FR3014001A1

FR3014001A1 - Dispositif de renfort mecanique d'un tuyau sous pression

Info

Publication number: FR3014001A1
Application number: FR1361863A
Authority: FR
Inventors: Mathieu Gevodant
Original assignee: Electricite de France SA
Current assignee: Electricite de France SA
Priority date: 2013-11-29
Filing date: 2013-11-29
Publication date: 2015-06-05
Anticipated expiration: 2033-11-29
Also published as: FR3014001B1

Abstract

L'invention concerne un dispositif de renfort mécanique d'un tuyau sous pression, constitué de plusieurs segments de cerce (2a, 2b) liés deux à deux entre eux, caractérisé en ce que chacune des liaisons (4a) entre deux segments de cerce (2a, 2b) est constituée : - d'au moins un premier axe (8a, 8b) traversant un desdits deux segments (2a, 2b), - d'au moins un second axe (8b) traversant un autre desdits deux segments (2a, 2b), et - d'au moins une première plaque de liaison (6a) portant le premier axe (8a) et le second axe (8b). L'invention concerne également un procédé de montage d'un dispositif de renfort.

Description

DOMAINE TECHNIQUE GENERAL ET CONTEXTE DE L'INVENTION L'invention concerne le renforcement mécanique de tuyauteries sous pression telle que les conduites forcées. Plus précisément, l'invention propose un dispositif de renfort mécanique d'un tuyau sous pression, ledit dispositif étant constitué de plusieurs segments de cerce liés deux à deux entre eux. On trouve typiquement des tuyaux sous pressions dans le cadre du transport de l'eau sous pression jusqu'à une centrale hydroélectrique situé en aval d'un réservoir qui l'alimente. On parle alors de conduites forcées. La pression du fluide transporté par la conduite forcée entraîne de fortes contraintes mécaniques sur celle-ci. Des dispositifs de renfort mécanique sont parfois disposés sur la conduite forcée pour compenser ces contraintes afin d'assurer la tenue mécanique de la conduite. En particulier, des frettes constituées de câbles enserrent le tuyau sous pression pour remplir cette fonction de renforcement mécanique. Cependant, ces frettes ne donnent pas entièrement satisfaction quant à leur action de renforcement mécanique et présente surtout des difficultés de remplacement. La possibilité d'utiliser un assemblage de cerces boulonnées est restreinte par les efforts importants auquel est soumis le dispositif de renfort ce qui entraînerait la nécessité d'un surdimensionnement local trop important de ces cerces et des boulons, et donc un poids et un coût prohibitifs. Ces frettes sont donc de plus en plus remplacées par des cerces mécano-soudées, constitué par des profilés roulés puis raboutés par soudage sur site. Cependant certaines difficultés liées au soudage rendent complexes cette mise en place.

Notamment, ce système requiert une faible tolérance d'accostage des différentes portions de cerces, inférieure à 0,1 %. La forte sollicitation des soudures nécessite également la mise en oeuvre de contrôles non destructifs contraignants.

En outre, le placage des cerces sur la tôle peut être rendu difficile lorsque la circularité de la tôle constituant le tuyau sous pression est différente de celle des cerces.

