FR3086365A1 - Conduite flexible, destinee a etre immergee dans une etendue d'eau, et procede de fabrication associe - Google Patents
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Abstract
La conduite comporte une gaine interne (12) et une gaine externe (22) définissant, avec la gaine interne (12), un espace annulaire (24). Elle comporte une couche d'armures (16, 17) de traction, disposée dans l'espace annulaire (24) et une structure anodique (25) disposée dans l'espace annulaire (24). La structure anodique (25) comporte au moins un élément métallique anodique (40) allongé, l'élément métallique anodique (40) étant au moins partiellement non lié à chaque élément d'armure (32) de chaque couche d'armures (16, 17) présente dans l'espace annulaire (24), l'élément métallique anodique (40) présentant un potentiel électrochimique inférieur au potentiel électrochimique de chaque élément d'armure (32) de chaque couche d'armures (16, 17).
Description
Conduite flexible, destinée à être immergée dans une étendue d’eau, et procédé de fabrication associé
La présente invention concerne une conduite flexible, destinée à être immergée dans une étendue d’eau, comprenant :
- une gaine interne définissant un passage de transport d’un fluide, d’axe central;
- une gaine externe définissant, avec la gaine interne, un espace annulaire;
- au moins une couche d’armures de traction, disposée dans l’espace annulaire, chaque couche d’armures comportant au moins un élément d’armure ;
- une structure anodique disposée dans l’espace annulaire.
La conduite flexible est notamment telle que décrite dans les documents normatifs publiés par l’American Petroleum Institute (API), API 17J « Specification for Unbonded Flexible Pipe >>, 4ème Edition Mai 2014, et API RP 17B, « Recommended Practice for Flexible Pipe >>, 5ème Edition Mai 2014. La conduite flexible est par exemple une conduite montante (ou «riser» en anglais) et/ou une conduite posée sur le fond marin (ou «flowline» en anglais).
La conduite est notamment destinée au transport des hydrocarbures en eau profonde et est donc susceptible d'être utilisée sous fortes pressions, supérieures à 100 bars, voire jusqu’à 1000 bars, et à des températures élevées, supérieures à 130°C, voire 170°C, pendant de longues périodes de temps, c'est-à-dire plusieurs années, typiquement 30 ans.
Les fluides transportés à travers la conduite sont par exemple des hydrocarbures non traités extraits du sous-sol. Ces hydrocarbures contiennent des gaz tel que du dioxyde de carbone, du méthane, du sulfure d’hydrogène. Ces gaz sont aptes à diffuser à partir du passage central de la conduite à travers la gaine interne dans l’espace annulaire.
Ces gaz sont susceptibles de se condenser dans l’espace annulaire, et en présence d’eau, de créer un environnement corrosif pour les couches d’armures présentes dans cet espace.
La corrosion des couches d’armures est problématique, puisqu’elle peut réduire la durée de vie de la conduite flexible, voire conduire à sa déchéance en cas de rupture des armures.
Pour pallier ce problème, il est connu de surdimensionner les armures pour tenir compte de la corrosion éventuelle, ce qui augmente le poids de la conduite et son coût. Dans certains cas, des matériaux résistants à la corrosion, tels que des aciers inoxydables peuvent être utilisés pour constituer les fils d’armures, mais ces matériaux sont généralement plus chers, et présentent parfois des propriétés mécaniques insuffisantes.
Une autre solution connue consiste à protéger la conduite par protection cathodique à l’aide d’une anode sacrificielle. En raccordant électriquement les fils d’armures à l’anode sacrificielle qui présente un potentiel électrochimique plus électronégatif que celui de l’acier des fils, la corrosion des armures est limitée.
Ceci est décrit par exemple dans la demande FR2993955. Des fils d’armures sont revêtus d’un revêtement métallique présentant un potentiel électrochimique en milieu marin aéré inférieur à celui des fils pour assurer le rôle d’anode sacrificielle.
Une telle conduite fonctionne de manière efficace. Néanmoins, la solution proposée nécessite des étapes complexes et coûteuses de revêtement des fils d’armures.
Un but de l’invention est donc d’obtenir une conduite flexible ayant une durée de vie améliorée, notamment en termes de résistance à la corrosion, tout en étant simple et peu coûteuse à fabriquer.
