FR2699984A1 - Procédé et dispositif pour la réparation, en charge, de canalisations en matière plastique. - Google Patents

Abstract

L'invention propose de faciliter l'intervention sur un tronçon défectueux de canalisation (3) en matière thermoplastique dans laquelle circule un gaz. Le dispositif proposé comprend une coquille (1) en matière thermoplastique prévue pour être soudée autour de la canalisation via des conducteurs électriques (19a, 19b), ladite coquille renfermant une chambre (6) pouvant, par un premier orifice (42), être alimentée en gaz non inflammable, non explosif et inerte chimiquement vis-à-vis du gaz combustible circulant dans la canalisation, la circulation du gaz de remplissage étant régulée par un orifice de fuite (50). Application en particulier à la réduction de défectuosités locales sur des conduites de gaz naturel en charge.

Description

L'invention concerne un dispositif d'intervention sur un tronçon défectueux de canalisation en matière thermoplastique ou thermofusible, dans laquelle canalisation circule un gaz inflammable et/ou explosif sous pression, tel que du gaz naturel.

La publication FR-A-2664360 décrit déjà un dispositif de ce type comprenant
- une coquille en matière thermoplastique propre à être disposée autour du tronçon défectueux, cette coquille présentant une forme générale de manchon traversé par un passage axial communiquant avec une cavité interne du manchon et comportant, vers ses extrémités axiales, deux zones prévues pour venir sensiblement au contact de la canalisation,
- et des conducteurs électriques raccordables à des moyens d'alimentation électrique, ces conducteurs étant disposés particulièrement à l'endroit des zones précitées prévues pour le contact entre la coquille et la canalisation, de manière à y assurer leur liaison par fusion.

On notera toutefois que le manchon de réparation décrit dans cette publication FR-A-2664360 n'est pas spécifiquement destiné à des interventions sur des conduites de gaz, mais est a priori prévu pour la réparation de fuites sur des conduites pouvant véhiculer de l'eau.

En outre, à ce même document, il est prévu que la cavité intérieure du manchon soit remplie par une mousse de matière plastique, pour enrober étroitement la canalisation une fois le manchon correctement positionné autour d'elle en colmatant toute fuite éventuelle.

Pour son positionnement, ce manchon, qui est constitué de deux demi-coquilles comportant chacune deux ailes latérales de fixation, est en outre équipé de moyens de verrouillage relatif de ces ailes, en matière plastique, ce verrouillage s'obtenant par effet de coin, via des cannelures formées dans les ailes et pourvues d'orifices de dimensions différentes légèrement décalés afin de réaliser de chaque côté, le blocage recherché par l'intermédiaire d'une barrette tronconique introduite dans ces orifices.

Pour approprié qu'il puisse être, notamment sur des canalisations de transport d'eau, un tel manchon pourrait s'avérer ne pas satisfaire systématiquement à toutes les exigences très strictes de sécurité inhérentes au domaine du transport de gaz, ceci compte tenu en particulier de l'utilisation de l'électricité pour assurer la fixation de la coquille à la canalisation.En effet, si le gaz véhiculé est un gaz sous pression, inflammable et/ou explosif, et si la canalisation fuit, ce gaz risque, malgré les précautions prévues sur le manchon, de parvenir jusqu'à la zone où sont situés les conducteurs électriques, l'inflammation de ce gaz pouvant être dramatique, d'autant que l'on considère habituellement que des risques d'explosion existent dès lors que, par exemple pour le gaz naturel, le gaz s'échappant d'une conduite constitue de 5 à environ 15% de l'air ambiant.

C'est d'ailleurs probablement pour pallier à ces risques que les conducteurs électriques ont, dans la publication française précitée, été décalés le plus possible vers les extrémités axiales opposées du manchon et qu'entre la cavité interne de ce dernier et les conducteurs ont été interposées d'abord plusieurs séries de stries déformables prévues pour former moyen d'étanchéité, puis des joints complémentaires de section importante.

