FR2551837A1

FR2551837A1 - METHOD AND DEVICE FOR PROVIDING A PROTECTIVE COATING ON TUBES

Info

Publication number: FR2551837A1
Application number: FR8314363A
Authority: FR
Inventors: Michel Clotilde
Original assignee: ISOLATIONS FOURNIT USINES STE
Current assignee: ISOLATIONS FOURNIT USINES STE
Priority date: 1983-09-09
Filing date: 1983-09-09
Publication date: 1985-03-15
Also published as: WO1985001245A1; EP0160000A1

Abstract

In the process for coating a metal pipe (1) at least one thermo-plastic material tape (2) is rolled to the preheated surface of the pipe. The heating of the pipe is limited both superficially and in depth to an area of which the width is related to that of the tape (2) to be applied and the application of said tape (2) is carried out at a sufficiently close distance to the heating area so that the surface temperature of the pipe (1) in the thus preheated area is compatible with the adhesion of said tape. Utilization for coating metal pipes with a protection layer of plastic material.

Description

La présente invention concerne un procédé et un dispositif permettant d'effectuer un revêtement de protection extérieur des tubes, notamment de tubes métalliques. Ce procédé est du genre comportant un préchauffage du tube devant recevoir les produits de revêtement généralement extrudés, notamment en polyéthylène. The present invention relates to a method and a device for carrying out an external protective coating of tubes, in particular of metal tubes. This process is of the type comprising a preheating of the tube which must receive the generally extruded coating products, in particular made of polyethylene.

Dans les procédés connus, après le traitement de surface requis, on procède au préchauffage d'une partie importante du tube préalablement à la pose du complexe de revêtement. Selon ces procédés, une partie importante du tube est préchauffée circon férentiellement soit, dans un four à gaz, soit par induction électrique lors du passage en rotation du tube allant recevoir, par enroulement hélicoïdal, une fine pellicule de colle (généralement appelée primaire) et une ou plusieurs pellicules thermoplastiques consti tutives du revêtement, Ce complexe pouvant d'ailleurs être posé en une ou plusieurs opérations. In known methods, after the required surface treatment, a substantial part of the tube is preheated before the installation of the coating complex. According to these methods, a large part of the tube is preheated circumferentially either in a gas oven or by electric induction during the rotation of the tube going to receive, by helical winding, a thin film of glue (generally called primary) and one or more thermoplastic films constituting the coating. This complex can moreover be applied in one or more operations.

Le film de colle est en contact avec le métal et responsable de l'adhérence du revêtement thermoplastique sur le support métallique. The adhesive film is in contact with the metal and responsible for the adhesion of the thermoplastic coating to the metal support.

L'accrochage de la ou des pellicules thermoplastiques extrudées à chaud, avec le métal se fait par cette colle extrudée à chaud adhérenteau support, et, en même temps, avec la pellicule thermoplastique en contact avec cette colle. Pour assurer cette adhérence, la surface du tube doit être préchauffée pour favoriser la liaison. The attachment of the hot extruded thermoplastic film or films with the metal is done by this hot extruded adhesive adhering to the support, and, at the same time, with the thermoplastic film in contact with this adhesive. To ensure this adhesion, the tube surface must be preheated to promote bonding.

Parmi les inconvénients de ces procédés connus, on peut citer:
une variation de la température conférée au tube selon les conditions ambiantes et le temps plus ou moins long selon l'éloignement de la source de préchauffage au moment où le complexe de revêtement
est posé sur le tube;
une consommation excessive de calories
nécessaires au préchauffage d'une masse importante de
métal, (notamment pour les tubes de forte épaisseur de métal)
la chute de température en surface entre
le moment du préchauffage et celui de la pose du
complexe thermoplastique peut être de moitié et plus en fonc
tion de l'épaisseur du tube métallique, de la vitesse
d'avancée du tube et de la distance existant entre la
source de chaleur et la pose sur ce tube métallique
du complexe thermoplastique.Among the disadvantages of these known methods, we can cite:
a variation in the temperature imparted to the tube depending on the ambient conditions and the more or less long time depending on the distance from the preheating source at the time when the coating complex
is placed on the tube;
excessive calorie consumption
necessary for preheating a large mass of
metal, (especially for heavy metal tubes)
the drop in surface temperature between
when to preheat and when to install the
thermoplastic complex can be half and more in function
the thickness of the metal tube, the speed
tube advance and the distance between the
heat source and laying on this metal tube
of the thermoplastic complex.

