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WO2020120700A1 - Procédé de fabrication d'une conduite flexible et conduite associée - Google Patents

Procédé de fabrication d'une conduite flexible et conduite associée Download PDF

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Publication number
WO2020120700A1
WO2020120700A1 PCT/EP2019/084957 EP2019084957W WO2020120700A1 WO 2020120700 A1 WO2020120700 A1 WO 2020120700A1 EP 2019084957 W EP2019084957 W EP 2019084957W WO 2020120700 A1 WO2020120700 A1 WO 2020120700A1
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
fusible material
central core
sheath
flexible pipe
protective layer
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Ceased
Application number
PCT/EP2019/084957
Other languages
English (en)
Inventor
Frédéric DEMANZE
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Technip Energies France SAS
Original Assignee
Technip France SAS
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Technip France SAS filed Critical Technip France SAS
Publication of WO2020120700A1 publication Critical patent/WO2020120700A1/fr
Anticipated expiration legal-status Critical
Ceased legal-status Critical Current

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    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16L—PIPES; JOINTS OR FITTINGS FOR PIPES; SUPPORTS FOR PIPES, CABLES OR PROTECTIVE TUBING; MEANS FOR THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16L11/00—Hoses, i.e. flexible pipes
    • F16L11/04—Hoses, i.e. flexible pipes made of rubber or flexible plastics
    • F16L11/08—Hoses, i.e. flexible pipes made of rubber or flexible plastics with reinforcements embedded in the wall
    • F16L11/081—Hoses, i.e. flexible pipes made of rubber or flexible plastics with reinforcements embedded in the wall comprising one or more layers of a helically wound cord or wire
    • F16L11/083—Hoses, i.e. flexible pipes made of rubber or flexible plastics with reinforcements embedded in the wall comprising one or more layers of a helically wound cord or wire three or more layers
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16L—PIPES; JOINTS OR FITTINGS FOR PIPES; SUPPORTS FOR PIPES, CABLES OR PROTECTIVE TUBING; MEANS FOR THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16L11/00—Hoses, i.e. flexible pipes
    • F16L11/04—Hoses, i.e. flexible pipes made of rubber or flexible plastics
    • F16L2011/047—Hoses, i.e. flexible pipes made of rubber or flexible plastics with a diffusion barrier layer