Une surépaisseur doit également être prévue en partie courante des cerces du fait de l'usinage d'un lamage pour mettre en place la latte de soudage, augmentant la masse totale d'acier à utiliser pour les cerces. Le soudage sur site présent également des inconvénients spécifiques tels que la nécessité d'un préchauffage au chalumeau de différentes pièces. De même, la topographie, la végétation, et la géométrie de la conduite forcée peuvent rendre difficile le positionnement de la soudure. Ainsi, la qualité des soudures peut être difficile à maîtriser et il peut être difficile d'obtenir un processus reproductible pour la mise en place le soudage de milliers de cerces le long de la conduite forcée. PRESENTATION DE L'INVENTION Un but général de l'invention est de pallier tout ou partie des défauts des de l'art antérieur, et notamment d'éviter toute opération de soudage. Il est notamment proposé un dispositif de renfort mécanique d'un tuyau sous pression, constitué de plusieurs segments de cerce liés deux à deux entre eux, dans lequel chacune des liaisons entre deux segments de cerce est constituée : - d'au moins un premier axe traversant un desdits deux segments, - d'au moins un second axe traversant l'autre desdits deux segments, et - d'au moins une première plaque de liaison portant le premier axe et le second axe. Un tel dispositif a l'avantage de présenter une mise en place facilitée sur le tuyau sous pression, dans des configurations géométriques et contextuelles variées. Le dispositif introduit également des degrés de liberté liés à la présence d'axe, et permet ainsi d'optimiser de plaquage sur le tuyau. Le dispositif permet en outre de s'assurer de la qualité et de la résistance des liaisons entre les segments de la cerce.35 Ce dispositif est avantageusement complété par les caractéristiques suivantes, prises seules ou en une quelconque de leur combinaison techniquement possible: - chacune des liaisons entre deux segments de cerce comporte deux plaques de liaison portant le premier axe et le second axe, lesdites plaques de liaison étant disposées de part et d'autre de la jonction des segments de cerce qu'elles relient; -le premier axe et le second axe sont des chevilles; - les axes sont rotatifs par rapport aux segments de cerce qu'ils traversent; - le dispositif comprend trois segments de cerce ; - au moins deux plaques de liaison appartenant à deux liaisons distinctes présentent des entraxes différents entre des axes de liaison que lesdites plaques de liaison portent. L'invention concerne également un tuyau sous pression muni d'au moins un dispositif de renfort selon l'invention. Cet au moins un dispositif de renfort peut présenter au moins deux plaques de liaison 6a, 6b, appartenant à deux liaisons distinctes 4a, 4b, 4c de ladite plaque de liaison 6a, 6b, qui présentent des entraxes différents entre des axes de liaison 8a, 8b que lesdites plaques de liaison portent, lesdits entraxes étant adaptés pour que les segments 2a, 2b, 2c dudit dispositif de renfort soient plaqués contre les parois externes du tuyau.

L'invention concerne également un procédé d'installation sur un tuyau sous pression d'un dispositif de renfort selon l'invention. Selon une première variante, le procédé comprend les étapes selon lesquelles : - les liaisons, à l'exception de la dernière d'entre elles, sont mises en place entre les segments de cerce, - des emplacements de trous de ladite dernière liaison, dans la première plaque de liaison et/ou dans les segments de cerce de ladite dernière liaison, destinés aux passages des axes, sont déterminés une fois le dispositif de renfort mis en place sur le tuyau sous pression, - les trous destinés au passage des axes de ladite dernière liaison sont réalisés dans la première plaque de liaison et/ou dans les segments de cerce, - la dernière liaison est mise en place en faisant traverser par les axes les segments à relier par ladite dernière liaison.35 Selon une seconde variante, le procédé comprend les étapes selon lesquelles : - les liaisons, à l'exception de la dernière d'entre elles, sont mises en place entre les segments de cerce, les segments de cerces étant pourvus de trous destinés au passage d'axes de liaison,- une pluralité de plaques de liaison munies d'au moins deux trous destinés au passage d'axes de liaison sont fournies, lesdites plaques de liaisons se distinguant entre elles par différents entraxes entre lesdits au moins deux trous, - une plaque de liaison parmi ladite pluralité de plaques de liaison est choisie sur la base de la correspondance entre son entraxe et l'entraxe des trous destinés au passage d'axes de liaison des segments de la dernière liaison, - les axes de liaison de ladite dernière liaison sont mis en place à travers les trous des segments à relier par la dernière liaison en traversant les trous de ladite plaque de liaison.

PRESENTATION DES FIGURES D'autres caractéristiques, buts et avantages de l'invention ressortiront de la description qui suit, qui est purement illustrative et non limitative, et qui doit être lue en regard des dessins annexés parmi lesquels: - la figure 1 montrant une vue d'ensemble d'un dispositif de renfort selon un mode de réalisation possible de l'invention lorsque celui-ci est assemblé ; - la figure 2 est un schéma montrant en vue de dessus la liaison entre deux segments de cerce au moyen de deux plaques de liaison selon un mode de réalisation possible de l'invention ; - la figure 3 est un agrandissement de la liaison entre deux segments de cerce du dispositif de la figure 1. DESCRIPTION DETAILLEE La figure 1 présente une vue d'ensemble du dispositif de renfort mécanique selon un mode de réalisation possible de l'invention. Le dispositif de renfort y est représenté assemblé en l'absence néanmoins du tuyau sous pression sur lequel il est destiné à être monté.

Trois segments de cerce 2a, 2b, 2c, sont assemblés bout-à-bout au moyen de liaison 4a, 4b, 4c, formant un dispositif de renfort fermé sur lui-même. Les segments 2a, 2b, 2c présentent une courbure et des dimensions adaptées pour le placage sur le tuyau sous pression sur lequel ils sont destinés à être montés.

