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Nouveau procédé de mise en place de tube extrudé en polytetrafluoroethylène.
La présente invention, due aux travaux de M. BIGOT, décrit un nouveau procédé de mise en place de tube extrudé en
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polytétrafluoroéthylene (PTPE), à l'intérieur d'un tube d'acier,
Le procédé consistant à munir un tube d'acier de brides à chaque extrémité sur lesquelles viennent se rabattre les collerettes du tube intérieur en PTFE extrudé est connu,
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et conduit à un élément de tuyauterie à la fois résistant aux chocs par son enveloppe extérieure métallique et pratiquement inerte chimiquement à tous les agents corrosifs par son revêtement intérieur en PTFE.
Un tel élément de tuyauterie peut supporter en continu une température de service de 250*C.
Toutefois un inconvénient subsiste. On sait, en effet, @ que la dilatation linéaire d'un tube en PTFE pour une température donnée est environ dix fois supérieure à celle d'un tube d'acier de même longueur, porté à la même température. Cette importante différence de dilatation peut se traduire à chaud par un plissement intérieur du tube de PTFE et le plus souvent par la formation de bourrelets aux extrémités serrées sur brides.
Il existe donc, lorsque la tuyauterie revêtue fonctionne à chaude, un goulet d'étranglement du tube de PTFE au niveau de chaque bride, ce qui entraîne une perte de charge du fluide transporté et constitue une amorce de rupture.
Les Fig. 1 et 2 qui ont pour objet d'illustrer ce qui précède montrent d'une part l'élément de tuyauterie se composant du tube d'acier extérieur (1) et du tube intérieur en PTFE @ extrudé (2), d'autre part le plissement intérieur du tube en
PTFE et la formation de bourrelets (3) aux extrémités serrées sur brides lorsque l'ensemble fonctionne à chaud.
Le but de la présente invention est de pallier cet inconvénient en jouant sur la "mémoire élastique" du PTFE.
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On sait que le polytétrafluoroéthylène possède la propriété de tendre vors sa forme initiale si, après contrainte à froid, il est porté une température nettement supérieure à celle à laquelle on opère cette contrainte. Le temps de relaxation, (autrement @it cette mémoire élastique citée plus haut) ,est fonction essentiellement de la température à laquelle ell.e s'opère. Ainsi, une éprouvette de PTFE étirée à froid (20 C en- viron) de 10% par exemple, tendra plus ou moins vite à reprendre
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sa longueur initiale, suivant qu'elle est soumise à une température de 50, 100, 200 ou 250 C. La reprise serait totale si le point de transition (327 C) était atteint.
Cette relaxation semble d'ailleurs proportionnelle à la température et fixée par cette dernière à une valeur constante. ratant de cette observation, il est facile d'imaginer un systeme de traction permettant d'étirer à froid un tube de PTFE extrudé de diamètre donné Dl. Pour un allongement de 15% de sa longueur initiale par exemple, le tube subit une striction et son nouveau diamètre D2 est inférieur évidemment à Dl.
Si après un temps donné, variable avec le diamètre du tube et l'épaisseur de sa paroi, on relâche la contrainte, le tube de PTFE extrudé se rétreindra et son nouvel allongement stable à froid, sera d'environ 5,2 à 5,8% de sa longueur initiale.
Un tel tube précontraint, stable, est introduit dans une enveloppe métallique dont le diamètre est légèrement supérieur à celui du tube en PTFE précontraint. Un outillage simple permet de rabattre les collerettes du tube en PTFE sur les brides du tube métallique. A froid, il n'existe donc aucune tension du tube en PTFE sur ses collerettes. Si cet élément de tuyauterie est placé dans un circuit véniculant un fluide quelconque à haute température, trois phénomenes vont intervenir, a) la dilatation du tube d'acier, b) la dilatation du tube en PTFE extrudé qui devrait être, ainsi qu'il a été dit plus naut, 10 fois supérieure à celle de son enveloppe d'acier, c) la reprise élastique du tube en PTFE extrudé qui s'exerce en sens inverse de la dilatation.
L'exemple décrit ci-dessous fera mieux comprendre le principe de l'invention:
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Un tube de PTFE, constituant une tuyauterie d'un mètre de longueur et de diamètre quelconque aura préalablement été étiré à froid de 15%, puis sera revenu, apres suppression de la traction, à 5,5% par exemple. Il est introduit dans sa cnaudronnerie d'acier et les collerettes sont rabattues sur les brides. Cet ensemble est porté à 200 C. a) le tube d'acier s'allonge de 2 mm, b) le tube de PTFE extrudé va être soumis en même temps à deux sollicitations: son allongement de 20 mm, tendant à pousser sur les collerettes et à le plisser, - sa reprise élastique de 50 mm environ, tendant à reprendre la longueur initiale avant précontrainte et qui va "absorber" les 20 mm d'allongement thermique.
En définitive, le tube de PTFE extrudé et précontraint va se trouver tendu entre ses extrémités rabattues sur les brides et ne risque plus ainsi de se plisser ou de se déformer.
De plus, le diamètre tendant à reprendre sa valeur initiale, le tube de PTFE se plaquera parfaitement sur la paroi métallique de sa chaudronnerie.
Après refroidissement, la tension engendrée par la reprise élastique demeure et la tuyauterie peut de nouveau être chauffée sans inconvénient ni augmentation de longueur gênante.