Definitions

  • TITLE Method of manufacturing a flexible pipe and associated pipe
  • the present invention relates to a method for manufacturing a flexible pipe, comprising the following steps:
  • a central core comprising a pressure sheath defining a passage for transporting a fluid with a central axis
  • the flexible pipe is, in particular, an “unbound” pipe (designated by the English term “unbonded”), intended for the transport of hydrocarbons through a body of water, such as a sea, a lake or a river.
  • Flexible driving is notably as described in the normative documents published by the American Petroleum Institute (API), API 17J “Specification for Unbonded Flexible Pipe”, 4th Edition May 2014, and API RP 17B, “Recommended Practice for Flexible Pipe” , 5th Edition May 2014.
  • the flexible pipe is for example a rising pipe (or “riser” in English) and / or a pipe laid on the seabed (or "flowline” in English).
  • the pipe is in particular intended for the transport of hydrocarbons in deep water and is therefore capable of being used under high pressures, greater than 100 bars, or even up to 1000 bars for long periods of time, that is to say several years, typically 30 years.
  • the fluids transported through the pipe are for example untreated hydrocarbons extracted from the subsoil.
  • These hydrocarbons contain gases such as carbon dioxide, methane, hydrogen sulfide. These gases are capable of diffusing from the central passage of the pipe towards the layers of armor withstanding the pressure and tensile forces. These gases are likely to condense, and in the presence of water, create a corrosive environment for the armor layers.
  • Corrosion of the armor layers can reduce the service life of the flexible pipe, or even lead to its decline in the event of armor failure.
  • corrosion-resistant materials such as stainless steels can be used to form the armor wires, but these materials are generally more expensive, and sometimes have insufficient mechanical properties.
  • One solution is to wind short metal strips in the pipe to form a metal barrier limiting the flow of gas to the armor layers. However, it is difficult to prevent the disorganization of the metal strips during manufacture and handling of the pipe and the displacement of the strips reduces the tightness of the metal barrier.
  • An object of the invention is therefore to obtain a flexible pipe having an improved service life, in particular in terms of corrosion resistance, while being simple and inexpensive to manufacture.
  • the invention relates to a process for manufacturing a flexible pipe of the aforementioned type, characterized in that the process comprises the following steps:
  • the fusible material deposited on the external face forming a protective layer against permeation of the fluid following the extrusion step, the protective layer against permeation being continuous, the process comprises the following steps:
  • the fusible material deposited on the external face forming a protective layer against permeation of the fluid following the extrusion step, the protective layer against permeation being continuous.
  • the process according to the invention can comprise one or more of the following characteristics, taken in isolation or according to any technically possible combination - the melting point of the fusible material is less than or equal to 232 ° C. and advantageously greater than 60 ° C., in particular greater than 90 ° C, and preferably between 130 ° C and 232 ° C;
  • the fusible material is a metal or a metal alloy, preferably an alloy comprising between 20% and 70% by mass of bismuth and between 20% and 70% by mass of tin;
  • the method further comprises depositing a strip of heat shrinkable polymer on the fusible material, before the extrusion step;
  • the extrusion temperature of the polymeric sheath is between 130 ° C and
  • the mechanical deposition includes the supply of a strip of fusible material, the short pitch winding of the strip around the central core, advantageously the strip being wound with a covering;
  • the mechanical deposition includes the supply of a powder or a suspension comprising fusible material, the spraying of the powder or of the suspension on the external face of the central core;
  • the central core further comprises a metal carcass.
  • the invention also relates to a flexible pipe comprising
  • central core comprising a pressure sheath defining a passage for transporting a fluid with a central axis; the central core having an external face;
  • the permeation protection layer has a thickness less than 300 ⁇ m uniform over the circumference of the central core.
  • Figure 1 is a partially cutaway perspective view of a section of a flexible pipe comprising a layer of protection against permeation;
  • Figure 2 is a perspective view of a layer of fusible material before the formation of the protective layer to the permeation of the pipe of Figure 1.
  • a flexible pipe 2 according to the invention is partially illustrated in FIG. 1.
  • the flexible pipe 2 is intended to be disposed through a body of water (not shown) in a fluid operating installation, in particular of hydrocarbon fluid.
  • the body of water is for example a sea, a lake or an ocean.
  • the depth of the body of water is for example between 50 m and 4000 m.
  • the fluid operating installation comprises a surface assembly, generally floating, and a bottom assembly which are generally connected by the flexible pipe 2.
  • the flexible pipe 2 also makes it possible to connect bottom assemblies together, or assemblies of surfaces between them.
  • the flexible pipe 2 extends along a central axis A-A ’.
  • the terms “exterior” and “interior” are generally understood to be radially with respect to the axis AA ′ of the flexible pipe 2, the term “exterior” being understood to be relatively more distant. radially from the axis A-A 'and the term “interior” being understood as relatively closer radially from the axis A-A' of the flexible pipe 2.
  • the flexible pipe 2 comprises a central section, illustrated in part in FIG. 1, and at each of the axial ends of the central section, an end nozzle not shown.
  • the flexible pipe 2 delimits a plurality of concentric layers around the axis A-A ’, which extend continuously along the flexible pipe 2 to the ends.
  • the flexible pipe 2 comprises a central core 4, constituted in this example by a carcass 26, and a pressure sheath 10, a protective layer against permeation 12, a polymer sheath 8, and at least one tensile armor layer 14, 16.
  • the flexible pipe 2 comprises a pressure vault 18.
  • the flexible pipe 2 comprises an external sheath 20.
  • the pressure sheath 10 and the external sheath 20 are sealing sheaths.
  • the outer sheath 20 defines with the pressure sheath 10 an annular space inside which the layers of armor 14, 16, and the pressure vault 18 are confined.
  • the flexible pipe 2 is preferably an “unbound” pipe (designated by the English term “unbonded”). At least two adjacent layers of the flexible pipe 2 are free to move longitudinally relative to one another during bending of the pipe 2.
  • the central core 4 is tubular with a central axis A-A ’.
  • the central core 4 defines a passage 22 for transporting a fluid with a central axis A- A '.
  • the fluid transported through line 2 comprises, for example, hydrocarbons untreated extracted from the sea floor. These hydrocarbons contain oils and gases such as carbon dioxide, methane, hydrogen sulfide.
  • the central core 4 has an external face 24 facing the outside of the pipe.
  • the pressure sheath 10 is an internal sealing sheath.
  • the pressure sheath 10 is intended for sealingly confining the fluid transported in the flexible pipe 2.
  • the pressure sheath 10 is advantageously formed from a polymer material, for example based on a polyolefin such as polyethylene or polypropylene, based on a polyamide such as PA1 1 or PA12, or based on a fluoropolymer such as polyvinylidene fluoride (PVDF).
  • a polyolefin such as polyethylene or polypropylene
  • a polyamide such as PA1 1 or PA12
  • PVDF polyvinylidene fluoride
  • the pressure sheath 10 is formed on the basis of a high performance polymer such as a polyaryletherketone (PAEK) such as polyetherketone (PEK), polyetheretherketone (PEEK), polyetheretherketone ketone (PEEKK), polyetherketoneketone (PEKK) ) or polyetherketoneetherketoneketone (PEKEKK), polyamideimide (PAI), polyetherimide (PEI), polysulfone (PSU), polyphenylsulfone (PPSU), polyethersulfone (PES), polyarylsulfone (PAS), polyphenylene (PPE), phenylene polysulfide (PPS) liquid crystal polymers (LCP), polyphthalamide (PPA), fluorinated derivatives such as polytetrafluoroethylene (PTFE), perfluoropolyether (PFPE), perfluoroalkoxy (PFA) or l ethylene chlorotrifloroethylene (ECTFE) and / or mixtures thereof
  • the thickness of the pressure sheath 10 is, for example, between 5 mm and
  • the pressure sheath 10 is extruded on the carcass 26 of the central core 4.
  • the carcass 26 is formed from a profiled metal strip, wound in a spiral.
  • the turns of the strip are advantageously stapled to each other, which allows to take up the radial crushing forces.
  • the external face 24 of the central core is the external face of the pressure sheath 10.
  • the permeation protective layer 12 has a generally tubular shape with axis A-A ’.
  • the permeation protective layer 12 is impermeable to the fluids transported in the passage 22, in particular to gases.
  • the permeation protective layer 12 is continuous. This means that the permeation protective layer 12 does not have any cracks or pores around the circumference of the central core.
  • the porosity of the permeation protective layer 12 is zero before the use of the pipe 2.
  • the permeation protective layer 12 does not have any cracks before the bending operations of the flexible pipe 2.
  • the thickness of the permeation protective layer 12 is advantageously uniform over the circumference of the central core 4.
  • the permeation protective layer 12 has a thickness of less than 300 ⁇ m.
  • the thickness of the permeation protective layer 12 is between 5 ⁇ m and 100 ⁇ m.
  • the permeation protective layer 12 is ductile and tolerant to the geometric variations of the central core 4.
  • the permeation protective layer 12 is formed from a fusible material 30 mechanically deposited on the external face 24 of the central core 4.
  • the fusible material 30 is a metal or a metal alloy having a melting temperature less than or equal to the melting temperature of tin, that is to say at 232 ° C.
  • the fusible material 30 is a bismuth-based alloy, that is to say an alloy comprising more than 50% by mass of bismuth or of which bismuth is the main component.
  • the fusible material 30 is a tin-based alloy, that is to say an alloy comprising more than 50% by mass of tin or of which tin is the main component.
  • the fusible material 30 is an alloy mainly comprising bismuth and tin.
  • the fusible material is an alloy comprising between 20% and 70% by mass of bismuth and / or between 20% and 70% by mass of tin.
  • a fusible material 30 is preferred which does not have toxic elements such as lead.
  • the fusible material 30 is the alloy Indalloy® 281 from indium Corporation.
  • the fusible material 30 is chosen from alloys MCP 150, MCP 155 and MCP 161 from 5N Plus.
  • the melting temperature of the fusible material 30 is advantageously greater than 60 ° C., in particular greater than 90 ° C., and preferably greater than 130 ° C.
  • the fusible material 30 advantageously has a low Young's modulus and a significant elongation at break.
  • Young's modulus is, for example, less than 50 GPa, as measured by the Afnor standard NF EN 6892-1 (Edition November 2016).
  • the elongation at break is, for example, greater than 20% measured at 20 ° C. and at a speed of 50 mm / min on a test piece 100 ⁇ m thick and 6.15 mm wide, as measured by standard NF EN 6892-1 (Edition November 2016).
  • the polymeric sheath 8 is extruded outside of the permeation protection layer 12.
  • the polymeric sheath 8 protects the permeation protective layer 12 from the external mechanical reinforcement layers such as the layers of tensile armor 14, 16 and the pressure vault 18.
  • the polymeric sheath 8 is formed from a polymer material, for example based on a polyolefin such as polyethylene or polypropylene, based on a polyamide such as PA1 1 or PA12, or based on a fluorinated polymer such than polyvinylidene fluoride (PVDF).
  • a polyolefin such as polyethylene or polypropylene
  • a polyamide such as PA1 1 or PA12
  • PVDF polyvinylidene fluoride
  • the polymeric sheath 8 is formed on the basis of a high performance polymer such as a polyaryletherketone (PAEK) such as polyetherketone (PEK), polyetheretherketone (PEEK), polyetheretherketone ketone (PEEKK), polyetherketoneketone (PEKK) or polyetherketoneetherketoneketone (PEKEKK), polyamideimide (PAI), polyetherimide (PEI), polysulfone (PSU), polyphenylsulfone (PPSU), polyethersulfone (PES), polyarylsulfone (PAS), polyphenyleneether PPE), phenylene polysulfide (PPS), liquid crystal polymers (LCP), polyphthalamide (PPA), fluorinated derivatives such as polytetrafluoroethylene (PTFE), perfluoropolyether (PFPE), perfluoroalkoxy (PFA) or ethylene chlorotrifloroethylene (ECTFE) and / or mixtures thereof.