Plutôt que cela, les concepteurs de l'invention ont préféré travailler à la définition d'un dispositif de réparation permettant
- d'être réalisable pour un coût compétitif,
- de pouvoir être mis en place rapidement sans interruption aucune de la circulation du gaz dans la canalisation,
- de ne nécessiter que des travaux de fouille et de terrassement peu importants (la canalisation étant habituellement enterrée),
- de ne présenter aucun risque d'explosion et/ou d'inflammabilité du gaz en cas de fuite, même sans joint d'étanchéité,
- et d' autoriser, outre la réduction des fuites, notamment le renforcement d'un tube ou d'une conduite après un écrasement, sans avoir à effectuer de soudage sur la partie du tube qui a été écrasé.

Pour satisfaire à ces exigences, et tout particulièrement répondre aux impératifs (extrêmement stricts, il faut le rappeler) de sécurité imposés pour les interventions sur des conduites véhiculant du gaz combustible, l'invention propose une solution telle que le dispositif d'intervention, du type général précité, se caractérise en particulier en ce qu'une paroi extérieure de sa coquille est traversée par un premier orifice communiquant avec sa chambre ou cavité interne, cet orifice portant des moyens de raccordement à des moyens d'injection, dans cette chambre, d'un gaz "neutre" non inflammable, non explosif et inerte chimiquement vis à vis du gaz circulant dans la canalisation, la paroi externe de la coquille étant en outre traversée par un second orifice de fuite formant un trou d'évacuation contrôlée de gaz, a priori obturable, communiquant également avec ladite chambre interne.

De cette manière, au moins avant que l'on alimente électriquement les conducteurs de soudage, on va donc pouvoir créer, entre ces conducteurs et le tronçon de canalisation défectueux, une barrière gazeuse non inflammable et non explosive, en fait appauvrie en oxygène, conformément d'ailleurs en cela à la méthode d'intervention également prévue dans le cadre de la présente invention.

Selon une caractéristique complémentaire de l'invention, on poursuivra d'ailleurs de préférence l'injection du gaz neutre (tel que l'azote ou de l'argon) au moins pendant toute la durée de l'alimentation en énergie électrique des conducteurs. Et on conseillera même, après avoir placé un bouchon sur l'orifice de fuite, de poursuivre cette injection de pendant un certain temps après la fin de l'alimentation électrique des conducteurs, et ce sous une pression comparable à celle existant dans la canalisation, de manière à vérifier ainsi l'étanchéité des soudures.

On notera que grâce à cette barrière gazeuse, les conducteurs électriques pourront ne constituer que les seuls et uniques moyens d'étanchéité après fusion entre la coquille et la canalisation.

On notera, dès à présent, que l'on appellera "gaz neutre" tout gaz non inflammable, non explosif et inerte chimiquement vis-à-vis du gaz combustible transporté dans la conduite, quand bien même il y aurait une étincelle, voire un apport de flamme.

Pour une facilité de mise en place, on notera encore que la coquille de l'invention sera très avantageusement constituée en au moins deux parties de coquille assemblables entre elles suivant des surfaces de jonction essentiellement parallèles à l'axe de son passage intérieur et bordant sa chambre interne, des seconds conducteurs électriques raccordés aux premiers précités étant alors prévus à l'endroit desdites surfaces de jonction pour y assurer la liaison entre elles, par fusion, des parties précitées de coquille, ces seconds conducteurs électriques constituant avantageusement quant à eux, les seuls et uniques moyens de liaison entre elles de ces parties de coquille.

En d'autres termes, et selon cette construction privilégiée, aucun joint d'étanchéité ne sera prévu sur la coquille, ces joints n'ayant ici que risqués d'empêcher une circulation favorable du gaz neutre injecté.

D'autres caractéristiques et avantages de l'invention, relatifs notamment à la conformation des conducteurs, apparaîtront encore dans la description qui va suivre faite en référence aux dessins annexés, donnés à titre uniquement d'exemple non limitatif et dans lesquels
- la figure 1 est une vue en coupe longitudinale médiane faite le long de l'axe de la canalisation autour de laquelle une coquille d'intervention conforme à l'invention est placée,
- la figure 2 est une vue en coupe faite perpendiculairement à la coupe de la figure 1, le long de la ligne Il-Il de cette même figure 1, la vue de la coquille de la figure 2 ayant été complétée par symétrie,
- la figure 3 montre, en vue extérieure de dessous, la demi-coquille supérieure,
- Les figures 4 et 5 montrent respectivement des formes privilégiées de réalisation des premiers et seconds conducteurs électriques précités (à des échelles différentes),
- et la figure 6 présente en vue agrandie le détail repéré VI sur la figure 1.

