ITMI951018A1 - Struttura leggera in pa-12-carbonio per l'immagazzinamento di fluidi sotto pressione - Google Patents

Abstract

Struttura leggera per contenere dei fluidi sotto pressione, comportante una guaina composta da un materiale composito resistente alla pressione differenziale esistente fra la pressione del mezzo esterno che circonda la struttura e la pressione del fluido sotto pressione, la guaina restando stagna fino ad una pressione molto vicina alla pressione di scoppio della struttura leggera.Il materiale della guaina è in particolare composto da una matrice in poliammide 12 e da fibre di carbonio annegate nella matrice, resistenti alle componenti longitudinali e trasversali della pressione differenziale.

Description

Descrizione dell'Invenzione che ha per titolo:

"Struttura leggera in PA-12-carbonio per l immagazzinamento di fluidi sotto pressione",

La presente invenzione concerne una struttura cava di peso unitario ridotto, in grado di resistere a dei fluidi aventi delle pressioni elevate.

La struttura secondo l'invenzione si applica in particolare nel campo dei trasporti di fluidi sotto pressione, dove risulta opportuno avere dei tubi che conciliano contemporaneamente la leggerezza e la resistenza alla pressione.

Così, la struttura realizzata secondo l'invenzione può essere un tubo utilizzato per il trasporto di fluidi portatori di calore, ad esempio, ma non esclusivamente, nel campo della geotermia.

Un altro campo di utilizzazione concerne i "risers" che permettono il trasferimento dei fluidi od effluenti petroliferi da una sorgente ad esempio verso un sito di trattamento, o che servono da relè.

La struttura trova in particolare la sua applicazione ad esempio come serbatoio destinato ad immagazzinare dei fluidi aventi delle pressioni elevate.

Tali serbatoi, per essere facilmente manipolabili, devono presentare delle caratteristiche particolari, sopratutto essere leggeri e contemporaneamente presentare una resistenza sufficiente alla pressione.

Infatti, i serbatoi o strutture contenenti dei fluidi sotto pressione sono sottoposti a degli sforzi che risultano in particolare dalla differenza di pressione tra il fluido immagazzinato nel serbatoio e il mezzo circostante, nel quale si trova posto il serbatoio. La differenza di pressione ha per effetto di deformare il serbatoio, comportando delle sollecitazioni che si oppongono alla deformazione. Queste sollecitazioni derivano in particolare dalle componenti radiale, longitudinale e circonferenziale della pressione differenziale.

I serbatoi descritti nella tecnica precedente si riferiscono a delle strutture comportanti dei recipienti il più spesso in acciaio, il cui peso a vuoto rappresenta almeno l'equivalente del peso del fluido trasportato.

Uno dei miglioramenti apportati alle bombole in acciaio è costituito nel realizzare dei serbatoi leggeri utilizanti , in particolare, le proprietà dei materiali compositi che associano l'elevata tenacità di fibre continue con le proprietà di tenuta delle resine organiche utilizzate come leganti di queste fibre. I serbatoi di questo tipo sono ad esempio descritti nell'articolo di J.L. TISNE dell ' Aérospatiale , comparso nella rivista COMPOSITES No. 3 di Maggio-Giugno 1986 (pagine da 121 a 128) ed offrono potenzialmente un peso all' incirca dal 20 al 25% del peso di un serbatoio in acciaio della stessa capacità. Sfortunatamente questi materiali compositi sono sottoposti al fenomeno della micro-fessurazione, comportanti ciò che viene chiamato fenomeno di "perlage" o trasudamento del materiale, che compare per delle pressioni molto ampiamente inferiori alla pressione di scoppio calcolata e porta ad una perdita di tenuta del serbatoio tale da limitare la sua utilizzazione ad esempio ad una pressione inferiore alla pressione di trasudamento, questa pressione essendo all' incirca da 5 a 25 volte più piccola della pressione di scoppio.

La comparsa dei compositi e fibre continue e matrici termoplastiche come il vetro-prolipropilene, non ha permesso di ottenere dei recipienti sotto pressione che non trasudino. Infatti, in assenza di substrato di tenuta, questi recipienti presentano sempre una pressione di trasudamento molto inferiore alla pressione di scoppio misurata in presenza di un substrato di tenuta.

L'utilizzazione di un substrato di tenuta può sembrare semplice, ma, in pratica, solleva numerosi problemi.

