FR3070401A1 - TEXTILE TAPE, DESIGNED FOR HIGH PRESSURE FLUID TRANSPORT CONDUIT FILLING - Google Patents
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Abstract
Ruban textile (1), conçu pour l'enrubannage de conduite de transport de fluides à haute pression, formé par le tissage de fils de chaine d'un premier type (2) présentant une haute ténacité, avec des fils de trame (5), caractérisé en ce qu'il comporte dans le sens chaîne des fils d'un second type (3) présentant un titre inférieur au titre des fils du premier type (2) et dans lequel les fils de chaîne second type (2) présentent un embuvage supérieur à l'embuvage de fils de chaîne du premier type (3).Textile tape (1), designed for wrapping high-pressure fluid transport line, formed by weaving first-type (2) warp yarns with high tenacity, with weft threads (5) , characterized in that it comprises in the warp direction threads of a second type (3) having a lower title to the title of the son of the first type (2) and in which the second type warp threads (2) have a higher loading than the packing of warp threads of the first type (3).
Description
RUBAN TEXTILE, CONÇU POUR U’ENRUBANNAGE DE CONDUITETEXTILE TAPE, DESIGNED FOR CONDUIT TAPE
DE TRANSPORT DE FLUIDES A HAUTE PRESSIONFOR TRANSPORTING HIGH PRESSURE FLUIDS
Domaine techniqueTechnical area
L'invention se rattache au domaine des textiles techniques, et plus particulièrement des textiles de renforcement utilisés pour la fabrication de conduite de fluides sous pression. Elle vise plus précisément la fabrication d'un ruban de renforcement, destiné à être enroulé en hélice sur une structure tubulaire afin de renforcer cette dernière contre les différences de pression entre l'intérieur et l'extérieur de la conduite. Elle vise plus spécifiquement une structure de ce type de ruban qui présente de bonnes propriétés de stabilité dimensionnelle dans les conditions de tension appliquée lors du procédé de fabrication de ce type de conduite.The invention relates to the field of technical textiles, and more particularly reinforcement textiles used for the manufacture of pipes for pressurized fluids. It relates more specifically to the manufacture of a reinforcing tape, intended to be wound in a helix on a tubular structure in order to reinforce the latter against the pressure differences between the inside and the outside of the pipe. It relates more specifically to a structure of this type of tape which has good dimensional stability properties under the conditions of tension applied during the manufacturing process for this type of pipe.
Arrière-plan de l'inventionInvention background
De manière générale, les conduites destinées au transport de fluides à haute pression sont employées dans divers secteurs, et notamment dans l'industrie de l'extraction pétrolière. Ces conduites présentent une résistance à l'éclatement par la présence d'une couche dans leur structure qui est formée d'un ruban textile de hautes performances mécaniques, enroulé en hélice. Pour assurer de bonnes propriétés mécaniques, les fils employés dans ces rubans sont à base de matériaux de haute ténacité tels que le verre, le carbone ou l'aramide notamment. Ces rubans sont généralement des rubans unidirectionnels présentant l'essentiel de leurs fibres dans le sens ce chaîne, de manière à contrer les efforts exercés radialement lorsque la conduite est sous pression. Ces fils de haute ténacité sont associés entre eux par des fils de trame, qui présentent des propriétés de résistance mécanique à la traction transversale pour assurer une cohésion du ruban dans le sens transverse et présenter une stabilité dimensionnelle de la largeur lorsque le ruban est employé sous tension. Il est ainsi connu d'employer des fils de trame à base de fibre de verre, qui sont enduits d'un matériau de fusible, assurant d'un certain blocage des fils de chaîne après activation de ce matériau fusible à la chaleur. Cette solution, bien que satisfaisante, présente toutefois certains inconvénients, puisque les fils deIn general, the pipes intended for the transport of high pressure fluids are used in various sectors, and in particular in the petroleum extraction industry. These pipes have a resistance to bursting by the presence of a layer in their structure which is formed of a textile tape of high mechanical performance, wound in a helix. To ensure good mechanical properties, the threads used in these tapes are based on high tenacity materials such as glass, carbon or aramid in particular. These ribbons are generally unidirectional ribbons having most of their fibers in the warp direction, so as to counter the forces exerted radially when the pipe is under pressure. These high tenacity yarns are joined together by weft yarns, which have properties of mechanical resistance to transverse traction to ensure cohesion of the ribbon in the transverse direction and to exhibit dimensional stability of the width when the ribbon is used under voltage. It is thus known to use weft threads based on fiberglass, which are coated with a fuse material, ensuring a certain blocking of the warp threads after activation of this heat-fusible material. This solution, although satisfactory, has certain drawbacks, since the wires of
-2verre employés présentent une résistance limitée à l'abrasion, et une certaine reprise d'humidité qui peut être préjudiciable dans certaines conditions.-2 glass employees have limited resistance to abrasion, and a certain amount of moisture that can be detrimental under certain conditions.
