EP1131171B1 - Procede pour former des troncons de conduite courbes avec des tubes en acier munis d'un revetement de mortier - Google Patents

Procede pour former des troncons de conduite courbes avec des tubes en acier munis d'un revetement de mortier Download PDF

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EP1131171B1 EP99960979A EP99960979A EP1131171B1 EP 1131171 B1 EP1131171 B1 EP 1131171B1 EP 99960979 A EP99960979 A EP 99960979A EP 99960979 A EP99960979 A EP 99960979A EP 1131171 B1 EP1131171 B1 EP 1131171B1
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    • B26D3/16—Cutting rods or tubes transversely
    • B26D3/163—Cutting tubes from the inside
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B21—MECHANICAL METAL-WORKING WITHOUT ESSENTIALLY REMOVING MATERIAL; PUNCHING METAL
    • B21D—WORKING OR PROCESSING OF SHEET METAL OR METAL TUBES, RODS OR PROFILES WITHOUT ESSENTIALLY REMOVING MATERIAL; PUNCHING METAL
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    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
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    • B26F3/004—Severing by means other than cutting; Apparatus therefor by means of a fluid jet
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    • B26F3/00—Severing by means other than cutting; Apparatus therefor
    • B26F3/06—Severing by using heat

Definitions

  • the present invention relates to a method for forming sections of curved pipe with steel tubes fitted with a mortar coating inside the tube.
  • the object of the present invention is to provide a simpler method to form good quality curved pipe sections with tubes steel with mortar coating covering the internal surface of the tube. According to the invention, this problem is solved by a method according to the first claim.
  • the present invention proposes to dig at least one annular groove in the mortar coating and then bend the steel tube at this annular groove.
  • the latter constitutes a discontinuity in the coating mortar, which allows local bending of the steel tube without ruining the coating non-deformable mortar.
  • the method according to the invention allows avoid the many elliptical cuts and welds, which are currently essential for making curved sections of pipe made up of steel tubes with an internal mortar coating.
  • the present process therefore allows the continuity of the steel tube to be saved and generally also of its external coating in PE or PP.
  • Digging the annular throat can be done in many ways, for example using a chainsaw or a hydraulic chisel.
  • the steel tube can be bent using a conventional tube bender.
  • the latter includes a fixed bending shoe located at the level of the annular groove dug in the mortar coating, as well as a shoe movable bending and a stop shoe located on either side of this groove annular.
  • FIG. 1 we see a special cutting device 10 digging an annular groove 12 in a cement mortar 14, which forms a layer of internal protection of a steel tube 16 of large diameter.
  • This throat annular 12 extends in radial direction to the inner surface 18 of the tube made of steel 16. It is hollowed out using water jets 20 emitted by two nozzles 22, which are connected to a high pressure water supply 24 and mounted on a rotary support 26. The latter is centered in the tube 16 by through three centering arms 28 spaced 120 ° apart. Each of the arms 28 is provided with a roller 30, so that the rotary support 26 can be rotated around the axis of the tube 16.
  • the rotating support 26 180 ° in one direction, respectively 90 ° in the first direction and 90 ° in the opposite. If it is necessary to widen a throat thus formed, it suffices to move the rotary support 26 in the axial direction to perform a second gorge in the immediate vicinity of the first gorge.
  • the arms centering 28 are preferably telescopic arms, so that center the rotary support 26 in tubes of different internal diameters.
  • the rotary support 26 is provided with a drive shaft 32 arranged in the axis of the tube.
  • This tree 32 is used to drive the rotary support 26 in rotation and to position it in the axial direction in the tube 16.
  • the shaft 32 is advantageously supported by a guide support 34, which is of similar construction to the rotary support 26 described above.
  • the shaft 32 can be driven either manually, either by one or more motors. This remark concerns as well the rotational movement, that the translational movement.
  • the groove 12 ′ which is the farthest is produced first of the opening 38 of the tube 16 through which the insertion device has been introduced section 10. Then gradually remove the latter backwards, to make the other grooves 12 ", 12 one after the other.
  • the groove 12 located most near the opening 38 of the tube 16 through which the device was introduced cutting 10, will be made last.