  • the extrusion temperature of the polymeric sheath 8 is, for example, between 130 ° C. and 240 ° C.
  • the extrusion temperature of the polymeric sheath 8 is greater than
  • the polymeric sheath 8 has, for example, a thickness of between 5 mm and 20 mm.
  • the layers of tensile armor 14, 16 are layers of mechanical resistance to tensile forces. Each layer of tensile armor 14, 16 is located outside the central core 4. In FIG. 1, the layers of tensile armor 14, 16 are located outside of the polymeric sheath 8.
  • the flexible pipe 2 comprises a layer of internal traction armor 14 applied to the outside of the pressure vault 18 and a layer of external traction armor 16 on which the outer sheath 20.
  • Each layer of tensile armor 14, 16 comprises at least one longitudinal armor element 32 wound in a long pitch around the axis A-A 'of the flexible pipe 2.
  • the expression “wound in long pitch” indicates that the absolute value of the helix angle is less than or equal to 60 °, and is typically between 25 ° and 55 °.
  • the armor elements 32 of the inner traction armor layer 14 are wound generally at an opposite angle with respect to the armor elements 32 of the outer traction armor layer 16.
  • the angle of winding of the armor elements 32 of the inner traction armor layer 14 is equal to + a, a being between 25 ° and 55 °
  • the angle of winding of the armor elements 32 of the layer of outer tensile armor 16 disposed in contact with the inner tensile armor layer 14 is for example from - a, with a between 25 ° and 55 °.
  • the armor elements 32 are for example formed by metallic wires.
  • the metallic material forming the armor elements 32 is chosen from stainless steels such as duplex steels.
  • the pressure vault 18 is located between the polymeric sheath 8 and the inner tensile armor layer 14.
  • the pressure vault 18 is configured to take up the radial forces linked to the pressure prevailing inside the central core 4.
  • the pressure vault 18 is advantageously formed of a profiled metal wire wound helically around the polymeric sheath 12.
  • the profiled wire preferably has a geometry in the form of Z, T, U, K, X or I.
  • the pressure vault 18 is wound in a short pitch helix around the polymeric sheath 8.
  • the pressure vault 18 is helically wound directly around the permeation protective layer 12.
  • the polymeric sheath 8 is extruded above the pressure vault 18.
  • the outer sheath 20 is intended to prevent the passage of fluid from the outside of the flexible pipe 2 towards the inside of the flexible pipe 2, in the annular space.
  • the external sheath 20 is, for example, made from one of the materials described above for the polymeric sheath 8.
  • the external sheath 20 has, for example, a thickness of between 5 mm and
  • the central core 4 comprising the carcass 26 and the pressure sheath 10 is provided.
  • the pressure sheath 10 is extruded on the carcass 26.
  • the fusible material 30 is mechanically deposited on the external face 24 of the central core 4.
  • the mechanical deposition comprises the supply of a strip 34 of fusible material 30, and the short pitch winding of the strip 34 around the central core 4.
  • coil in short pitch indicates that the absolute value of the helix angle is close to 90 °, and is typically between 75 ° and 90 °.
  • the strip 34 is wound with a covering 36.
  • the width of the covering 36 measured transversely to the axis A-A ’ is for example between 2 cm and 10 cm.
  • between 2 and 8 strips 34 are stacked, and in particular between 2 and 4 strips 34 are stacked so that the total thickness at the stack is for example less than 300 ⁇ m.
  • the thickness of the strip 34 of fusible material 30 is, for example, between 50 ⁇ m and 150 ⁇ m.
  • the width of the strip 34 of fusible material 30 is, for example, between 50 mm and 200 mm.
  • the polymeric sheath 8 is extruded over the fusible material 30 deposited on the external face 24, at a temperature above 150 ° C, in particular between 180 ° C and 250 ° C.
  • the extrusion temperature of the polymeric sheath 8 being higher than the melting temperature of the fusible material 30, the heating during the extrusion of the polymeric sheath 8 melts, entirely or partially but without degrading it, the material fuse 30 so as to obtain, after cooling, the permeation protective layer 12.
  • the extrusion of the polymeric sheath 8 melts the strip 34 while ensuring hooping of the polymeric sheath 8 on the fusible material 30 being at least partially molten.
  • the two portions of the strip 34 forming the cover 36 merge, so that the permeation protective layer 12 formed is continuous.
  • the fusible material 30 deposited forms the permeation protective layer 12 following the extrusion step.
  • the pressure vault 18 is arranged by winding around the polymeric sheath 8.
  • the or each layer of tensile armor 14, 16 is arranged by winding around the polymeric sheath 8.
  • the external sheath 20 is arranged around the or each layer of armor 14, 16, and of the pressure vault 18 for example by being formed by extrusion around the layer of external traction armor 16.
  • the manufacture of the flexible pipe 2 according to the invention is particularly simple.
  • the process makes it possible to easily obtain a permeation protective layer 12 completely sealed and tolerant to the geometric variations of the central core 4.
  • the permeation protective layer 12 prevents gas permeation through the central core 4, then the condensation of these in the annular space, at the armor layers 14, 16 or the pressure vault 18 Thus, the metal armor layers 14, 16 and the pressure vault 18 are preserved and the life of the pipe 2 is improved.
  • the extrusion of the polymeric sheath 8 at the same time as the melting of the fusible material 30 keeps the fusible material in place during its solidification.
  • Such a method thus allows the thickness of the permeation protective layer 12 to be uniform over the entire circumference of the central core 4.
  • the quality of the permeation protective layer 12 can be checked by non-destructive testing.
  • the heating can be carried out from the inside or the outside of the pipe 2 and with temperatures compatible with all of the layers of the pipe 2.
  • One method consists in re-melting the protective layer. to permeation 12 by passage of an electric current.
  • the melting is carried out by hot pulsed air.
  • the number and nature of the layers in line 2 can vary depending on the desired application.
  • polymeric, metallic or composite layers such as a retaining strip or an anti-wear strip may be disposed within the structure of the flexible pipe 2, in the annular space.
  • the additional layers are, for example, arranged between the pressure sheath 10 and the carcass 26, or between the permeation protective layer 12 and the pressure vault 18, or between the polymeric sheath 8 and the pressure vault 18, or between the pressure vault 18 and the layers of tensile armor 14,16 or between the first layer of tensile armor 14 and the second layer of tensile armor 16 and / or between the second layer of tensile armor 16 and the outer sheath 20.
  • the central core 4 comprises a pressure sheath 10 but is devoid of carcass 26, the flexible pipe 2 is then designated by the English term "smooth bore".
  • the flexible pipe 2 comprises , in addition, a strip of heat-shrinkable polymer disposed around the permeation protective layer 12. The strip of heat-shrinkable polymer is, for example, deposited on the fusible material 30, before the extrusion step of the polymeric sheath 8.
  • the strip of heat-shrinkable polymer is heated, for example by application of hot air or during the extrusion of the polymeric sheath 8. Under the effect of heat, the strip of heat-shrinkable polymer is pressed against the permeation protective layer 12 and promotes total or partial melting of the fusible material 30 forming the permeation protective layer 12.
  • the heat-shrinkable tape strengthens the retention of the protective layer at permeation 12.
  • the heat-shrinkable tape maintains the protective layer at permeation 12 when it is in the molten state.
  • the heat-shrink strip promotes the production of a uniform permeation protective layer 12 of the same thickness over the entire circumference of the flexible pipe 2.
  • the outer face 24 of the central core 4 is a corrugated pressure sheath 10.
  • the undulations of the external face 24 are, for example, obtained by extruding the pressure sheath 10 on the carcass 26 with a minimum thickness, of in the range of 3 mm to 5 mm.
  • the thickness of the external surface 24 of the pressure sheath 10 having an undulation is of the order of 1 mm.
  • a permeation protective layer 12 having undulations makes it possible to better accommodate the deformations undergone by the flexible pipe 2, by example when bending on a storage coil or in service when it is subjected to bending stresses.
  • the second manufacturing method differs from the first manufacturing method in that the fusible material 30 is supplied in powder form, for example in the form of a powder.
  • the mechanical deposition comprises spraying the fusible material 30 onto the external face 24 of the central core 4.
  • the central core 4 is supplied cooled.
  • the temperature of the central core 4 is lower than the extrusion temperature of the pressure sheath 10.
  • the central core 4 is, for example at room temperature, around 20 ° C.
  • the fusible material 30 is sprayed on the cooled central core 4.
  • the fusible material 30 in powder form is sprayed onto the external face 24 of the central core 4 when cold, that is to say at the storage temperature of the fusible material 30.
  • spraying is carried out using a cold sprayer or a spray gun.
  • the thickness of the film thus projected is for example between 10 pm and 300 pm.
  • the spraying causes fusible material 30 to penetrate into the pressure sheath 10. This makes it possible to obtain mechanical anchoring of the permeation protective layer 12 on the pressure sheath 10.
  • thermo-shrinkable layer is arranged around the external face 24 of the pressure sheath 10 on which the fusible material 30 has been sprayed in powder form. Then, the polymeric sheath 8 is extruded over the heat-shrinkable layer.
  • the presence of the thermo-layer retractable provides a continuous permeation protective layer 12 and having a uniform thickness over its entire circumference.
  • the third manufacturing process differs from the second manufacturing process in that the outer face 24 of the central core 4 is heated before and during spraying, advantageously at the extrusion temperature.
  • the powder is sprayed onto the external face 24 of the central core 4 when hot, that is to say at a temperature, for example, between 150 ° C. and 240 ° C.
  • spraying is carried out using a hot sprayer or a spray gun.
  • the spraying is carried out near the extrusion head of the pressure sheath 10. Particles of fusible material 30 then penetrate into the pressure sheath without damaging this layer in formation. The rest of the fusible material 30 projected forms a liquid film on the pressure sheath. Line 2 then passes through cooling tanks allowing the pressure sheath and the film of fusible material 30 to solidify.
  • the force and the speed of spraying are adapted as a function of the viscosity of the molten polymer forming the pressure sheath 10 to promote the penetration of the fusible material into the pressure sheath 10.
  • Such heating makes it possible to reinforce the penetration of the fusible material 30 into the external face of the central core 4 during spraying.
  • the mechanical anchoring of the permeation protective layer 12 to the central core 4 is reinforced.
  • a heat-shrinkable layer is arranged around the external face 24 of the pressure sheath 10 onto which the fusible material 30 has been sprayed in powder form. Then, the polymeric sheath 8 is extruded over the heat-shrinkable layer.
  • the presence of the heat-shrinkable layer makes it possible to obtain a protective layer with continuous permeation 12 and having a uniform thickness over its entire circumference.
  • the fourth manufacturing method differs from the second manufacturing method in that the fusible material 30 is supplied in the form of a suspension.
  • the suspension contains the fusible material 30 mixed with a carrier substance, for example a polymer or an oil.
  • the spraying is then an aerosol type projection.
  • the heating allows the substance to segregate carrier and fusible material 30.
  • the carrier substance then forms a protective film of the permeation protective layer 12.