À cet effet, l’invention a pour objet une conduite flexible du type précité, caractérisée en ce que la structure anodique comporte au moins un élément métallique anodique allongé, l’élément métallique anodique étant au moins partiellement non lié à chaque élément d’armure de chaque couche d’armures présente dans l’espace annulaire, l’élément métallique anodique présentant un potentiel électrochimique inférieur au potentiel électrochimique de chaque élément d’armure de chaque couche d’armures.
La conduite selon l’invention peut comprendre une ou plusieurs des caractéristiques suivantes, prise(s) isolément ou suivant toute combinaison techniquement possible:
- l’élément métallique anodique est totalement non lié à chaque élément d’armure de chaque couche d’armures présente dans l’espace annulaire ;
- l’élément métallique anodique est choisi parmi un fil métallique, un ruban métallique ou un treillis métallique ;
- l’élément métallique anodique est enroulé à l’intérieur de l’espace annulaire ;
- l’élément métallique anodique est venu de matière ;
- l’élément métallique anodique est formé d’au moins un métal choisi parmi l’aluminium, le zinc, le plomb, le magnésium, leurs alliages ou leurs mélanges ;
- au moins un élément métallique anodique est inséré entre deux éléments d’armure adjacents au sein d’une couche d’armures ;
- au moins un élément métallique anodique est disposé hors de chaque couche d’armures ;
- elle comporte au moins une couche d’armures internes et au moins une couche d’armures externes, l’élément métallique anodique étant disposé entre la couche d’armures internes et la couche d’armures externes ;
- au moins un tronçon d’un élément métallique anodique croise un tronçon du même élément métallique anodique ou d’un autre élément métallique anodique.
L’invention a aussi pour objet un procédé de fabrication d’une conduite flexible comportant :
- fourniture d’une gaine interne définissant un passage de transport d’un fluide d’axe central;
- disposition d’au moins une couche d’armures de traction autour de la gaine interne, chaque couche d’armures comportant au moins un élément d’armure ;
- disposition d’une structure anodique autour de la gaine interne ;
- mise en place d’une gaine externe définissant, avec la gaine interne, un espace annulaire recevant la couche d’armures et la structure anodique ;
caractérisé en ce que la structure anodique comporte au moins un élément métallique anodique allongé, l’élément métallique anodique étant au moins partiellement non lié à chaque élément d’armure de chaque couche d’armures présente dans l’espace annulaire, l’élément métallique anodique présentant un potentiel électrochimique inférieur au potentiel électrochimique de chaque élément d’armure de chaque couche d’armures.
Le procédé selon l’invention peut comprendre une ou plusieurs des caractéristiques suivantes, prise(s) isolément ou suivant toute combinaison techniquement possible:
- l’étape de disposition de la structure anodique comporte l’enroulement de l’élément métallique anodique autour de la gaine interne ;
- il comprend l’insertion d’au moins un élément métallique anodique entre deux éléments d’armure au sein d’une couche d’armures ;
- il comprend la disposition d’au moins un élément métallique anodique hors de chaque couche d’armures.
L’invention sera mieux comprise, à la lecture de la description qui va suivre, donnée uniquement à titre d’exemple, et faite en se référant aux dessins annexés, sur lesquels :
- la figure 1 est une vue en perspective partiellement écorchée d’un tronçon central d’une première conduite flexible selon l’invention ;
- la figure 2 est une vue partielle, prise en coupe suivant un plan axial médian, d’un détail de la conduite de la figure 1 ;
- la figure 3 est une vue analogue à la figure 2, d’une deuxième conduite flexible selon l’invention.
Une conduite flexible 10 selon l’invention est illustrée partiellement sur la figure 1.
La conduite flexible 10 est destinée à être disposée à travers une étendue d’eau (non représentée) dans une installation d’exploitation de fluide, notamment d’hydrocarbures.
L’étendue d’eau est par exemple une mer, un lac ou un océan. La profondeur de l’étendue d’eau est par exemple comprise entre 50 m et 4000 m.
L’installation d’exploitation de fluide comporte un ensemble de surface, généralement flottant, et un ensemble de fond qui sont généralement raccordés par la conduite flexible 10. La conduite flexible 10 permet aussi de relier des ensembles de fond entre eux, ou des ensembles de surfaces entre eux.
La conduite flexible 10 comporte un tronçon central, illustré en partie sur la figure, et à chacune des extrémités axiales du tronçon central, un embout d’extrémité non représenté.
La conduite flexible 10 est, dans cet exemple, une conduite « non liée >> (désignée par le terme anglais « unbonded >>).
