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FR2475185A1 - Tuyau calorifuge flexible pour fluides notamment cryogeniques - Google Patents

Tuyau calorifuge flexible pour fluides notamment cryogeniques Download PDF

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FR2475185A1
FR2475185A1 FR8002614A FR8002614A FR2475185A1 FR 2475185 A1 FR2475185 A1 FR 2475185A1 FR 8002614 A FR8002614 A FR 8002614A FR 8002614 A FR8002614 A FR 8002614A FR 2475185 A1 FR2475185 A1 FR 2475185A1
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Abstract

L'INVENTION CONCERNE UN TUYAU FLEXIBLE CALORIFUGE POUR FLUIDES. LE TUYAU COMPREND UN CONDUIT TUBULAIRE INTERNE 10 COMPRENANT UN RESSORT HELICOIDAL METALLIQUE INTERIEUR 14, UNE COUCHE INTERMEDIAIRE EN MATERIAU COMPOSITE SOUPLE 15 ET UN RESSORT EXTERIEUR HELICOIDAL METALLIQUE 16 IDENTIQUE AU RESSORT INTERIEUR 14 MAIS DECALE LONGITUDINALEMENT D'UN DEMI-PAS PAR RAPPORT A CELUI-CI, DE FACON QUE LES SPIRES DU RESSORT EXTERIEUR 16 SE LOGENT RESPECTIVEMENT ENTRE CELLES DU RESSORT INTERIEUR 14. L'INVENTION EST APPLICABLE A LA CONSTITUTION D'UNE CONDUITE DE TRANSFERT DE GAZ NATUREL LIQUEFIE RELIANT UNE PLATE-FORME D'EXPLOITATION DE GISEMENT PETROLIFERE SOUS-MARIN A UN NAVIRE-CITERNE.

Description

La présente invention concerne généralement et a essentiellement pour
objet un tuyau calorifugé flexible
de transport de fluides, en particulier mais non exclusive-
ment à température sensiblement différente de la température ambiante et notamment de fluides cryogéniques t-Gsqueparoeiip1ede
hydrocarburesgazeux etdu gaz na b el Ji46flouanalogues. L'inven-
tion vise aussi, à titre de produit industriel nouveau, um matériau de construction formant l'un des éléments composants de la structure d'un tel tuyau et un procédé perfectionné de détection de fuites sur celui-ci ainsi que les diverses applications et utilisations résultant de sa mise en oeuvre; l'invention se rapporte enfin aux divers systèmes, ensembles, agencements, équipements et
installations pourvus de tels tuyaux.
Pour le chargement et le déchargement, en mer, de navires-citernes de transport de fluides très froids et notamment de gaz naturel liquéfié, on a déjà proposé d'utiliser des bras de chargement montés sur une colonne ou plate-forme d'exploitation de gisements pétrolifères et/ou de gaz naturel. sous-marins et comportant des conduites rigides raccordées entre elles par des joints tournants ou orientables. Un tel système, bien que
n'ayant pas encore été réalisé auparavant, présente notam-
ment les gravesinconvénients suivants:
- En raison de la distance de séparation d'environ.
100 m entre le navire-citerne et la colonne ou plate-
forme en mer, les bras de chargement doivent être très longs, donc très lourds et présenter par conséquent des
porte-à-faux importants entraînant des couples de bascule-
ment prohibitifs (par exemple de l'ordre de 5000 tm).
- En outre, comme, notamment en mer du Nord, il existe couramment des houles avec des creux de vagues d'environ 7 m, il est nécessaire d'asservir le bras de chargement à la position relative actuelle du navire par rapport à la plate-forme ou colonne; ceci implique un asservissement en position dans l'espace en fonction des variations respectives de la distance horizontale, de la hauteur ou du niveau et de l'orientation angulaire du navire sous l'effet combiné de la houle, du vent et des courants marins. Le coût d'une telle installation est très élevé puisque son prix de réalisation peut atteindre et dépasser par exemple environ 500 MF. Un tel prix élevé rendrait pratiquement l'exploitation de petits champs prétrolifères sous-marins non rentable et même impossible car les réglementations ou prescriptions officielles interdisent maintenant aux compagnies pétrolières de brler les gaz associés à l'exploitation de tels champs, en obligeant, au contraire,ces compagnies à utiliser de
tels gaz.
Les solutions à bras de chargement n'étant donc pas viables économiquement, on est logiquement amené à envisager le recours à des conduites ou canalisations flexibles de transfert de fluides. Des tuyauteries flexibles
ont été proposées auparavant pour des applications terres-
tres ou pour établir des liaisons entre navires et quais.
La structure d'une telle tuyauterie connue comprend: un conduit ou tube souple interne, une isolation thermique de tenue mécanique médiocre entourant le conduit interne et une enveloppe de protection extérieure entourant cette isolation thermique. Une telle structure connue présente en particulier les inconvénients suivants: - Une telle tuyauterie est incapable de supporter les conditions de service très dures ou difficiles
existant en mer.