Sur cette figure 1 tout d'abord, on voit donc illustré un dispositif d'intervention 1 se présentant comme une coquille creuse en forme générale de manchon prévu, dans l'exemple retenu, pour réduire une fuite de gaz à l'intérieur d'un tronçon de canalisation 3 défectueux ou circule du gaz combustible (gaz naturel) sous pression (cette pression pouvant être de l'ordre de 4 x 105Pa).

En l'espèce, la fuite a été supposée comme provenant d'un défaut à l'endroit du soudage entre la canalisation 3 et une classique prise de branchement 5 dont la partie formant selle ou manchon Sa entoure la conduite, une telle prise étant habituellement prévue pour dériver, via son fût transversal 5b et sa conduite de piquage 5c (voir figure 2), une partie du gaz circulant dans la canalisation, ceci en direction d'une conduite secondaire (non représentée).

Pour installer la coquille de confinement 1, réalisée en matière thermoplastique moulée, telle qu'en polyoléfine, par exemple polyéthylène, il a fallu en l'espèce tout d'abord fermer par un tampon toujours prévu à cet effet, la communication entre la canalisation 3 et le fût 5b, puis tronçonner le raccordement entre la prise de piquage 5c et la conduite secondaire, la chambre interne de la coquille ayant ici les dimensions adaptées pour contenir le tronçon défecteux et la prise de branchement 5 tronçonnée.

Pour une facilité de mise en place, la coquille 1 a été construite en deux parties comprenant une demi-coquille supérieure 7a et une demi-coquille inférieure 7b, complémentaires l'une de l'autre et réunies entre elles par des surfaces de jonction en l'espèce confondues avec l'axe longitudinal 3a de la canalisation. Dans l'exemple retenu, les deux surfaces de jonction en question forment deux plans de joint dont l'un apparaît sur la figure 3 sous le repère 9 (voir également repère 11 aux figures 2 et 3), ces deux plans ayant été ici situés à l'endroit de deux ailes latérales extérieures parallèles, 12a, 12b, prévues sur chaque demicoquille.

La jonction étanche entre elles des deux demicoquilles 7a, 7b, est assurée conformément à l'invention uniquement par des conducteurs électriques (dits seconds conducteurs) 13a, 13b, disposés sur la surface du plan de jonction de l'une des deux demi-coquilles, comme par exemple la demi-coquille supérieure dans l'illustration de la figure 3, chaque ensemble de conducteurs étant reliés à une borne de raccordement, respectivement 15a, 15b, ménagée sur la surface extérieure de la demi-coquille correspondante.De cette manière, les conducteurs seront aisément accessibles à la prise amovible de raccordement électrique 17a, 17b, de deux câbles prévus pour les connecter à une source d'énergie électrique (telle par exemple qu'une source de courant alternatif redressé), grâce à laquelle l'opération de soudage pourra avoir lieu, ce soudage s'opérant en fait non seulement entre les deux demi-coquilles, mais également entre celles-ci et la canalisation, via deux autres séries de conducteurs électriques 19a, 19b, disposés sur deux surfaces intérieures d'extrémité 21, 23, des deux demi-coquilles, une fois cellesci rapprochées.

Pour cela, les deux zones 21 et 23 présenteront, une fois les deux demi-coquilles plaquées l'une contre l'autre, un diamètre intérieur comparable au diamètre extérieur D de la canalisation, définissant ainsi, sur leur largeur, un passage axial pour cette canalisation, à l'endroit des parties extrêmes longitudinales extérieures formant fûts coaxiaux 25, 27 de la coquille.

De préférence, les conducteurs 19a, 19b, appellés "premiers conducteurs", seront conformés comme illustrés sur la figure 4 ; à savoir chacun à partir d'un conducteur, par exemple en cuivre, replié en zig-zag comme un serpentin coudé, afin de constituer sur une largeur légèrement inférieure à celle 1 des dites zones, un bandeau résistif sensiblement rectangulaire présentant à ses deux extrémités longitudinales opposées des crénelages 29, 31 agencés de telle manière que lorsqu'on les rejoint, ils s'imbriquent l'un dans l'autre, comme illustré sur la figure 3.