  • a tube in steel 16 provided with an internal coating of mortar 14.
  • the bender 42 includes a fixed bending shoe 44, which is located at the level of the median annular groove 12, as well as a bending shoe mobile 46 and a stop shoe 48 located on either side of the annular groove median 12.
  • the bending shoe mobile 46 applies a bending moment to the tube 16 to bend the tube 16 around the fixed bending shoe 44.
  • the reaction moment is taken up by the stop shoe 48.
  • the annular groove 12 in the mortar coating constitutes an axial discontinuity of this non-deformable coating 14 at the level of the shoe fixed bending 44, so that it is not affected by the bending local of the steel tube 16. In other words, this discontinuity prevents the birth of tensions in the mortar coating 14, which would cause its ruined.
  • Figure 4 shows a curved pipe section 50 produced according to the method of the present invention.
  • the multiple annular grooves 12, 12 ', 12 ", 12 “', which were dug in the internal mortar coating 10 of the tube steel 16 prior to bending, are marked with lines.
  • this process allows, with a minimum of welds, complex plots with almost continuous curvature.
  • an external coating of PE or PP which has been applied in the factory on the straight tube, remains most often intact during the bending operation.
  • Figure 5 shows the filling of the annular grooves 12 with mortar using a mechanical repair device 52, such as it is for example used for repairing the mortar coating 14 at the joints of welding between straight tubes.
  • a mechanical repair device 52 such as it is for example used for repairing the mortar coating 14 at the joints of welding between straight tubes. It will be appreciated that the use of such a machine mechanical 52 becomes possible, since cold bending avoids discontinuities in the "cylindrical" geometry of the passage section of the tube 16, which are typical for curved pipe sections obtained by cutting and elliptical welds.

Description

La présente invention concerne un procédé pour former des tronçons de conduite courbes avec des tubes en acier munis d'un revêtement de mortier à l'intérieur du tube.
Il est connu de réaliser des conduites d'adduction d'eau de grand diamètre avec des tubes en acier munis intérieurement d'une couche de protection constituée d'un mortier de ciment et extérieurement d'un revêtement de protection de PE ou de PP. Si le suivi d'un tracé rectiligne est facile avec ces tubes, le suivi d'un tracé courbe est une opération encore très fastidieuse.
Il importe en effet de noter que le revêtement de mortier de ces tubes est appliqué par centrifugation, ce qui ne peut se faire que sur des tubes droits. Or, une couche de mortier de protection appliquée sur la surface interne d'un tube droit, ne permet plus que de faibles déformations du tube droit. Ceci implique que quasi tous les tronçons de conduite courbes sont actuellement obtenus par soudage bout à bout de segments de coude, qui sont découpés sur des tubes droits munis de leur revêtement intérieur de mortier. Deux approches sont connues pour la mise en oeuvre de ce procédé, qui nécessite d'effectuer des coupes et soudures elliptiques.
Selon la première approche, on effectue les coupes et soudures elliptiques sur des machines en atelier, et on fabrique ainsi en atelier des éléments courbes servant à réaliser un tronçon de conduite courbe sur le chantier. Cette approche permet d'obtenir une bonne qualité, mais nécessite naturellement une étude de tracé très précise, qu'il faut impérativement respecter sur le chantier. La pose de la conduite en acier s'apparente dès lors fortement à la pose d'une conduite en fonte.
Selon la deuxième approche, on effectue les coupes et soudures elliptiques manuellement sur chantier. Si le tube à découper est déjà revêtu extérieurement de PE ou PP, ce qui est le plus souvent le cas, on doit d'abord enlever ce revêtement à l'endroit de la coupe elliptique. A cette fin, il faut généralement chauffer le tube par l'intérieur à cet endroit, ce qui est non seulement une opération pénible, mais endommage aussi le revêtement intérieur en mortier de ciment. Les coupes et soudures elliptiques sont ensuite réalisées manuellement sur les zones ainsi préparées. La réfection de la couche de mortier dégradée doit aussi être effectuée manuellement. En effet, à cause des discontinuités géométriques au niveau des soudures elliptiques, il est exclu d'effectuer cette réfection avec des engins mécaniques, tels que généralement utilisés sur le chantier pour la réfection du béton au niveau d'un joint de soudure entre deux tubes droits. La dernière étape concerne la réparation du revêtement extérieur de PE ou PP au niveau des soudures elliptiques. La fabrication des tronçons de conduite courbes sur chantier a dès lors un caractère artisanal et rébarbatif, ce qui entraíne en général une qualité d'exécution médiocre.