-Si on constitue le conduit souple interne par un tube ondulé ou plissé en un métal tenace (non fragile) tel que par exemple l'acier. inoxydable austénitique, la tenue à la fatigue cyclique d'un tel tube est mauvaise en raison de concentrations de contraintes créées par les opérations de formage ou de façonnage des ondulations ou plis dans la
paroi du tube.
-Si l'on utilise une matière synthétique pour consti- tuer le conduit souple interne, il faut que celle-ci soit relativement mince (d'une épaisseur inférieure à 0,5 mm) et employée sous forme d'un ruban (d'une largeur égale par
exemple à environ deux à trois fois le diamètre d'enroule-
ment) enroulé ou bobiné hélicoldalement à spires jointives et en plusieurs (15 à 25) couches superposées, mutuellement décalées d'une fraction de pas d'enroulement afin d'assurer l'étanchéité,aux joints entre spires jointives d'une mime couche,par recouvrement partiel par les spires de la couche adjacente. On obtient bien ainsi une structure non fragile c'est-à-dire tenace et élastiquement déformable mais qui a une mauvaise tenue à la fatigue cyclique, à cause de la possibilité du glissement unidirectionnel relatif des spires, provoquant leur déplacement permanent irréversible d'o une perte d'étanchéité et à cause des concentrations de contraintes dues au décollement partiel des spires avec risque concomitant de rupture. Ce phénomène est aggravé par la présence du fluide véhiculé sous pression (d'environ
1 WPa).
L'invention a principalement pour but de supprimer les inconvénients précités en créant un tuyau calorifugé flexible de transport de fluides, du type comprenant: un
conduit tubulaire interne, une couche intercalaire thermi-
quement isolante entourant jointivement ledit conduit interne et une enveloppe de protection externe entourant jointivement ladite couche intercalaire. Pour résoudre le problème technique posé, le conduit tubulaire interne du tuyau doit satisfaire en particulier aux conditions exigées suivantes: il doit être étanche aux fluides sous pression; il doit présenter une endurance suffisante à la fatigue ainsi qu'une tenacité satisfaisante; il doit être déformable de préférence élastiquement; il est enfin souhaitable qu'il offre une résistance mécanique adéquate
à la pression interne (cette dernière condition est facul-
tative mais avantageuse).
Ce résultat désiré est obtenu au moyen du tuyau conforme à l'invention qui, à cet effet, est caractérisé en ce que le conduit tubulaire interne précité est con7stitué
par au moins trois couches radialement superposées jointive-
ment, comportant: une couche intérieure simple formée par un fil métallique enroulée hélicoldalement à spires mutuellement espacées; une couche intermédiaire en matériau composite souple entourant ladite couche intérieure et une couche extérieure simple sensiblement identique, notamment au moins par ses diamètres et pas d'enroulement, à ladite couche intérieure de fil et enroulée sur ladite couche intermédiaire mais à spires décalées longitudinalement d'un demi-pas'respectivement par rapport à celles de ladite
couche intérieure de fil, de façon à se loger respective-
ment entré les spires de cette dernière.
Selon une autre caractéristique de l'invention, le fil métallique précité est en un métal non fragile aux basses températures et aux charges mécaniques, c'est-à-dire
ne présentant pas de phénomène de transition ductile-
fragile, par exemple en acier inoxydable austénitique et son pas d'enroulement est de préférence égal à environ la
moitié ou au tiers de son diamètre d'enroulement.
Suivant encore une autre caractéristique de i nven-
tion, la couche intercalaire thermiquement isolante précitée est constituéeEnire matière souple cellulaire ou expansée à allongement relatif de rupture pouvant atteindre % à très basse température et l'enveloppe de protection externe précitée est formée par un conduit tubulaire tenace, flexible, étanche, relié au conduit tubulaire interne précité par des entretoises de retenue relativement
rigides, de préférence en matière cellulaire, longitudina-
lement espacées et réparties en des emplacements discrets
en étant en appui contre ledit conduit tubulaire interne.
Ces entretoises ont pour fonction de maintenir le conduit tubulaire interne centré par rapport à l'enveloppe de protection externe et, subsidiairement, de retransmettre - localement, à cette dernière, les efforts mdiaux subis par le conduit tubulaire interne, de sorte qu'elle joue
en quelque sorte le rôle d'une frette.
Selon encore ume autre caractéristique de l'invention, un matelas ou coussin de matière mousse relativement molle ou souple est interposé entre chaque entretoise précitée et le conduit tubulaire interne précité en étant de préférence maintenu légèrement en compression entre ceux-ci. Cette disposition présente l'avantage de permettre la dilatation ou le gonflement du conduit tubulaire interne sous la
pression du fluide s'écoulant à l'intérieur de celui-ci.
Le tuyau conforme à l'invention permet ainsi d'atteindre l'objectif fixé précédemment et est avantageux par le fait qu'il est d'une structure de fabrication relativement économique, ne nécessitant pratiquement aucun entretien tout en offrant une grande sreté de fonctionnement ou fiabilité ainsi qu'une sécurité de
service élevée.
