BE703280A - - Google Patents

Description

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 tubes. 



   La présente invention   concerne   des tubes et en particulier des tubes de canalisation, c'est-à-dire des tubes de grand diamètre posés sur de très grandes longueurs pour transporter sur terre ou sous eau, du gaze des hydrocarbures liquides et d'autres fluides à haute pression, 
Les tubes suivant l'invention sont obtenus en enroulant en hélice un feuillard bobinée large et peu épais, 

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 en particulier un feuillard d'uuàer, en faJMiant chevaucher plusieurs fois les spires, Suivant un aspect de 3, présente irention un procédé pour la production d'un tube consiste à enrouler en 
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 hélice un ou plusieurs feuillards, recourba en -plan 
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 avant l'enzoule :

  cntp avec cheVaUchement de Bfiniére cue chaque spire soit tronconique et que l'4paàsàùr de la paroi du tube en tout point de colu4-el i onst3tuc par plusieurs   spires,   et ensuite à   aplatir   les   s@@res     l'une   contre 
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 1)autre afin d'éliminer pratiquement tous KMt espaces vides      entre celles-ci par une déformation au-delà de la limite élas- tique. 



   Les spires sont maintenues fermement l'une contre l'autre par le frottement   crée   entre elles par la pression du 
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 fluide transmis, en présence ou en ï.'ehsenc,,'un renforcement  Ce aernier peut être obtenu, par exemple, ;,iaide d'éléaents      
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 insérés, de traitements ue surface spéciaue de compositions   d'étanchéité,   d'adhésifs synthétiques ou   de Soudures,   appli-   que s   sur une partie ou sur la totalité de chaque interface des 
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 spires.

   En généralsàe tels renforoements solionécessaires pour      assurer la stabilité en torsion, pour empêcher les fuites,, et 
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 dans certains cas pour accroître 1& résigtar4 à l'écrasement et à la traction en l'absence de pression, On a proposé préù6delùmant de forme0tdes enveloppes cylindriques résistant à la pression en enrobant en hélice, avec chevauchement un feuillard droit qui edt à la fois assez mince et assez résistant pour pouvoir être   éboulé   sous une tension importante sur un mandrin tournant   @@@ractile,   de manière   @   que le feuillard se dispose en   tronc   de cône par étirage   diffé-   
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 rentiel en delà de la limite èlês e.

   Les pàgences qui en 

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 résultent pour les propriétés du feuillard et le procédé d'enrou- lement rendent l'utilisation de celui-ci   impossible   pour   la production   industrielle de tubes de canalisation de grand   diamètre.   Ces exigences sont éliminées si on utilise suivant là présente in- vention un feuillard qui est courbé en plan - et qui sera nommé dans ce qui suit "feuillard   courbe" -   de manière que son bord externe soit plus long que son bord interne d'une longueur qui correspond à la différence entre les longueurs-des hélices suivies par les bords des faces externe et Interne du tube.

   Le rapport réel entre les longueurs des bords externe et interne qui est requis pour permettre un contact pratiquement sans espaces vides et tronconique entre toutes les spires,sans qu'il se produise de déformation élastique différentielle importante, vaut en fait : 
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 où D est le diamètre externe du tube, d le diamètre interne et   6 l'angle   de l'hélice qui est défini comme étant l'angle que fait le bord interne du feuillard avec l'axe du tube. 



   Le feuillard courbe peut être obtenu en étirant par laminage un feuillard d'épaisseur   pratiquement   uniforme ,ae ma- nière à obtenir un feuillard dont la   section .dans     le   sens ae la largeur,présente la forme d'un coin légèrement incurvé, c'est- à-dire qu'un feuillard droit est étiré différentiellement entre des cylindres de manière que l'étirage accroisse progressivement l'allongement plastique sur la largeur du'feuillard qui,de ce fait,s'incurve.La section d'un tel feuillard satisfait à l'équa- tion : t = TR   R+W   

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 où t est l'épaisseur du feuillard à une distance W du bord interne le plus court,au niveau 'duquel l'épaisseur est T, et R est le rayon de   courbure  en plan du feuillard à son bord le plus court.

   Lorsque l'on enroule un tel feuillard courbe,,il prend une forme légèrement tronconique, le rouleau présentant de petits intervalles entre deux spires successives du côté du bord externe. 



   Comme on peut faire chevaucher les, spires du tude sans exercer de tension d'enroulement appréciable, le tube peut constituer son propre mandrin et un enroulement serré d'un diamètre constant est obtenu en réglant correctement la vitesse d'enroulement en fonction de la vitesse à laquelle le tube est extrait du dispositif d'enroulement. 