Au moins deux couches adjacentes de la conduite flexible 10 sont libres de se déplacer longitudinalement l’une par rapport à l’autre lors d’une flexion de la conduite 10.
Avantageusement, toutes les couches adjacentes de la conduite flexible 10 sont libres de se déplacer l’une par rapport à l’autre. Une telle conduite est par exemple décrite dans les documents normatifs publiés par l’American Petroleum Institute (API), API 17J (Mai 2014, 4ème édition) et API RP17B (Mai 2014, 5ème édition).
La conduite flexible 10 s’étend suivant un axe A-A’. Dans tout ce qui suit, les termes « extérieur >> et « intérieur >> s’entendent généralement de manière radiale par rapport à l’axe A-A’ de la conduite flexible 10, le terme « extérieur >> s’entendant comme relativement plus éloigné radialement de l’axe A-A’ et le terme « intérieur >> s’entendant comme relativement plus proche radialement de l’axe A-A’ de la conduite flexible 10.
Comme illustré sur la figure, la conduite flexible 10 délimite une pluralité de couches concentriques autour de l’axe A-A’, qui s’étendent continûment le long de la conduite flexible 10 jusqu’aux extrémités de la conduite flexible 10.
En particulier, la conduite flexible 10 comprend une gaine interne 12 tubulaire, optionnellement une voûte de pression 14, au moins une couche d’armures de traction
16, 17, une carcasse interne 20 et une gaine externe 22. La gaine externe 22 définit avec la gaine interne 12 un espace annulaire 24 recevant les couches d’armures de traction 16,
17.
Selon l’invention, la conduite flexible 10 comporte en outre un système anodique 25 pour la protection cathodique des couches d’armures 16, 17, le système anodique 25 étant reçu dans l’espace annulaire 24.
De manière connue, la gaine interne 12 est destinée à confiner de manière étanche le fluide transporté dans la conduite flexible 10. La gaine interne 12 est, avantageusement, formée en matériau polymère, par exemple à base d’une polyoléfine telle que du polyéthylène ou du polypropylène, à base d’un polyamide tel que du PA11 ou du PA12, ou à base d’un polymère fluoré tel que du polyfluorure de vinylidène (PVDF).
En variante, la gaine interne 12 est formée à base d’un polymère haute performance tel qu’un polyaryléthercétone (PAEK) tel que le polyéthercétone (PEK), le polyétheréthercétone (PEEK), le polyétheréthercétonecétone (PEEKK), le polyéthercétonecétone (PEKK) ou le polyéthercétoneéthercétonecétone (PEKEKK), le polyamide-imide (PAI), le polyéther-imide (PEI), le polysulfone (PSU), le polyphénylsulfone (PPSU), le polyéthersulfone (PES) , le polyarylsulfone (PAS), le polyphénylèneéther (PPE), le polysulfure de phénylène (PPS) les polymères à cristaux liquides (LCP), le polyphtalamide (PPA), les dérivés fluorés tels que le polytétrafluoroéthylène (PTFE), le perfluoropolyéther (PFPE), le perfluoroalkoxy (PFA) ou l’éthylène chlorotrifloroethylène (ECTFE) et/ou leurs mélanges.
L’épaisseur de la gaine interne 12 est, par exemple, comprise entre 5 mm et 20 mm.
La gaine interne 12 délimite intérieurement de manière étanche un passage 26 de circulation du fluide transporté.
La carcasse 20 est reçue dans le passage de circulation 26. Elle est formée d’un feuillard métallique profilé, enroulé en spirale. Les spires du feuillard sont avantageusement agrafées les unes aux autres, ce qui reprend les efforts radiaux d’écrasement. Dans cet exemple, la carcasse 20 est disposée à l’intérieur de la gaine interne 12. La conduite flexible 10 est alors désignée par le terme anglais « rough bore >> en raison de la géométrie de la carcasse 20.
En variante (non représentée), la conduite flexible 10 est dépourvue de carcasse interne, elle est alors désignée par le terme anglais « smooth bore >>.
La gaine externe 22 est située à l’extérieur de la gaine interne 12. La gaine externe 22 définit un volume intérieur 27 dans lequel sont situées la carcasse 20, la gaine interne 12, la voûte de pression 14 et l’au moins une couche d’armures de traction 16, 17.
