CA1247672A - Ligne de transport de fluide isolee thermiquement - Google Patents
Ligne de transport de fluide isolee thermiquementInfo
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- F16L—PIPES; JOINTS OR FITTINGS FOR PIPES; SUPPORTS FOR PIPES, CABLES OR PROTECTIVE TUBING; MEANS FOR THERMAL INSULATION IN GENERAL
- F16L59/00—Thermal insulation in general
- F16L59/14—Arrangements for the insulation of pipes or pipe systems
- F16L59/16—Arrangements specially adapted to local requirements at flanges, junctions, valves or the like
- F16L59/18—Arrangements specially adapted to local requirements at flanges, junctions, valves or the like adapted for joints
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Abstract
Ligne de transport de fluide à tubes métalliques coaxiaux dont le tube interne doit transporter un fluide isolé thermiquement, comprenant des sections successives réunies par des couronnes métalliques interposées dans des zones de jonction entre sections. Pour réduire l'effet des pertes thermiques ainsi créé, on crée autour des zones de jonction au moyen de coquilles métalliques soudées, des enceintes fermées contenant un milieu thermiquement isolant.
Description
76~i2 I
LIGNE DE TRANSPORT DE FLUIDE ISOLEE THERMIQUEMENT
, ____________ .___________________ ______..
L'invention concerne une ligne de transport de fluide à deux tu~
bes metalliques coaxiaux interne et externe dont le tube interne au moins est utilise au transport d'un fluide froid ou chaud devant être thermi-quement isolé par rapport à l'extérieur de 1A ligne.
L'espace annulaire entre tube interne et tube externe peut être rempli d'un matériau isolan~. Il peu~ aussi être utilisé au transport d'un autre fluide ou à la circulat;on d'un gaz neu~re pour la surveillan-ce de l'étanchéite de la ligne.
Un problème délicat à resoudre est celui de l'ancrage du tube interne afin d'assurer le centrage et le maintien du tube interne malgré
les efforts mécaniques très importants dus aux differences de température, et cela sans créer de pertes thermiques inadmi~sibles. Dans le cas d'une ligne ~mergée de transport d'un fluide cryogénique, not = ent, une mau-vaise isolation thermique locale peut conduire à la formation de glace à
l'extérieur de la ligne, ce qui accrolt la flottabilité de la ligne e~
ri~que d'entra~ner une déformation et une rupture de la ligne.
Les é~udes entreprises pour résoudre ce problème ont montré qu'il n'était pas possible d'assurer un bon ancrage du tube interne au yen de pièces isolantes et qu'il était préféra~le d'accepter pour ancrer le tube interne dans le tube externe, de créer entre ces deux tubes un pont thermique localisé de place en place le long de la ligne, mais de limiter les efEets de ces ponts thermiques locaux par des isolements locaux sup-plémentaires de la ligne.
Un objet de l'invention est ainsi une ligne de transport de flui-de comprenan~ deux tubes métallliques coaxiaux, l'un interne, l'autre externe, dont le tube interne est destiné au transport d'un fluide devant être isolé thermiquement par rapport à l'extérieur de la ligne et formée de plusieurs sections qui comprennent chacune une portion de tube in~erne .
LIGNE DE TRANSPORT DE FLUIDE ISOLEE THERMIQUEMENT
, ____________ .___________________ ______..
L'invention concerne une ligne de transport de fluide à deux tu~
bes metalliques coaxiaux interne et externe dont le tube interne au moins est utilise au transport d'un fluide froid ou chaud devant être thermi-quement isolé par rapport à l'extérieur de 1A ligne.
L'espace annulaire entre tube interne et tube externe peut être rempli d'un matériau isolan~. Il peu~ aussi être utilisé au transport d'un autre fluide ou à la circulat;on d'un gaz neu~re pour la surveillan-ce de l'étanchéite de la ligne.