La Demanderesse a ainsi établi, à titre
d'exemple, pour une source de chaleur et une vitesse
d'avancement données, les déperditions de calories en
surface dans le cas d'un tube de 31,5 mon d'épaisseur,
cette déperdition se traduisant par une chute de tempé
rature à mesure qu'on s'éloigne du four:
La température de surface du métal a la sortie
du four étant 2640C, on obtient les chiffres suivants
Avancement Température de surface
100 mm 2150C
200 mm 1950C
250 mm 1870C
300 mm 1800C
400 mm 1700C
500 mm 1620C
Ceci impose de prévoir une surchauffe du tube pour compenser la déperdition de chaleur en raison de l'éloignement plus ou moins grand de la source calorifique de préchauffage par rapport à l'emplacement de pose du complexe de revêtement.The Applicant has thus established, as
example, for a heat source and a speed
progress data, the calorie losses in
surface in the case of a tube of 31.5 my thickness,
this loss resulting in a drop in temperature
crosses out as you move away from the oven:
The surface temperature of the metal at the outlet
of the oven being 2640C, the following figures are obtained
Progress Surface temperature
100 mm 2150C
200 mm 1950C
250 mm 1870C
300 mm 1800C
400 mm 1700C
500 mm 1620C
This requires to provide an overheating of the tube to compensate for the heat loss due to the greater or less distance of the heat source of preheating relative to the installation location of the coating complex.

De plus, des moyens importants de refroidis
sement sont nécessaires après la pose du complexe de revêtement en fonction de la retransmission des calories stockées dans la masse du métal qui continue à chauffer, donc à conserver au complexe sa nature molle d'origine à la sortie de l'extrusion.In addition, significant means of cooling
are necessary after the installation of the coating complex as a function of the retransmission of the calories stored in the mass of the metal which continues to heat, therefore to keep the complex its original soft nature at the exit of the extrusion.

La présente invention vise à remédier à ces inconvénients et sujétions. The present invention aims to remedy these drawbacks and constraints.

Suivant l'invention, le procédé de revêtement de tubes métalliques au moyen de matières thermoplastiques, dans lequel au moins un ruban de ladite matière est enroulé sur la surface préchauffée du tube, est caractérisé en ce qu'on limite le chauffage du tube tant en surface qu'en profondeur à une zone dont la largeur est en relation avec celle du ruban à appliquer et en ce que l'application de ce ruban est effectuée à une distance suffisamment proche de la zone de chauffage pour que la température superficielle du tube dans la région ainsi chauffée soit compatible avec le collage dudit ruban. According to the invention, the method of coating metal tubes using thermoplastic materials, in which at least one strip of said material is wound on the preheated surface of the tube, is characterized in that the heating of the tube is limited both in surface only in depth to an area the width of which is in relation to that of the tape to be applied and in that the application of this tape is carried out at a distance close enough to the heating area so that the surface temperature of the tube in the region thus heated is compatible with the bonding of said tape.

Ce procédé limite considérablement la déperdition de chaleur relativement aux procédés antérieurs comportant le chauffage à coeur de l'intégralité du tube. La quantité de chaleur peut ainsi être ramenée au quart de celle antérieurement nécessaire. This method considerably limits the heat loss relative to the previous methods comprising heating the entire tube to the core. The amount of heat can thus be reduced to a quarter of that previously required.