Les segments de cerce 2a, 2b, 2c sont au moins au nombre de deux, mais sont préférentiellement au moins au nombre de trois, voire supérieur à trois. Cependant, un nombre trop important de segments, bien qu'augmentant les capacités de déformation et d'adaptation du dispositif de renfort, peut être préjudiciable en raison du nombre de liaisons nécessaire entre ces segments, qui ont tendance à augmenter la complexité et le poids du dispositif. Les figures 2 et 3 montrent plus en détail un mode de réalisation possible de ces liaisons, avec l'exemple de la liaison 4a entre les segments de cerce 2a et 2b. La liaison 4a entre deux segments de cerce 2a, 2b est constituée d'au moins un premier axe 8a traversant un desdits de segments 2a, d'au moins un second axe 8b traversant l'autre desdits de segments 2b, et d'au moins une première plaque de liaison 6a portant le premier axe 8a et le second axe 8b. Il est à noter que chacune des liaisons 4a, 4b, 4c est réalisée de la sorte.

De préférence, la liaison 4a comporte une seconde plaque de liaison 6b portant également le premier axe 8a et le second axe 8b, comme représenté sur les figures. La première plaque 6a et la seconde plaque 6b sont disposées de part et d'autre de la jonction des segments 6a, 6b qu'elles relient.

Ainsi, la première plaque 6a, le premier segment 2a et la seconde plaque 6b comportent des trous traversants alignés qui sont traversés par le premier axe 8a. La première plaque 6a, le deuxième segment 2b et la seconde plaque 6b comportent des trous traversants alignés qui sont traversés par le second axe 8b.

Les extrémités 10a, 10b des segments de cerce 2a, 2b se font face, de préférence sans se toucher, au niveau de la liaison 4a, entre les deux axes traversants 8a, 8b, et entre les deux plaques 6a, 6b de liaison. La distance entre ces extrémités 10a, 10b est de préférence suffisamment importante pour permettre un mouvement relatif entre les deux segments 2a, 2b et conférer au dispositif la flexibilité nécessaire à son adaptation à la géométrie et aux déformations du tuyau sous pression sur lequel il est destiné à être monté. Les axes 8a, 8b sont rotatifs par rapport aux segments de cerce 2a, 2b afin de de conserver la flexibilité de la liaison entre les deux segments de cerce 2a, 2b. Les axes 8a, 8b sont de préférence de simples chevilles métalliques montées à force dans les trous qu'elles traversent. Il n'est pas nécessaire que les axes 8a, 8b soient maintenus par les éléments qu'ils traversent, puisque d'une part les seules forces s'exerçant sur ces axes sont perpendiculaires à leur direction d'insertion, et d'autre part l'obstacle formé par un autre dispositif de renfort adjacent suffit à entraver leur dégagement. Les segments de cerce 2a, 2b présentent une surépaisseur au niveau du passage des axes 8a, 8b afin d'obtenir une bonne résistance mécanique, tandis que le reste des segments de cerce 2a, 2b est prévu moins épais pour des raisons de poids et de coûts. Le matériau utilisé pour le dispositif de renfort est typiquement l'acier. Les axes de liaison 8a, 8b et les plaques de liaison 6a, 6b peuvent être réalisés dans un matériau plus résistant que celui des cerces en raison de leur sollicitation plus importante. L'invention concerne également un tuyau sous pression muni d'un dispositif de renfort comme décrit plus haut.

Le procédé d'installation sur un tuyau sous pression d'un dispositif de renfort selon l'invention peut être réalisé selon deux variantes principales. Dans les deux variantes, les liaisons 4b, 4c, à l'exception de la dernière liaison 4a, sont mises en place entre les segments de cerce 2a, 2b, 2c, hors site ou de préférence sur site. Ces mises en place peuvent être faites avant ou après la disposition des segments de cerce 2a, 2b, 2c autour du tuyau sous pression. Selon la première variante, des emplacements de trous, dans ladite au moins une plaque de liaison 6a, 6b et/ou dans les segments de cerce 2a, 2b, destinés aux passages des axes, sont déterminés une fois le dispositif de renfort mis en place sur le tuyau, puis les trous destinés au passage des axes sont réalisés dans ladite plaque de liaison 2a, 2b et/ou dans les segments de cerce 2a, 2b.