Un problème délicat à resoudre est celui de l'ancrage du tube interne afin d'assurer le centrage et le maintien du tube interne malgré
les efforts mécaniques très importants dus aux differences de température, et cela sans créer de pertes thermiques inadmi~sibles. Dans le cas d'une ligne ~mergée de transport d'un fluide cryogénique, not = ent, une mau-vaise isolation thermique locale peut conduire à la formation de glace à
l'extérieur de la ligne, ce qui accrolt la flottabilité de la ligne e~
ri~que d'entra~ner une déformation et une rupture de la ligne.
Les é~udes entreprises pour résoudre ce problème ont montré qu'il n'était pas possible d'assurer un bon ancrage du tube interne au yen de pièces isolantes et qu'il était préféra~le d'accepter pour ancrer le tube interne dans le tube externe, de créer entre ces deux tubes un pont thermique localisé de place en place le long de la ligne, mais de limiter les efEets de ces ponts thermiques locaux par des isolements locaux sup-plémentaires de la ligne.
Un objet de l'invention est ainsi une ligne de transport de flui-de comprenan~ deux tubes métallliques coaxiaux, l'un interne, l'autre externe, dont le tube interne est destiné au transport d'un fluide devant être isolé thermiquement par rapport à l'extérieur de la ligne et formée de plusieurs sections qui comprennent chacune une portion de tube in~erne .
2 --et une portion de tube externe et Re succèdent axialement, les portions de tube interne et de tube externe respectivement de deux sections 8UC-cessives étant liees l'une à l'autre par soudure, dans une zone de jonc-tion, avec interposition d'une couronne métallique de jonction qui forme une virole interne de meme diamètre que le tube interne, une ~irole exter-ne de même diamètre que le tube externe et une partie annulaire médiane reliant radialement ces deux viroles, csractérisée en ce qu'une coquille metallique est disposée extérieurement autour de la zone de jonction et se termine axialement par de~ extrémités soudées sur la portion de tube externe respectivement de l'une et de l'autre des deux sections succe3si-ves, de manière à créer une enceinte fermée entourant la zone de jonction et contenant un milieu thermiquement isolant.
Ce milieu thermiquement isolant comprend de preference une mous-se de materiau thermiqueme~t isolant, plus particulièrement en polyurethane ou epoxyde.
Dans une realisation simple de la coquille métallique, celle-ci a la forme d'un cylindre se terminant axialement à chaque extrémité par une collerette soudee sur la portion de tube externe de l'une des deux sections successives.
On va decrire, a titre non limitatif, un exemple de réalisation d'une ligne de transport de fluide conforme à l'invention, en se référant à la figure jointe dans laquelle on a représenté en coupe axiale la région d'une ligne de transport entourant une zone de liaison I entre deux sec-tions successives de liEne 2 et 3.
La section de ligne 2 comprend une portion 4 d'un tube interne en acier s'étendant le long de la ligne, dont la section de ligne 3 com-prend une autre portion 5. De meme, la section de ligne 2 comprend une portion 6 d'un tube externe en acier dont la section de ligne 3 comprend une autre portion 7. Dans l'exemple représenté, le tuoe externe sert simplement de gaine pour le ~ube interne ; 1'e~pace annulaire entre tube interne et tube externe n'est donc pas parcouru par un fluide. On a prévu . . .1 . . .
7~7;~
de remplir cet e~pace annulaire, désigné par 8 dans la section 2 et par 9 dans la section 3~ au moyen d'une mousse de polyuréthane injectée, Cette injection de mousse de polyuréthane ne vient pas jusqu'~ la zone de jonc-tion 1, deux anneaux moules de mous~e de polyuréthane 10, 11, introduits en même temps qu'une couronne de jonction an acier 12, comme on le verra plus loin9 complétant l'isolation entre tube interne et tube externe.