   Après l'enroulement, on déforme le tube au-delà de la limite d'élasticité de manière à aplatir les spires et à éliminer ainsi.pratiquement les saillies en hélice sur les faces interne et externe, età obtenir une pression d'auto- frettage assurant un contact étroit entre toutes les spires. Un procédé permettant d'effectuer la déformation est celui décrit dans la demande de brevet anglais n    24.881/66   du Demandeur, suivant lequel la déformation est effectuée par un ensemble de billes pouvant rouler en cercle sur un mandrin et maintenues dans une cage, les billes étant en contact avec la surface in- terne du tube que l'on fait passer sur celles-ci . de manière qu'elles se déplacent selon une hélice par rapport au tube.

   En variante, on peut   détonner   le tube par des moyens hydrauliques à l'aide d'éléments annulaires pré-        vu::   pour sa déplacer en même temps que le tube, sa dilater   raaialement   d'une distance limitée et se contracter lorsque la pression est supprimée, au cours d'une opération cyclique. 

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  Le tube peut également être courbé au cours de sa déformation. 



   L'invention fournit un tube comprenant un ou plusieurs   feuillaras   enroulés en hélice de ma- nière que les spires chevauchent plusieurs fois,puis apla- tis de manière que chaque spire s'étende en escalier depuis la face interne jusqu'à la face externe du tube, chaque marche étant parallèle à l'axe du tube. 



   Une forme d'exécution de l'invention sera maintenant décrite avec référence au   dessïn,   annexé, dans lequel la Fig.l est une vue en coupe d'une paroi de conduite après l'enroulement, et la Fig. 2 est une vue   de   la même paroi après la défor- mation. 



   L'exemple représenté dans le dessin, dont   l'échelle! .   est réduite dans le sens horizontal, consiste en une conduite de 61 cm de diamètre, ayant une paroi de   1,92   cm d'épaisseur,      qui est constituée d'un   feuillard   unique d'acier de   183   cm de large et 0,32 cm d'épaisseur   enroulé     selon   un angle d'hélice de 80,6  de manière à obtenir   six   couches 12.

   On constatera que   la   déformation a pour effet de donner à la paroi une épaisseur uniforme, 
Une analyse théorique amplifiée donne la condition de stabilité suivante pour une conduite à spires chevauchantes   utilisant   uniquement la force de frottement entre   les spires ;   
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 où est le   coefficient   de frottement effectif 
K est le nombre de feuillards 
N est le nombre de couches   #   est3,14616 d est le diamètre de la paroi interne et 
W est la largeur du feuillard. 



   Même lorsque l'on utilise un feuillard unique de 183 cm de large, il est clair que pour des conduites d'un diamètre supérieur à 31 cm le coefficient de frottement d'un feuillard obtenu par laminage classique n'est pas suffisant pour assurer la stabilité. Un renforcement est donc normalement nécessaire sur une partie, ou dans certains cas sur la totalité de la sur- face de contact entre les spires. La conduite peut être munie d'une doublure, par exemple de matière plastique ou de peinture à base de résine époxyde. 



   La simplicité de   l'appareil   d'enroulement favorise la      fabrication de la conduite sur le lieu de son utilisation. Lors- que la conduite peut être posée en une seule longueur continue, comme c'est le cas pour une conduite posée sous eau et enroulée sur la berge ou sur une péniche destinée à cette fin, ou une conduite posée sur terre et enroulée sur une plate-forme mobile, elle peut être fabriquée sans aucun joint périphérique. Dans ce cas, la conduite peut être enroulée par une tête d'enroulement tournante qui tire le feuillard d'un dévidoir ooaxial servant à l'alimenter.

   La conduite est extraite de manière con- tinue et sans rotation, et l'enroulement est interrompu chaque fois qu'une bobine de feuillard est   épuis#,de   manière à pouvoir fixer le feuillard d'une nouvelle bobine à   celui   de la bobine pré- cédente par interfoliation ou par soudure bout à bout,Des rouleaux ou des courroies d'extraction peuvent être utilisés pour entrer en 

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 prise avec la conduite en empêchant sa rotation et lui faisant effectuer une translation axiale à la vitesse, fonction de la vitesse d'enroulement, nécessaire pour obtenir l'angle d'hélice et le degré de chevauchement voulus. Si l'on utilise   aeux   feuil- lards ou plus, ceux-ci doivent être .tirés de dévidoirs pla- nétaires.