Complémentairement, l'emploi de ces fils de trame à base de fils de verre peut provoquer une déformation dimensionnelle du ruban lorsque celui-ci est mis sous tension longitudinale. En effet, les fils de trame tissés avec les fils de chaîne de haute ténacité présentent un certain embuvage dû à leur passage alterné au-dessus et au-dessous des fils de chaîne. Or, lorsqu’une traction longitudinale est exercée sur le ruban, les fils de chaînes ont tendance à se rapprocher du plan du ruban, avec pour conséquence une augmentation de l'embuvage des fils de trame. Etant donné que dans un tissage « ruban », les fils de trame sont continus, et entourent les fils de chaîne situés en lisière, l'augmentation de l’embuvage en trame provoque inévitablement une diminution de la largeur du ruban lorsque ce dernier est mis sous tension longitudinale. Le fait que le ruban présente une variation de largeur en fonction de la tension longitudinale qui lui est appliquée est gênant pour le réglage des machines d’enrubannage et en particulier pour la détermination du pas précis de l'hélice que doit former le ruban de renforcement.In addition, the use of these weft threads based on glass threads can cause dimensional deformation of the tape when the latter is under longitudinal tension. Indeed, the weft yarns woven with the high tenacity warp yarns have a certain amount of mist due to their alternating passage above and below the warp yarns. However, when a longitudinal traction is exerted on the ribbon, the warp threads tend to approach the plane of the ribbon, with an increase in the embuvage of the weft threads. Since in a “ribbon” weaving, the weft threads are continuous, and surround the warp threads located at the edge, the increase in the weft in the weft inevitably causes a reduction in the width of the ribbon when the latter is put under longitudinal tension. The fact that the ribbon has a variation in width as a function of the longitudinal tension which is applied to it is inconvenient for the adjustment of the wrapping machines and in particular for the determination of the precise pitch of the helix which the reinforcing ribbon must form. .
Exposé d'inventionStatement of invention
Il existe donc le besoin de réaliser des rubans qui présentent une forte stabilité dimensionnelle, en particulier en largeur, quel que soit le niveau de tension longitudinale appliquée, et ce tout en conservant une très forte résistance à l'allongement du ruban.There is therefore a need to produce ribbons which have high dimensional stability, in particular in width, whatever the level of longitudinal tension applied, and this while retaining a very high resistance to elongation of the ribbon.
Pour ce faire, le Demandeur a conçu un ruban textile, prévu pour l'enrubannage de conduites de transport de fluides à haute pression, qui est formée par le tissage de fils de chaîne d'un premier type présentant une haute ténacité, avec des fils de trame. Ce ruban se caractérise en ce qu'il comporte de dans le sens chaîne des fils d'un second type, présentant un titre inférieur au titre des fils de haute ténacité du premier type. Complémentairement, les fils du premier type présentent unTo do this, the Applicant has designed a textile ribbon, intended for wrapping high pressure fluid transport pipes, which is formed by weaving warp threads of a first type having a high tenacity, with threads weft. This ribbon is characterized in that it comprises in the warp direction of the threads of a second type, having a title less than the title of the high tenacity threads of the first type. As a complement, the wires of the first type have a
-3embuvage quasi nul, c’est-à-dire inférieur à 1%, tandis que les fils de chaîne du second type présentent un embuvage supérieur, typiquement supérieur à 1,5% ou 2%. Ainsi, un embuvage les fils du second type présentent un embuvage supérieur à l’embuvage de fils de chaîne du premier type, typiquement d’au moins une fois et demie, voire deux ou trois fois.- Nearly zero buckling, that is to say less than 1%, while the warp threads of the second type have a higher buckling, typically greater than 1.5% or 2%. Thus, a basting of the son of the second type has a bogging greater than the bogging of warp son of the first type, typically at least one and a half times, or even two or three times.