L’espace annulaire 24 est défini dans le volume intérieur 27. L’espace annulaire 24 est propre à recevoir un liquide, notamment de l’eau provenant de l’étendue d’eau en cas de rupture de la gaine externe 22 ou encore de l’eau contenue dans le fluide transporté qui a diffusé, puis condensé au travers de la gaine interne 12, vers l’espace annulaire 24.
La gaine externe 22 présente typiquement une forme d’un cylindre de révolution d’axe A-A’. La gaine externe 22 présente généralement un diamètre externe compris entre 50 mm (soit 2 pouces) et 500 mm (soit 20 pouces), de préférence entre 120 mm (soit 5 pouces) et 460 mm (soit 18 pouces), et une épaisseur comprise entre 0,5 mm et 20 mm, de préférence entre 4 mm et 15 mm.
La gaine externe 22 est par exemple fabriquée dans l’un des matériaux décrits cidessus pour la gaine interne 12.
La voûte de pression 14 est située dans l’espace annulaire 24, à l’extérieur de la gaine interne 12. La voûte de pression 14 est configurée pour reprendre les efforts radiaux liés à la pression régnant à l’intérieur de la gaine interne 12.
La voûte de pression 14 est, avantageusement, formée d’un fil profilé 29 métallique enroulé en hélice autour de la gaine interne 12. Le fil profilé 29 présente de préférence une géométrie en forme de Z. La géométrie en Z permet d’améliorer la résistance mécanique générale et de réduire la masse de la conduite flexible 10.
En variante, le fil profilé 29 présente une géométrie en forme de T, de U, de K, de X ou de I.
Le matériau métallique formant le fil profilé 29 est avantageusement choisi parmi un acier au carbone, par exemple parmi les grades d’acier au carbone comprenant entre 0.1% et 0.8% de carbone. Lors des applications en milieu particulièrement corrosif, le matériau métallique est choisi parmi les aciers inoxydables tels que les aciers duplex.
La voûte de pression 14 est enroulée en hélice à pas court autour de la gaine interne 12. L’angle d’hélice est de valeur absolue proche de 90° par rapport à l’axe A-A’ de la conduite flexible 10, typiquement compris entre 75° et 90°.
La conduite flexible 10 comprend optionnellement une frette 30 (représentée sur la figure 1, mais pas sur la figure 2 ou sur la figure 3).
La frette 30, lorsqu’elle est présente, est constituée par un enroulement en spirale d'au moins un fil avantageusement de section transversale rectangulaire autour de la voûte de pression 14. La superposition de plusieurs fils enroulés autour de la voûte de pression 14 peut avantageusement remplacer une épaisseur totale de frette 30 donnée. Ceci augmente la résistance à l’éclatement de la conduite flexible 10. L'enroulement du au moins un fil est à pas court autour de l’axe A-A’ de la conduite flexible 10, c’est-à-dire avec un angle d’hélice de valeur absolue proche de 90°, typiquement compris entre 75° et 90°.
Dans une variante de réalisation de l’invention, la voûte de pression 14 et la frette 30 sont remplacées par une voûte de pression 14 d’épaisseur plus importante formée à partir d’un fil profilé 29 en métal présentant une géométrie en forme de T, de U, de K, de X ou de I, et/ou à partir d’au moins une bande en aramide à résistance mécanique élevée (Technora® ou Kevlar®), et/ou à partir d’au moins une bande composite comprenant une matrice thermoplastique dans laquelle sont noyées des fibres de carbone ou des fibres de verre.
Chaque couche d’armures de traction 16, 17 est située dans l’espace annulaire 24, à l’extérieur de la voûte de pression 14.
Dans l’exemple représenté sur la figure, la conduite flexible 10 comporte au moins une paire de couches d’armures de traction 16, 17.
Chaque paire comporte une première couche d'armures de traction 16 appliquée sur la voûte de pression 14, sur la gaine interne 12 ou sur une autre paire de couches d'armures de traction 16, 17, et une deuxième couche d'armures de traction 17, disposée autour de la première couche d'armures de traction 16.
Chaque couche d’armures de traction 16, 17 comporte au moins un élément d’armure 32 longitudinal enroulé à pas long autour de l’axe A-A’ de la conduite flexible 10. La valeur d’hélice est inférieure ou égale à 60°, et est typiquement comprise entre 10° et 60°.