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Rigid Pipes And Flexible Pipes (AREA)
  • Extrusion Moulding Of Plastics Or The Like (AREA)

Abstract

La présente invention concerne un procédé de fabrication d'une conduite flexible (2), comprenant les étapes suivantes : - fourniture d'un noyau central (4) comprenant une gaine de pression (10) définissant un passage (22) de transport d'un fluide d'axe central (A-A'), - enroulement d'au moins une couche d'armures de traction (14, 16) à l'extérieur du noyau central (4), - dépôt mécanique d'un matériau fusible (30) sur la face externe (24) du noyau central (4), - extrusion d'une gaine polymérique (8) par-dessus le matériau fusible (30), la température d'extrusion étant supérieure à la température de fusion du matériau fusible (30), le matériau fusible (30) déposé sur la face externe (24) formant une couche de protection à la perméation (12) du fluide suite à l'étape d'extrusion, la couche de protection à la perméation (12) étant continue.

Description

DESCRIPTION
TITRE : Procédé de fabrication d’une conduite flexible et conduite associée
La présente invention concerne un procédé de fabrication d’une conduite flexible, comprenant les étapes suivantes :
- fourniture d’un noyau central comprenant une gaine de pression définissant un passage de transport d’un fluide d’axe central, et
- enroulement d’au moins une couche d’armures de traction à l’extérieur du noyau central.
La conduite flexible est, notamment, une conduite « non liée » (désignée par le terme anglais « unbonded »), destinée au transport des hydrocarbures à travers une étendue d’eau, telle qu’une mer, un lac ou une rivière.
La conduite flexible est notamment telle que décrite dans les documents normatifs publiés par l’American Petroleum Institute (API), API 17J « Spécification for Unbonded Flexible Pipe », 4ème Edition Mai 2014, et API RP 17B, « Recommended Practice for Flexible Pipe », 5ème Edition Mai 2014. La conduite flexible est par exemple une conduite montante (ou « riser » en anglais) et/ou une conduite posée sur le fond marin (ou « flowline » en anglais).
La conduite est notamment destinée au transport des hydrocarbures en eau profonde et est donc susceptible d'être utilisée sous fortes pressions, supérieures à 100 bars, voire jusqu’à 1000 bars pendant de longues périodes de temps, c'est-à-dire plusieurs années, typiquement 30 ans.
Les fluides transportés à travers la conduite sont par exemple des hydrocarbures non traités extraits du sous-sol. Ces hydrocarbures contiennent des gaz tel que du dioxyde de carbone, du méthane, du sulfure d’hydrogène. Ces gaz sont aptes à diffuser à partir du passage central de la conduite vers les couches d’armures de résistance aux efforts de pression et de traction. Ces gaz sont susceptibles de se condenser, et en présence d’eau, de créer un environnement corrosif pour les couches d’armures.
La corrosion des couches d’armures peut réduire la durée de vie de la conduite flexible, voire conduire à sa déchéance en cas de rupture des armures.
Dans certains cas, des matériaux résistants à la corrosion, tels que des aciers inoxydables peuvent être utilisés pour constituer les fils d’armures, mais ces matériaux sont généralement plus chers, et présentent parfois des propriétés mécaniques insuffisantes. Une solution consiste à enrouler des bandes métalliques à part court dans la conduite pour former une barrière métallique limitant les flux de gaz vers les couches d’armures. Cependant, il est difficile d’empêcher la désorganisation des bandes métalliques lors de la fabrication et la manipulation de la conduite et le déplacement des bandes fait diminuer l’étanchéité de la barrière métallique.
Un but de l’invention est donc d’obtenir une conduite flexible ayant une durée de vie améliorée, notamment en termes de résistance à la corrosion, tout en étant simple et peu coûteuse à fabriquer.
À cet effet, l’invention a pour objet un procédé de fabrication d’une conduite flexible du type précité, caractérisée en ce que le procédé comprend les étapes suivantes :
- dépôt mécanique d’un matériau fusible sur la face externe du noyau central ,
- extrusion d’une gaine polymérique par-dessus le matériau fusible, la température d’extrusion étant supérieure à la température de fusion du matériau fusible,
le matériau fusible déposé sur la face externe formant une couche de protection à la perméation du fluide suite à l’étape d’extrusion, la couche de protection à la perméation étant continue le procédé comprend les étapes suivantes :
- dépôt mécanique d’un matériau fusible sur la face externe du noyau central,
- extrusion d’une gaine polymérique par-dessus le matériau fusible, la température d’extrusion étant supérieure à la température de fusion du matériau fusible,
le matériau fusible déposé sur la face externe formant une couche de protection à la perméation du fluide suite à l’étape d’extrusion, la couche de protection à la perméation étant continue.
Le procédé selon l’invention peut comprendre une ou plusieurs des caractéristiques suivantes, prise(s) isolément ou suivant toute combinaison techniquement possible - la température de fusion du matériau fusible est inférieure ou égale à 232°C et avantageusement supérieure à 60°C, notamment supérieure à 90°C, et de préférence comprise entre 130°C et 232°C ;
- le matériau fusible est un métal ou un alliage de métaux, de préférence un alliage comprenant entre 20% et 70% en masse de bismuth et entre 20% et 70% en masse d’étain ;
- le procédé comprend, en outre, le dépôt d’une bande de polymère thermo rétractable sur le matériau fusible, avant l’étape d’extrusion ;
- la température d’extrusion de la gaine polymérique est comprise entre 130°C et
240°C ;
- la face externe du noyau central présente une ondulation ; - le dépôt mécanique comprend la fourniture d’une bande de matériau fusible, l’enroulement à pas court de la bande autour du noyau central, avantageusement la bande étant enroulée avec un recouvrement ;
- le dépôt mécanique comprend la fourniture d’une poudre ou d’une suspension comprenant du matériau fusible, la pulvérisation de la poudre ou de la suspension sur la face externe du noyau central ;
- la face externe du noyau central est chauffée avant et pendant la pulvérisation, avantageusement à la température d’extrusion ; et
- le noyau central comprend, en outre, une carcasse métallique.
L’invention a aussi pour objet une conduite flexible comportant
- un noyau central comprenant une gaine de pression définissant un passage de transport d’un fluide d’axe central ; le noyau central présentant une face externe ;
- au moins une couche d’armures de traction enroulée à l’extérieur de la gaine de pression,
caractérisé en ce que la conduite flexible comporte :
- une couche de protection à la perméation du fluide formée à partir d’un matériau fusible déposé mécaniquement sur la face externe du noyau central,
- une gaine polymérique ayant été extrudée par-dessus la couche de protection à la perméation du fluide, à une température d’extrusion supérieure à la température de fusion du matériau fusible, et
- la couche de protection à la perméation étant continue.
La conduite selon l’invention peut comprendre la caractéristique suivante :
- la couche de protection à la perméation présente une épaisseur inférieure à 300 pm uniforme sur la circonférence du noyau central. L’invention sera mieux comprise, à la lecture de la description qui va suivre, donnée uniquement à titre d’exemple, et faite en se référant aux dessins annexés, sur lesquels :
- [Fig 1] la figure 1 est une vue en perspective partiellement écorchée d’un tronçon d’une conduite flexible comprenant une couche de protection à la perméation ;
- [Fig 2] la figure 2 est une vue en perspective d’une couche de matériau fusible avant la formation de la couche de protection à la perméation de la conduite de la figure 1 .
Dans tout ce qui suit et sauf mention contraire, les pourcentages sont des pourcentages massiques.
Une conduite flexible 2 selon l’invention est illustrée partiellement sur la figure 1. La conduite flexible 2 est destinée à être disposée à travers une étendue d’eau (non représentée) dans une installation d’exploitation de fluide, notamment de fluide d’hydrocarbures.