Autrement dit, l'invention consiste à réaliser le ruban en combinant en chaîne des fils différents, à savoir d'une part les fils de haute ténacité, qui assurent les propriétés mécaniques de résistance à la traction et qui restent quasiment rectilignes après tissage, avec des fils qui encaissent une relativement forte déformation lors du tissage. De la sorte, lorsque le ruban est mis sous tension longitudinale, les fils du premier type, qui sont déjà rectilignes, font que le ruban ne s’allonge pas, et qu’il n’y a donc pas de phénomène de striction transversale. En d'autres termes, le ruban inclut en chaîne des fils complémentaires qui se déforment lors du tissage, de manière à assurer le liage des fils de trame avec la nappe de fils principaux, qui assurent les propriétés mécaniques du ruban. Ces fils complémentaires se déforment donc plus facilement que les fils de trame, et que les autres fils de chaîne.In other words, the invention consists in producing the ribbon by combining in warp different yarns, namely on the one hand the high tenacity yarns, which ensure the mechanical properties of tensile strength and which remain almost straight after weaving, with threads which undergo a relatively strong deformation during weaving. In this way, when the ribbon is placed under longitudinal tension, the wires of the first type, which are already rectilinear, cause the ribbon to not lengthen, and there is therefore no phenomenon of transverse necking. In other words, the ribbon includes in a chain complementary threads which deform during weaving, so as to bond the weft threads with the ply of main threads, which ensure the mechanical properties of the ribbon. These complementary threads therefore deform more easily than the weft threads, and than the other warp threads.
Différentes variantes peuvent être déclinées, tant en ce qui concerne les fils employés, notamment les matières et les propriétés géométriques des fils, que les conditions de tissage. Ainsi, il est possible d’utiliser des fils des premier et second types qui sont à base de matières identiques. Dans ce cas, les fils du second type seront tissés en réglant la tension de chaîne à une valeur suffisamment basse, et nettement inférieure à celle appliquée aux fils du premier type, pour que les fils du second type encaissent les déformations les plus fortes, en subissant les déplacements imposés par le positionnement des fils de trame, et présentent ainsi un fort embuvage.Different variants can be declined, both with regard to the threads used, in particular the materials and the geometric properties of the threads, as well as the weaving conditions. Thus, it is possible to use yarns of the first and second types which are based on identical materials. In this case, the threads of the second type will be woven by setting the warp tension to a sufficiently low value, and clearly lower than that applied to the threads of the first type, so that the threads of the second type will take the strongest deformations, in undergoing the displacements imposed by the positioning of the weft yarns, and thus have a strong shrinking.
-4II est également possible d’utiliser des fils à base de matières différentes, pour minimiser les impacts en termes de poids, ou de coût des fils du second type dans le ruban global.-4II is also possible to use threads based on different materials, to minimize the impact in terms of weight, or cost of threads of the second type in the overall ribbon.
Ainsi, pour certaines applications, on choisira de préférence des fils du second type qui présentent une ténacité inférieure et/ou un allongement supérieur aux fils du premier type, pour faciliter leur allongement et leur déformation. Ce choix de matières plus déformables peut être complété par l’emploi de tensions de chaine différentes pendant le tissage, pour permettre aux fils du second type de se déformer autour des fils de trame lors du tissage.Thus, for certain applications, it is preferable to choose wires of the second type which have a lower tenacity and / or greater elongation than the wires of the first type, to facilitate their elongation and their deformation. This choice of more deformable materials can be supplemented by the use of different warp tensions during weaving, to allow the threads of the second type to deform around the weft threads during weaving.