D'autre part, ce chauffage faible puisque très superficiel limite de manière importante les moyens et installations de refroidissement nécessaires juste après la pose du complexe de revêtement thermoplastique puisque la quantité de chaleur stockée dans l'épaisseur du métal, à faire disparaître, est très faible. On the other hand, this weak heating since it is very superficial significantly limits the cooling means and installations required just after the installation of the thermoplastic coating complex since the amount of heat stored in the thickness of the metal, to be removed, is very low.

Suivant l'invention également, le dispositif pour effectuer le revêtement à chaud de tubes métalliques au moyen de matières thermoplastiques en ruban, comprenant des moyens pour faire avancer axialement le tube à revêtir et pour le faire tourner autour de son axe, des moyens pour le chauffage du tube pendant son déplacement et au moins une extrudeuse débitant un ruban thermoplastique de largeur déterminée qui est enroulé.à mesure sur le tube est caractérisé en ce que les moyens de chauffage du tube sont aménagés pour chauffer une zone limitée de celui-ci, en relation avec la largeur du ruban, ces moyens étant disposés en amont et à proximité de l'extrudeuse. Also according to the invention, the device for carrying out the hot coating of metal tubes by means of thermoplastic ribbon materials, comprising means for axially advancing the tube to be coated and for rotating it about its axis, means for the heating of the tube during its movement and at least one extruder delivering a thermoplastic ribbon of determined width which is wound. As the tube is characterized, the means for heating the tube are designed to heat a limited area thereof, in relation to the width of the ribbon, these means being arranged upstream and near the extruder.

L'installation peut ainsi être notablement simplifiée et nécessiter un investissement très réduit. Installation can thus be significantly simplified and require a very low investment.

De préférence, les moyens de chauffage sont aménagés pour transmettre la chaleur suivant une zone sensiblement rectangulaire, s'étendant parallèlement à l'axe du tube. Preferably, the heating means are arranged to transmit the heat in a substantially rectangular area, extending parallel to the axis of the tube.

Ces moyens de chauffage peuvent être avantageusement du type a induction ou être constitués par une batterie de brûleurs. These heating means may advantageously be of the induction type or be constituted by a battery of burners.

D'autres particularités de 11 invention résulteront encore de la description ci-après. Other features of the invention will also result from the description below.

Aux dessins annexés, donnés à titre d'exemples non limitatifs:
la figure 1 est une vue schématique en bout de l'installation en#fonctionnement;
la figure 2 est une vue latérale correspondante;
la figure 3 est un schéma perspectif d'un fragment de tube revêtu.In the appended drawings, given by way of nonlimiting examples:
Figure 1 is a schematic end view of the installation in # operation;
Figure 2 is a corresponding side view;
Figure 3 is a perspective diagram of a fragment of coated tube.

la figure 4 est une vue en bout d'une réalisation industrielle de l'installation,
la figure 5 est une vue latérale de cette installation,
la figure 6 représente des courbes montrant l'évolution après chauffage de la température à la surface
extérieure du tube en fonction du temps pour trois épaisseurs différentes d'acier a, b, c.FIG. 4 is an end view of an industrial embodiment of the installation,
FIG. 5 is a side view of this installation,
FIG. 6 represents curves showing the evolution after heating of the surface temperature
outside of the tube as a function of time for three different thicknesses of steel a, b, c.

Dans la réalisation particulière de l'inven
tion visée aux figures 1 à 3, on voit en 1 le tube à
revetir qui se déplace hélicoidalement avec une compo
sante de translation F et de rotation G, la vitesse F
étant déterminée pour permettre, par exemple (voir figure 3.In the particular realization of the invention
tion referred to in Figures 1 to 3, we see in 1 the tube to
coating which moves helically with a composition
health of translation F and rotation G, speed F
being determined to allow, for example (see Figure 3.

la superposition de trois couches de rubans thermoplas
tiques 2a, 2b, 2c.the superposition of three layers of thermoplastic ribbons
ticks 2a, 2b, 2c.