   Le feuillard n'est tendu qu'avec une   force   suf- fisante pour assurer qu'il ne se forme qu'un minimum d'espaces videsentre les spires successives, le jeu qui pourrait éventuel- lement subsister étant pratiquement éliminé par la déformation et l'aplatissement finals des parois de la conduite. 



   Lorsque les conditions ne pose requièrent l'utilisation de sections de conduite relativement courtes, on peut utiliser le même genre d'appareil d'enroulement. En variante, dans ce cas, on peut produire la conduite en faisant tourner cette dernière,, en tirant le ou les feuillards d'un ou àe plusieurs dévidoirs placés dans une position fixe le Ions de la conduite. 



  Un feuillard droit peut être introduit dans un appareil d'éti- rage différentiel à cylindres afin de lui donner une forme courbe, après quoi'il est immédiatement enroulé en une conduite si on le désire, le feuillard étant par conséquent encore incurva en plan avant d'être enroulé. 



   Lorsque l'on enroule simultanément deux feuillards ou plus, on peut superposer deux feuillards pour obtenir une paroi plus épaisse que dans le cas d'un feuillard unique, en- rouler successivement les feuillards avec une spire de retard   'l'un   par rapport à l'autre, ou disposer deux   feuillards   côte à cote, le deuxième feuillard ayant un bord interne de la   sème   épaisseur que le bord externe du premier feuillard si l'on uti- lise des feuillards à section en coin. 



   Une conduite peut être   formée   d'un tube interne enroulé 

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 sur lequel on enroule un tube externe, l'un de ceux-ci étant enroulé dans le sens des aiguilles d'une montre et l'autre dans le sens   inverse,les   parois des tubes étant aplaties par   déformation,successivement   et/ou ensemble. 



   On utilise de préférence des feuillards de largeur maximum (celle-ci étant actuellement en général d'environ 183 cm),étant donné que la vitesse de fabrication est propor-   tionnelle   à la largeur du feuillard; on peut   cependant   préférer   @   utiliser des feuillards plus étroits si ces derniers sont moins   onéreux   pour l'épaisseur requise. 



   Le nombre de couches est généralement de trois à six, suivant les dimensions et l'utilisation de la conduite et suivant des considérations de prix de revient. Néanmoins, un nombre supérieur de couches est nécessaire dans certains cas, par exem- ple pour des conduites de très grand diamètre à haute pression servant à l'emmagasinage ou au transport de gaz. 



   Une conduite obtenue en enroulant un feuillard suivant l'invention est,par sa nature même,moins sujette à se rompre qu'une conduite soudée. Sa structure en plusieurs couches lui donne une résistance correspondant aux propriétés moyennes du métal, alors que les conduites à parois massives doivent être prévues en'fonction de la résistance à l'allongement minimum garantie. Cette structura donne également à la conduite une "ductilité apparente" aux températures peu   élevées,même   si le métal est relativement cassant, Les propriétés marquées de ré- sistance dans le sons longitudinal et de   ductilité   des feuillards   laminés  agissent en outre essentiellement dans le sens des con-   traintos   résultantes appliquées au feuillard.

   La forme de la conduite empêche les   piopagations   graves de fractures. 



   En outre, étant donné qu'aucunelimitation ne résulte de l'uti- 

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 lisation de soudures il est possible d'utiliser des feuillards trempés très résistants pour diminuer le poids et le prix de revient. 



   REVENDICATIONS 
1.- Procédé pour la production   d'un   tube,   caracterisé   en ce qu'on,enroule en hélice un ou plusieurs feuillards,incurvés en plan avant l'enroulement, de manière que les spires - chevauchent, chaque spire étant   pratiquement   tronconique et l'épaisseur de la paroi du tube en chaque point étant constituée par plusieurs spires, après quoi on aplatit les spires l'une contre l'autre pour éliminer pratiquement tous les espaces vides entre elles par déformation au-delà de la limite élastique.

Claims (1)

1. 2. - Procédé suivant la revendication 1, caractérisé en ce que le feuillard utilisé pour l'enroulement a été étiré différentiellement par laminage.

   3. - Procédé suivant la revendication 1, caractérisé en ce que le feuillard utilisé pour l'enroulement satisfait à l'équation : t = TR W+R comme défini précédemment.

   4.- Procédé suivant l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que la prise entre les spires est renforcée.

   5. - Procédé suivant la revendication 4, caractérisé en ce que les spires sont maintenues ensemble par liaison à leurs interfaces. <Desc/Clms Page number 10>

   6.- Procédé suivant la revendication 5, caractérisé en ce que la liaison est obtenue à l'aine d'un adhésif synthétique.