L'objet de la présente invention est de proposer un procédé plus simple pour former des tronçons de conduite courbes de bonne qualité avec des tubes en acier munis d'un revêtement de mortier qui recouvre la surface interne du tube. Conformément à l'invention, ce problème est résolu par un procédé selon la première revendication.
Pour former des tronçons de conduite courbes avec des tubes en acier munis d'un revêtement de mortier qui recouvre la surface interne du tube, la présente invention propose de creuser au moins une gorge annulaire dans le revêtement de mortier et de cintrer ensuite le tube en acier au niveau de cette gorge annulaire. Cette dernière constitue une discontinuité dans le revêtement de mortier, qui permet un cintrage local du tube en acier sans ruiner le revêtement indéformable de mortier. Après cintrage du tube, on peut refermer la ou les gorges avec du mortier, afin de restituer la continuité de la couche de revêtement de mortier à l'intérieur du tube. Le procédé selon l'invention permet d'éviter les nombreuses coupes et soudures elliptiques, qui sont actuellement indispensables pour réaliser des tronçons de conduite courbes constituées de tubes en acier munies d'un revêtement de mortier intérieur. Le présent procédé permet dès lors de sauvegarder la continuité du tube en acier et généralement aussi de son revêtement extérieur en PE ou PP. La géométrie "cylindrique" interne du tube est elle aussi conservée, c'est-à-dire il n'y a plus les discontinuités de section typiques pour les coudes assemblés par soudures elliptiques. Mais surtout, le procédé selon l'invention permet de réaliser de façon économique des tracés compliqués, à courbure progressive, permettant une adaptation parfaite au terrain. Reste à noter que le procédé est parfaitement applicable sur chantier ambulant, avec des engins déjà employés sur chantier (telle qu'une cintreuse de tubes en acier) ou faciles à développer (tel qu'un dispositif de coupe à jets d'eau proposé plus bas), et ceci avec une excellente qualité de mise en oeuvre.
Le creusement de la gorge annulaire peut se faire de nombreuses façons, par exemple à l'aide d'une meule tronçonneuse ou d'un burin hydraulique.
Cependant, afin d'éviter un endommagement du tube en acier, on préfère creuser la gorge annulaire à l'aide d'un jet d'eau haute pression. On utilise à cette fin avantageusement un dispositif de coupe spécial, comprenant un support rotatif centré dans le tube et muni d'une ou plusieurs buses alimentées en eau sous haute pression.
Le tube en acier peut être cintré à l'aide d'une cintreuse de tubes classique. Cette dernière comprend un sabot de cintrage fixe situé au niveau de la gorge annulaire creusée dans le revêtement de mortier, ainsi qu'un sabot de cintrage mobile et un sabot de butée situés de part et d'autre de cette gorge annulaire.
Il sera apprécié qu'on présente également des dispositifs spéciaux pour la mise en oeuvre du procédé, qui ne forment pas l'objet de l'invention.
D'autres particularités et caractéristiques de l'invention ressortiront de la description détaillée d'un mode de réalisation avantageux, qui est décrit ci-dessous à titre d'illustration, en se référant aux dessins annexés. Ceux-ci montrent de façon schématique:
Fig.1:
une coupe transversale à travers un tube en acier muni d'un revêtement interne de mortier, lors du creusement d'une gorge annulaire dans le revêtement interne à l'aide d'un dispositif spécial;
Fig.2:
une vue en perspective du tube de la Fig. 1, lors du creusement d'une gorge annulaire dans le revêtement interne de mortier à l'aide d'un dispositif spécial;
Fig.3:
une coupe longitudinale du tube de la Fig. 1, dans une cintreuse de tubes;
Fig.4:
une vue en plan d'un tronçon de conduite courbe réalisé selon le procédé de la présente invention;
Fig.5:
une coupe longitudinale du tube après cintrage, lors du remplissage des gorges annulaires avec du mortier à l'aide d'un engin de réfection.