L’étendue d’eau est par exemple une mer, un lac ou un océan. La profondeur de l’étendue d’eau est par exemple comprise entre 50 m et 4000 m.
L’installation d’exploitation de fluide comporte un ensemble de surface, généralement flottant, et un ensemble de fond qui sont généralement raccordés par la conduite flexible 2. La conduite flexible 2 permet aussi de relier des ensembles de fond entre eux, ou des ensembles de surfaces entre eux.
La conduite flexible 2 s’étend suivant un axe central A-A’. Dans tout ce qui suit, les termes « extérieur » et « intérieur » s’entendent généralement de manière radiale par rapport à l’axe A-A’ de la conduite flexible 2, le terme « extérieur » s’entendant comme relativement plus éloigné radialement de l’axe A-A’ et le terme « intérieur » s’entendant comme relativement plus proche radialement de l’axe A-A’ de la conduite flexible 2.
La conduite flexible 2 comporte un tronçon central, illustré en partie sur la figure 1 , et à chacune des extrémités axiales du tronçon central, un embout d’extrémité non représenté.
Comme illustré sur la figure, la conduite flexible 2 délimite une pluralité de couches concentriques autour de l’axe A-A’, qui s’étendent continûment le long de la conduite flexible 2 jusqu’aux extrémités.
En particulier, la conduite flexible 2 comprend un noyau central 4, constitué dans cet exemple d’une carcasse 26, et d’une gaine de pression 10, une couche de protection à la perméation 12, une gaine polymérique 8 ,et au moins une couche d’armure de traction 14, 16.
En outre, la conduite flexible 2 comporte une voûte de pression 18.
En outre, la conduite flexible 2 comporte une gaine externe 20.
La gaine de pression 10 et la gaine externe 20 sont des gaines d’étanchéité. La gaine externe 20 définit avec la gaine de pression 10 un espace annulaire à l’intérieur duquel sont confinés les couches d’armures 14, 16, et la voûte de pression 18.
La conduite flexible 2 est, de préférence, une conduite « non liée » (désignée par le terme anglais « unbonded »). Au moins deux couches adjacentes de la conduite flexible 2 sont libres de se déplacer longitudinalement l’une par rapport à l’autre lors d’une flexion de la conduite 2.
Le noyau central 4 est tubulaire d’axe central A-A’.
Le noyau central 4 définit un passage 22 de transport d’un fluide d’axe central A- A’. Le fluide transporté à travers la conduite 2 comprend, par exemple, des hydrocarbures non traités extraits du sous-sol marin. Ces hydrocarbures contiennent des huiles et des gaz tel que du dioxyde de carbone, du méthane, du sulfure d’hydrogène.
Le noyau central 4 présente une face externe 24 tournée vers l’extérieur de la conduite.
La gaine de pression 10 est une gaine interne d’étanchéité.
De manière connue, la gaine de pression 10 est destinée à confiner de manière étanche le fluide transporté dans la conduite flexible 2.
La gaine de pression 10 est, avantageusement, formée en matériau polymère, par exemple à base d’une polyoléfine telle que du polyéthylène ou du polypropylène, à base d’un polyamide tel que du PA1 1 ou du PA12, ou à base d’un polymère fluoré tel que du polyfluorure de vinylidène (PVDF).
En variante, la gaine de pression 10 est formée à base d’un polymère haute performance tel qu’un polyaryléthercétone (PAEK) tel que le polyéthercétone (PEK), le polyétheréthercétone (PEEK), le polyétheréthercétonecétone (PEEKK), le polyéthercétonecétone (PEKK) ou le polyéthercétoneéthercétonecétone (PEKEKK), le polyamide-imide (PAI), le polyéther-imide (PEI), le polysulfone (PSU), le polyphénylsulfone (PPSU), le polyéthersulfone (PES) , le polyarylsulfone (PAS), le polyphénylèneéther (PPE), le polysulfure de phénylène (PPS) les polymères à cristaux liquides (LCP), le polyphtalamide (PPA), les dérivés fluorés tels que le polytétrafluoroéthylène (PTFE), le perfluoropolyéther (PFPE), le perfluoroalkoxy (PFA) ou l’éthylène chlorotrifloroethylène (ECTFE) et/ou leurs mélanges.
L’épaisseur de la gaine de pression 10 est, par exemple, comprise entre 5 mm et
20 mm.
Par exemple, la gaine de pression 10 est extrudée sur la carcasse 26 du noyau central 4.
La carcasse 26 est formée d’un feuillard métallique profilé, enroulé en spirale. Les spires du feuillard sont avantageusement agrafées les unes aux autres, ce qui permet de reprendre les efforts radiaux d’écrasement.
Dans l’exemple représenté la face externe 24 du noyau central est la face externe de la gaine de pression 10.
La couche de protection à la perméation 12 présente une forme généralement tubulaire d’axe A-A’.
La couche de protection à la perméation 12 est étanche aux fluides transportés dans le passage 22, notamment aux gaz. La couche de protection à la perméation 12 est continue. Cela signifie que la couche de protection à la perméation 12 ne présente pas de fissure ou de pores sur la circonférence du noyau central.
Par exemple, la porosité de la couche de protection à la perméation 12 est nulle avant l’utilisation de la conduite 2. La couche de protection à la perméation 12 ne comporte pas de fissure avant les opérations de cintrage de la conduite flexible 2.
L’épaisseur de la couche de protection à la perméation 12 est avantageusement uniforme sur la circonférence du noyau central 4.
La couche de protection à la perméation 12 présente une épaisseur inférieure à 300 pm.
Avantageusement, l’épaisseur de la couche de protection à la perméation 12 est comprise entre 5 pm et 100 pm.
La couche de protection à la perméation 12 est ductile et tolérante aux variations géométriques du noyau central 4.
La couche de protection à la perméation 12 est formée à partir d’un matériau fusible 30 déposé mécaniquement sur la face externe 24 du noyau central 4.
Le procédé de fabrication sera décrit en détail plus loin dans la description en référence à la figure 2.
Le matériau fusible 30 est un métal ou un alliage de métaux présentant une température de fusion inférieure ou égale à la température de fusion de l’étain c’est-à-dire à 232°C.
Par exemple, le matériau fusible 30 est un alliage à base de bismuth, c’est-à-dire un alliage comprenant plus de 50% en masse de bismuth ou dont le bismuth est le composant principal.
En variante, le matériau fusible 30 est un alliage à base d’étain, c’est-à-dire un alliage comprenant plus de 50% en masse d’étain ou dont l’étain est le composant principal.
De préférence, le matériau fusible 30 est un alliage comprenant majoritairement du bismuth et de l’étain.
Par exemple, le matériau fusible est un alliage comprenant entre 20% et 70% en masse de bismuth et/ou entre 20% et 70% en masse d’étain.
Pour des raisons de sécurité, il est préféré un matériau fusible 30 ne possédant pas d’éléments toxique comme le plomb.
Par exemple, le matériau fusible 30 est l’alliage Indalloy® 281 d’indium Corporation. En variante, le matériau fusible 30 est choisi parmi les alliages MCP 150, MCP 155 et MCP 161 de 5N Plus. En outre, la température de fusion du matériau fusible 30 est avantageusement supérieure à 60°C, notamment supérieure à 90°C, et de préférence supérieure à 130°C.
Le matériau fusible 30 présente avantageusement un faible module d’Young et un allongement à la rupture important.
Le module d’Young est, par exemple, inférieur à 50 GPa, tel que mesuré par la norme Afnor NF EN 6892-1 (Edition Novembre 2016).
L’allongement à la rupture est, par exemple, supérieur à 20 % mesuré à 20°C et à une vitesse de 50 mm/min sur une éprouvette de 100 pm d’épaisseur et de 6,15 mm de large, tel que mesuré par la norme NF EN 6892-1 (Edition Novembre 2016).
La gaine polymérique 8 est extrudée à l’extérieure de la couche de protection à la perméation 12.
La gaine polymérique 8 protège la couche de protection à la perméation 12 des couches de renforcement mécaniques extérieures telles que les couches d’armures de traction 14, 16 et la voûte de pression 18.
La gaine polymérique 8 est formée en matériau polymère, par exemple à base d’une polyoléfine telle que du polyéthylène ou du polypropylène, à base d’un polyamide tel que du PA1 1 ou du PA12, ou à base d’un polymère fluoré tel que du polyfluorure de vinylidène (PVDF).