Le primaire 3 constitué par une matière thermoplastique collante est amené en ruban sur le tube 1 par une tête d'extrusion 11 avec une largeur telle qu'il se produise un léger chevauchement du ruban collant, de manière à garnir toute la surface du tube 1. The primer 3 consisting of a sticky thermoplastic material is brought into tape on the tube 1 by an extrusion head 11 with a width such that a slight overlap of the sticky tape occurs, so as to fill the entire surface of the tube 1 .

En aval de la tête 11 par rapport au sens G sont disposées une ou plusieurs têtes d'extrusion telles que 12 qui délivrent chacune un ruban thermoplastique 2. Downstream of the head 11 relative to the direction G are arranged one or more extrusion heads such as 12 which each deliver a thermoplastic tape 2.

(On n'a représenté sur les lignes que l'une de ces têtes 12 délivrant le ruban 2a). Des galets presseurs tels que 13 assurent l'application des rubans ~2 sur le tube 1 par pressage.(Only one of these heads 12 delivering the ribbon 2a has been shown on the lines). Pressure rollers such as 13 ensure the application of the tapes ~ 2 on the tube 1 by pressing.

Conformément à la présente invention, le chauffage du tube 1 n'est assuré que localement tant en surface qu'en profondeur par un moyen de chauffage 4 disposé le long du tube 1 parallèlement à son axe et qui n'intéresse qu'une zone limitée de la surface de ce tube en relation avec la largeur du ruban à appliquer. Par exemple comme le montre la figure 2, la largeur des moyens de chauffage 4 peut correspondre sensiblement à celle du ruban collant 3. According to the present invention, the heating of the tube 1 is only ensured locally both on the surface and in depth by a heating means 4 arranged along the tube 1 parallel to its axis and which only concerns a limited area. of the surface of this tube in relation to the width of the tape to be applied. For example, as shown in FIG. 2, the width of the heating means 4 can correspond substantially to that of the adhesive tape 3.

Les moyens de chauffage 4 sont placés à une distance suffisamment proche du ruban collant 3 pour que la température superficielle du tube reste compatible avec l'adhérence à chaud de la matière plastique. The heating means 4 are placed at a distance close enough to the adhesive tape 3 so that the surface temperature of the tube remains compatible with the hot adhesion of the plastic.

Les moyens de chauffage 4 peuvent etre avantageusement du type à induction, l'élément rayonnant de contour rectangulaire étant placé à distance faible mais réglable de la paroi du tube 1. The heating means 4 can advantageously be of the induction type, the radiating element of rectangular outline being placed at a small but adjustable distance from the wall of the tube 1.

Bien entendu, on peut aussi assurer le chauffage au moyen d'une rampe de brûleurs à gaz définissant un front de flammes rectangulaire dirigé vers le tube.Of course, it is also possible to provide heating by means of a gas burner ramp defining a rectangular flame front directed towards the tube.

En aval du système de guidage précité, est disposé un système de refroidissement 5 dimensionné de façon à éliminer la chaleur stockée superficiellement dans le métal du tube 1 et dans le complexe de revêtement thermoplastique pour permettre le contact du tube revêtu avec les moyens de manutention tels que galets obliques , sans risque d'endommager le revêtement. Downstream of the aforementioned guide system, there is a cooling system 5 dimensioned so as to remove the heat stored superficially in the metal of the tube 1 and in the thermoplastic coating complex to allow contact of the coated tube with the handling means such as oblique rollers, without risk of damaging the coating.

L'invention se traduit ainsi son seulement par un bilan énergétique très favorable mais encore par une économie et une simplification au niveau des moyens de refroidissement. The invention thus only results in a very favorable energy balance but also in saving and simplifying the cooling means.

