FR2808864A1 - Pipeline a resistance amelioree au flambage - Google Patents

Abstract

L'invention concerne un pipeline 1 constitué d'une enveloppe externe 31 et d'une enveloppe interne 30 séparées par un matériau isolant 33, destiné au transport d'effluents en mer.L'enveloppe externe 31 présente un ensemble de cannelures 34 espacées les unes des autres et réparties au moins sur une partie de sa surface et sur toute sa longueur. Les cannelures 34 sont disposées de manière concentrique par rapport à l'axe longitudinal XX, par exemple en section suivant un cercle. On améliore de manière très sensible la résistance au flambage pour une même épaisseur de paroi.

Description

Le secteur technique de la présente invention est celui des pipelines ou conduites immergés au fond de la mer et destinés au transport d'effluents.

I1 est bien connu d'utiliser des pipelines à enveloppe simple ou multiple pour transporter des effluents au fond de la mer.

Le plus souvent, les pipelines double enveloppe comportent un isolant inséré entre les deux enveloppes afin de diminuer les pertes thermiques A titre documentaire, on pourra se reporter au brevet FR-A-2 746 891 déposé antérieurement par le demandeur. pipeline décrit procure d'excellentes performances matière d'isolation. Mais ce pipeline reste lourd, car il comporte deux enveloppes en acier dans sa configuration préférée. Ceci peut être pénalisant lors opérations de convoyage et surtout de pose où la masse supportée par le navire en mer peut devenir rédhibitoire par rapport aux équipements montés sur ce navire, comme par exemple les tensionneurs.

Dans le cas des poses en mer profonde, problème de la masse peut également devenir limitant pour les pipelines à simple enveloppe.

Quelle que soit la réalisation du pipeline, on sait que pour une enveloppe ou un tube rond idéal la pression d'écrasement sous l'effet de la pression hydrostatique est toujours nettement supérieure à la pression de flambage réellement constatée. Cette réduction est due aux imperfections de fabrication telles que l'ovalisation du tube, les méplats, les variations d'épaisseur, etc.

Le besoin se fait sentir actuellement de disposer de pipelines offrant une masse allégée sans pour autant compromettre leur capacité à résister aux sollicitations mécaniques et sans altérer leur résistance au flambage à la pression hydrostatique.

I1 est d'autre part évident qu'une réduction de l'épaisseur de la paroi des tubes mis en jeu pourrait amener des réductions de coûts, directs et indirects, significatives.

L'état de l'art actuel préconise l'utilisation de raidisseurs (dénommés "buckle arrestors" vocable anglais) quand les épaisseurs de paroi des tubes sont inférieures à celles exigées par les codes Or, ces raidisseurs étant en général des pièces rapportées qu'il faut souder au tube principal, on ne peut économiquement les utiliser pour empêcher l'initiation d'un flambage ils ont pour fonction de limiter la propagation du flambage en cas d'initiation due à une imperfection plus grande que prévue (par exemple ovalisation excessive lors de la pose).

C'est pourquoi le but de la présente invention est de fournir un nouveau pipeline, à simple enveloppe ou à enveloppes multiples, présentant une masse fortement allégée pour une même résistance à l'écrasement, ou inversement offrant une augmentation très appréciable de la résistance au flambage pour une même épaisseur de paroi d'enveloppe.

L'invention a pour objet un pipeline constitué d'une ou plusieurs enveloppes destiné au transport effluents en mer, caractérisé en ce qu'au moins enveloppe présente un ensemble de cannelures espacées les unes des autres et réparties au moins sur une partie de sa surface.

Selon une caractéristique du pipeline selon l'invention, les cannelures sont réparties toute la longueur de l'enveloppe déformée.

Selon une autre caractéristique du pipeline, les cannelures sont espacées les unes des autres d'une distance sensiblement comprise entre 0,25 3 fois le diamètre extérieur de l'enveloppe.

Selon une autre caractéristique du pipeline, les cannelures sont disposées de manière concentrique par rapport à l'axe longitudinal XX.

Selon encore une autre caractéristique de l'invention, les cannelures sont disposées section sensiblement suivant un cercle.