En variante, la gaine polymérique 8 est formée à base d’un polymère haute performance tel qu’un polyaryléthercétone (PAEK) tel que le polyéthercétone (PEK), le polyétheréthercétone (PEEK), le polyétheréthercétonecétone (PEEKK), le polyéthercétonecétone (PEKK) ou le polyéthercétoneéthercétonecétone (PEKEKK), le polyamide-imide (PAI), le polyéther-imide (PEI), le polysulfone (PSU), le polyphénylsulfone (PPSU), le polyéthersulfone (PES) , le polyarylsulfone (PAS), le polyphénylèneéther (PPE), le polysulfure de phénylène (PPS) les polymères à cristaux liquides (LCP), le polyphtalamide (PPA), les dérivés fluorés tels que le polytétrafluoroéthylène (PTFE), le perfluoropolyéther (PFPE), le perfluoroalkoxy (PFA) ou l’éthylène chlorotrifloroethylène (ECTFE) et/ou leurs mélanges.
La température d’extrusion de la gaine polymérique 8 est, par exemple, comprise entre 130°C et 240°C.
En variante, la température d’extrusion de la gaine polymérique 8 est supérieure à
240°C.
La gaine polymérique 8 présente, par exemple, une épaisseur comprise entre 5 mm et 20 mm.
Les couches d’armures de traction 14, 16 sont des couches de résistance mécaniques aux efforts de traction. Chaque couche d’armures de traction 14, 16 est située à l’extérieur du noyau central 4. Sur la figure 1 , les couches d’armures de traction 14, 16 sont situées à l’extérieur de la gaine polymérique 8.
Dans l’exemple représenté sur la figure 1 , la conduite flexible 2 comporte une couche d’armures de traction intérieure 14 appliquée à l’extérieur de la voûte de pression 18 et une couche d’armures de traction extérieure 16 sur laquelle est disposée la gaine externe 20.
Chaque couche d’armures de traction 14, 16 comporte au moins un élément d’armure 32 longitudinal enroulé à pas long autour de l’axe A-A’ de la conduite flexible 2. L’expression « enroulé à pas long » indique que la valeur absolue de l’angle d’hélice est inférieure ou égale à 60°, et est typiquement comprise entre 25° et 55°.
Les éléments d’armure 32 de la couche d’armures de traction intérieure 14 sont enroulés généralement suivant un angle opposé par rapport aux éléments d’armure 32 de la couche d’armures de traction extérieure 16. Ainsi, si l’angle d’enroulement des éléments d’armure 32 de la couche d’armures de traction intérieure 14 est égal à + a, a étant compris entre 25° et 55°, l’angle d’enroulement des éléments d’armure 32 de la couche d’armures de traction extérieure 16 disposée au contact de la couche d’armures de traction intérieure 14 est par exemple de - a, avec a compris entre 25° et 55°.
Les éléments d’armure 32 sont par exemple formés par des fils métalliques. Lorsque la conduite flexible 2 est destinée à des applications en milieu particulièrement corrosif, le matériau métallique formant les éléments d’armure 32 est choisi parmi les aciers inoxydables tels que les aciers duplex.
Dans l’exemple représenté, la voûte de pression 18 est située entre la gaine polymérique 8 et la couche d’armures de traction intérieure 14.
La voûte de pression 18 est configurée pour reprendre les efforts radiaux liés à la pression régnant à l’intérieur du noyau central 4. La voûte de pression 18 est, avantageusement, formée d’un fil profilé métallique enroulé en hélice autour de la gaine polymérique 12. Le fil profilé présente de préférence une géométrie en forme de Z, de T, de U, de K, de X ou de I.
La voûte de pression 18 est enroulée en hélice à pas court autour de la gaine polymérique 8.
Dans une variante, la voûte de pression 18 est enroulée en hélice directement autour de la couche de protection à la perméation 12. Dans ce cas, la gaine polymérique 8 est extrudée au-dessus de la voûte de pression 18. La gaine externe 20 est destinée à empêcher le passage de fluide depuis l’extérieur de la conduite flexible 2 vers l’intérieur de la conduite flexible 2, dans l’espace annulaire.
La gaine externe 20 est, par exemple, fabriquée dans l’un des matériaux décrits ci- dessus pour la gaine polymérique 8.
La gaine externe 20 présente, par exemple, une épaisseur comprise entre 5 mm et
15 mm.
La fabrication de la conduite flexible 2 selon le premier mode de réalisation de l’invention va maintenant être décrite.
Initialement, le noyau central 4 comprenant la carcasse 26 et la gaine de pression 10 est fourni.
En variante, la gaine de pression 10 est extrudée sur la carcasse 26.
Ensuite, le matériau fusible 30 est déposé mécaniquement sur la face externe 24 du noyau central 4.
Dans le premier mode de réalisation représenté sur les figures 1 et 2, le dépôt mécanique comprend la fourniture d’une bande 34 de matériau fusible 30, et l’enroulement à pas court de la bande 34 autour du noyau central 4.
L’expression « enroulé à pas court » indique que la valeur absolue de l’angle d’hélice est proche de 90°, et est typiquement comprise entre 75° et 90°.
Avantageusement la bande 34 est enroulée avec un recouvrement 36. La largeur du recouvrement 36 mesurée transversalement à l’axe A-A’ est par exemple comprise entre 2 cm et 10 cm.
En variante, plusieurs bandes 34 de matériau fusible 30 sont empilées et enroulées les unes autour des autres.
Avantageusement, entre 2 et 8 bandes 34 sont empilées, et notamment entre 2 et 4 bandes 34 sont empilées de manière à ce que l’épaisseur totale au niveau de l’empilement soit par exemple inférieure à 300 pm.
L’épaisseur de la bande 34 de matériau fusible 30 est, par exemple, comprise entre 50 pm et 150 pm. La largeur de la bande 34 de matériau fusible 30 est, par exemple, comprise entre 50 mm et 200 mm.
Ensuite, la gaine polymérique 8 est extrudée par-dessus le matériau fusible 30 déposé sur la face externe 24, à une température supérieure à 150°C notamment comprise entre 180°C et 250°C.
La température d’extrusion de la gaine polymérique 8 étant supérieure à la température de fusion du matériau fusible 30, le chauffage lors de l’extrusion de la gaine polymérique 8 fait fondre, entièrement ou partiellement mais sans le dégrader, le matériau fusible 30 de manière à obtenir, après refroidissement, la couche de protection à la perméation 12.
Dans le premier mode de réalisation, l’extrusion de la gaine polymérique 8 met en fusion la bande 34 tout en assurant un frettage de la gaine polymérique 8 sur le matériau fusible 30 se trouvant au moins partiellement en fusion.
Au niveau des recouvrements 36 formés par l’enroulement de la bande 34 autour de la face externe 24 du noyau central 4, les deux portions de la bande 34 formant le recouvrement 36 fusionnent, de sorte que la couche de protection à la perméation 12 formée est continue.
Le matériau fusible 30 déposé forme la couche de protection à la perméation 12 suite à l’étape d’extrusion.
Selon la variante représentée sur la figure 1 , la voûte de pression 18 est disposée par enroulement autour de la gaine polymérique 8.
Ensuite, la ou chaque couche d’armures de traction 14, 16 est disposée par enroulement autour de la gaine polymérique 8.
Enfin, la gaine externe 20 est disposée autour de la ou chaque couche d’armure 14, 16, et de la voûte de pression 18 par exemple en étant formée par extrusion autour de la couche d’armures de traction externe 16.
Ainsi, la fabrication de la conduite flexible 2 selon l’invention est particulièrement simple. Le procédé permet d’obtenir facilement une couche de protection à la perméation 12 complètement étanche et tolérante aux variations géométriques du noyau central 4.
La couche de protection à la perméation 12 évite la perméation des gaz au travers du noyau central 4, puis la condensation de ceux-ci dans l’espace annulaire, au niveau des couches d’armures 14, 16 ou de la voûte de pression 18. Ainsi, les couches d’armures métalliques 14, 16 et la voûte de pression 18 sont préservées et la durée de vie de la conduite 2 est améliorée.
En outre, l’extrusion de la gaine polymérique 8 en même temps que la fusion du matériau fusible 30 maintient en place le matériau fusible pendant sa solidification. Un tel procédé permet ainsi à l’épaisseur de la couche de protection à la perméation 12 d’être uniforme sur l’ensemble de la circonférence du noyau central 4.
La qualité de la couche de protection à la perméation 12 peut être contrôlée par contrôle non destructif.