On va maintenant décrire, en référence aux figures 4 et 5, un exemple de réalisation industrielle du dispositif selon l'invention. Sur ces figures, on retrouve le tube 1 à revêtir animé d'un mouvement de rotation G et de translation F. Les têtes d'extrusion 11 et 12 délivrant respectivement un film primaire 3 et une bande 2a en matière plastique, sont maintenues en position superposée, au moyen d'une potence 15. We will now describe, with reference to Figures 4 and 5, an industrial embodiment of the device according to the invention. In these figures, we find the tube 1 to be coated animated by a rotational movement G and translation F. The extrusion heads 11 and 12 respectively delivering a primary film 3 and a strip 2a of plastic material, are held in position superimposed, by means of a jib 15.

Les moyens de chauffage 4 par induction sont supportés par un bras 16 articulé en 17 à une potence fixe 18. Les éléments 4a et 4b de chauffage à induction sont montés dans un chariot 19 équipé de roulettes 20 qui prennent appui contre la surface extérieure du tube 1. Ce chariot est articulé en 19a au bras 16. Lors de la rotation du tube 1, les roulettes 20 roulent sur le tube et maintiennent ainsi un espacement déterminé entre la surface du tube 1 et les éléments 4a, 4b de chauffage par induction. The induction heating means 4 are supported by an arm 16 articulated at 17 to a fixed bracket 18. The elements 4a and 4b of induction heating are mounted in a carriage 19 fitted with rollers 20 which bear against the outside surface of the tube 1. This carriage is articulated in 19a to the arm 16. During the rotation of the tube 1, the rollers 20 roll on the tube and thus maintain a determined spacing between the surface of the tube 1 and the elements 4a, 4b of induction heating.

L'alimentation électrique de ces éléments 4a, 4b est assurée au moyen de câbles flexibles 21 supportés par la potence 18.The electrical supply of these elements 4a, 4b is ensured by means of flexible cables 21 supported by the bracket 18.

Les tubulures flexibles 22 également fixées à la potence 18 contiennent un liquide de refroidissement pour alimenter le système de refroidissement 5. The flexible pipes 22 also fixed to the bracket 18 contain a coolant to supply the cooling system 5.

Les éléments 4a, 4b de chauffage par induction, peuvent être par exemple des inducteurs linéaires d'une puissance égale à 90 kw, alimentés par un courant de fréquence égale à 1 000 Hz. The elements 4a, 4b of induction heating, can for example be linear inductors with a power equal to 90 kw, supplied by a current of frequency equal to 1000 Hz.

A titre d'exemple, la vitesse tangentielle du tube 1 peut etre égale à 45 m/min. La vitesse de translation du tube 1 suivant son axe peut être égale à 200 mm/tour. For example, the tangential speed of the tube 1 can be equal to 45 m / min. The speed of translation of the tube 1 along its axis can be equal to 200 mm / revolution.

Dans ces conditions, on recouvre 9 m2 du tube 1 par minute.Under these conditions, 9 m2 of tube 1 are covered per minute.

Dans l'exemple considéré ci-dessus, on obtient les courbes d'évolution de la température 8 (OC) en fonction du temps t (sec.) et de la longueur (1) parcourue en mm, représentées sur la figure 6. In the example considered above, the temperature evolution curves 8 (OC) are obtained as a function of the time t (sec.) And the length (1) traveled in mm, shown in FIG. 6.

Sur cette figure 6, les références a, b, c représentent respectivement les températures repérées à la surface extérieure du tube pour des épaisseurs d'acier respectivement égales à 32,4, 20,8, 5,4 mm. In this FIG. 6, the references a, b, c respectively represent the temperatures identified on the external surface of the tube for thicknesses of steel respectively equal to 32.4, 20.8, 5.4 mm.

La référence d représente la température repérée à l'intérieur du tube 1 pour une épaisseur égale à 5,4 mm. The reference d represents the temperature located inside the tube 1 for a thickness equal to 5.4 mm.

La référence ç désigne la période pendant laquelle le chauffage est mis en oeuvre. Dans l'exemple considéré, cette période est égale à 0,7 seconde environ. The reference ç designates the period during which the heating is implemented. In the example considered, this period is equal to approximately 0.7 seconds.