Les éléments d’armure 32 d’une première couche d’armures de traction 16 sont enroulés généralement suivant un angle opposé par rapport aux éléments d’armure 32 d’une deuxième couche d’armures de traction 17. Ainsi, si l’angle d’enroulement des éléments d’armure 32 de la première couche d’armures de traction 16 est égal à + α, a étant compris entre 10° et 60°, l’angle d’enroulemæit des éléments d’armure 32 de la deuxième couche d’armures de traction 17 disposée au contact de la première couche d’armures de traction 16 est par exemple de - a, avec a compris entre 10° et 60°.
Les éléments d’armure 32 sont par exemple formés par des fils métalliques.
Le matériau métallique formant les éléments d’armure 32 est choisi parmi un acier au carbone, par exemple parmi les grades d’acier au carbone comprenant entre 0,1% et 0,8% de carbone. Lors des applications en milieu particulièrement corrosif, le matériau métallique est choisi parmi les aciers inoxydables tels que les aciers duplex.
Dans cet exemple, chaque couche d’armures de traction 16, 17 repose sur au moins une bande anti-usure 34. La bande anti-usure 34 est par exemple réalisée en plastique, notamment à base d’un polyamide ou d’un polyfluorure de vinylidène (PVDF). Elle présente une épaisseur inférieure à l'épaisseur de chaque gaine.
Avantageusement, un ruban de maintien 36 tel qu’une bande en aramide à résistance mécanique élevée (Technora® ou Kevlar®) est enroulé autour de la deuxième couche d'armures de traction 17 la plus à l'extérieur par rapport à l'axe A-A', pour assurer un maintien mécanique des couches d'armures de traction 16, 17. Alternativement, les fibres d’aramide sont remplacées par des fibres de verre ou des fibres de carbone.
Selon l’invention, le système anodique 25 de protection comporte au moins un élément métallique anodique allongé 40. De préférence, le système anodique 25 de protection comporte une pluralité d’éléments métalliques anodiques allongés 40 disposés dans l’espace annulaire 24.
Par « allongé >>, on entend que la longueur de l’élément métallique anodique 40 est avantageusement supérieure à au moins 10 fois, de préférence à au moins 100 fois sa dimension transversale maximale.
Chaque élément métallique anodique 40 est au moins partiellement non lié à chaque élément d’armure 32 de chaque couche d’armures 16, 17 présente dans l’espace annulaire 24. De préférence, chaque élément métallique anodique 40 est totalement non lié à chaque élément d’armure 32 de chaque couche d’armures 16, 17 présente dans l’espace annulaire 24.
Selon l’invention, il existe une continuité électrique entre l’élément métallique anodique 40 et au moins un élément d’armure 32 afin d’assurer la protection cathodique de l’élément d’armure 32.
La continuité électrique est par exemple assurée par un contact électrique direct entre l’élément métallique anodique 40 et au moins un élément d’armure 32.
Le contact électrique est partiel ou total, c’est-à-dire sur toute la longueur de l’élément d’armure 32 ou à des intervalles donnés.
Selon un autre exemple, la continuité électrique est par exemple assurée par le fluide présent au sein de l’espace annulaire 24, qui comprend par exemple de l’eau.
Ainsi, chaque élément métallique anodique 40 est déplaçable totalement indépendamment de chaque élément d’armure 32 de chaque couche d’armures 16, 17, notamment lors de la fabrication de la conduite flexible 10, en particulier lors de la mise en place des éléments d’armure 32 de chaque couche d’armures 16, 17.
Chaque élément métallique anodique 40 présente un potentiel électrochimique inférieur au potentiel électrochimique de chaque élément d’armure 32 de chaque couche d’armures 16, 17.
Le potentiel électrochimique de chaque élément métallique anodique 40 est par exemple inférieur à -900 mV et est compris avantageusement entre -950 mV et -1800 mV.
Pour obtenir un tel potentiel électrochimique, chaque élément métallique anodique 40 est avantageusement formé d’au moins un métal, notamment l’aluminium, ou d’un alliage métallique comprenant de l’aluminium, du zinc, du plomb, et/ou du magnésium.
L’alliage d’aluminium comprend par exemple en poids, entre 5% et 6% de zinc, moins de 0,2% de fer, moins de 0,02% de cuivre, moins de 0,1% de silicone et plus de 90% d’aluminium.
