de résine sur la surface du tuyau, puis le chauffage des particules de résine jusqu'à fusion et enfin de les sécher partiellement une fois réparties sur la surface du tuyau. Dans le cas d'adhésif thermosensible, le tuyau doit égale-memt être chauffé suffisamment de manière que le revêtement adhésif soit maintenu dans un état activé pendant l'application subséquente par extrasion de la couche de polyoléfine. Dans le cas d'adhésif butylique sensible à la pression, le revêtement peut être appliqué au tuyau à température ambiante ou maintenu a une température légèrement supérieure.

La couche de polyoléfine extérieure peut être extradée ou coextradée directement sur la surface du matériau anticorrosion dans un état chauffé et rempli soit sous forme de tube enveloppant le tuyau lorsque ce dernier se déplace par rapport à la filière d'extrusion, soit sous forme de bande en faisant tourner le tuyau autour de son axe et en le faisant avancer simultanément dans la direction de son axe de manière à enrouler la bande hélicoïdalement autour du tuyau. Lorsque la couche extérieure de polyoléfine est coextradée sous la forme d'une bande ou feuille composite comportant sur une face une ou des couches extérieures d'un matériau thermoplastique, non adhésif, de protection et résistant à la rupture et à l'érosion et sur sa face intérieure au moins une couche de matériau thermoplastique adhésif, la bande composite coextradée est enroulée hélicoïdalement autour du tuyau préalablement recouvert d'un matériau anti-corrosion, les bords latéraux de la bande composite se chevauchant, alors que la couche adhésive intérieure est dans un état chauffé et ramolli. On entend par coextrusion le procédé bien connu qui consiste à extrader simultanément deux ou plusieurs thermoplastiques en une feuille composite à plusieurs couches comme cela est décrit par exemple dans «TAPPI MONOGRAPH REPORT No. CA-43, chapitre 6 (1973)». La feuille composite est formée soit immédiatement avant ou immédiatement après coextrusion depuis l'orifice de la filière. A cause du contact intime des deux couches molles coextradées de la feuille composite entre elles sur toute l'étendue de leur surface de contact, le lien entre les deux est très fort. De plus, parce que la couche continue d'adhésif thermoplastique de la feuille composite après application de celle-ci sur le revêtement intérieur anti-corrosion isole tous les pores fins de ce dernier, des pores fins occasionnels peuvent être tolérés à la fois dans la couche intérieure anticorrosion et à la fois dans le second enrou-5 lement protecteur hélicoïdal extérieur, car la probabilité que des pores fins des deux enroulements hélicoïdaux appliqués séparément soient alignés est très faible. C'est pourquoi le procédé de la présente invention fournit non seulement une protection accrue du revêtement résistant à la corrosion contre l'érosion et la io rupture, mais encore il permet de réduire les coûts du revêtement aussi bien par l'élimination ou la restriction de mauvais effets qui jusque là résultaient de la présence de pores fins apparaissant sur la couche de protection contre la corrosion intérieure. Le procédé permet également d'obtenir un enroulement 15 extérieur bien appliqué sans tenir compte de la nature de la couche de protection contre la corrosion intérieure.

La température du tuyau pendant l'application de la couche de protection initiale dépend largement de la nature du revêtement utilisé comme déjà mentionné. Lorsque le revêtement 20 anti-corrosion est de la poudre de résine époxy, le tuyau doit être préchauffé à une température suffisamment haute, par exemple de 150 à 320 °C, pour rendre la résine époxy humide et lui permettre de recouvrir le tuyau sur toute sa surface par fusion des particules et enfin pour sécher le revêtement. Le revê-25 tement anti-corrosion a de préférence une épaisseur de 0,05 à 0,25 mm et est séché en une à quatre minutes. Des compositions d'époxy appropriées sont bien connues et sont décrites par exemple dans le brevet US No 4.060.655. Lorsque le revêtement anti-corrosion ne nécessite pas de chauffage pour l'appli-30 quer sur le tuyau ou pour le séchage, le tuyau peut rester à température ambiante du moment qu'il est propre et libre de moisissure de condensation.

La description sera mieux comprise à l'aide du dessin, contenant une forme d'exécution de l'invention donnée à titre 35 d'exemple et dans lequel:

La figure 1 est une représentation schématique isométrique d'une forme d'exécution de la présente invention, et la figure 2 est une vue en coupe selon la ligne 2-2 de la figure 1.

40 Comme le montre la figure 1, le tuyau 10a d'abord été recouvert d'une couche 11 de protection contre la corrosion puis a été séché. Des enduits de qualité inférieure comportant des trous fins épars peuvent être utilisés pour la couche 11 comme cela a été expliqué auparavant sans perte de la qualité de la 45 protection du tuyau fini. Dans une certaine forme, la couche de protection 11 consiste en poudre de résine époxy et est appliquée électrostatiquement sur le tuyau après l'avoir chauffé à au moins 15 °C au-dessus du point de fusion de la poudre de résine époxy afin de la faire fondre et humidifier le tuyau en 5 à 35 so secondes, puis de la faire sécher en 1 à 4 minutes. Lorsque la couche appliquée ultérieurement contient un substrat d'un copolymère d'éthylène et d'acrylique comme cela sera décrit ci-après, la couche de résine époxy 11 est de préférence séchée partiellement afin de rehausser la réaction chimique de liaison 55 entre la résine époxy et le copolymère.