Uno dei problemi, quando il substrato è metallico e perfettamente stagno, concerne la sua resistenza alla fatica. Infatti, il suo allungamento elastico è molto inferiore al quello del composito che costituisce lo strato resistente, e la resistenza a fatica del substrato è considerevolmente inferiore a quella dello strato meccanicamente resistente in composito. Per porre rimedio a tali problemi è stato ad esempio proposto, nel brevetto e nella domanda di brevetto FR 2.661.477 e FR 2.669.396, della Richiedente, di utilizzare una guaina o foglio comportante delle ondulazioni e che permette di dissociare completamente gli strati circonferenzial i dagli strati polari. Tali dispositivi presentano tuttavia sempre un problema dovuto al peso del foglio di tenuta, che risulta essere un parametro non trascurabile.

Un altro mezzo per combattere i problemi di perdita di tenuta dovuti alla microfessurazione è di porre all'interno dei serbatoi o recipienti un foglio stagno flessibile, quale un foglio di gomma o di termoplastico, al fine di evitare il passaggio del fluido verso la parete esterna del serbatoio. Questo tipo di foglio presenta tuttavia una permeabilità il cui valore dipende dal materiale utilizzato e che può portare a delle perdite di fluido. Per ridurre al valore più piccolo possibile queste perdite, la soluzione più semplice consiste ne11'assegnare a questo foglio uno spessore considerevole, del valore di diversi millimetri, tipicamente di 5 millimetri e talvolta di più.

Per un determinato valore del volume del serbatoio, ciò si traduce nel disporre gli strati resistenti più lontano dall'asse del serbatoio e, di conseguenza, per mantenere le sollecitazioni ad un valore identico, è necessario avere uno spessore di strato resistente più elevato, il che porta ad un maggior peso del involucro e quindi a un serbatoio di peso più elevato.

Inoltre, il fluido immagazzinato può disciogliersi in parte nella parete di tenuta e, in caso di decompressione rapida per una qualsiasi ragione, il fluido disciolto può liberarsi all'interno della detta parete di tenuta, comportando la formazione di bolle che mettono in pericolo l'integrità di questa parete.

L'aggiunta di un foglio che assicura la tenuta si effettua quindi nella maggior parte dei casi a detrimento della leggerezza ricercata, la sua presenza contribuendo ad aumentare il peso del complesso.

Il conciliare le proprietà di leggerezza e di tenuta o resistenza alla pressione di un serbatoio risulta un problema difficile, poiché le soluzioni che permettono di alleggerire il serbatoio e quelle che contribuiscono ad aumentare la sua resistenza alla pressione sono spesso in contrasto l una con l'altra.

E' stato scoperto, e ciò costituisce l'oggetto della presente invenzione, che è possibile fabbricare ed utilizzare delle strutture leggere e resistenti a dei valori di pressione relativamente elevati, combinando in maniera opportuna la forma, il modo di fabbricare questa struttura e il materiale utilizzato per la sua fabbricazione. Una tale disposizione degli elementi precedentemente citati permette in particolare di evitare i fenomeni di micro-fessurazione, di assicurare la tenuta della struttura e di evitare così eventuali fughe del fluido che essa contiene.

Una tale struttura è particolarmente adatta per il trasporto dei gas compressi o dei liquidi sotto pressione come il gas butano od il propano liquefatto. La leggerezza che le è conferita facilita la manipolazione e minimizza le spese di trasporto, ad esempio dei serbatoi vuoti dopo l'uso che hanno lo stesso ordine di grandezza di quelli utilizzati per il trasporto dei serbatoi pieni.

La presente invenzione trova anche la sua utilizzazione in diversi campi in cui le strutture contenenti dei fluidi sotto pressione, in particolare ma non esclusivamente i serbatoi destinati all'immagazzinamento di fluidi sotto pressione, sono spesso spostate, oppure in posti nei quali il peso delle strutture di immagazzinamento può essere un inconveniente, ad esempio su delle piattaforme marine. La struttura leggera così concepita trova anche la sua applicazione nel campo dei trasporti, centro di attuale preoccupazione relativamente alle sorgenti di energia e di inquinamento, per cui il peso di un serbatoio può costituire un onere inutile. Così, nell 'ambito dell'utilizzazione sempre più crescente delle energie di sostituzione, per delle ragioni in particolare economiche e di inquinamento derivanti fra l'altro da norme sempre più severe, una struttura secondo l ' invenzione è particolarmente adatta all'immagazzinamento di idrocarburi come i gas di petrolio liquefatti (GPL) o il gas naturale, quest'ultimo potendo presentarsi sotto forma gassosa o liquida e sotto delle pressioni elevate. Questa struttura può assumere la forma di un serbatoio unico o di più tubi disposti in modo da formare un serbatoio sistemato su un veicolo di trasporto o individuale.