De préférence, les trous en question sont uniquement réalisés dans la plaque de liaison 2a, 2b, les trous dans les segments de cerce 2a, 2b étant préalablement réalisés avant la mise en place du dispositif autour du tuyau sous pression. En effet, il est plus simple d'adapter l'emplacement des trous dans la plaque de liaison 2a, 2b que dans les segments de cerces 2a, 2b. La détermination de l'emplacement des trous est alors faite en mesurant la distance exacte entre les alésages des deux derniers segments de cerce 2a, 2b à relier, qui est ensuite reportée sur la plaque de liaison 2a, 2b à percer. Bien sûr, dans le cas où la liaison comporte deux plaques de liaison, le perçage est effectué sur les deux plaques de liaison.

Enfin, la dernière liaison est mise en place en faisant traverser la ou les plaques 6a, 6b et les segments 2a, 2b à relier par les axes de liaison 8a, 8b. Selon la seconde variante, on dispose d'une pluralité de plaques de liaison munies d'au moins deux trous destinés au passage d'axes de liaison, chacune des plaques se distinguant entre elles par l'entraxe de ses deux trous. On choisit alors la plaque de liaison dont l'entraxe entre ses deux trous correspond au mieux à l'entraxe des trous des segments à relier. L'entraxe s'entend ici de la distance entre les trous, typiquement prise entre les centres respectifs de ces trous.

Le procédé comprend alors les étapes selon lesquelles : - les liaisons, à l'exception de la dernière d'entre elles, sont mises en place entre les segments de cerce, les segments de cerces étant pourvus de trous destinés au passage d'axes de liaison, - une pluralité de plaques de liaison munies d'au moins deux trous destinés au passage d'axes de liaison sont fournies, lesdites plaques de liaisons se distinguant entre elles par différents entraxes entre lesdits au moins deux trous, - une plaque de liaison parmi ladite pluralité de plaques de liaison est choisie sur la base de la correspondance entre son entraxe et l'entraxe des trous destinés au passage d'axes de liaison des segments de la dernière liaison, - les axes de liaison de ladite dernière liaison sont mis en place à travers les trous des segments à relier par la dernière liaison en traversant les trous de ladite plaque de liaison.

On peut ainsi obtenir un dispositif de renfort dans lequel au moins deux plaques de liaison 6a, 6b appartenant à deux liaisons distinctes 4a, 4b, 4c présentent des entraxes différents entre des axes de liaison 8a, 8c que lesdites plaques de liaison portent.

On peut alors obtenir un tuyau sous pression muni de dispositifs de renfort, dans lequel au moins un dispositif de renfort présente au moins deux plaques de liaison 6a, 6b, appartenant à deux liaisons distinctes 4a, 4b, 4c dudit dispositif de renfort 6a, 6b, présentent des entraxes différents entre des axes de liaison 8a, 8b que lesdites plaques de liaison portent, lesdits entraxes étant adaptés pour que les segments 2a, 2b, 2c dudit dispositif de renfort soient plaqués contre les parois externes du tuyau. L'invention présente de nombreux avantages. L'absence de soudure sur site permet d'améliorer la sécurité du personnel en charge de la mise en place du dispositif de renfort, de diminuer les coûts, et de diminuer le temps nécessaire à la mise en place de ce dispositif de renfort. Ce processus de mise en place se caractérise par sa simplicité, sa robustesse, sa reproductibilité, et par l'homogénéité de la qualité de liaison ainsi obtenue. Ainsi, il n'y a pas besoin de mettre en place de procédures de contrôle non destructif, comme c'est le cas pour les soudures. En utilisation, lorsque le dispositif de renfort est monté sur le pourtour d'un tuyau sous pression, les efforts sont transmis directement de la tôle du tuyau aux cerces.

Les degrés de liberté introduit par les liaisons permettent d'améliorer le plaquage de la cerce sur la tôle et ainsi assure une meilleure homogénéité de la partition de ces efforts. Il est à noter que le démontage de tels dispositifs de renfort, par exemple pour contrôle ou remplacement, est grandement facilité puisqu'il suffit de chasser l'axe traversant au niveau des liaisons pour libérer celles-ci, et ainsi pouvoir retirer le dispositif. Bien entendu, l'invention décrite ci-dessus n'est pas limitée à l'exemple de réalisation décrit et représenté aux figures annexées. Des modifications restent possibles, notamment du point de vue de la constitution des divers éléments ou par substitution d'équivalents techniques, sans sortir pour autant du domaine de protection de l'invention.