Pour la continuité électrique, les deux extrémités opposées 33a, 33b, de chacun de ces conducteurs ont été raccordées à l'une des extrémités respectives des seconds conducteurs 13a, 13b, via de petits plots de raccordement tels que figurés en 34 sur la figure 5. Sur cette figure, on pourra d'ailleurs en outre remarquer que ces seconds conducteurs seront avantageusement également réalisés chacun par pliage d'un fil électrique approprié en un serpentin coudé, pour dessiner ici un "U", les deux ensembles de résistance ainsi réalisés ayant été représentés figure 3 en position sur leurs surfaces 9 de réception respectives (surfaces intérieures des ailes 12a, 12b) les deux repères 36 de la figure 5 marquant les zones de raccordement aux bornes 15a, 15b.

Pour maintenir dans leur agencement précité l'ensemble des conducteurs et assurer leur bon positionnnement, la solution préconisée dans l'invention consiste à noyer ces conducteurs dans une fine couche de matière thermoplastique, (par exemple, polyéthylène) repérée 38 ou 40 sur les figures 4 ou 5, et dont le contour a été schématisé en traits mixtes sur ces mêmes figures, cet enrobage permettant de fixer de manière appropriée les conducteurs sur leur zone de réception, via quelques points de soudure assurant la fusion locale de la matière plastique.

Quelles que soient les précautions prises concernant ces conducteurs électriques, il demeure que l'on ne sera jamais totalement à l'abri d'une étincelle, d'un mauvais contact, etc... risquant en présence d'air ambiant d'enflammer ou de faire exploser le gaz naturel qui, compte tenu de la fuite supposée de la canalisation 3, va se répandre dans la chambre 6 de la coquille, une fois cette dernière en place.

C'est en particulier pour éviter cela qu'il a été prévu dans l'invention de ménager à travers une paroi 41 de la coquille, un premier orifice 42 traversant également un petit fût extérieur 44 portant des moyens (tel qu'un filetage 46) de raccordement à des moyens 48 d'injection, raccordés à une source de gaz sous pression (non représentée) permettant de créer dans la chambre 6 l'atmosphère "neutre" précitée non susceptible d'exploser ou de s'enflammer même en cas d'une éventuelle étincelle.

A titre de gaz à injecter, on pourra en particulier utiliser de l'azote ou de l'argon.

Etant donné que lorsque l'injection de ce gaz dans la chambre débutera, la fuite supposée y répandra en même temps du gaz provenant de la conduite, un orifice de fuite 50 a également été ménagé à travers la paroi de la coquille, ce second orifice étant de préférence situé à l'opposé du premier 42, permettant ainsi de purger si nécessaire l'atmosphère oxygénée de la chambre.

Une vue détaillée de orifice 50 apparaît sur la figure 6.

Dans l'exemple retenu, cet orifice 50 est en fait constitué d'un premier orifice de purge 51 sur lequel se raccorde un orifice transversal d'évent 52, de section plus faible.

Pour l'obturation de l'orifice de purge 51 et pour le contrôle de l'ouverture de l'évent 52, on pourra en particulier utiliser une pièce intérieure filetée 54 mobile dans la paroi 56 elle-même filetée de cette partie de coquille et portant un tampon frontal d'étanchéité 58, la manoeuvre, via une clé pénétrant dans une empreinte 60 appropriée, permettant en particulier d'obturer progressivement l'évent 52 et ainsi de fermer totalement l'orifice 50 lorsque cela sera nécessaire.

On remarquera que l'on peut encore disposer un bouchon externe 62, par exemple vissé, à l'extrémité de la paroi 56 de façon notamment à garantir la fermeture et à protéger le filetage interne de ladite paroi ainsi que le bouchon interne 54 et l'évent 52 qu'il pourra recouvrir.

Cette structure particulière de la paroi avec bouchon et évent, permet une obturation aisée de la fuite contrôlée, même pour un débit de fuite de gaz élevé.

La description structurelle du dispositif de l'invention étant faite, on va maintenant présenter brièvement une manière privilégiée de procéder pour réduire la supposée fuite.

Avant mise en place de la coquille 1, il est conseillé de la nettoyer et d'effectuer un grattage local de la canalisation.