L'oggetto della presente invenzione concerne una struttura leggera che permette di contenere dei fluidi sotto pressione. Essa è caratterizzata dal fatto di comportare una guaina formata da un materiale composito resistente alla pressione differenziale esistente fra il mezzo esterno che circonda la struttura e la pressione del fluido, e dal fatto che la guaina resta stagna fino ad una pressione molto prossima alla pressione di scoppio del serbatoio.

Il materiale della guaina è composto da una matrice in poliammide e da fibre di carbonio annegate nella matrice, che resistono alle componenti longitudinali e trasversali della pressione differenziale.

Secondo una forma vantaggiosa di realizzazione dell'invenzione, la matrice della guaina è composta da poliammide 12.

La struttura può essere esente da guaina interna di tenuta.

La guaina può comportare almeno un primo strato di materiale deposto sotto forma di strisce bobinate in modo polare ed almeno un secondo strato di materiale deposto sotto forma di strisce bobinate in modo circonferenziale, il primo strato e il secondo strato essendo d'eposti in modo alternato.

In un'altra forma di realizzazione, la guaina può comportare un primo spessore di materiale formato da delle strisce di materiale deposte in modo polare e da un secondo spessore di materiale formato da delle strisce disposte in modo circonferenziale attorno alla zona cilindrica risultante dal deposito polare.

La guaina può comprendere un primo spessore di materiale formato da delle strisce di detto materiale deposte in modo circonferenziale e un secondo spessore formato da delle strisce del detto materiale deposte in modo polare attorno al primo spessore.

Le strisce di materiale deposte in modo circonferenziale comportano, ad esempio, più strati del materiale, ogni strato avendo una lunghezza che diminuisce allontanandosi dall'asse della struttura.

La struttura leggera così formata può essere un tubo utilizzato ad esempio per il trasporto di fluidi sotto pressione.

Secondo una forma di realizzazione dell'invenzione, la struttura così formata può essere un "riser" utilizzato per il trasporto di effluenti petroliferi.

Nel campo ad esempio dell'immagazzinamento di fluidi sotto pressione, la struttura secondo l'invenzione è per esempio un serbatoio o recipiente che permette l'immagazzinamento di tali fluidi.

Rispetto alla tecnica anteriore, la struttura secondo l'invenzione presenta in particolare i vantaggi seguenti: La sostituzione di due elementi distinti, cioè una guaina interna ed un involucro esterno abitualmente Utilizzati per la. loro proprietà di resistenza alla pressione e di tenuta dei serbatoi della tecnica nota, con una guaina o involucro unico in grado di sostenere le pressioni interne di un fluido sotto pressione e di essere stagno, da luogo ad una struttura avente un peso dal 40 al 50% inferiore rispetto al peso delle strutture della tecnica precedente. Inoltre, il materiale utilizzato per realizzare questo tipo di struttura è nella maggior parte dei casi resistente alle aggressioni chimiche dei fluidi immagazzinati .

La presente invenzione sarà meglio compresa e altri scopi, caratteristiche, dettagli e vantaggi di quest ultima emergeranno più chiaramente nel corso della descrizione esplicativa seguente, data con riferimento ai disegni schematici allegati, forniti unicamente a titolo di esempio ed illustranti diverse forme di realizzazione, nei quali :

La fig. 1 mostra una struttura leggera o serbatoio di immagazzinamento di fluidi ottenuto mediante il procedimento dell'invenzione.

Le figure 2A, 2B, 2C, 2D mostrano diverse disposizioni degli strati di materiale costituenti un serbatoio secondo l'invenzione, e

La fig. 3 mostra un esempio di tubo a struttura leggera secondo l'invenzione.

La fig. 1 mostra una struttura leggera per l'immagazzinamento di fluidi sotto pressione, ad esempio un recipiente o serbatoio 1, costituito per esempio da una guainéi comportante una zona cilindrica 2, prolungata da due fondi 3 e 4 formati con lo stesso materiale della zona cilindrica. Ciascuno dei fondi comporta ad esempio almeno un'apertura 5,6 situata all'estremità del serbatoio. Ben inteso, uno dei fondi può essere privo di apertura.

Le aperture 5,6 possono essere dotate di una valvola di tipo classico.

La zona cilindrica 2 ed i fondi 3,4 sono formati dallo stesso materiale, ad esempio un materiale composito presentante delle caratteristiche tali per cui esso è in grado di resistere alla pressione differenziale esistente fra il mezzo esterno nel quale si trova la struttura e la pressione del fluido che essa contiene. Il materiale è composito, ad esempio, da matrice di poliammide comprendente delle fibre. Il materiale utilizzato per la matrice è, ad esempio, una poliammide e le fibre sono delle fibre di carbonio.

La poliammide utilizzata è di preferenza una poliammide 12 e il materiale è abitualmente chiamato PA12 carbonio.