Les mêmes références désignent des éléments identiques ou similaires sur les Figures.
Sur la Figure 1 on voit un dispositif de coupe spécial 10 en train de creuser une gorge annulaire 12 dans un mortier de ciment 14, qui forme une couche de protection interne d'un tube en acier 16 de grand diamètre. Cette gorge annulaire 12 s'étend en direction radiale jusqu'à la surface intérieure 18 du tube en acier 16. Elle est creusée à l'aide de jets d'eau 20 émis par deux buses 22, qui sont raccordées à une alimentation d'eau 24 sous haute pression et montées sur un support rotatif 26. Ce dernier est centré dans le tube 16 par l'intermédiaire de trois bras de centrage 28 espacés de 120°. Chacun des bras 28 est muni d'un galet 30, de façon à ce que le support rotatif 26 puisse être entraíné en rotation autour de l'axe du tube 16. Pour effectuer une gorge annulaire 12 complète de 360°, il suffit de tourner le support rotatif 26 de 180° dans un sens, respectivement de 90° dans un premier sens et de 90° dans le sens opposé. S'il est nécessaire d'élargir une gorge ainsi formée, il suffit de déplacer le support rotatif 26 en direction axiale pour effectuer une deuxième gorge à proximité immédiate de la première gorge. Reste à noter que les bras de centrage 28 sont de préférence des bras télescopiques, afin de pouvoir centrer le support rotatif 26 dans des tubes de différents diamètres intérieurs.
Sur la Figure 2 on voit que le support rotatif 26 est muni d'un arbre d'entraínement 32 agencé dans l'axe du tube. Cet arbre 32 sert à entraíner le support rotatif 26 en rotation et à le positionner en direction axiale dans le tube 16. A une certaine distance du support de coupe 10, l'arbre 32 est avantageusement supporté par un support de guidage 34, qui est de construction semblable au support rotatif 26 décrit plus haut. L'arbre 32 peut être entraíné soit manuellement, soit par un ou des moteurs. Cette remarque concerne aussi bien le mouvement de rotation, que le mouvement de translation.
Si on doit creuser plusieurs gorges espacés en direction axiale dans un tube 16, on réalise de préférence d'abord la gorge 12' qui est la plus éloignée de l'ouverture 38 du tube 16 à travers laquelle on a introduite le dispositif de coupe 10. Ensuite en retire ce dernier progressivement vers l'arrière, pour réaliser l'une après l'autre les autres gorges 12", 12. La gorge 12 située le plus près de l'ouverture 38 du tube 16 à travers laquelle on a introduite le dispositif de coupe 10, sera réalisée en dernier lieu.
Sur la Figure 3 on voit, dans une cintreuse 42 de tubes classique, un tube en acier 16 muni d'un revêtement interne de mortier 14. Dans ce revêtement 14 on a préalablement creusé trois gorges annulaires 12, 12", 12"' espacées en direction axiale. La cintreuse 42 comprend un sabot de cintrage 44 fixe, qui est situé au niveau de la gorge annulaire médiane 12, ainsi qu'un sabot de cintrage mobile 46 et un sabot de butée 48 situés de part et d'autre de la gorge annulaire médiane 12. D'un côté du sabot de cintrage fixe 44, le sabot de cintrage mobile 46 applique sur le tube 16 un moment de cintrage pour cintrer le tube 16 autour du sabot de cintrage fixe 44. De l'autre côté du sabot de cintrage fixe 44, le moment de réaction est repris par le sabot de butée 48. Lors du cintrage, la paroi 16 en acier du tube subit une déformation plastique au niveau du sabot de cintrage fixe 44. La gorge annulaire 12 dans le revêtement de mortier constitue une discontinuité axiale de ce revêtement 14 indéformable au niveau du sabot de cintrage fixe 44, de façon à ce que celui-ci ne soit pas affecté par le cintrage local du tube en acier 16. En d'autres mots, cette discontinuité évite la naissance de tensions dans le revêtement de mortier 14, qui entraíneraient sa ruine. Les deux gorges supplémentaires 12", 12"', situées du côté du sabot de butée 48 et du sabot mobile 46, contribuent à une élimination complète de tensions de cintrage dans le revêtement de mortier 10 indéformable. Ces gorges 12", 12"' sont en outre des endroits de cintrage supplémentaires, pour lesquels on peut répéter l'opération de cintrage susmentionnée, afin de réaliser progressivement la courbure voulue.