Au bout d'un temps égal à 1 seconde, après la fin de la période de chauffage, on relève les températures suivantes
1390C à l'épaisseur égale à 5,4 mm
540C à l'épaisseur égale à 20,8 mm
420C à l'épaisseur égale à 32,4mm.After a time equal to 1 second, after the end of the heating period, the following temperatures are noted
1390C at a thickness equal to 5.4 mm
540C at a thickness equal to 20.8 mm
420C at a thickness equal to 32.4mm.

Bien entendu l'invention n'est pas limitée à l'exemple que l'on vient de décrire et on peut apporter à celui-ci de nombreuses modifications sans sortir du cadre de l'invention. Of course, the invention is not limited to the example which has just been described and many modifications can be made to it without departing from the scope of the invention.

Ainsi d'autres moyens que les roulettes 20 pourraient être prévus, pour maintenir un espacement déterminé entre les moyens de chauffage et la surface extérieure du tube. Thus, means other than the rollers 20 could be provided, to maintain a determined spacing between the heating means and the external surface of the tube.

Par ailleurs, les deux têtes d'extrusion 11 et 12 au lieu d'être placées latéralement en regard du tube 1, pourraient très avantageusement être disposées directement au-dessus de ce tube, ce qui permettrait également d'avoir la source de chaleur le plus près possible de la surface du tube qui va recevoir le ruban de primaire. Furthermore, the two extrusion heads 11 and 12 instead of being placed laterally opposite the tube 1, could very advantageously be arranged directly above this tube, which would also allow the heat source to be obtained. as close as possible to the surface of the tube which will receive the primary tape.

En outre, au lieu d'appliquer les rubans 3 et 2 directement sur le tube en acier préchauffé, ceux-ci pourraient être enroulés sur une couche de résine époxy préalablement appliquée sur le tube et préchauffée par les moyens de chauffage. Une telle couche d'époxy améliore l'adhérence des rubans en matière plastique et évite leur décollage par effet cathodique. In addition, instead of applying the tapes 3 and 2 directly to the preheated steel tube, these could be wound on a layer of epoxy resin previously applied to the tube and preheated by the heating means. Such an epoxy layer improves the adhesion of the plastic tapes and prevents them from being peeled off by cathodic effect.

Claims

1. Method for coating metal tubes (1) by means of thermoplastic materials, in which at least one strip (2) of said material is wound on the preheated surface of the tube, characterized in that the heating of the tube is limited as much on the surface only in depth to an area whose width is in relation to that of the tape (2) to be applied and in that the application of this tape (2) is carried out at a distance sufficiently close to the heating area that the surface temperature of the tube (1) in the region thus preheated is compatible with the bonding of said tape.

2. Device for carrying out the hot coating of metal tubes (1) by means of thermoplastic ribbon materials (2), comprising means for axially advancing the tube to be coated and for rotating it around its axis, means ( 4) for heating the tube (1) during its movement and at least one extruder (2) delivering a thermoplastic tape (2) of determined width which is wound as the tube, characterized in that the means (4) of heating tube (1) are arranged to heat a limited area thereof, in relation to the width of the tape (2), these means (4) being arranged upstream and near the extruder (2).

3. Device according to claim 2, characterized in that the heating means (4) are arranged to transmit heat in a substantially rectangular area, extending parallel to the axis of the tube (1).

4. Device according to claims 2 or 3, characterized in that the heating means (4) are of the induction type.

5. Device according to claims 2 or 3, characterized in that the heating means comprise a battery of burners.

6. Device according to one of claims 1 to 5, characterized in that the heating means (4) are fixed to an articulated support (16), means (20) being provided to maintain a determined spacing between the means heater and the outer surface of the tube (1).

7. Device according to claim 6, characterized in that said means comprise a carriage (19) articulated to the support (16) which carries the heating means (4) and equipped with rollers (20) bearing on the outer surface of the tube (1).