Selon une variante de réalisation, les cannelures sont réalisées sous forme d'une spirale de pas sensiblement compris entre 0,25 et 3 fois diamètre extérieur de l'enveloppe.

Selon une autre caractéristique de l'invention, les cannelures ont une profondeur comprise entre 1 et 10$ de la valeur du diamètre extérieur de l'enveloppe Les cannelures présentent en fond de gorge une largeur sensiblement comprise entre 1 mm et 30$ de la valeur du diamètre extérieur de l'enveloppe.

Selon une variante de réalisation dans laquelle le pipeline' est constitué d'une enveloppe externe et d'une enveloppe interne, les cannelures sont pratiquées par déformation de ladite enveloppe externe.

Avantageusement, le fond des cannelures est en contact avec l'enveloppe interne et un matériau de remplissage peut être inséré entre deux cannelures consécutives.

Selon une autre variante de réalisation les deux tubes constituent une enceinte étanche, et matériau isolant thermique est interposé entre l'enveloppe interne et l'enveloppe externe.

Avantageusement, le fond des cannelures est en appui contre l'isolant.

Selon encore une autre réalisation, le pipeline est constitué de plusieurs enveloppes et les cannelures sont pratiquées sur au moins une des enveloppes.

Un tout premier avantage de l'invention réside dans l'amélioration de la résistance au flambage du pipeline et donc de la possibilité de réduire les épaisseurs de la ou des enveloppes utilisées.

Un autre avantage de cette réalisation réside dans la reprise d'efforts de cisaillement entre les deux enveloppes lorsqu'un isolant est serré par les cannelures sur le tube interne.

D'autres caractéristiques, détails et avantages de l'invention ressortiront plus clairement à la lecture du complément de description donné ci-après à titre indicatif en relation avec des dessins sur lesquels - la figure 1 représente une coupe longitudinale d'un pipeline simple enveloppe, - la figure 2 représente une coupe longitudinale d'un pipeline double enveloppe sans isolant, - et la figure 3 représente une coupe longitudinale d'un pipeline double enveloppe avec isolant.

Dans la mise en aeuvre de l'invention, on peut réaliser diverses configurations par exemple à une enveloppe seule annelée, de deux enveloppes une annelée l'autre lisse, plus de deux enveloppes moins une annelée et les autres lisses.

Suivant le mode de réalisation représenté en coupe sur la figure 1, le pipeline 1 est constitué d'une enveloppe unique 2 sur laquelle on a réalisé des cannelures 3. Suivant l'invention, déforme périodiquement l'enveloppe 2 de manière annulaire en y appliquant une pression pour réaliser les cannelures 3, en opérant indifféremment de l'extérieur ou de l'intérieur. On obtient ainsi une succession bombages 4 séparés par les cannelures.

Ces cannelures jouent le rôle de raidisseurs et permettent de s'affranchir des codes d'ingénierie conventionnels que l'homme de l'art doit appliquer pour concevoir un pipeline. On peut donc utiliser des enveloppes d'épaisseur plus faible, donc de masse allégée, tout en conservant une résistance suffisante par rapport aux sollicitations mécaniques L'invention apporte donc un progrès technique certain, à l'encontre des connaissances classiques de l'homme métier de ce domaine technique.

Ces cannelures peuvent être réalisées de manière variée. Une manière particulièrement économique consisterait, à titre indicatif, à mettre en oeuvre une machine décrite dans le brevet FR-2 786 3 au nom du demandeur, incorporant un patin de déformation conformé à la forme prévue pour la cannelure, que l'on vient appliquer contre l'enveloppe qui serait ainsi déformée par effet de pression. Ladite machine présente bien entendu l'avantage d'être utilisée au cours de l'assemblage du pipeline quelle que soit sa forme de réalisation (à une ou plusieurs enveloppes).

Dans le mode de réalisation précédent, on peut diminuer les pertes de charge liées au profil interne de l'enveloppe 2 en remplissant les creux avec un matériau 5 de masse volumique faible, du polyéthylène par exemple, afin que, au regard de l'effluent transporté, on obtienne une surface cylindre interne lisse. Cette opération peut être réalisée par simple coulage de la matière utilisée sans qu'il soit nécessaire de donner plus de détails.