La Figure 4 montre un tronçon de conduite courbe 50 réalisé selon le procédé de la présente invention. Les multiples gorges annulaires 12, 12', 12", 12"', qui ont été creusées dans le revêtement interne de mortier 10 du tube en acier 16 préalablement au cintrage, sont repérés par des traits. On voit que ce procédé permet, avec un minimum de soudures, des tracés complexes avec une courbure quasi continue. Il sera encore apprécié qu'un revêtement externe de PE ou PP, qui a été appliqué en usine sur le tube droit, reste le plus souvent intact lors de l'opération de cintrage.
La Figure 5 montre le remplissage des gorges annulaires 12 avec du mortier à l'aide d'un engin de réfection mécanique 52, tel qu'il est par exemple utilisé pour la réfection du revêtement de mortier 14 au niveau des joints de soudure entre tubes droits. Il sera apprécié que l'utilisation d'un tel engin mécanique 52 devient possible, puisque le cintrage à froid évite les discontinuités dans la géométrie "cylindrique" de la section de passage du tube 16, qui sont typiques pour des tronçons de conduite courbes obtenus par coupes et soudures elliptiques.

Claims (9)

  1. Procédé pour former des tronçons de conduite courbes avec des tubes en acier (16) munis d'un revêtement de mortier (14) qui recouvre la surface interne (18) du tube (16),
    caractérisé en ce que
    l'on creuse au moins une gorge annulaire (12) dans ledit revêtement de mortier (14); et
    l'on cintre ledit tube en acier (16) au niveau de ladite gorge annulaire (12).
  2. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que, après le cintrage du tube (16), on referme ladite gorge annulaire (12) avec du mortier.
  3. Procédé selon la revendication 2, caractérisé en ce que l'on creuse ladite gorge annulaire (12) dans ledit mortier à l'aide d'un jet d'eau (20) sous haute pression.
  4. Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que pour le creusement de ladite gorge annulaire (12), on utilise un dispositif de coupe (10) comprenant un support rotatif (26) centré dans ledit tube (16) et muni d'une ou plusieurs buses (22) alimentées en eau sous haute pression.
  5. Procédé selon la revendication 4, caractérisé en ce que ledit support rotatif (26) est centré dans le tube (16) à l'aide de trois bras télescopiques (28).
  6. Procédé selon la revendication 4 ou 5, caractérisé en ce que ledit support rotatif (26) est muni d'un arbre d'entraínement (32) agencé dans l'axe du tube (16); un support de guidage (34) centré dans le tube (16) à l'aide de trois bras télescopiques (28) guidant ledit arbre d'entraínement (32) à une certaine distance dudit support rotatif (26).
  7. Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 6, caractérisé en ce que ledit tube en acier (16) est cintré à l'aide d'une cintreuse (42) qui comprend un sabot de cintrage fixe (44) situé au niveau de ladite gorge annulaire (12), ainsi qu'un sabot de cintrage mobile (46) et un sabot de butée (48) situés de part et d'autre de ladite gorge annulaire (12).
  8. Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 7, caractérisé en ce qu'une réfection du revêtement de mortier (14) au niveau de ladite gorge annulaire (12) se fait après cintrage à l'aide d'un engin mécanique de réfection (52) introduit dans le tube (16).
  9. Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 9, caractérisé en ce
    l'on creuse au plusieurs gorges annulaires (12, 12', 12", 12"') axialement espacées dans ledit revêtement de mortier (14) d'un tronçon de conduite droit de tube; et
    l'on cintre ensuite ledit tube en acier (16) au niveau de ces gorges annulaires (12, 12', 12", 12"') de façon à obtenir une courbure quasi continue.
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