Claims

REVENDICATIONS1. Dispositif de renfort mécanique d'un tuyau sous pression, constitué de plusieurs segments de cerce (2a, 2b, 2c) liés deux à deux entre eux, caractérisé en ce que chacune des liaisons (4a, 4b, 4c) entre deux segments de cerce (2a, 2b, 2c) est constituée : - d'au moins un premier axe (8a, 8b) traversant un desdits deux segments (2a, 2b, 2c), - d'au moins un second axe (8b) traversant un autre desdits deux segments (2a, 2b, 2c), et - d'au moins une première plaque de liaison (6a) portant le premier axe (8a) et le second axe (8b).
2. Dispositif selon la revendication 1, dans lequel chacune des liaisons entre deux segments de cerce comporte deux plaques de liaison (6a, 6b) portant le premier axe (8a) et le second axe (8b), lesdites plaques de liaison (6a, 6b) étant disposées de part et d'autre de la jonction des segments de cerce (2a, 2b, 2c) qu'elles relient.
3. Dispositif selon l'une quelconque des revendications précédentes, dans lequel le premier axe (8a) et le second axe (8b) sont des chevilles.
4. Dispositif selon l'une quelconque des revendications précédentes, dans lequel les axes (8a, 8b) sont rotatifs par rapport aux segments de cerce (2a, 2b, 2c) qu'ils 25 traversent.
5. Dispositif selon l'une quelconque des revendications précédentes, dans lequel le dispositif comprend au moins trois segments de cerce (2a, 2b, 2c). 30
6. Dispositif selon l'une quelconque des revendications précédentes, dans lequel au moins deux plaques de liaison (6a, 6b) appartenant à deux liaisons distinctes (4a, 4b, 4c) présentent des entraxes différents entre des axes de liaison (8a, 8b) que lesdites plaques de liaison portent.
7. Tuyau sous pression caractérisé en ce qu'il est muni d'un dispositif de renfort selon l'une des revendications précédentes.
8. Tuyau selon la revendication précédente, dans lequel au moins un dispositif de renfort présente au moins deux plaques de liaison (6a, 6b) appartenant à deux liaisons distinctes (4a, 4b, 4c) dudit dispositif de renfort présentent des entraxes différents entre des axes de liaison (8a, 8b) que lesdites plaques de liaison portent, lesdits entraxes étant adaptés pour que les segments (2a, 2b, 2c) dudit dispositif de renfort soient plaqués contre les parois externes du tuyau.
9. Procédé d'installation d'un dispositif de renfort selon l'une quelconque des revendications 1 à 6 sur un tuyau sous pression, comprenant les étapes selon lesquelles : - les liaisons (4b, 4c), à l'exception de la dernière d'entre elles (4a), sont mises en place entre les segments de cerce (2a, 2b, 2c), - des emplacements de trous, dans la première plaque de liaison (6a) et/ou dans les segments de cerce (2a, 2b, 2c), destinés aux passages des axes (8a, 8b) de ladite dernière liaison (4a), sont déterminés une fois le dispositif de renfort mis en place sur le tuyau sous pression, - les trous destinés au passage des axes (8a, 8b) de ladite dernière liaison (4a) sont réalisés dans la première plaque de liaison (6a) et/ou dans les segments de cerce (2a, 2b, 2c) de ladite dernière liaison (4a), - la dernière liaison (4a) est mise en place en faisant traverser par les axes (8a, 8b) les segments à relier (2a, 2b) par ladite dernière liaison (4a).
10. Procédé d'installation d'un dispositif de renfort selon l'une quelconque des revendications 1 à 6 sur un tuyau sous pression, comprenant les étapes selon lesquelles : - les liaisons (4b, 4c), à l'exception de la dernière d'entre elles (4a), sont mises en place entre les segments de cerce (2a, 2b, 2c), les segments de cerces (2a, 2b, 2c) étant pourvus de trous destinés au passage d'axes de liaison, - une pluralité de plaques de liaison (6a, 6b) munies d'au moins deux trous destinés au passage d'axes de liaison sont fournies, lesdites plaques de liaisons (6a, 6b) se distinguant entre elles par différents entraxes entre lesdits au moins deux 35 trous,- une plaque de liaison parmi ladite pluralité de plaques de liaison (6a, 6b) est choisie sur la base de la correspondance entre son entraxe et l'entraxe des trous destinés au passage d'axes de liaison des segments de la dernière liaison, - les axes de liaison de ladite dernière liaison sont mis en place à travers les trous des segments à relier par la dernière liaison en traversant les trous de ladite plaque de liaison.