Ainsi, en pratique, les fils du premier type peuvent être réalisées en une matière choisie dans le groupe comprenant l'aramide, le carbone, et de manière générale les matériaux de très haute ténacité. Complémentairement, les fils du second type sont préférentiellement réalisés en une matière choisie dans le groupe comprenant le polyester, et le polypropylène .Thus, in practice, the yarns of the first type can be made of a material chosen from the group comprising aramid, carbon, and in general materials of very high toughness. In addition, the yarns of the second type are preferably made of a material chosen from the group comprising polyester, and polypropylene.
En pratique, on obtient de bornies performances lorsque les fils du second type présent un titre inférieur de 10 fois, préférentiellement inférieur à 20 fois le titre des fils du premier type.In practice, performance terminalies are obtained when the wires of the second type have a title less than 10 times, preferably less than 20 times the title of the wires of the first type.
Selon les propriétés mécaniques souhaitées, et la gamme de tension longitudinale appliquée, la proportion entre les fils du premier et du deuxième type peut être adaptée. On peut ainsi prévoir une alternance de fils du second et du premier type tous les fils, ou tous les deux ou trois fils du premier type.Depending on the desired mechanical properties, and the range of longitudinal tension applied, the proportion between the wires of the first and second type can be adapted. It is thus possible to provide for an alternation of wires of the second and first type all the wires, or every two or three wires of the first type.
Complémentairement, les fils de trame peuvent présenter également un titre de deux voire préférentiellement 10 fois inférieur au titre des fils du premier type.In addition, the weft threads can also have a count of two or even preferably 10 times lower than the count of the threads of the first type.
-5Dans une forme avantageuse de réalisation, les fils de trame peuvent inclure une gaine thermo fusible, permettant d'assurer la fixation du ruban après exposition à une source de chaleur.In an advantageous embodiment, the weft threads can include a heat-fusible sheath, making it possible to ensure the fixing of the ribbon after exposure to a heat source.
Description sommaire des dessins.Brief description of the drawings.
La manière de réaliser l'invention, ainsi que les avantages qui en découlent ressortiront bien de la description du mode de réalisation qui suit, à l'appui des figures annexées dans lesquelles :The manner of carrying out the invention, as well as the advantages which result therefrom, will emerge clearly from the description of the embodiment which follows, with the support of the appended figures in which:
- la figure 1 est une vue en perspective sommaire d'un ruban textile conforme invention ;- Figure 1 is a summary perspective view of a textile tape according to the invention;
- les figures 2 et 3 sont des vues en coupe transversale, selon le plan en ΙΙ-ΙΓ de la figure 1, dans lesquelles le ruban est respectivement sans et sous tension longitudinale ;- Figures 2 and 3 are cross-sectional views, along the plane in ΙΙ-ΙΓ of Figure 1, in which the tape is respectively without and under longitudinal tension;
- la figure 4 est une vue en coupe longitudinale selon le plan en IV-IV’ de la figure 1.- Figure 4 is a longitudinal sectional view along the plane in IV-IV 'of Figure 1.
Bien entendu, les éléments représentés figurent l'ont été de manière schématique et simplifiée, et leurs dimensions et proportions peuvent s'écarter de la réalité, et n'ont été données que pour faciliter la compréhension de l'invention.Of course, the elements represented appear were schematically and simplified, and their dimensions and proportions can deviate from reality, and have been given only to facilitate understanding of the invention.
Description détailléedetailed description
Comme illustré la figure 1, le ruban 1 présente en chaîne des fils de de haute ténacité 2, qui peuvent par exemple être à base d'aramide, et présenter un titre de l'ordre de quelques dizaines à quelques centaines de tex. Ces rubans 1 comportent également des fils 3 réalisés en un matériau de moindre ténacité, avec une plus grande élongation, et de titre nettement inférieur aux fils 2 du premier type. Ces fils du second type 3 peuvent par exemple être à base de polyester ou analogue, avec donc une ténacité de l'ordre de 1000 MPa et 12% d’allongement à la rupture, à comparer avec la ténacité des fils du premier type, de l'ordre de 3000 MPa et 3% d’allongement à la rupture. Les fils du second type 3 présentent un titre nettementAs illustrated in FIG. 1, the ribbon 1 has warped high tenacity yarns 2, which may for example be based on aramid, and have a titer of the order of a few tens to a few hundred tex. These ribbons 1 also include wires 3 made of a material of lesser toughness, with greater elongation, and of a title much lower than the wires 2 of the first type. These yarns of the second type 3 can for example be based on polyester or the like, with therefore a toughness of the order of 1000 MPa and 12% elongation at break, to be compared with the tenacity of the yarns of the first type, of around 3000 MPa and 3% elongation at break. The sons of the second type 3 have a clearly marked
-6plus faible que les fils du premier type 2, typiquement de l'ordre de quelques tex à quelques dizaines de tex.-6 weaker than the son of the first type 2, typically of the order of a few tex to a few tens of tex.