L'invention sera mieux comprise et d'autres buts, caractéristiques, détails et avantages de celle-ci
apparaltront plus clairement à la lecture de la description
explicative qui va suivre en se reportant aux dessins schématiques annexés donnés uniquement à titre d'exemples
non limitatifsillustrant des modes de réalisation spécifi-
ques actuellement préférés de l'invention, et dans lesquels: - la figure 1 représente une vue en élévation d'une installation de chargement de navire-citerne en gaz naturel liquéfié au moyen d'une conduite comportant au moins un tuyau conforme à l'invention etàpartir d'une plate-forme d'exploitation de fond sous-marin; - la figure 2 est une vue arrachée en coupe longitudinale partielle, à plus grande échelle, du mode de réalisation préféré d'un tuyau conforme à l'invention; - la figure 3 est une vue en coupe transversale selon la ligne de section III-III de la figure 2; - la figure 4 est une vue fragmentaire isolée, à échelle agrandie, en coupe longitudinale partielle de la paroi du conduit tubulaire interne du tuyau selon la figure 2;
- la figure 5 est une vue fragmentaire en perspec-
tive partiellement éclatée d'une bande ou feuille de matière composite souple destinée à former la couche intermédiaire du conduit tubulaire interne illustré par la figure 2; - la figure 6 représente une vue fragmentaire isolée, partiellement arrachée d'une autre forme d'exécution du conduit tubulaire interne du tuyau selon l'invention et - la figure 7 représente un schéma synoptique fonctionnel du système de détection de fuite sur le
tuyau conforme à l'invention.
Selon l'exemple d'application représenté sur la figure 1, un navireciterne 1 pour le transport de gaz naturel liquéfié a ses cuves relies par au moins une conduite ou canalisation de chargement 2 à l'usine 3 de liquéfaction de gaz naturel installée sur la tète ou
partie supérieure émergée 4 d'une plate-forme 5 d'exploi-
tation de gisement sous-marin située en mer 6 au large et laquelle s'étend jusqu'au fond marin 7 dans lequel pénètre au moins une canalisation montante 8. La conduite 2 est par exemple en partie semi- immergée et supportée dans sa portion intermédiaire submergée par au moins un flotteur 9. La conduite 2 se compose d'un ou de plusieurs tuyaux conformes à l'invention assemblée bout à bout par exemple au moyen de brides appropriées ou analogues. Selon la forme d'exécution préférée représentée sur les figures
2 à 5, le tuyau conforme à l'invention comporte successive-
ment de l'intérieur vers l'extérieur: un conduit tubulaire interne désigné généralement par le chiffre de référence , une couche intercalaire thermiquement isolante 11 et une enveloppe de protection externe 12 dans laquelle le conduit tubulaire interne 10 est maintenu relativement en place ou centré par des entretoises espacées 13 dont une
seule est représentée sur la figure 2.
Le conduit tubulaire interne 10 comprend, successi-
vement de l'intérieur vers l'extérieur: une couche intérieure simple 14 sensiblement cylindrique circulaire, formée par un fil métallique enroulé hélicoldalement à spires mutuellement écartées; une couche intermédiaire en matériau composite souple, désignée d'une façon générale
par le repère 15 et une couche extérieure simple sensible-
ment cylindrique circulaire 16 de préférence identique à la couche intérieure de fil 14, c'est-à-dire ayant les mêmes matière, diamètre propre, diamètre d'enroulement et pas d'enroulement que la couche 14, ce fil enroulé 16 étant décalé d'un demi-pas d'enroulement par rapport au fil enroulé 14, de façon que les spires du fil enroulé 16 se placent respectivement entre celles du fil enroulé 14 en étant séparées de celuici par la couche intermédiaire , comme le montre notamment la figure 4. Dans l'exemple représenté, le pas d'enroulement de chaque fil enroulé 14, 16 est sensiblement uniforme ou constant dans la direction longitudinale axiale mais ce pas d'enroulement commun pourrait éventuellement être variable suivant la direction longitudinale. Chaque fil enroulé 14, 16 est delréférence à section transversale droite ronde et de préférence en acier inoxydable austénitique. Son diamètre propre est fonction de son diamètre d'enroulement, lequel est lui-même déterminé par le diamètre nominal intérieur du conduit tubulaire interne 10. Le diamètre propre du fil pourra ainsi être de 2 mm pour un diamètre nominal interne de tube de mm et ce diamètre propre du fil sera par exemple de 10 mm pour un diamètre nominal de tube de 250 mm à 300 mm. En général, le diamètre nominal intérieur du conduit tubulaire
interne 10 sera compris entre environ 254 mm et 406 mm.
Le pas d'enroulement uniforme correspondra par exemple à la moitié au au tiers environ du diamètre d'enroulement
du fil.