   7.- Procédé suivant la revendication 5, caractérisé en ce que la liaison est obtenue à l'aide d'une matière servant à la soudure.

   8.- Procédé suivant l'une quelconque des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que les spires sont maintenues ensemble uniquement par frottement à leurs interfaces.

   9.- Procédé suivant l'une'quelconque des revendications prccédentes, caractérisé . en ce que le tube est déformé, afin d'aplatir les spires,par un ensemble de billes pouvant rouler en cercle sur un mandrin et maintenues dans une cage, ces billes étant en contact avec la face interne du tube que l'on. fait passer sur celles-ci de manière qu'elles se déplacent en hélice par rapport au tube.

   10.- Procédé suivant l'une quelconque des revendica- tions 1 à 8, caractérisé en ce que le tube est déformé, afin d'aplatir les spires, par des éléments annu- laires hydrauliques prévus pour se déplacer avec le tube,, se dilater radialement d'une distance limitée et se contracter lorsque la pression est supprimée, au cours d'une opération cyclique.

   11.- Procédé suivant l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que deux feuillards sont superpo- sés l'un à l'autre au cours de l'enroulement.

   12.- Procédé suivant l'une quelconque des revendications 1 à la, caractérisé en ce que les feuillards sont enroulés succes- siveent avec un retard'd'une spire l'un par rapport à l'autre.

   13. - Procédé suivant l'une quelconque des revenaications 1 à 10, caractérisé en ce que deux feuillards sont enroulés côte <Desc/Clms Page number 11> à côte.

   14.- Procédé suivant l'une quelconque dos rovendica- tions 1 à 10, caractérisa en ce qu'une bobine de feuillard est montée sur un dévidoir pouvant tourner coaxialement par rapport' au tube, et le -feuillard -est enroulé par une tête d'enroulement tournante, le tube étant extrait . de manière continua axialement et sans rotation, la vitesse ae cette extraction du tube étant réglée en fonction de la vitesse de rotation de la tête d'enroulement afin d'obtenir l'angle d'hélice et le nombre de couches superposées requis.

   15.- Procedé suivant l'une quelconque dos revendioa- tions 1 à 12, caractérisa en ce que deux feuillards ou plus sont enroulés en provenance de dovidoirs planetaires, le tube étant extrait de manière continue axia- lement et sans rotation,la vitesse ue cette extraction du tube étant réglée en fonction de la vitesse de rotation do la tête denroulement afin d'obtenir l'angle d'hélice et le nom- bre de couches superposées requis.

   16.- Procédé suivant l'une quelconque des revendica- tions 1 à 13, caractérisé en ce que le (les) feuillard(s) est (sont) monté(s) sur un (des) dévidoir(s) , placé(s) dans une position fixe le long au tube, et le (les) feuil- lard(s) est (sont) enroulé(s) en faisant tourner le tube de manière à tirer le (les) feuillard(s) du (des) aévidoir(s), .le tube étant ectrait axialement de manière continue et la vitesse de cette extraction du tube étant réglée en fonction de la vitesse de rota- tion de manière à obtenir l'angle d'hélice et'le nombre de couches superposées requis. <Desc/Clms Page number 12>

   17.- Procédé suivant lime quelconique des revendica- tions précédentes, caractérisé en ce qu'on forme le tube en enroulant un tube interne,puis en enroulant un tube externe sur celui-ci, l'un d'eux étant enroulé dans le sens des aiguil- les d'une montre et l'autre dans le sens inverse.

   18.- Procédé pour la production d'un,tube en substance comme décrit avec référence au dessin annexé.

   19.- Tube produit par un procédé suivant l'une quel- conque des revendications précédentes.

   20.- Tube caractérisé en ce qu'il comprend un ou plusieurs feuillards enroulés en hélice de panière que plusieurs spires chevauchent,puis aplatis de manière que chaque spire s'étende en escalier depuis la face- interne jusqu'à la face externe du tube, les marches étant-parallèles à l'axe du tube.

   21. - Tube suivant les revendications 19 ou 20, carac- térisée en ce qu'il est muni d'une doublure.

   22.- Procédé pour produire un feuillard courbe, caractérisé en ce qu'on étire le feuillard entre des cylindres propres à l'incurver.

   23.- Feuillard courbe produit par un procédé suivant la revendication 22.

   24.- Feuillard courbe, caractérisé en ce qu'il possède une section satisfaisant à l'équation: t = TR/W+R comme défini ci-dessus.