Dans la forme illustrée, les fils du second type 3 sont disposés à proportion de un fil tous les deux fils du premier type 2. Bien entendu, l'invention couvre d'autres configurations, dans lesquels la proportion entre les fils du premier type 2 et du deuxième type 3 sont différentes. La répartition de ces deux types de fils peut être régulière, voire irrégulière pour certaines applications.In the illustrated form, the wires of the second type 3 are arranged in proportion to one wire every two wires of the first type 2. Of course, the invention covers other configurations, in which the proportion between the wires of the first type 2 and of the second type 3 are different. The distribution of these two types of wire can be regular, even irregular for certain applications.
Ces fils de chaîne 2,3 sont maintenus les uns par rapport aux autres grâce à un fil de trame 5 qui est tissé avec les fils de chaîne, selon une armure toile dans la forme représentée la figure 1. Dans ce cas, le fil de trame 5 qui est continu passe d'une lisière 6 à l'autre 7 du ruban 1. Dans le mode de tissage « ruban », le fil de trame 5 est introduit par une lisière 6, de manière à former une boucle 14 au niveau de la lisière opposée 7. Alternativement, à chaque insertion, tous les fils de chaîne du premier type 2 sont levés tandis que tous les fils de chaîne du second type 3 sont maintenus, baissés, et inversement. Au niveau de la lisière 7 où se trouvent les boucles 14 du fil de trame, un fil d’apport 17 vient bloquer ces boucles 14 par une chaînetteThese warp threads 2,3 are held relative to each other by means of a weft thread 5 which is woven with the warp threads, according to a plain weave in the form shown in FIG. 1. In this case, the warp thread weft 5 which is continuous passes from one selvedge 6 to the other 7 of the ribbon 1. In the “ribbon” weaving mode, the weft thread 5 is introduced by a selvedge 6, so as to form a loop 14 at the level from the opposite edge 7. Alternatively, at each insertion, all the warp threads of the first type 2 are raised while all the warp threads of the second type 3 are held, lowered, and vice versa. At the edge 7 where the loops 14 of the weft thread are located, a filler thread 17 comes to block these loops 14 by a chain
En pratique, ce fil de trame 5 peut être réalisé avec des matières de faible ténacité, comme par exemple en polyester, et présenter un titre de l'ordre de quelques tex à quelques dizaines de tex. Il peut avantageusement être enduit d'un matériau thermo fusible, pour permettre la fixation des fils de chaîne 2,3 et ainsi faciliter la manipulation du ruban.In practice, this weft thread 5 can be made with materials of low toughness, such as polyester, and have a titer of the order of a few tex to a few tens of tex. It can advantageously be coated with a heat-fusible material, to allow the fixing of the warp threads 2,3 and thus facilitate the handling of the ribbon.