La couche intermédiaire 15 du conduit tubulaire
est formée par au moins une bande enroulée hélicoldale-
ment de référence en une seule couche sur la couche inté-
rieure de fil 14 avec recouvrement mutuel partiel lié et notamment collé des spires successives de ladite bande. La couche intermédiaire 15 se compose avantageusement d'au' moins re=telles bandes respectivement intérieure, 15a et extérieure 15b sensiblement identiques, enroulées identiquement lPune sur l'autre mais en sens inverses, de manière à se croiser et assemblées l'une à l'autre en particulier par laison adhérente. Ainsi, ces deux bandes a, 15b ont des pas d'enroulement respectivement égaux mais de sens contraires avec même recouvrement partiel des spires successives d'une même bande; en outre, les deux bandes sont de préférence de même largeur. Cette largeur est de préférence égale à environ deux à trois fois son
diamètre d'enroulement et la largeur minimale de recouvre-
ment entre spires voisines d'une même bande est avanta-
geusement égale à environ la moitié de la largeur de bande lorsque celleci a moins de 200 mm de large ou à environ 100 mm pour une largeur de bande plus grande. Ainsi, chaque bande 15a, 15b aura par exemple une largeur A d'environ 600 mm pour un diamètre d'enroulement d'environ 300 mm avec une largeur B de recouvrement mutuel partiel entre spires voisines notamment de 100 mm environ. Au lieu d'utiliser deux bandes 15a, 15b séparées ou distinctes, il serait concevable d'employer une seule et même bande pour effectuer un enroulement unique à deux couches superposées mais enroulées respectivement en sens inverse l'une de l'autre pour croisement mutuel de leurs spires respectives, mais cela risque de soulever des difficultés au raccordement des deux couches, c'est-à-dire au départ de l'enroulement de la seconde couche ou couche externe, lequel départ devrait être assuré au moins d'un pli de
retournement de bande relativement délicat à exécuter.
Les deux couches superposées, formées respectivement Dar la bande enroulée interne 15a et la bande enroulée externe 15b, sont jointivement assemblées de préférence par collage ou au moyen d'une liaison adhérente équivalente, réalisé au moyen d'une colle à point de durcissement particulièrement bas et notamment compris entre -500C et -700C ainsi qu'à allongement relatif de rupture, à l'état durci, compris avantageusement entre environ 5% et environ 10%. Grâce à la valeur basse de la température de durcissement de la colle, les contraintes thermiques
sont plus faibles à l'état durci de celle-ci aux tempéra-
tures plus basses, ce qui permet d'éviter l'apparition de craquelures, fendillements ou fissurations risquant de compromettre l'étanchéité. Un allongement de rupture relativement élevé de la colle à l'état durci permet d'obtenir une bonne tenacité ou résistance mécanique de
l'assemblage collé.
Une colle au moins de mime nature est avantageuse-
ment utilisée pour assembler les spires voisines successives d'une même bande par liaison adhérente dans leurs zonesB
respectives de recouvrement mutuel partiel.
La colle utilisée est avantageusement à base de caoutchouc artificiel chloroprène ou à base d'élastomère de polyuréthane, telle que celle connue commercialement sous la dénomination"ZEBRON" (de la société française A.T.R), ou "ADIPRENE" (de la société américaine Du Pont de Nemours), ou"RW-14-74-86" ( de la société américaine dite Products
Research and Chemical Corporation).
Les deux faces extrêmes oppposées respectivement interne et externe de la couche intermédiaire 15 du
conduit tubulaire interne 10, qui sont en contact respec-
tivement avec le fil métallique interne 14 et avec le fil métallique externe 16 (soit dans le cas d'une couche intermédiaire 15 composée de deux bandes 15a, 15b, la face interne de la bande intérieure 15a et la face externe de la bande extérieure 15b), sont avantageusement garnies ou recouvertes chacune d'un revêtement souple (voir figure 4) d'une nature favorisant le glissement de la couche intermédiaire 15 contre les fils métalliques respectivement intérieur 14 et extérieur 16 (en réduisant le coefficient de frottement de glissement entre le métal des fils et ladite couche) et servant à augmenter la résistance à l'abrasion (c'est-à-dire à l'usure par frottement) des faces correspondantes de ladite couche intermédiaire 15 tout en assurant simultanément la cohésion de la texture desdites faces. Ce revêtement est par exemple constitué en un élastomère de polyuréthane ou en une
matière plastique à propriétés ou qualités équivalentes.
il Ce revêtement souple a par exemple environ 0,3 mm d'épaisseur
sur chaque face de la couche intermédiaire 15.
Le matériau composite souple, formant la bande unique ou chaque bande 15a, 15b de la couche intermédiaire 15 simple ou multiple du conduit tubulaire interne 10, est constitué par au moins une feuille ou nappe à structure stratifiée, par exemple d'environ 1 mm d'épaisseur totale, telle que représenté sur la figure 5. Cette structure
stratifiée 15c se compose d'au moins trois couches super-
posées comprenant une couche médiane imperméable 1 interposée
entre deux couches extrêmes 18', 18" de préférence sensible-
ment identiques mais d'une nature différente de celle de
la couche* médiane 18. Ces couches adjacentes sont jointive-
ment assemblées les unes aux autres de préférence par liaison adhésive par exemple au moyen d'une colle à base
de caoutchouc artificiel chloroprène ou analogue.
La couche médiane imperméable 18 est avantageusement métallique et constituée par une tôle ou un feuillard extra-fin notamment en acier inoxydable austénitique dit 18-8
en particulier d'une épaisseur de 0,1 mm à 0,2 mm environ.