La couronne de jonction 12 forme une virole interne 13 et une vi-role externe 14 réunies par une partie annulaire mediane 15. La virole interne 131 de plus grande longueur axiale que la virole externe 14 est directement soudée à ses deux extrémités axiales 16, 17, respectivement à la portion de tube interne 4 et à la portion de ~ube externe 5. Les por-tions de tube externe 6 et 7 ~ont coupées plu8 cour~es que les portions de tube interne 4 e~ 5, de sorte que la virole 14 n'est pas directement soudée à ses deux extrémités axiale~ 18, 19 aux portions de tube externe 6 et 7, mais à des tronçons de tube en acier 20 et 21 intercalés respec-tivement entre la portion de tube 6 et la virole 14 et entre la portion de tube 7 et la virole 14. Ces tronçons de tube 20 et 2I sont soudés à
leur autre extrémité axiale 22, 23 respectiveme~ à la portion de tube externe 6 et à la portion de tube externe 7. Cette disposition permet l'in-troduction des an~eaux ulés 10 et 11 après exécution des soudures des extrémités 16 et 17 et avant mise en place des tronçons de tube 20 et 21.
Les anneaux moulés 10 et 1I sont formés en pratique de deux demi-anneaux, un collage ef~ectué après leur mise en place assurant leur maintien. De même, chacun des tron~o~s de tube 20 et 21 est en pratique obte~u à par-tir de deux tron,cons de demi-tube soudés en place l'un à l'autre selon deux génératrices ainsi qu'en bout aux pièces adjacentes : portion de tu-be externe 6 ou 7 et virole externe 14.
Ia zone de jonction l est entourée extérieurement par une coquil-le en acier 24 également ormée de deux demi-coquilles soudées en place l'une a l'autre le long de deux génératrices. Cette coqui-lle 24 comprend une partie cylincLrique 25 bordée à ses extrémités axiales par des colle-rettes 26, 27 soudées aux portio~s de tube externe 6, 7 respectivemen~
par des cordons de soudure circulaires 28, 29. A l'intérieur de l'enceinte . ~ ./ . . .
annulaire 30 fermee comprise entre la coquille 24 d'une part et la virole externe 14, les troncon~ de tube 20, 21 et une extrémité des portions de tube externe 6, 7 d'autre part, on a installé un anneau de ~ousse de polyurethane forme aussi de deux demi-anneaux collés après mi~e en place.
A l'intérieur du tube inter~e, qui est formé dans la region repré-sentee sur la figure par les portions de tube 4, 5 et la virole interne 13, on peut faire circuler, selon la flèche 31, par exe~ple des gaz de pétrole liquéfiés à des temperatures de l'ordre de - 50 C. La ligne de transport a été supposée immergée dans une étendue d'eau non représentée et entourée d'un revetement extérieur de béton 32, 33 sur toute sa lon-gueur de part et d'autre des coquilles 24. La distance entre zones de jonction I depend notamment du profil de la li~ne, des be~oins de centra-ge du tube interne, des pertes thermiques admissibles. ~lle peut etre de l'ordre de 50 8 1OO ~ètres par exemple. On peut aussi la choisir telle qu'en cas d'entree d'eau dans une section7 l'augmentation des pertes ther-mi~ues en résulta~t pour l'ensemble de la ligne soit encore acceptable et que l'on puisse eviter ainsi de proceder au rempl~cement d'une seule section defectueuse.
Les dimensions des coquilles metaliques 24 et de~ anneaux de mous-se de polyurethane remplissant des enceintes 30 dependent des caractéris~
tiques de chaque installation. A titre d'exemple detaille, on peut indi-quer que dans un cas par~iculier etudie pour une ligne immergee comprenant uu tube interne de 50 cm de diametre externe destine à transporter des gaz liquefie à - 50 C et un tube externe formant gaine de 66 cm de dia-mêtre externe, on a prevu une coquille metallique 24 de 2 m de long, de 2 cm d'epaisseu~ et de 76 cm de diametre interne, contenant un anneau de mousse de polyuréehane de 5 cm d'epaisseur, la partie mediane 15 de la couronne de joaction 12 presentant ure epaisseur axiale de 4 cm à l'endroit le plus etroit et de 20 cm au raccordement svec les viroles 13 et 14.