On peut alors placer autour de la zone de fuite les deux demi-coquilles que l'on peut temporairement maintenir l'une contre l'autre au moyen d'un câble de cerclage 65 tendu par un dispositif connu de mise sous tension (non représenté).

A ce moment, le capuchon 62 n'est pas installé et le bouchon 54 n'est pas encore vissé totalement. Le gaz contenu dans la chambre peut ainsi s'échapper à travers l'évent.

On vient alors placer autour du filetage 44 de l'orifice 42 les moyens 48 d'injection du gaz neutre.

Après qu'on ait injecté ce gaz dans la chambre 6 pendant quelques minutes, on vient fermer l'évent 52 par le bouchon 54 et l'on continue à injecter le gaz. Au bout encore de quelques minutes, l'opérateur peut contrôler s'il reste encore de l'oxygène dans le manchon, en introduisant pour cela une sonde appropriée à travers l'orifice 50 (le bouchon 54 ayant bien entendu été dévissé).

Si la quantité d'oxygène détectée dans la chambre paraît encore suffisante pour qu'il y demeure encore des risques d'inflammabilité ou d'explosion, on recommence l'injection de gaz neutre.

Si un nouveau contrôle montre une teneur en oxygène inférieure à environ 1 à quelques pourcents de la teneur totale en gaz prélevé , l'autorisation de souder est donnée
Pendant que l'injection de gaz neutre se poursuit avantageusement (le bouchon 54 étant toujours dévissé), les prises 17a, 17b, sont branchées et les différents conducteurs de la coquille sont alimentés pour entraîner la fusion locale des surfaces de contact 21, 23 avec la canalisation 3 et des deux demi-coquilles entre elles (la pression régnant dans la chambre est alors sensiblement égale, voire légèrement supérieure, à la pression atmosphérique).

Une fois les conditions de soudage atteintes, l'alimentation électrique est coupée.

Après refroidissement, l'opérateur peut vérifier la qualité des soudures. Pour cela, il visse entièrement le bouchon 54 et augmente l'injection d'azote dans la chambre 6 pour que la pression y atteigne sensiblement celle du gaz dans la canalisation. Si aucune fuite n'est décelée, l'opérateur retire le câble 65 et dévisse le bouchon 54. Il peut ensuite retirer l'embout du tube 48, replacer sur le fût 44 un bouchon 45 puis enfin revisser le bouchon 54 et le capuchon 62.

On aura compris qu'ainsi le principe d'intervention de l'invention n'a pas pour objet de colmater la fuite qui s'est produite, mais plutôt de la réduire en plaçant autour d'elle, de façon étanche, la coquille de confinement 1 dans laquelle la pression va au bout d'un certain temps atteindre celle règnant dans la canalisation, moment à partir duquel les fuites de gaz vont, d'elles mêmes, s'interrompre.

Claims (10)

REVENDICATIONS

1. Dispositif d'intervention sur une canalisation en matière thermoplastique dans laquelle circule un gaz inflammable et/ou explosif sous pression, tel que du gaz naturel, ladite canalisation (3) présentant un tronçon défectueux, le dispositif comprenant

- une coquille (1) en matière thermoplastique propre à être disposée autour dudit tronçon et présentant une forme générale de manchon comportant axialement vers ses extrémités, des zones de paroi (21, 23) prévues pour venir sensiblement au contact de la canalisation, ladite coquille renfermant intérieurement une chambre (6) dont une paroi extérieure est traversée par un orifice (42) communiquant avec elle pour y introduire, au moins temporairement, un produit de remplissage utile à l'intervention, et

- des premiers conducteurs électriques (19a, 19b), raccordables à des moyens d'alimentation électrique et disposés à l'endroit desdites zones (21, 23) prévues de contact entre la coquille et la canalisation, pour y assurer leur liaison par fusion, caractérisé

- en ce que ledit orifice (42) communiquant avec la chambre interne (6) de la coquille (1) porte des moyens (44) de raccordement à des moyens (48) d'injection dans ladite chambre d'un gaz non inflammable, non explosif et inerte chimiquement vis-à-vis du gaz combustible circulant dans la canalisation (3), ce gaz non inflammable constituant ledit produit de remplissage au moins temporaire de la chambre,

- et en ce que ladite paroi extérieure de la coquille est en outre traversée par un orifice de fuite (50, 51, 52) communiquant avec ladite chambre interne (6).