Un contrôle de l'efficacité du procédé peut être effectué par l'une des deux méthodes suivantes: a) essai destructif: une éprouvette du tube en PTFE est prélevée dans le sens longitudinal du tube, et sa longueur est soigneusement notée. L'échantillon est porté à une température supérieure au point de transition (327*C). Un retrait important, supérieur à 2% est alors observé.
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b) essai non destructif: un élément de tuyauterie revêtu intérieurement de PTFE est porté, par exemple, à 200 C.
Le tube intérieur en PTFE sa rétracte, entraînant d'ailleurs les collerettes vers l'intérieur du tube.
Au contraire, dans le cas d'une mise en place par un procédé habituel, le tube de PTFE s'allonge hors de sa chaudron- nerie.
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New process for installing an extruded polytetrafluoroethylene tube.
The present invention, due to the work of M. BIGOT, describes a new process for placing an extruded tube in
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polytetrafluoroethylene (PTPE), inside a steel tube,
The process consisting in providing a steel tube with flanges at each end on which the flanges of the extruded PTFE inner tube are folded is known,
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and results in a pipe element which is both impact resistant by its metallic outer casing and practically chemically inert to all corrosive agents by its inner PTFE coating.
Such a pipe element can continuously withstand an operating temperature of 250 ° C.
However, one drawback remains. We know, in fact, @ that the linear expansion of a PTFE tube for a given temperature is about ten times greater than that of a steel tube of the same length, brought to the same temperature. This large difference in expansion can result when hot by an internal wrinkling of the PTFE tube and most often by the formation of beads with tight ends on flanges.
There is therefore, when the coated piping is operating when hot, a bottleneck in the PTFE tube at each flange, which causes a pressure drop in the fluid transported and constitutes the initiation of a rupture.
Figs. 1 and 2 which are intended to illustrate the above show on the one hand the piping element consisting of the outer steel tube (1) and the inner tube made of extruded PTFE @ (2), on the other hand the inner fold of the tube in
PTFE and the formation of beads (3) at the ends tightened on flanges when the assembly is hot.
The aim of the present invention is to overcome this drawback by playing on the “elastic memory” of PTFE.
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It is known that polytetrafluoroethylene has the property of stretching vors its initial shape if, after cold stress, it is brought to a temperature markedly higher than that at which this stress is carried out. The relaxation time, (otherwise @it this elastic memory cited above), is essentially a function of the temperature at which it takes place. Thus, a test piece of PTFE cold drawn (approximately 20 C) of 10% for example, will tend more or less quickly to resume.
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its initial length, depending on whether it is subjected to a temperature of 50, 100, 200 or 250 C. The recovery would be total if the transition point (327 C) were reached.
This relaxation also seems proportional to the temperature and fixed by the latter at a constant value. Missing this observation, it is easy to imagine a traction system making it possible to cold stretch an extruded PTFE tube of given diameter Dl. For an elongation of 15% of its initial length for example, the tube undergoes a necking and its new diameter D2 is obviously less than D1.
If after a given time, variable with the diameter of the tube and the thickness of its wall, the stress is released, the extruded PTFE tube will shrink and its new cold stable elongation will be approximately 5.2 to 5, 8% of its original length.
Such a stable prestressed tube is introduced into a metal casing whose diameter is slightly greater than that of the prestressed PTFE tube. Simple tools allow the flanges of the PTFE tube to be folded over the flanges of the metal tube. When cold, there is therefore no tension of the PTFE tube on its collars. If this element of piping is placed in a circuit poisoning any fluid at high temperature, three phenomena will occur, a) the expansion of the steel tube, b) the expansion of the extruded PTFE tube which should be, as well as was said more naut, 10 times greater than that of its steel casing, c) the elastic recovery of the extruded PTFE tube which is exerted in the opposite direction of the expansion.
The example described below will make the principle of the invention better understood:
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A PTFE tube, constituting a pipe of one meter in length and of any diameter will have previously been cold drawn by 15%, then will be returned, after removing the traction, to 5.5% for example. It is introduced into its steel cnaudronnerie and the flanges are folded over the flanges. This assembly is brought to 200 C. a) the steel tube lengthens by 2 mm, b) the extruded PTFE tube will be subjected at the same time to two stresses: its extension of 20 mm, tending to push on the collars and pleating, - its elastic recovery of approximately 50 mm, tending to resume the initial length before prestressing and which will "absorb" the 20 mm of thermal elongation.
Ultimately, the extruded and prestressed PTFE tube will find itself stretched between its ends folded over the flanges and thus no longer runs the risk of wrinkling or deformation.
In addition, as the diameter tends to return to its initial value, the PTFE tube will fit perfectly against the metal wall of its boiler room.
After cooling, the tension generated by the elastic recovery remains and the piping can again be heated without inconvenience or inconvenient increase in length.
A check of the efficiency of the process can be carried out by one of the following two methods: a) destructive test: a test piece of the PTFE tube is taken in the longitudinal direction of the tube, and its length is carefully noted. The sample is brought to a temperature above the transition point (327 ° C). A significant shrinkage, greater than 2%, is then observed.
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b) non-destructive test: a pipe element coated internally with PTFE is brought, for example, to 200 C.
The inner PTFE tube retracts, causing the collars to move inside the tube.
On the contrary, in the case of an installation by a usual process, the PTFE tube extends out of its boiler room.