Lors des nises e~ froid du tube interne, les couronnes 12 ~ravail-lent en cisaillement alors que le tube interne est soumis à une traction et le tube externe à une compression axiale. La forme des couronnes 12 et plus particulière~lent de leurs parties annulaires medianes 15 est choisie ~2~767~
pour éviter des concentration~ de contraintes. Le rôle de ces couronnes 12 est d'empècher des deplacements nuisibles à la lo~gevité des diverQ
elements de la ligne de transport. La coquille 24 et l'enceinte 30 qulelle delimite sont étudiées en vue de reduire le pont thermique cree par la couronne 12 correspondante suffisamment pour eviter tout rique de gel de l'eau entourant la ligne.
Si un fluide devait circuler dans l'espace annulaire ~ormé entre tube interne et tube externe, la partile annulaire mediane 15 de la couron-ne 12 serait ajouree pour laisser pass~er ce fluide et les espaces annulai-res 8 et 9 ne seraient pas remplis de mousse~
Ce milieu thermiquement isolant comprend de preference une mous-se de materiau thermiqueme~t isolant, plus particulièrement en polyurethane ou epoxyde.
Dans une realisation simple de la coquille métallique, celle-ci a la forme d'un cylindre se terminant axialement à chaque extrémité par une collerette soudee sur la portion de tube externe de l'une des deux sections successives.
On va decrire, a titre non limitatif, un exemple de réalisation d'une ligne de transport de fluide conforme à l'invention, en se référant à la figure jointe dans laquelle on a représenté en coupe axiale la région d'une ligne de transport entourant une zone de liaison I entre deux sec-tions successives de liEne 2 et 3.
La section de ligne 2 comprend une portion 4 d'un tube interne en acier s'étendant le long de la ligne, dont la section de ligne 3 com-prend une autre portion 5. De meme, la section de ligne 2 comprend une portion 6 d'un tube externe en acier dont la section de ligne 3 comprend une autre portion 7. Dans l'exemple représenté, le tuoe externe sert simplement de gaine pour le ~ube interne ; 1'e~pace annulaire entre tube interne et tube externe n'est donc pas parcouru par un fluide. On a prévu . . .1 . . .
7~7;~
de remplir cet e~pace annulaire, désigné par 8 dans la section 2 et par 9 dans la section 3~ au moyen d'une mousse de polyuréthane injectée, Cette injection de mousse de polyuréthane ne vient pas jusqu'~ la zone de jonc-tion 1, deux anneaux moules de mous~e de polyuréthane 10, 11, introduits en même temps qu'une couronne de jonction an acier 12, comme on le verra plus loin9 complétant l'isolation entre tube interne et tube externe.
La couronne de jonction 12 forme une virole interne 13 et une vi-role externe 14 réunies par une partie annulaire mediane 15. La virole interne 131 de plus grande longueur axiale que la virole externe 14 est directement soudée à ses deux extrémités axiales 16, 17, respectivement à la portion de tube interne 4 et à la portion de ~ube externe 5. Les por-tions de tube externe 6 et 7 ~ont coupées plu8 cour~es que les portions de tube interne 4 e~ 5, de sorte que la virole 14 n'est pas directement soudée à ses deux extrémités axiale~ 18, 19 aux portions de tube externe 6 et 7, mais à des tronçons de tube en acier 20 et 21 intercalés respec-tivement entre la portion de tube 6 et la virole 14 et entre la portion de tube 7 et la virole 14. Ces tronçons de tube 20 et 2I sont soudés à
leur autre extrémité axiale 22, 23 respectiveme~ à la portion de tube externe 6 et à la portion de tube externe 7. Cette disposition permet l'in-troduction des an~eaux ulés 10 et 11 après exécution des soudures des extrémités 16 et 17 et avant mise en place des tronçons de tube 20 et 21.