L’alliage de magnésium comprend par exemple en poids, entre 5% et 7% d’aluminium, entre 2% et 4% de zinc, au moins 0,1% de manganèse, moins de 0,3% de silicone, moins de 0.1% de cuivre, moins de 0,003% de fer, moins de 0,003% de nickel, moins de 0,3% d’un autre élément métallique et plus de 90% de magnésium.
L’alliage de zinc comprend par exemple en poids, entre 0,1% et 0,4% d’aluminium, entre 0,03% et 0,1% de cadmium, moins de 0,05% de fer, moins de 0,003% de plomb, moins de 0,001% d’étain et au moins 99% de zinc.
Chaque élément métallique anodique 40 n’est pas formé en acier.
L’élément métallique anodique 40 est venu de matière sur au moins une section transversale. Il est formé d’un seul tenant, de manière continue sur au moins un tronçon longitudinal, de préférence sur toute sa longueur.
Dans l’exemple représenté sur la figure 2, chaque élément métallique anodique 40 est formé d’un fil métallique, de préférence continu.
De manière générale, l’élément métallique anodique 40 présente des propriétés mécaniques inférieures à celles des éléments d’armure 32. Par exemple, la résistance à la traction de l’élément métallique anodique 40 est inférieure à la résistance à la traction de chaque élément d’armure 32.
Dans cet exemple, l’élément métallique anodique 40 est enroulé en hélice autour de l’axe A-A’ à l’intérieur de l’espace annulaire 24.
Comme visible sur la figure 2, chaque élément métallique anodique 40 est inséré dans des interstices hélicoïdaux entre deux éléments d’armure 32 adjacents au sein d’une couche d’armures 16, 17, l’élément métallique anodique 40 présentant un potentiel électrochimique inférieur au potentiel électrochimique de chaque élément d’armure 32 adjacent.
Avantageusement, chaque élément métallique anodique 40 présente une section transversale de contour et d’aire analogue au contour et à l’aire de la section transversale de chaque élément d’armure 32 adjacent.
Par « aire analogue >>, on entend que la différence d’aire entre la section transversale de l’élément métallique anodique 40 et la section transversale de l’élément d’armure adjacent 32 est inférieure à 10 % de l’aire de la section transversale de l’élément métallique anodique 40.
Dans cet exemple, au moins un élément métallique anodique 40 est disposé dans la première couche d’armures 16 et au moins un élément métallique anodique 40 est disposé dans la deuxième couche d’armures 17. Au moins un tronçon de chaque élément métallique anodique 40 situé dans la première couche d’armures 16 croise au moins un tronçon d’un autre élément anodique 40 situé dans la deuxième couche d’armures 17.
La fabrication de la conduite flexible 10 selon l’invention va maintenant être décrite.
Initialement, la gaine interne 10 est fournie par exemple en étant extradée sur la carcasse 20 si celle-ci est présente.
Puis, la voûte de pression 14, lorsqu’elle est présente, et éventuellement la frette 30 sont enroulées à pas court autour de la gaine interne 20.
Ensuite, les éléments d’armure 32 de la couche d’armures internes 16 sont enroulés hélicoïdalement autour de la voûte de pression 14 par exemple, en les déroulant à partir de bobines montées sur une table tournante.
Lors de cet enroulement, au moins un élément métallique anodique 40 allongé est enroulé hélicoïdalement simultanément aux éléments d’armure 32, entre deux éléments d’armure 32 adjacents, en le déroulant à partir d’une bobine montée sur la même table tournante que les bobines recevant les éléments d’armure 32.
Puis, les éléments d’armure 32 de la couche d’armures externes 17 sont enroulés hélicoïdalement autour de la couche d’armures internes 16 par exemple en les déroulant à partir de bobines montées sur la table tournante. De même, au moins un élément métallique anodique 40 allongé est enroulé hélicoïdalement simultanément aux éléments d’armure 32 de la couche d’armures externes 17, entre deux éléments d’armure 32 adjacents, en le déroulant à partir d’une bobine montée sur la même table tournante que les bobines recevant les éléments d’armure 32.
Enfin, la gaine externe 22 est disposée autour de la couche d’armures externes 17, par exemple en étant formée par extrusion autour de cette couche 17.
Ainsi, la fabrication de la conduite flexible 10 selon l’invention est particulièrement simple, puisqu’elle nécessite juste d’enrouler deux types différents d’éléments allongés autour de l’axe A-A’, à savoir les éléments d’armure 32 et les éléments métalliques anodiques 40 formés d’un seul tenant.