En outre, il est possible, en cas de rupture de continuité de la couche de protection à la perméation 12, de remettre en fusion, localement ou sur l’ensemble de la longueur de la conduite 2, le matériau fusible 30, de manière à rétablir une continuité de la couche de protection à la perméation 12 après refroidissement. Pour une telle réparation, le chauffage peut s’effectuer par l’intérieur ou l’extérieur de la conduite 2 et avec des températures compatibles avec l’ensemble des couches de la conduite 2. Une méthode consiste à remettre en fusion la couche de protection à la perméation 12 par passage d’un courant électrique. En variante, la mise en fusion est effectuée par air chaud pulsé.
Le nombre et la nature des couches dans la conduite 2 peuvent varier selon l’application désirée.
Par exemple, d’autres couches polymériques, métalliques ou composites telles qu’une bande de maintien ou une bande anti-usure peuvent être disposées au sein de la structure de la conduite flexible 2, dans l’espace annulaire.
Les couches additionnelles sont, par exemple, disposées entre la gaine de pression 10 et la carcasse 26, ou entre la couche de protection à la perméation 12 et la voûte de pression 18, ou entre la gaine polymérique 8 et la voûte de pression 18, ou entre la voûte de pression 18 et les couches d’armures de traction 14,16 ou entre la première couche d’armures de traction 14 et la deuxième couche d’armures de traction 16 et/ou encore, entre la deuxième couche d’armures de traction 16 et la gaine externe 20.
Dans une variante non représentée, le noyau central 4 comporte une gaine de pression 10 mais est dépourvue de carcasse 26, la conduite flexible 2 est alors désignée par le terme anglais « smooth bore ».Dans une variante non représentée, la conduite flexible 2 comporte, en outre, une bande de polymère thermo-rétractable disposée autour de la couche de protection à la perméation 12. La bande de polymère thermo-rétractable est, par exemple, déposée sur le matériau fusible 30, avant l’étape d’extrusion de la gaine polymérique 8.
La bande de polymère thermo-rétractable est chauffée, par exemple par application d’air chaud ou au cours de l’extrusion de la gaine polymérique 8. Sous l’effet de la chaleur, la bande de polymère thermo-rétractable se plaque contre la couche de protection à la perméation 12 et favorise la fusion totale ou partielle du matériau fusible 30 formant la couche de protection à la perméation 12.
La bande thermo-rétractable renforce le maintien de la couche de protection à la perméation 12. La bande thermo-rétractable maintient la couche de protection à la perméation 12 lorsqu’elle se trouve à l’état fondu. En outre, la bande thermo-rétractable favorise l’obtention d’une couche de protection à la perméation 12 uniforme et de même épaisseur sur toute la circonférence de la conduite flexible 2.
Dans une variante, la face externe 24 du noyau central 4 est une gaine de pression 10 ondulée. Les ondulations de la face externe 24 sont, par exemple, obtenues en extrudant la gaine de pression 10 sur la carcasse 26 avec une épaisseur minimale, de l’ordre de 3 mm à 5 mm. Ainsi, l’épaisseur de la surface externe 24 de la gaine de pression 10 présentant une ondulation est de l’ordre de 1 mm.
Le dépôt mécanique du matériau fusible 30 et l’extrusion de la gaine polymérique 8 permettent alors d’obtenir une couche de protection à la perméation 12 ondulée. Cette ondulation de la couche de protection à la perméation 12 est bénéfique pour le comportement en fatigue de la conduite 2. Avantageusement, une couche de protection à la perméation 12 présentant des ondulations permet de mieux accommoder les déformations subies par la conduite flexible 2, par exemple lors de son cintrage sur une bobine de stockage ou encore en service lorsqu’elle est soumise à des contraintes de flexion.
Un deuxième procédé de fabrication va maintenant être décrit.
Le deuxième procédé de fabrication diffère du premier procédé de fabrication en ce que le matériau fusible 30 est fourni sous forme pulvérulente, par exemple sous la forme d’une poudre. Le dépôt mécanique comprend la pulvérisation du matériau fusible 30 sur la face externe 24 du noyau central 4.
Dans le deuxième procédé, le noyau central 4 est fourni refroidi. La température du noyau central 4 est inférieure à la température d’extrusion de la gaine de pression 10. Le noyau central 4 est par exemple à température ambiante, d’environ 20°C.
La pulvérisation du matériau fusible 30 s’effectue sur le noyau central 4 refroidi. Le matériau fusible 30 sous forme pulvérulente est projeté sur la face externe 24 du noyau central 4 à froid, c’est-à-dire à la température de stockage du matériau fusible 30.
Par exemple, la pulvérisation est effectuée au moyen d’un pulvérisateur à froid ou d’un pistolet pulvérisateur.
L’épaisseur du film ainsi projeté est par exemple comprise entre 10 pm et 300 pm.
Une telle pulvérisation permet au matériau fusible 30 de pénétrer partiellement dans la face externe 24 du noyau central 4.
La pulvérisation fait pénétrer du matériau fusible 30 dans la gaine de pression 10. Cela permet d’obtenir un ancrage mécanique de la couche de protection à la perméation 12 sur la gaine de pression 10.
Puis l’étape d’extrusion de la gaine polymérique 8 consolide thermiquement la couche de protection à la perméation 12.
Dans une variante de ce deuxième procédé, une couche thermo-rétractable est disposée autour de la face externe 24 de la gaine de pression 10 sur laquelle a été projeté le matériau fusible 30 sous forme de poudre. Puis, la gaine polymérique 8 est extrudée par-dessus la couche thermo-rétractable. La présence de la couche thermo- rétractable permet l’obtention d’une couche de protection à la perméation 12 continue et présentant une épaisseur uniforme sur toute sa circonférence.
Un troisième procédé de fabrication va maintenant être décrit.
Le troisième procédé de fabrication diffère du deuxième procédé de fabrication en ce que la face externe 24 du noyau central 4 est chauffée avant et pendant la pulvérisation, avantageusement à la température d’extrusion.
Dans le troisième procédé, la poudre est projetée sur la face externe 24 du noyau central 4 à chaud, c’est-à-dire à une température, par exemple, comprise entre 150°C et 240°C.
Par exemple, la pulvérisation est effectuée au moyen d’un pulvérisateur à chaud ou d’un pistolet pulvérisateur.
Par exemple, la pulvérisation est effectuée à proximité de la tête d’extrusion de la gaine de pression 10. Des particules de matériau fusible 30 pénètrent alors dans la gaine de pression sans endommager cette couche en formation. Le reste du matériau fusible 30 projeté forme un film liquide sur la gaine de pression. La conduite 2 passe ensuite dans des bacs de refroidissement permettant la solidification de la gaine de pression et du film de matériau fusible 30.
La force et la vitesse de pulvérisation sont adaptées en fonction de la viscosité du polymère fondu formant la gaine de pression 10 pour favoriser la pénétration du matériau fusible dans la gaine de pression 10.
Un tel chauffage permet de renforcer la pénétration du matériau fusible 30 dans la face externe du noyau central 4 au cours de la pulvérisation. Ainsi, l’ancrage mécanique de la couche de protection à la perméation 12 au noyau central 4 est renforcé.
Dans une variante de ce troisième procédé, une couche thermo-rétractable est disposée autour de la face externe 24 de la gaine de pression 10 sur laquelle a été projeté le matériau fusible 30 sous forme de poudre. Puis, la gaine polymérique 8 est extrudée par-dessus la couche thermo-rétractable. La présence de la couche thermo rétractable permet l’obtention d’une couche de protection à la perméation 12 continue et présentant une épaisseur uniforme sur toute sa circonférence.
Un quatrième procédé de fabrication de la conduite va maintenant être décrit. Le quatrième procédé de fabrication diffère du deuxième procédé de fabrication en ce que le matériau fusible 30 est fourni sous forme d’une suspension. La suspension contient le matériau fusible 30 mélangé avec une substance porteuse, par exemple un polymère ou une huile.
La pulvérisation est alors une projection de type aérosol. Au cours de l’extrusion de la gaine de pression 10, le chauffage permet une ségrégation de la substance porteuse et du matériau fusible 30. La substance porteuse forme alors un film de protection de la couche de protection à la perméation 12.