Les anneaux moulés 10 et 1I sont formés en pratique de deux demi-anneaux, un collage ef~ectué après leur mise en place assurant leur maintien. De même, chacun des tron~o~s de tube 20 et 21 est en pratique obte~u à par-tir de deux tron,cons de demi-tube soudés en place l'un à l'autre selon deux génératrices ainsi qu'en bout aux pièces adjacentes : portion de tu-be externe 6 ou 7 et virole externe 14.
Ia zone de jonction l est entourée extérieurement par une coquil-le en acier 24 également ormée de deux demi-coquilles soudées en place l'une a l'autre le long de deux génératrices. Cette coqui-lle 24 comprend une partie cylincLrique 25 bordée à ses extrémités axiales par des colle-rettes 26, 27 soudées aux portio~s de tube externe 6, 7 respectivemen~
par des cordons de soudure circulaires 28, 29. A l'intérieur de l'enceinte . ~ ./ . . .
annulaire 30 fermee comprise entre la coquille 24 d'une part et la virole externe 14, les troncon~ de tube 20, 21 et une extrémité des portions de tube externe 6, 7 d'autre part, on a installé un anneau de ~ousse de polyurethane forme aussi de deux demi-anneaux collés après mi~e en place.
A l'intérieur du tube inter~e, qui est formé dans la region repré-sentee sur la figure par les portions de tube 4, 5 et la virole interne 13, on peut faire circuler, selon la flèche 31, par exe~ple des gaz de pétrole liquéfiés à des temperatures de l'ordre de - 50 C. La ligne de transport a été supposée immergée dans une étendue d'eau non représentée et entourée d'un revetement extérieur de béton 32, 33 sur toute sa lon-gueur de part et d'autre des coquilles 24. La distance entre zones de jonction I depend notamment du profil de la li~ne, des be~oins de centra-ge du tube interne, des pertes thermiques admissibles. ~lle peut etre de l'ordre de 50 8 1OO ~ètres par exemple. On peut aussi la choisir telle qu'en cas d'entree d'eau dans une section7 l'augmentation des pertes ther-mi~ues en résulta~t pour l'ensemble de la ligne soit encore acceptable et que l'on puisse eviter ainsi de proceder au rempl~cement d'une seule section defectueuse.
Les dimensions des coquilles metaliques 24 et de~ anneaux de mous-se de polyurethane remplissant des enceintes 30 dependent des caractéris~
tiques de chaque installation. A titre d'exemple detaille, on peut indi-quer que dans un cas par~iculier etudie pour une ligne immergee comprenant uu tube interne de 50 cm de diametre externe destine à transporter des gaz liquefie à - 50 C et un tube externe formant gaine de 66 cm de dia-mêtre externe, on a prevu une coquille metallique 24 de 2 m de long, de 2 cm d'epaisseu~ et de 76 cm de diametre interne, contenant un anneau de mousse de polyuréehane de 5 cm d'epaisseur, la partie mediane 15 de la couronne de joaction 12 presentant ure epaisseur axiale de 4 cm à l'endroit le plus etroit et de 20 cm au raccordement svec les viroles 13 et 14.
Lors des nises e~ froid du tube interne, les couronnes 12 ~ravail-lent en cisaillement alors que le tube interne est soumis à une traction et le tube externe à une compression axiale. La forme des couronnes 12 et plus particulière~lent de leurs parties annulaires medianes 15 est choisie ~2~767~
pour éviter des concentration~ de contraintes. Le rôle de ces couronnes 12 est d'empècher des deplacements nuisibles à la lo~gevité des diverQ
elements de la ligne de transport. La coquille 24 et l'enceinte 30 qulelle delimite sont étudiées en vue de reduire le pont thermique cree par la couronne 12 correspondante suffisamment pour eviter tout rique de gel de l'eau entourant la ligne.