Le procédé ne nécessite donc pas d’étapes complexes de dépôt d’un revêtement sur des éléments d’armure 32, ce qui simplifie la fabrication et diminue le coût
En fonctionnement, le potentiel électrochimique de chaque élément métallique anodique 40 étant inférieur à celui de l’acier constituant les éléments d’armure 32, lorsque l’espace annulaire 24 est soumis à un environnement marin propice à la corrosion des éléments d’armure 32, une protection cathodique se met en place, provoquant la corrosion des éléments métalliques anodiques 40 à la place de celle des éléments d’armure 32.
La durée de vie de la conduite est donc améliorée, sans avoir à changer son mode d’installation ou son opération, puisque les anodes sont localisées à l’intérieur de l’espace annulaire 24.
Une deuxième conduite 10 selon l’invention est illustrée sur la figure 3. À la différence de la première conduite 10 illustrée sur la figure 2, le système anodique 25 de protection comporte au moins un élément métallique anodique 40 disposé hors de chaque couche d’armures 16, 17.
Dans cet exemple, l’élément métallique anodique 40 est disposé entre la couche d’armures internes 16 et la couche d’armures externes 17.
Il est par exemple formé par un ruban métallique ou un treillis métallique. Comme précédemment, il présente une composition adaptée pour avoir un potentiel électrochimique inférieur au potentiel électrochimique de chaque élément d’armure 32 de chaque couche d’armures 16, 17.
De préférence, le ruban métallique ou le treillis métallique est formé d’un seul tenant en étant venu de matière.
Le ruban métallique ou le treillis métallique présente un rapport de la largeur sur l’épaisseur inférieur au ratio de la largeur sur l’épaisseur de chaque élément d’armure 32.
Le ruban métallique ou le treillis métallique est enroulé hélicoïdalement autour de l’axe A-A’ entre les couches d’armures 16, 17.
La valeur absolue de l’angle d’hélice du ruban métallique ou du treillis métallique est par exemple compris entre 65° et 85° et avanta^usement, compris entre 70° et 80°. Un tel angle d’hélice maximise le contact électrique entre le ruban métallique ou le treillis métallique et les couches d’armures 16, 17.
L’installation et le fonctionnement de la conduite flexible 10 représentée sur la figure 3 sont analogues à ceux de la conduite flexible 10 représentée sur la figure 2.
Dans l’exemple de la figure 3, aucun élément métallique anodique 40 n’est inséré dans une couche d’armures 16, 17.
Dans une variante de l’exemple de la figure 3, au moins un élément métallique anodique 40, avantageusement formé par un fil, est inséré dans au moins une couche d’armures 16, 17, en complément de l’élément métallique anodique 40 disposé entre la couche d’armures internes 16 et la couche d’armures externes 17.
Dans une autre variante, au moins un élément métallique anodique 40 est disposé entre la voûte de pression 14 et la couche d’armures internes 16.
Selon encore une variante de réalisation, au moins un élément métallique anodique 40 est disposé entre la gaine externe 22 et la couche d’armures externes 17 et/ou entre la gaine interne 12 et la voûte de pression 14.
Préférentiellement, l’élément anodique 40 est agencé entre la gaine interne 12 et la voûte de pression 14 et entre la voûte de pression 14 et la couche d’armures internes 16.
Ceci assure la protection cathodique de toute la surface du fil profilé 29 par contact électrique direct entre l’élément anodique 40 et le fil profilé 29.
Claims (14)
- REVENDICATIONS1. -Conduite flexible (10), destinée à être immergée dans une étendue d’eau comprenant :- une gaine interne (12) définissant un passage (26) de transport d’un fluide, d’axe central (A-Aj ;- une gaine externe (22) définissant, avec la gaine interne (12), un espace annulaire (24) ;- au moins une couche d’armures (16, 17) de traction, disposée dans l’espace annulaire (24), chaque couche d’armures (16, 17) comportant au moins un élément d’armure (32) ;- une structure anodique (25) disposée dans l’espace annulaire (24) ;caractérisée en ce que la structure anodique (25) comporte au moins un élément métallique anodique (40) allongé, l’élément métallique anodique (40) étant au moins partiellement non lié à chaque élément d’armure (32) de chaque couche d’armures (16, 17) présente dans l’espace annulaire (24), l’élément métallique anodique (40) présentant un potentiel électrochimique inférieur au potentiel électrochimique de chaque élément d’armure (32) de chaque couche d’armures (16, 17).