Cet acier allié correspond notamment à la désignation normalisée française Z3CN18-8 ou à la désignation normalisée américaine AISI 304 L. Chaque couche extrême 18', 18" est constituée par un tissu de fibres textiles artificiel ou en une étoffe analogue, présentnt avantageusement une armure à tissage du type uni formant toile ou taffetas. Ces fibres textiles artificielles sont de préférence des fibres de polyamide aromatique (dit 'ramide") tel que la matière synthétique connue commercialement sous le nom de'KEVLAR" (de la société américaine Du Pont de Nemours). Ce tissu a une masse spécifique superficielle comprise de préférence entre 300g/m2
et 500 g/m2 avec une épaisseur par exemple d'environ 0,4 mm.
Cette structure composite présente une excellente tenacité ou résistance mécanique surtout à basse température, puisque sa charge de rupture à la traction-est supérieure à environ 589 kN/m à la température ambiante d'environ C et approximativement égale à 981 MN/m à la très basse température d'environ -1900C. Il est à noter que le revêtement souple 17a, 17b précité, appliqué sur la face externe d'au moins une couche extrême 18', 18" ou sur les deux couches, accroit la résistance à l'abrasion du tissu tout en assurant la cohésion des fils ou fibres de
ce tissu.
L'invention vise également, à titre de produit industriel nouveau, la matière stratifiée en feuille, plaque, nappe ou panneau souple, constituée par'le matériau composite ou-stratifié tel que défini plus haut et représenté
sur la figure 5 des dessins.
Il est à noter quel. sur la figure 2 pour permettre une meilleure compréhension du dessin, la couche extérieure de fil métallique enroulé 16, la couche intercalaire thermiquement isolante 11 et l'enveloppe de protection extérieure 12 ont été arrêtées de manière à ne pas s'étendre sur toute la longueur du conduit tubulaire interne 10 en étant ainsi représentésseulement sur--La partie extrême de droite de la figure, de façon à découvrir la couche intermédiaire 15 et la couche interne de fil
métallique enroulé 14 du conduit tubulaire interne 10.-
De même, la couche intermédiaire 15 de bandes enroulées ne s'étend pas jusqu'à l'extrémité de gauche de la figure, de façon à laisser dépasser la couche intérieure 14 de fil
métallique enroulé.
Selon une variante d'exécution, la couche intermé-
diaire précitée 15 peut &tre constituée par au moins une gaine rejointe consistant en une bande de largeur suffisante, de même nature ou structure que la bande composite 15c représentée sur la figure 5 et refermée latéralement sur elle-même avec recouvrement mutuel partiel assemblé notamment collé de ses bords longitudinaux rejoints. La figure 6 montre une telle couche intermédiaire 15' se composant d'au moins daxtelles gaines rejointes superposées respectivement intérieure 19a et extérieure 19b enfilées
jointivement 1 'une sur 1 'autre et assembMe pard clageper eoemie.
Les joints longitudinaux respectifs à recouvrement 19' 19" de ces deux gaines sont de préférence angulairement décalés l'un par rapport à l'autre en étant éventuellement diamétralement opposés comme cela est représenté sur la figure 6. Sur cette figure également, comme sur la figure 2, les différentes couches constitutives respectivement intermédiaires 15' et externe 16 ne s'étendent pas sur toutela longueur de conduit représentée mais ont été interrompuesde façon que toutes les couches composantes dépassent respectivement les unes des autres afin d'être ainsi découvertes sur une portbn pour faciliter la
compréhension de l'ensemble de la structure.
Les couches de fil métallique enroulé respectivement
intérieure 14 et extérieure 16 sont en un métal élastique-
ment déformable, de sorte qu'elles forment chacune un ressort
hélicoïdal cylindrique. Le pas d'enroulement commun, c'est-
à-dire l'intervalle d'écartement de préférence uniforme entre les spires successives de chaque ressort,est tel que l'espacement entre les spires d'un même ressort est supérieur au diamètre du fil de ce ressort afin que chaque spire du ressort extérieur 16, qui est logée entre deux
spires successives du ressort intérieur 14, soit bilatéra-
lement écartée de ces dernières. Ainsi, le conduit tubulaire interne est essentiellement consttué par un ressort composé, formé de deux ressorts composants 14, 16 mutuellement imbriqués l'un dans l'autre de façon que les spires de l'un des deux ressorts alternent respectivement avec celles de l'autre ressort, les deux ressoro étant physiquement
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séparés par la couche intermédiaire 15 qui affecte géométriquement la forme d'une surface circulaire de révolution autour de l'axe longitudinal central du conduit , à génératrice de configuration ondulée comme le montre notamment la figure 4. Le conduit tubulaire interne
est ainsi élastiquement déformable ou flexible.