Si un fluide devait circuler dans l'espace annulaire ~ormé entre tube interne et tube externe, la partile annulaire mediane 15 de la couron-ne 12 serait ajouree pour laisser pass~er ce fluide et les espaces annulai-res 8 et 9 ne seraient pas remplis de mousse~
Claims (4)
1. Ligne de transport de fluide comprenant deux tubes métalliques coaxiaux, l'un interne, l'autre externe, dont le tube interne est destiné au transport d'un fluide devant être isole thermiquement par rapport à l'extérieur de la ligne et formée de plusieurs sections qui comprennent chacune une portion de tube interne et une portion de tube externe et se succédent axialement, les portions de tube interne et de tube externe respectivement de deux sections successives étant liées l'une à l'autre par soudure, dans une zone de jonction, avec interposition d'une couronne métallique de jonction qui forme une virole interne de même diamètre que le tube interne, une virole externe de même diamètre que le tube externe et une partie annulaire médiane reliant radialement ces deux viroles, caractérisée en ce qu'une coquille métallique est disposée extérieurement autour de la zone de jonction et se termine axialement par des extrémités soudées sur la portion de tube externe, res-pectivement de l'une et de l'autre des deux sections succes-sives, de manière à créer une enceinte fermée entourant la zone de jonction et contenant un milieu thermiquement isolant.
2. Ligne de transport de fluide selon la revendi-cation 1, caractérisée en ce que ladite coquille métallique a la forme d'un cylindre se terminant axialement à chaque extrémité par une collerette soudée sur la portion de tube externe de l'une des deux sections successives.
3. Ligne de transport de fluide selon la revendi-cation 1, caractérisée en ce que ledit milieu thermiquement isolant comprend une mousse de matériau thermiquement iso-lant.
4. Ligne de transport de fluide selon la revendication 3, caractérisée en ce que ledit matériau thermiquement isolant est pris dans le groupe des poly-uréthanes et des époxydes.
Applications Claiming Priority (2)
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|---|---|---|---|
| FR8400200A FR2557955B1 (fr) | 1984-01-09 | 1984-01-09 | Ligne de transport de fluide isolee thermiquement |
| FR84.00200 | 1984-01-09 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CA1247672A true CA1247672A (fr) | 1988-12-28 |
Family
ID=9299912
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CA000471262A Expired CA1247672A (fr) | 1984-01-09 | 1984-12-31 | Ligne de transport de fluide isolee thermiquement |
Country Status (10)
| Country | Link |
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| JP (1) | JPS6159098A (fr) |
| CA (1) | CA1247672A (fr) |
| DE (1) | DE3500338A1 (fr) |
| EG (1) | EG17538A (fr) |
| FR (1) | FR2557955B1 (fr) |
| GB (1) | GB2152623B (fr) |
| NL (1) | NL8403793A (fr) |
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| FR2879715B1 (fr) * | 2004-12-17 | 2007-04-06 | Saipem S A Sa | Element de conduites coaxiales sous-marines allege et renforce |
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|---|---|---|---|---|
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- 1984-01-09 FR FR8400200A patent/FR2557955B1/fr not_active Expired
- 1984-12-04 US US06/678,150 patent/US4609214A/en not_active Expired - Fee Related
- 1984-12-14 GB GB08431588A patent/GB2152623B/en not_active Expired
- 1984-12-14 NL NL8403793A patent/NL8403793A/nl not_active Application Discontinuation
- 1984-12-31 CA CA000471262A patent/CA1247672A/fr not_active Expired
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1985
- 1985-01-04 OA OA58496A patent/OA07923A/fr unknown
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- 1985-01-09 JP JP60000979A patent/JPS6159098A/ja active Pending
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