Suivant le mode de réalisation représenté sur la figure 2, le pipeline 1 comporte deux enveloppes 20 et 21, l'une 20 interne lisse et l'autre 21 externe. Dans cette réalisation, les cannelures 23 sont pratiquées sur l'enveloppe externe 21 comme expliqué précédemment. On peut s'arranger pour que le fond 24 des cannelures 23 vienne en appui sur la surface externe de l'enveloppe interne 20. Comme précédemment, les cannelures 23 sont séparées par des bombages 26. L'enveloppe externe 21 peut être soudée ou non au niveau de ses extrémités sur l'enveloppe interne. On peut également laisser l'espace interne entre les deux enveloppes en communication avec le milieu extérieur ou le fermer. On peut encore y incorporer un matériau de remplissage 25 entre l'enveloppe interne et chaque bombage, c'est-à-dire entre deux cannelures consécutives. Dans cette configuration, la résistance de l'enveloppe externe étant améliorée, on peut réduire sensiblement l'épaisseur de enveloppe interne et donc sa masse.

Ainsi, pour un pipeline à double enveloppe où l'enveloppe interne est réalisée en un matériau d'un coût élevé (par exemple réalisé en Invar ou en titane), on peut avantageusement réduire l'épaisseur deux enveloppes grâce à la mise en place d'un ensemble de cannelures adapté.

Suivant un autre mode de réalisation de l'invention représenté sur la figure 3, le pipeline 1 constitué de deux enveloppes (ou tubes) 30 et 31, l' interne véhiculant l'effluent, l'autre 31 externe. Cette dernière en combinaison avec un matériau isolant thermique 33 permet d'isoler le tube interne afin de réduire les pertes de calories. Cette réalisation est classique et on peut se reporter au brevet antérieur FR-2 746 au nom du demandeur pour plus de précision. Dans mode de réalisation, les cannelures 34 sont pratiquées sur l'enveloppe externe 31. Sur la figure, on voit que le fond 35 de chaque cannelure 34 vient en contact avec le matériau isolant 33. Comme précédemment, les cannelures 34 sont séparées par des bombages 36. Cette réalisation s'avère d'autant plus avantageuse si on utilise un isolant présentant une bonne résistance à l'écrasement comme c'est le cas de l'isolant décrit dans le brevet cité précédemment. Il va de soit que l'isolant 33 peut être déformé lors de la réalisation des cannelures.

Bien entendu, les cannelures peuvent présenter des formes variées. A titre d'exemple, la largeur (1) d'une cannelure 3, ou 23, ou 34 peut être comprise entre 1 mm et 10 cm lorsqu'elle présente un profil régulier et la distance (d) entre deux cannelures consécutives peut être comprise entre environ un quart du diamètre de l'enveloppe cannelée et trois fois ce diamètre.

A titre d'exemple particulier, on peut réaliser un pipeline 1 constitué d'une enveloppe interne 30 273 mm de diamètre extérieur et d'épaisseur 12,7 d'une enveloppe externe 31 de 324 mm de diamètre extérieur et d'épaisseur 6,35 mm, délimitant un espace annulaire de 19 mm dans lequel on a disposé un isolant 33, microporeux par exemple, de 15 mm d'épaisseur, on peut réaliser des cannelures profondes de 10 mm, larges de 4 mm fond de gorge, et espacées de 30 cm environ. Les deux enveloppes peuvent alors constituer une enceinte étanche. Des tests ont permis de mesurer que le tube extérieur (ou enveloppe extérieure) d'un tel pipeline résiste à une pression de flambage de l'ordre de 13.106 Pa. Le même tube démuni de cannelures présente une résistance au flambage de l'ordre de 40 à 50.105 Pa. Ce résultat permet de concevoir des pipelines avec des tolérances beaucoup moins strictes au niveau des enveloppes. Bien entendu, le pipeline 1 peut être utilisé pour véhiculer les effluents vers la terre ferme sans modification de structure pas nécessairement au fond de la mer.