En se référant plus particulièrement aux figures 2 et 3, la couche intercalaire thermiquement isolante précitée 11, qui a une épaisseur radiale par exemple comprise entre environ 50 mm et 125 mm selon le diamètre du tuyau, est constituée par au moins une couche d'un matériau cellulaire souple tel. que notamment: - une mousse de polypropylène-oxyde;
- une mousse de poly(chlorure de vinyle) plasti-
fiantsincorporés(telles que le mastic BM 33 de la société Kléber-Rénolite) , - une mousse de copolymère d'éthylène et d'acétate de vinyle (telle que le produit "S-Foam" de la Société japonaise I.H.I.).' Ce calorifuge offre l'avantage d'un allongement relatif de rupture élevé pouvant atteindre 15% à très basse température et il est de préférence réalisé en coquillespréfabriquéespar exemple d'environ 5 cm à 12,5cm d'épaisseur selonle diamètre du tuyau, ces coquilles étant ensuite assemblées autour du conduit tubulaire interne 100 L'enveloppe étanche précitée de protection externe 12 est constituée avantageusement par un tube de caoutchouc ou de résine synthétique, armé de fils par exemple métalliques de renforcement. Ces fils métalliques de renforcement sont de préférence en acier ferritique et répartis en plusieurs nappes superposées de fils parallèles inclinés, dans chaque nappe, par rapport à l'axe longitudinal du tuyau, avec croisement des fils de deux nappes successives, lesdits fils étant liés par une résine synthétique par exemple à base de polyamide aliphatique telle que celle connue commercialement sous la dénomination "RILSAN". Cette matière est particulièrement appropriée pour ses qualités d'étanchéité, empochant les entrées d'humidité à l'intérieur du tube 12 et pour sa tenue aix sollications mécaniques(notamment aux contraintes de traction, aux
chocs ou percussions et à la pression interne).
Chaque entretoise précitée 13 est avantageusement constituée en une mousse de polyuréthane relativement rigide, d'une densité apparente d'environ 0,5, c'est-à-dire d'une masse spécifique apparente d'environ 500 kg/m3, et à hautes caractéristiques mécaniques. Chaque entretoise se présente par exemple sous la forme d'un disque circulaire sensiblement plat 13a dont le diamètre extérieur correspond sensiblement au diamètre intérieur du tube 12 et traversé d'une ouverture centrale délimitée par un manchon cylindrique 13b solidaire, par sa paroi externe, du bord de cet orifice central. Le diamètre intérieur de ce manchon 13b peut correspondre sensiblement au diamètre-extérieur du conduit tubulaire interne 10 ou ' de façon à ce que l'entretoise 13 prenne directement appui sur la paroi externe de ce conduit, ou bien être supérieur au diamètre extérieur du conduit 10, 10' auquel cas un matelas- ou coussin souple annulaire-20, constitué par exemple en laine de verre ou en une mousse molleéventuellemneitde même nature que le calorifuge 11, est interposé entre le manchon 13b et le conduit
tubulaire 10 ou 10'.
Chaque entretoise 13 est avantageusement réalisée en deux pièces formant demi-coquilles assemblées par collage ou mécaniquement, de façon à comprimer
légèrement lé matelas interposé 20.
Le tuyau conforme à l'invention comporte avantageusement un dispositif de détection de fuites de fluide véhiculé par ce tuyau, comprenant au moins un canal longitudinal 21 ménagé à l'interface entre le conduit tubulaire interne 10 ou 10' et la couche intercalaire thermiquement isolante 11, de façon à otre défini par celle-ci et par la face de paroi externe dudit conduit tubulaire, chaque canal 21 s'étendant de préférence sur toute la longueur utile du tuyau et étant pourvu, notamment à au moins une extrémité, d'un raccord de communication avec l'extérieur. La figure 2 représente un tel canal 21 en coupe longitudinale, traversant le matelas de mousse molle 20 et la figure 3 montre trois tels canaux 21 angulairement équidistants loeunsdes' autres autour du conduit tubulaire interne 10 ou 10',
L'invention concerne également un procédé -
de détection des fuites sur un tuyau conforme à l'invention, destiné à véhiculer notamment des fluides très froids, tels que des gaz naturels liquéfiés et la figure 7
représente le schéma synoptique fonctionnel de ce procédé.
Ce procédé consiste, à partir d'un réservoir de gaz inerte tel que de l'azote 22, à faire circuler ce gaz inerte dans chaque canal 21 précité, de manière
àbalayer celui-ci (opération 23); à analyser qualitati-
vement le gaz sortant au moyen d'un détecteur approprié de fluide véhiculé précité pour y déceler des traces d'hydrocarbures (opération 24); à mesurer éventuellement le débit de fuite par un débimtre quantitatif approprié et à actionner un dispositif d'alarme 26 en cas de détection de faite. Ainsi, toute fuite de gaz naturel liquéfié, s'écoulant à l'intérieur du conduit tubulaire interne 10 ou 10' et traversant la paroi de celui-ci, est collectée par les canaux 21, de sorte qu'on peut ainsi y déceler toute fuite d'hydrocarbure gazeux liquéfié qui va d'ailleurs s'y vaporiser. Grâce à la mesure de débit, on peut ainsi s'imposer une fuite
maximale admissible ou tolérable.