Après l'application de la couche anti-corrosion, le tuyau recouvert est mis en mouvement axialement devant la filière d'extrusion 16 et simultanément mis en rotation pendant qu'une bande ou une feuille composite 18 est coextradée par la filière 6016 pour former le revêtement extérieure, ladite feuille composite 18 comportant sur sa surface inférieure ou intérieure une couche comportant un adhésif 20 et sur sa surface supérieure ou extérieure au moins une couche chauffée et ramollie de polyoléfine 22.

65 La bande coextradée 18 est enroulée hélicoïdalement directement sur la surface extérieure de la couche 11 du tuyau 10 avec un faible chevauchement des bords de la bande 18, comme illustré. Parce que la couche adhésive 20 reste très chaude et

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relativement fluide lorsqu'elle passe depuis la filière d'extrusion 16 directement en contact avec le tuyau et parce que la surface de la couche adhésive est de même étendue que la surface de la couche de polyoléfine extérieure 22, une adhérence uniforme et complète est réalisée sur toute l'étendue du contact interfacial entre la bande 18 et la couche 11 sur le tuyau 10 hermétisant et isolant tous les pores fins dans la couche 11 lorsque cette dernière est réalisée à partir de la poudre de résine époxy, par exemple. Après refroidissement du tuyau, le revêtement comprend la couche anti-corrosion 11 appliquée sur le tuyau et une feuille extérieure composite 18 appliquée sur toute la surface extérieure de la couche anticorrosion 11. Il est essentiel pour obtenir de bons résultats que l'extrusion et la rotation et l'avance du tuyau soient synchronisées l'une par rapport à l'autre de manière que les dimensions de la feuille composite 18 et la tension sous laquelle elle est appliquée sur le tuyau comportant le recouvrement anti-corrosion 11 soient maintenues uniforme. La tension devrait être de préférence maintenue aussi haute que possible pour assurer un contact complet de la couche 20 adhésive chauffée et ramollie, en thermoplastique sur la surface extérieure de la couche anti-corrosion 11 quelles que soient les irrégularités de cette dernière.

L'adhésif peur être une quelconque des compositions employées usuellement pour adhérer sur des surfaces en plastique ou en métal. Il peut être d'un matériau unique ou le mélange de deux ou plusieurs matériaux. Les matériaux appropriés sont des adhésifs butyliques, des copolymères propylène-acide acrylique, des copolymères étîîylène-acide acrylique, des copolymères d'acrylate et d'éthylène ou des copolymères d'acétate de vinyle. La couche protectrice extérieure de polyoléfine peut être d'une quelconque polyoléfine tenace et résistante à la rupture que l'on peut ramollir par la chaleur et extrader aux mêmes températures que l'adhésif thermoplastique. Les polyoléfines préférées sont les polyéthylènes à moyenne et haute densité ainsi que des polypropylènes à haut impact (contenant des copolymères éthy-lène-propylène caoutchouteux).

L'épaisseur ou la jauge des feuilles composites 18 peut varier à volonté depuis 0,175 mm jusqu'à 3 mm, où l'épaisseur de la couche adhésive thermoplastique varie de 0,125 mm à 0,625 mm et l'épaisseur de la couche protectrice thermoplastique de 5 0,125 à 2,95 mm. De préférence, l'épaisseur de la couche adhésive n'est pas plus grande que la moitié de l'épaisseur de la feuille composite, en général de 5 à 30% de l'épaisseur totale, celle-ci variant en fonction du diamètre du tuyau et de l'étendue de la résistance d'impact désirée.

10 Au cas où la couche anti-corrosion 11 consiste en un adhésif thermosensible ou un adhésif butylique sensible à la pression, la couche protectrice extérieure en polyoléfine peut être extradée seule, sans coextrusion d'une couche adhésive, de sorte que la feuille composite 18 est remplacée par une feuille homogène de 15 polyoléfine. Au cas où la couche anticorrosion 11 consiste en poudre de résine époxy fusionnée et séchée, la couche coextradée d'adhésif comprend de préférence un copolymère d'éthylène ou de propylène avec un acide acrylique, lequel copolymère interagit avec la résine époxy, plus spécialement lorsque cette 20 dernière n'est que partiellement séchée au moment où l'adhésif est coextradé.

Dans le cas d'irne nervure, due soit à la juxtaposition des bords, soit au recouvrement de ceux-ci, il est également possible d'appliquer sur cette nervure hélicoïdale un ruban ou ime bande 25 24 formé d'un matériau thermoplastique se rétrécissant sous l'effet de la chaleur tel que du caoutchouc contenant du polyéthylène ou du polypropylène orienté, tel que du caoutchouc éthylène propylène ou un matériau semblable. Une source de chaleur 26, tel un cahauffage infra-rouge, ou une flamme est 30 fourme pour chauffer la bande après qu'elle a été appliquée afin de causer son rétrécissement autour du tuyau, le long de la nervure. Le tuyau peut être refroidi à température ambiante avant ou après l'application et le rétrécissement de la bande 24 sur la nervure. Le ruban ou la bande 24 peut également être 35 extradé de manière re:iK»llie et être d'une même composition que la couche extérieure 22, auquel cas la source de chaleur 26 peut être supprimée.