Claims

REVENDICATIONS
1. Procédé de fabrication d’une conduite flexible (2), comprenant les étapes suivantes :
- fourniture d’un noyau central (4) comprenant une gaine de pression (10) définissant un passage (22) de transport d’un fluide d’axe central (A-A’),
- enroulement d’au moins une couche d’armures de traction (14, 16) à l’extérieur du noyau central (4),
caractérisé en ce que le procédé comprend les étapes suivantes :
- dépôt mécanique d’un matériau fusible (30) sur la face externe (24) du noyau central (4),
- extrusion d’une gaine polymérique (8) par-dessus le matériau fusible (30), la température d’extrusion étant supérieure à la température de fusion du matériau fusible (30),
le matériau fusible (30) déposé sur la face externe (24) formant une couche de protection à la perméation (12) du fluide suite à l’étape d’extrusion, la couche de protection à la perméation (12) étant continue.
2. Procédé selon la revendication 1 , dans lequel la température de fusion du matériau fusible (30) est inférieure ou égale à 232°C et avantageusement supérieure à 60°C, notamment supérieure à 90°C, et de préférence comprise entre 130°C et 232°C.
3. Procédé selon la revendication 1 ou 2, dans lequel le matériau fusible (30) est un métal ou un alliage de métaux, de préférence un alliage comprenant entre 20% et 70% en masse de bismuth et entre 20% et 70% en masse d’étain.
4. Procédé selon l’une quelconque des revendications 1 à 3, comprenant, en outre, le dépôt d’une bande de polymère thermo-rétractable sur le matériau fusible (30), avant l’étape d’extrusion.
5. Procédé selon l’une quelconque des revendications 1 à 4, dans lequel la température d’extrusion de la gaine polymérique (8) est comprise entre 130°C et 240°C.
6. Procédé selon l’une quelconque des revendications 1 à 5, dans lequel la face externe (24) du noyau central (4) présente une ondulation.
7. Procédé selon l’une quelconque des revendications 1 à 6, dans lequel le dépôt mécanique comprend la fourniture d’une bande (34) de matériau fusible (30), l’enroulement à pas court de la bande (34) autour du noyau central (4), avantageusement la bande (34) étant enroulée avec un recouvrement (36).
8. Procédé selon l’une quelconque des revendications 1 à 6, dans lequel le dépôt mécanique comprend la fourniture d’une poudre ou d’une suspension comprenant du matériau fusible (30), la pulvérisation de la poudre ou de la suspension sur la face externe (24) du noyau central (4).
9. Procédé selon la revendication 8 dans lequel la face externe (24) du noyau central (4) est chauffée avant et pendant la pulvérisation, avantageusement à la température d’extrusion.
10. Procédé selon l’une quelconque des revendications 1 à 9, dans lequel le noyau central (4) comprend, en outre, une carcasse métallique (26).
11. Procédé selon l’une quelconque des revendications précédentes, dans lequel la gaine de pression (10) est destinée à confiner de manière étanche le fluide transporté dans la conduite flexible (2).
12. Procédé selon l’une quelconque des revendications précédentes, dans lequel la gaine de pression (10) est formée en matériau polymère, choisi parmi une polyoléfine telle que du polyéthylène ou du polypropylène, un polyamide tel que du PA1 1 ou du PA12, un polymère fluoré tel que du polyfluorure de vinylidène (PVDF), un polyaryléthercétone (PAEK) tel que le polyéthercétone (PEK), le polyétheréthercétone (PEEK), le polyétheréthercétonecétone (PEEKK), le polyéthercétonecétone (PEKK) ou le polyéthercétoneéthercétonecétone (PEKEKK), un polyamide-imide (PAI), un polyéther-imide (PEI), un polysulfone (PSU), un polyphénylsulfone (PPSU), un polyéthersulfone (PES) , un polyarylsulfone (PAS), un polyphénylèneéther (PPE), un polysulfure de phénylène (PPS) un polymère à cristaux liquides (LCP), un polyphtalamide (PPA), un dérivé fluoré tels que le polytétrafluoroéthylène (PTFE), le perfluoropolyéther (PFPE), le perfluoroalkoxy (P FA) ou l’éthylène chlorotrifloroethylène (ECTFE) et/ou leurs mélanges.
13. Conduite flexible (2) comportant :
- un noyau central (4) comprenant une gaine de pression (10) définissant un passage (22) de transport d’un fluide d’axe central (A-A’); le noyau central (4) présentant une face externe (24);
- au moins une couche d’armures de traction (14, 16) enroulée à l’extérieur de la gaine de pression (10),
caractérisé en ce que la conduite flexible (2) comporte :
- une couche de protection à la perméation (12) du fluide formée à partir d’un matériau fusible (30) déposé mécaniquement sur la face externe (24) du noyau central (4),
- une gaine polymérique (8) ayant été extrudée par-dessus la couche de protection à la perméation (12) du fluide, à une température d’extrusion supérieure à la température de fusion du matériau fusible (30),
la couche de protection à la perméation (12) étant continue.
14. Conduite flexible selon la revendication 13, dans lequel la couche de protection à la perméation (12) présente une épaisseur inférieure à 300 pm uniforme sur la circonférence du noyau central (4).
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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2022096748A1 (fr) * 2020-11-09 2022-05-12 Technip N-Power Conduite flexible de transport de fluide et procédés associés

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP1314923A1 (fr) * 2000-08-29 2003-05-28 Sekisui Chemical Co., Ltd. Tube haute pression composite et son procede de fabrication
JP2010188560A (ja) * 2009-02-17 2010-09-02 Furukawa Electric Co Ltd:The 流体輸送用可撓管および流体輸送用可撓管の製造方法
EP3255327A1 (fr) * 2016-06-08 2017-12-13 Technip France Tuyau souple et procédé de fabrication associé

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP1314923A1 (fr) * 2000-08-29 2003-05-28 Sekisui Chemical Co., Ltd. Tube haute pression composite et son procede de fabrication
JP2010188560A (ja) * 2009-02-17 2010-09-02 Furukawa Electric Co Ltd:The 流体輸送用可撓管および流体輸送用可撓管の製造方法
EP3255327A1 (fr) * 2016-06-08 2017-12-13 Technip France Tuyau souple et procédé de fabrication associé

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2022096748A1 (fr) * 2020-11-09 2022-05-12 Technip N-Power Conduite flexible de transport de fluide et procédés associés
FR3116099A1 (fr) * 2020-11-09 2022-05-13 Technip N-Power Conduite flexible de transport de fluide et procédés associés

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