Bien entendu, l'invention n'est nullement limitée aux modes de réalisation décrits et représentés qui n'ont été donnés qu'à titre d'exemple. En particulier, elle comprend tous les moyens constituant des équivalents techniques des moyens décrits ainsi que leurs combinaisons si celles-ci sont exécutées suivant son esprit et mises
en oeuvre dans le cadre de la protection comme revendiquée.
R EV E N D I C A T I 0 N S
1o Tuyau flexible calorifugé de transport de fluides, du type comprenant: un conduit tubulaire interne, une couche intercalaire thermiquement isolante entourant jointivement ledit conduit tubulaire interne et une enveloppe de protection externe entourant jointivement ladite couche intercalaire thermiquement isolante, caractérisé en ce que ledit conduit tubulaire interne (10, 10') est constitué par au moins trois couches radialement superposées jointivement, comportant une couche intérieure simple (14) formée par un fil métallique enroulé hélicoîdalement à spires mutuellement espacées; une couche intermédiaire (15, 15') en matériau composite souple entourant ladite couche intérieure (14); et une couche extérieure simple (i6) sensiblement identique, notamment au moins par ses diamètres et pas d'enroulement, à ladite couche intérieure de fil (14) et enroulée sur ladite couche intermédiaire (15,15') mais à spires décalées longitudinalement d'un demi-pas respectivement par rapport à celles de ladite couche intérieure de fil (14), de façon à se loger respectivement
entre les spires de cette dernière.
2. Tuyau selon la revendication 1, caractérisé par une couche intercalaire thermiquement isolante précitée (11) constituée en matière souple cellulaire ou expansée à allongement relatif de rupture pouvant atteindre 15% à très basse température, et en ce que l'enveloppe de protection externe précitée (12) est formée par un conduit tubulaire tenace, flexible, étanche, relié au conduit tubulaire interne précité (10, 10') par des entretoises de retenue (13) de préférence en matière cellulaire relativement rigide, longitudinalement espacées et réparties en des emplacements discrets, en appui contre ledit conduit tubulaire interne
(10, 10').
3.Tuyau selon la revendication 2, caractérisé par un
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matelas de matière relativement molle (20), interposée entre chaque entretoise précitée (13) et le conduit tubulaire interne précité (10, 10') en étant de préférence maintenue légèrement en compression entre ceux-ci.
4. Tuyau selon au moins l'une des revendications
précédentes, caractérisé en ce que la couche intermédiaire précitée (15') est constituée par au moins une gaine rejointe (19a, 19b) consistant en une bande refermée latéralement sur elle-même avec recouvrement mutuel partiel assemblé, notamment collé, de ses bords
longitudinaux rejoints (19', 19").
5. Tuyau selon la revendication 4, caractérisé en ce que la couche intermédiaire précitée (15') se compose d'au moins deux gaines rejointes superposées assemblées, notamment collées (19a, 19b) dont les joints à recouvrement respectifs (19', 19") sont de préférence angulairement décalés l'un par rapport à l'autre en
étant éventuellement diamétralement opposés.
6. Tuyau selon au moins l'une des revendications
1 à 3, caractérisé en ce que la couche intermédiaire précitée (15) est formée par au moins une bande (15a, 15b) enroulée hélicoidalement de préférence en une seule couche sur la couche intérieure précitée (14) avec recouvrement mutuel partiel lié, notamment
collé (B) des spires successives de ladite bande.
7. Tuyau selon la revendication 6, caractérisé en ce que la couche intermédiaire précitée (15) se compose d'au moins deux bandes (15a, 15b) de
préférence sensiblement identiques, enroulées identique-
ment l'une sur l'autre mais en sens inverses, de manière à se croiser et assemblées l'une à l'autre en particulier
par liaison adhérente.
8. Tuyau selon la revendication 6 ou 7, caractérisé en ce que chaque bande précitée (15a, 15b) a une largeur (A) égale à environ deux à trois fois son diamètre d'enroulement et la largeur minimale de recouvrement (B) entre spires adjacentes est environ la moitié de la largeur (A) de bande, lorsque celle-ci a moins de 200 mm de large ou 100 mm environ pour une largeur de bande
(A) plus grande.
9.-Tuyau selon au moins l'une des revendications
4 à 8, caractérisé en ce que lescollagesprécitéssont réalisés au moyen d'une colle à point de durcissement particulièrement bas, notamment compris entre -50WC E -700C et à allongement relatif de rupture à l'état durci
compris entre 5% et 10%.
10. Tuyau selon la revendication 9, caractérisé en ce que la colle précitée est à base de caoutchouc
artificiel chloroprène ou d'élastomère de polyuréthane.
11. Tuyau selon au moins l'une des revendications
précédentes, caractérisé en ce que le fil métallique précité (14, 16) est en un métal non fragile aux basses températures et aux charges mécaniques, c'est-à-dire
ne présentant pas de phénomène de transition ductile-
fragile, par exemple en acier inoxydableausténitique et son pas d'enroulement est de préférence égal à environ
la-moitié ou autiers de son diamètre d'enroulement.