2. Dispositif selon la revendication 1 caractérisé en ce que l'orifice de fuite (50) comprend un orifice d'évent (51) et un orifice de purge (52) de section plus importante que celle de l'évent, ces deux orifices étant obturables par au moins un bouchon (54, 62).

3. Dispositif selon la revendication 1 ou la revendication 2 caractérisé en ce que lesdits premiers conducteurs (19a, 19b) constituent les seuls et uniques moyens d'étanchéité, après fusion, entre la coquille (1) et la canalisation (3).

4. Dispositif selon l'une quelconque des revendications précédentes caractérisé en ce que ladite coquille (1) est constituée en au moins deux parties de coquille (7a, 7b) assemblables entre elles suivant des surfaces (9) de jonction essentiellement parallèles à son axe de manchon, et en ce que le dispositif comprend en outre des seconds conducteurs électriques (13a, 13b) raccordés auxdits premiers conducteurs et disposés à l'endroit desdites surfaces de jonction (9) pour y assurer la liaison entre elles par fusion desdites parties de coquille dont ces seconds conducteurs constituent les seuls et uniques moyens de liaison relatifs.

5. Dispositif selon la revendication 4 caractérisé en ce que lesdits seconds conducteurs électriques (13a, 13b), se présentent comme des serpentins coudés.

6. Dispositif selon l'une quelconque des revendications précédentes caractérisé en ce que lesdits premiers conducteurs électriques (19a, 19b) se présentent comme des serpentins coudés délimitant une surface à plusieurs côtés dont deux côtés opposés sont crénelés, de telle manière que lorsqu'on rejoint ces deux côtés, les crénelages (29, 31) s'imbriquent l'un dans l'autre.

7. Dispositif selon l'une quelconque des revendications 4 à 6 caractérisé en ce qu'avant la jonction par soudure de la coquille à la canalisation et des parties (7a, 7b) de coquille entre elles, lesdits premiers et seconds conducteurs apparaissent comme noyés dans une fine couche (38, 40) de matière thermoplastique et sont fixés sur lesdites surfaces (9) et zones (21, 23) prévues de contact de la coquille, par des points de soudure.

8. Méthode pour réparer un tronçon défectueux de canalisation en matière thermoplastique à l'intérieur de laquelle circule un gaz inflammable et/ou explosif sous pression, tel que du gaz naturel, suivant laquelle méthode

a) sans interrompre la circulation du gaz dans la canalisation, on place autour dudit tronçon, une coquille (1) se présentant comme un manchon renfermant une chambre interne (6) bordée par des zones de paroi (21, 23), prévues pour le contact entre la coquille et ladite canalisation, ces zones portant des conducteurs électriques (19a, 19b),

b) et on alimente ces conducteurs avec une énergie électrique appropriée pour qu'ils assurent la jonction par fusion entre ladite coquille (1) et la canalisation (3), caractérisée en ce que, ladite coquille comprenant, traversant une de ses parois extérieures et communiquant avec sa dite chambre interne (6), un premier orifice de fuite (50, 51,52) et un second orifice (42) portant des moyens (44) de raccordement à des moyens (48) d'injection dans ladite chambre d'un second gaz non inflammable, non explosif et inerte chimiquement vis-à-vis du gaz circulant dans la canalisation (3), on injecte par ce second orifice (42) et avant l'étape k) ledit second gaz, de manière à appauvrir en oxygène la chambre interne (6).

9. Méthode selon la revendication 8 caractérisée en ce qu'on poursuit l'injection dudit second gaz au moins pendant la durée de l'étape b).

10. Méthode selon la revendication 8 ou la revendication 9 caractérisée en ce qu'avant, ou peu après le début de l'injection, on place un bouchon sur ledit premier orifice de fuite (50, 51, 52) de manière à le fermer, et on poursuit l'injection dudit second gaz pendant une durée prédéterminée après la fin de l'étape k), sous une pression comparable à celle existant dans la canalisation, pour vérifier l'étanchéité de la soudure entre la coquille (1) et la canalisation (3).