- 2. - Conduite flexible (10) selon la revendication 1, dans laquelle l’élément métallique anodique (40) est totalement non lié à chaque élément d’armure (32) de chaque couche d’armures (16, 17) présente dans l’espace annulaire (24).
- 3. - Conduite flexible (10) selon la revendication 1 ou 2, dans laquelle l’élément métallique anodique (40) est choisi parmi un fil métallique, un ruban métallique ou un treillis métallique.
- 4. - Conduite flexible (10) selon l’une quelconque des revendications précédentes, dans laquelle l’élément métallique anodique (40) est enroulé à l’intérieur de l’espace annulaire (24).
- 5. - Conduite flexible (10) selon l’une quelconque des revendications précédentes, dans laquelle l’élément métallique anodique (40) est venu de matière.
- 6. - Conduite flexible (10) selon l’une quelconque des revendications précédentes, dans laquelle l’élément métallique anodique (40) est formé d’au moins un métal choisi parmi l’aluminium, le zinc, le plomb, le magnésium, leurs alliages ou leurs mélanges.
- 7. - Conduite flexible (10) selon l’une quelconque des revendications précédentes, dans laquelle au moins un élément métallique anodique (40) est inséré entre deux éléments d’armure (32) adjacents au sein d’une couche d’armures (16, 17).
- 8. - Conduite flexible (10) selon l’une quelconque des revendications précédentes, dans laquelle au moins un élément métallique anodique (40) est disposé hors de chaque couche d’armures (16, 17).
- 9. - Conduite flexible (10) selon la revendication 8, comportant au moins une couche d’armures internes (16) et au moins une couche d’armures externes (17), l’élément métallique anodique (40) étant disposé entre la couche d’armures internes (16) et la couche d’armures externes (17).
- 10. - Conduite flexible (10) selon l’une quelconque des revendications précédentes, dans lequel au moins un tronçon d’un élément métallique anodique (40) croise un tronçon du même élément métallique anodique (40) ou d’un autre élément métallique anodique (40).
- 11. - Procédé de fabrication d’une conduite flexible (10) comportant :- fourniture d’une gaine interne (12) définissant un passage (26) de transport d’un fluide d’axe central (A-A’) ;- disposition d’au moins une couche d’armures (16, 17) de traction autour de la gaine interne (12), chaque couche d’armures (16, 17) comportant au moins un élément d’armure (32) ;- disposition d’une structure anodique (25) autour de la gaine interne (12) ;- mise en place d’une gaine externe (22) définissant, avec la gaine interne (12), un espace annulaire (24) recevant la couche d’armures (16, 17) et la structure anodique (25);caractérisé en ce que la structure anodique (25) comporte au moins un élément métallique anodique (40) allongé, l’élément métallique anodique (40) étant au moins partiellement non lié à chaque élément d’armure (32) de chaque couche d’armures (16, 17) présente dans l’espace annulaire (24), l’élément métallique anodique (40) présentant un potentiel électrochimique inférieur au potentiel électrochimique de chaque élément d’armure (32) de chaque couche d’armures (16, 17).
- 12. - Procédé selon la revendication 11, dans lequel l’étape de disposition de la structure anodique (25) comporte l’enroulement de l’élément métallique anodique (40) autour de la gaine interne (12).
- 13. - Procédé selon la revendication 11 ou 12, comprenant l’insertion d’au moins un élément métallique anodique (40) entre deux éléments d’armure (32) au sein d’une couche d’armures (16, 17).
- 14. - Procédé selon l’une quelconque des revendications 11 à 14, comprenant la disposition d’au moins un élément métallique anodique (40) hors de chaque couche d’armures (16, 17).
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| FR2993955A1 (fr) * | 2012-07-24 | 2014-01-31 | Technip France | Revetement metallique de fils d'armure en acier d'une conduite tubulaire flexible destinee au transport de fluide d'hydrocarbures |
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2018
- 2018-09-25 FR FR1858756A patent/FR3086365B1/fr active Active
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| FR2286331A1 (fr) * | 1974-09-24 | 1976-04-23 | Inst Francais Du Petrole | Conduites flexibles protegees contre la corrosion |
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| FR2993955A1 (fr) * | 2012-07-24 | 2014-01-31 | Technip France | Revetement metallique de fils d'armure en acier d'une conduite tubulaire flexible destinee au transport de fluide d'hydrocarbures |
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