12. Tuyau selon au moins l'une des revendications
précédentes, caractérisé en ce que le matériau composite souple précité de la couche intermédiaire précitée (15, 15') est constitué par au moins une feuille ou nappe stratifiée (15c) par exemple d'environ 1 mm d'épaisseur totale, à au moins trois couches superposées composées d'une couche médiane imperméable (18) comprise entre deux couches extrêmes sensiblement identiques (18', 18"); chaque couche extrême (18', 18") étant constituée en un tissu de fibres textiles synthétiques à armure à tissage du type uni formant toile ou taffetas, de préférence en fibres de polyamide aromatique (aramide)tel que le KEVLAR et d'une masse spécifique superficielle comprise entre 300 g/m2 et 500 g/m2; tandis que ladite couche médiane (18) est constituée par une tôle ou un feuillard extra-fin notamment en acier inoxydable austénitique 18-8 en particulier d'une épaisseur de 0,1 mm' à 0,2 mm environ, ces couches adjacentes étant mutuellement assemblées jointivement les unes aux autres par liaison adhérence par exemple au moyen d'une colle à base de
caoutchouc artificiel chloroprène.
13. Tuyau selon au moins l'une des revendications
précédentes, caractérisé en ce que les deux faces extrêmes opposées respectivement interne et externe de la couche intermédiaire précitée (15, 15'), qui sont en contact avec le fil métallique précité (14, 16), sont garnies chacune d'un revêtement souple (17a, 17b) favorisant le glissement contre ledit fil métallique (14,16), tout en assurant la cohésion et la protection desdites faces, ledit revêtement (17a, 17b) étant par exemple en un élastomère de polyuréthane, d'une épaisseur par
exemple de 0,3 mm environ.
14. Tuyau selon la revendication 2 ou l'ensemble
de la revendication 2 et d'au moins l'une des revendications
3 à 13, caractérisé en ce que la couche intercalaire thermiquement isolante précitée (11) est constituée en une mousse de polypropylèneoxyde ou de poly(chlorure de vinyle) à plastifiants incorporés, ou de copolymère d'éthylène et dacétate de vinyle, et est de préférence
réalisée en coquilles préfabriquées.
15. Tuyau selon la revendication 2 ou l'ensemble
de la revendication 2 et d'au moins l'une des revendica-
tions 3 à 14, caractérisé en ce que l'enveloppe de protection précitée (12) est constituée par un tube de caoutchouc ou de résine synthétique armé de fils
par exemple métalliques de renforcement.
16. Tuyau selon la revendication 15, caractérisé en ce que les fils métalliques de renforcement précités sont en acier ferritique et répartis en plusieurs nappes superposées de fils parallèles inclinés dans chaque nappe, avec croisement des fils de deux nappes successives adjacentes, lesdits fils étànt liés par une résine
24 7 515
synthétique par exemple à base de polyamide aliphatique
telle que le RILSAN.
17. Tuyau selon la revendication 2 ou l'ensemble
de la revendication 2 et d'au moins l'une des revendica-
tions 3 à 16, caractérisé en ce que chaque entretoise précitée (13) est en une mousse de polyuréthane d'une densité apparente d'environ 0,5, à hautes caractéristiques
mécaniques et constituée par exemple en deux demi-
coquilles assemblées par collage ou mécaniquement.
18. Tuyau selon au moins l'une des revendications
précédentes, caractérisé par un dispositif de détection de fuites de fluide véhiculé, comprenant au moins un canal longitudinal (21) ménagé à l'interface entre le conduit tubulaire interne précité (10, 10') et la couche intercalaire thermiquement isolante précitée (11), de façon à être défini par celle-ci et par la face de paroiexterne dudit conduit tubulaire interne (10, 10'), chaque canal (21) s'étendant de préférence sur toute la longueur utile du tuyau et étant pourvu, notamment à au moins une extrémité, d'un raccord de communication
avec l'extérieur.
19. Procédé de détection de fuites sur un tuyau selon la revendication 18, destiné à véhiculer des fluides très froids tels que du gaz naturel liquéfié, caractérisé en ce qu'il consiste: à faire circuler un gaz inerte tel que de l'azote dans chaque canal précité (21), de façon à balayer celui-ci; à analyser qualitativement le gaz sortant pour y déceler des tr'aces d'hydrocarbures, à mesurer éventuellement le débit de fuite et à actionner un dispositif d'alarme en cas
de détection de fuite.
20. Produit industriel en feuille, plaque, nappe ou panneau souple, caractérisé.en ce qu'il est constitué par le matériau composite (15c) selon la
revendication 12 ou 14.
21. Application du tuyau selon au moins l'une
des revendications 1 à 18, caractérisée en ce qu'il est
destiné à former une conduite:(2) pour fluides cryogéniques tels que des gaz hydrocarbures gazeux et des gaz naturel liquéfiés, reliant un nariveciterne (1) a une usine de liquéfaction (3) installée sur une plate-forme ou colonne (5) d'exploitation de gisements pétrolifères ou gazéifères sous-marins, ladite conduite (2) étant par exemple en parti semi-immergée et supportée par des flotteurs (9)
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