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1 feuille dessins

Claims (9)

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1. Procédé pour recouvrir des tuyaux, caractérisé en ce qu'il moyen d'un adhésif ou en scellant par la chaleur le bord exté-comprend les opérations de faire adhérer sur la surface du tuyau rieur de l'hélice sur lui-même et/ou sur la couche intérieure. Il une couche de matériau de protection contre la corrosion afin de appartient également à la pratique commerciale d'appliquer à former un revêtement sur cette surface et d'extruder directe- 5 un tel tuyau une couche protectrice en chauffant le tuyau d'acier ment sur ce revêtement, sous forme d'un enroulement hélicoïdal et en mettant le tuyau chauffé en contact avec une poudre de se chevauchant, une couche comportant de la polyoléfine afin de résine thermoréactive telle que de la poudre de résine époxy, former un recouvrement extérieur sur ce revêtement. adhérant sur la surface du tuyau. Puis, après le chauffage du

2. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que tuyau, on fritte ou on fait fondre les particules de résine époxy l'opération de faire adhérer sur la surface du tuyau une couche io sur la surface et enfin on les sèche. De tels revêtements présen-de matériau de protection contre la corrosion consiste à déposer tent des endroits amincis et des pores fins où le frittage ou la sur la surface du tuyau une couche de poudre de résine époxy et fusion des particules est incomplet. Le recouvrement de tuyau à chauffer le tuyau afin de faire fusionner et sécher la couche. par extrusion a également été illustré dans le brevet US No

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REVENDICATIONS couche d'adhésif sensible à la pression, soit en le collant au

3. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que 2 820 249.

l'opération de faire adhérer sur la surface du tuyau une couche 15 II est essentiel pour obtenir une protection efficace contre la de matériau de protection contre la corrosion consiste à déposer corrosion d'assurer que la première couche soit complètement sur la surface du tuyau une couche d'adhésif butylique sensible à libre d'endroits amincis et de pores fins. Ceci était même vrai la pression. dans les cas ou un potentiel électrique continu était maintenu

4. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que sur le tuyau après la mise en terre, afin de fournir de surcroît une l'opération de faire adhérer une couche de matériau de protec- 2o protection cathodique contre la corrosion parce que l'on a dé-tion contre la corrosion sur la surface du tuyau consiste à dépo- couvert que la présence de pores fins entraîne la naissance d'hy-ser sur la surface du tuyau un adhésif thermosensible et à chauf- drogène et de ions hydroxyle par une action électrolytique, les fer le tuyau afin d'activer l'adhésif. deux substances tendant à causer la destruction du lien adhésif

5. Procédé selon la revendication 2, caractérisé en ce que et la séparation progressive de la couche du tuyau. La nécessité l'opération d'extrusion consiste à coextruder ime feuille compo- 25 d'éviter des endroits amincis et des pores fins dans une couche a site ayant sur sa face intérieure au moins une couche comportant rendu très difficile l'emploi d'enduits à base de poudre de résine un adhésif et sur sa surface extérieure au moins une couche époxy en vue d'un bon recouvrement du tuyau. Même les en-comportant de la polyoléfine. duits qui donnent une adhérence remarquable à la surface du

6. Procédé selon la revendication 5, caractérisé en ce que la tuyau d'acier n'arrivent pas à donner de bons résultats. De plus, couche adhésive coextrudée comporte un copolymère d'éthy- 30 dans le cas d'une première couche réalisée à partir d'un enroule-lène ou de propylène et d'acide acrylique. ment hélicoïdal d'une feuille de matériau préformée, la néces-

7. Procédé selon l'une des revendications 3 et 4, caractérisé sité d'éviter les pores fins dans la couche de protection contre la en ce que la couche comportant de la polyoléfine est une couche corrosion rend indispensable l'emploi uniquement de matières homogène de polyoléfine. premières thermoplastiques de première qualité, donc chères,

8. Procédé selon l'une des revendications 1,3 et 4, caracté- 35 pour la fabrication de feuilles de matériau destinées au premier risé en ce que l'opération d'extruder une polyoléfine consiste à enroulement et réduit fortement la possibilité d'utiliser des ma-coextruder une feuille composite comportant une partie inté- tériaux moins chers ou des matières premières de second ordre à rieure comprenant du polyéthylène à basse densité et une partie cause de la tendance qu'ont ces dernières de former des pores extérieure comprenant du polyéthylène à haute densité. fins lors de la formation de feuilles.

9. Tuyau recouvert par le procédé selon l'une des revendica- 40 Le but de la présente invention est de créer un procédé de tions 1 à 8. recouvrement qui remédie à ces inconvénients.

A cet effet, le procédé selon l'invention est défini par la revendication. La polyoléfine de la couche de résine peut être du polyéthylène ou du polypropylène dans un état chaud et 45 ramolli.