Dans les exemples décrits ci-dessus, on a schématisé des cannelures 3, ou 23, ou 34, réalisées sensiblement de manière concentrique avec un profil régulier rapport à l'axe XX du pipeline. I1 va sans dire que ces cannelures pourraient être réalisées de manière inclinée par rapport à l'axe XX ou bien de manière excentrique.

En variante, on peut encore espacer les cannelures 3, ou 23, ou 34 et/ou les bombages 4, ou 2 ou 36 de manière régulière et/ou irrégulière, avec des profondeurs différentes.

De même encore, on a décrit des cannelures 3, ou 23, ou 34 selon une courbe fermée. I1 va sans dire que ces cannelures pourraient être réalisées suivant courbe ouverte, par exemple une spirale.

Enfin, lorsque le pipeline est constitué plus de deux enveloppes, les cannelures peuvent être réalisées sur enveloppe quelconque, par exemple sur enveloppe la plus interne, ou sur une des enveloppes internes, ou sur enveloppe externe. En variante encore, les cannelures peuvent être réalisées sur certaines enveloppes ou sur toutes les enveloppes.

Claims (1)

1. REVENDICATIONS <B>1.</B> Pipeline (1) constitué d'une enveloppe destinée au transport d'effluents en mer, caractérisé ce qu'au moins une enveloppe (2) présente un ensemble de cannelures (3) espacées les unes des autres et réparties au moins sur une partie de sa surface. <B>2.</B> Pipeline selon la revendication 1, caractérisé en ce que les cannelures (3) sont réparties sur toute la longueur de l'enveloppe (2). <B>3.</B> Pipeline selon la revendication 1 ou caractérisé en ce que les cannelures (3) ont profondeur comprise entre 1 et 10% de la valeur du diamètre extérieur de l'enveloppe (3). <B>4.</B> Pipeline selon la revendication 3, caractérisé en ce que les cannelures (3) présentent à leur base une largeur en fond de gorge (1) sensiblement comprise entre 1 mm et 30% de la valeur du diamètre extérieur de l'enveloppe (2). 5. Pipeline selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que les cannelures (3) sont disposées de manière concentrique par rapport à l'axe longitudinal XX. <B>6.</B> Pipeline selon la revendication 5, caractérisé en ce que les cannelures (5) sont disposées sensiblement en section suivant un cercle- 7. Pipeline selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que les cannelures (3) sont espacées les unes des autres d'une distance sensiblement comprise entre 0,25 et 3 fois le diamètre extérieur de l'enveloppe (2). <B>8.</B> Pipeline selon l'une quelconque des revendications 1 à 5, caractérisé en ce que les cannelures (5) sont réalisées sous forme d'une spirale de pas sensiblement comprise entre 0,25 et 3 fois le diamètre extérieur l'enveloppe externe (3). <B>9.</B> Pipeline selon l'une quelconque des revendications précédentes du type comportant une enveloppe externe (21, 31) et une enveloppe interne (20, 30) pour le transport des effluents, caractérisé en ce que les cannelures (23 34) sont pratiquées au niveau de ladite enveloppe externe. <B>10.</B> Pipeline selon la revendication 9, caractérisé ce que le fond (24) des cannelures est en contact avec l'enveloppe interne (20). <B>il.</B> Pipeline selon la revendication 10, caractérisé en ce qu'un matériau de remplissage (25) est inséré entre deux cannelures consécutives 12. Pipeline selon la revendication 9, caractérisé ce qu'un matériau isolant (33) est interposé entre l'enveloppe interne (30) et l'enveloppe externe (31), les deux enveloppes constituant une enceinte étanche. <B>13.</B> Pipeline selon la revendication 12, caractérisée en ce que le fond (35) des cannelures (34) est en appui contre l'isolant (33). <B>14.</B> Pipeline selon l'une quelconque des revendications 1 â 13 constitué de plusieurs enveloppes, caractérisé en ce que les cannelures sont pratiquées sur au moins une des enveloppes.