Ce ruban présente l'avantage de subir une striction faible sinon nulle lorsqu'il est soumis à une tension longitudinale, c'est-à-dire dans le sens chaîne. En effet, lors du tissage du ruban, les fils de chaîne du premier type restent sensiblement rectilignes, et la présence du fil de trame 5 provoque, comme illustré aux figures 2This tape has the advantage of undergoing a weak, if not zero, necking when it is subjected to a longitudinal tension, that is to say in the warp direction. Indeed, during the weaving of the ribbon, the warp threads of the first type remain substantially rectilinear, and the presence of the weft thread 5 causes, as illustrated in FIGS. 2
-7et 3, la déformation des fils de chaîne du second type. Ces fils du second type se retrouvent soit en-dessus des fils du premier type, lorsque le fil de trame passe audessus de la nappe de fils de chaîne du premier type, comme illustré à la figure 2, soit en dessous, lorsque le fil de trame est situé sous la nappe de fils, comme illustré à la figure 3. Par conséquent, les fils de chaîne du second type présentent un fort embuvage, que l’on observe à la figure 4, alors que les fils de chaîne du premier type ne présentent pas ou très peu d’embuvage. Il s'ensuit que lorsque le ruban est soumis à une tension longitudinale, les fils de chaîne du premier type ne se déforment pas, et ne modifient pas la configuration du le fil de trame 5, phénomène qui serait observé avec un tissage de fils de chaîne identiques en matière et en tension de tissage.-7and 3, the deformation of the warp threads of the second type. These yarns of the second type are found either above the yarns of the first type, when the weft yarn passes over the sheet of warp yarns of the first type, as illustrated in FIG. 2, or below, when the yarn of weft is located under the ply of threads, as illustrated in FIG. 3. Consequently, the warp threads of the second type have a strong embuvage, which is observed in FIG. 4, while the warp threads of the first type show little or no embovering. It follows that when the ribbon is subjected to a longitudinal tension, the warp threads of the first type do not deform, and do not modify the configuration of the weft thread 5, phenomenon which would be observed with a weaving of identical chain in material and in weaving tension.
On ainsi obtenu de bons résultats en utilisant comme fils du premier type des fils à base d'aramide, d'un titre de 330 tex, présentant une ténacité avant retordage de l'ordre de 3000 MPa, et retordus, avec un nombre de tours de 60 tours par mètre. Dans cet exemple, les fils du second type sont des fils à base de polyester, d'un titre de l'ordre de 14 tex, tandis que les fils de trame sont également à base de polyester, d'un titre de l'ordre de 28 tex. La mesure de l’embuvage est faite par comparaison de la longueur d’un échantillon de ruban, et la longueur d’un fil de cet échantillon, extrait du tissu et rendu rectiligne. L’embuvage est exprimé en pourcentage de longueur du fil rapportée à la longueur de l’échantillon de tissu. Dans l’exemple illustré, l’embuvage des fils (2) du premier type est de 0,7%, alors qu’il est de 2% pour les fils (4) du second type, avec un ration des embuvages de l’ordre de 2,8.Good results have thus been obtained by using, as yarn of the first type, aramid-based yarns, with a count of 330 tex, having a tenacity before twisting of the order of 3000 MPa, and twisted, with a number of turns. of 60 turns per meter. In this example, the yarns of the second type are polyester-based yarns, with a count of the order of 14 tex, while the weft yarns are also polyester-based yarns, with a count of the order of 28 tex. The measurement of the embuvage is made by comparison of the length of a sample of ribbon, and the length of a thread of this sample, extracted from the fabric and made rectilinear. The embuvage is expressed as a percentage of the length of the thread compared to the length of the fabric sample. In the example illustrated, the bending of the wires (2) of the first type is 0.7%, while it is 2% for the wires (4) of the second type, with a ration of the bogs of the 2.8.
Bien entendu, les choix des différents matériaux et de leur titre peuvent être adaptés en fonction des dimensions du ruban, de ses performances mécaniques, et du taux de striction maximale tolérée sous tension longitudinale nominale.Of course, the choices of different materials and their title can be adapted according to the dimensions of the tape, its mechanical performance, and the maximum necking rate tolerated under nominal longitudinal tension.
-8Le ruban selon l’invention présente donc l'avantage de présenter une stabilité dimensionnelle qui le rend particulièrement compatible avec les procédés d’enrubannage pour fabrication de conduites de fluide à haute pression, qui requièrent une haute précision.The ribbon according to the invention therefore has the advantage of having dimensional stability which makes it particularly compatible with the wrapping processes for manufacturing high pressure fluid lines, which require high precision.
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- 2017-08-23 FR FR1757819A patent/FR3070401A1/en active Pending
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2018
- 2018-07-31 WO PCT/FR2018/051960 patent/WO2019038494A1/en active Application Filing
Patent Citations (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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BE538562A (en) * | ||||
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Publication number | Publication date |
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