In modo vantaggioso, la percentuale in volume delle fibre di carbonio incluse nella matrice di poliammide 12 è ad esempio compresa fra il 25 e il 60%.

Il materiale si presenta, ad esempio, sotto forma di strisce deposte secondo una disposizione speciale, in modo da ottenere una struttura che presenta le proprietà precedentemente citate di leggerezza e di resistenza alla pressione. Ε' possibile deporre queste strisce in modi diversi, in particolare secondo le sequenze descritte con riferimento alle figure 2A, 2B, 2D in seguito spiegate, in modo da. formare la guaina o serbatoio.

I fondi 3,4 hanno di preferenza una forma emisferica o ellissoidale, in modo da conferire al serbatoio ottenuto una buona resistenza alla pressione e quindi alla pressione elevata del fluido immagazzinato all'interno del serbatoio. Le forze di pressione risultanti dal fluido immagazzinato hanno almeno una componente longitudinale ed una componente trasversale che sono riprese, in particolare, nella quasi totalità dal modo di disporre le strisce di PA12 carbonio formanti il serbatoio.

L'utilizzazione del PA12 carbonio permette la fabbricazione di una guaina unica che svolge la funzione della guaina interna o rivestimento e della guaina esterna abitualmente presente nelle strutture della tecnica precedente. La struttura può essere così priva di una guaina interna di tenuta.

La figura 1 schematizza un serbatoio costituito da una disposizione di strati come quella descritta nelle figure 2A , 2B.

Le tecniche di fabbricazione dei serbatoi sono note e descritte, ad esempio, nel citato articolo di Y.L. TISNE dell 'Aérospatiale e sono brevemente richiamate in relazione alle figure 2A, 2B, 2C e 2D.

Per realizzare un serbatoio od un recipiente chiuso, il mandrino che svolge una funzione di supporto è ad esempio un mandrino solubile che può essere tolto al termine della fabbricazione della struttura. Tale mandrino può essere in sabbia legata da una soluzione di zucchero e dotato di tappi di estremità comportanti delle filettature atte a realizzare le aperture necessarie a realizzare le aperture necessarie alla comunicazione del serbatoio con l'esterno. La forma del mandrino è ad esempio tale da comportare una zona cilindrica e due fondi, di preferenza di forma ellissoidale, la dimensione di tale mandrino essendo scelta in funzione di quella del serbatoio finale richiesto e la forma esterna del mandrino corrispondendo alla forma interna del serbatoio da formare.

Per la formazione di una struttura cava, come un tubo che serve al trasporto di un fluido sotto pressione, il mandrino è ad esempio di tipo classico, abitualmente utilizzato nella fabbricazione di tubi.

Nell'esempio fornito nella figura 2A, per fabbricare la guaina si depositano delle strisce di PA12 carbonio in strati alternati comportanti ad esempio un primo tipo di strati CI risultanti da un avvolgimento polare di strisce di PA12 carbonio e da un secondo tipo di strati C2 risultanti da un avvolgimento circonf erenziale di strisce di PAI 2 carbonio attorno alla zona cilindrica del mandrino di supporto.

L'avvolgimento delle strisce di PA12 carbonio si effettua ad esempio in modo che le strisce si sovrappongano per una certa larghezza e in modo che all 'atto della sovrapposizione di una striscia su una striscia precedentemente avvolta sul mandrino, per una certa larghezza, si realizzi, con l'aiuto di un dispositivo adatto, una parziale fusione della superficie della striscia, in modo da saldare le due strisce fra loro per conferire al serbatoio una buona tenuta stagna e una buona resistenza alla pressione. La fusione parziale si effettua, in maniera classica per il tecnico del ramo, di preferenza in un punto situato ad esempio ad alcuni millimetri dal punto di contatto, in modo che la superficie sia ancora in fusione quando la striscia in corso di deposizione entra in contatto con la striscia sottostante già deposta nel corso dell'avvolgimento precedente .

Il PAI 2 carbonio può presentarsi sotto forma di strisce di spessore compreso ad esempio fra 0,1 e 0,5 millimetri. Si depone inizialmente uno strato di tipo CI avvolgendo per esempio in maniera polare una striscia di PA12 carbonio .

In seguito è possibile deporre uno strato di tipo C2 attorno allo strato Cl precedentemente formato e ripetere queste due operazioni fino ad ottenere il desiderato spessore per il serbatoio, questo spessore essendo scelto in funzione dei valori di pressione dei fluidi da immagazzinare e della leggerezza richiesta per il serbatoio, che dipendono dall'utilizzazione del serbatoio stesso.

La fig. 2 A schematizza la disposizione di un serbatoio comportante più strati di tipo Cl per formare uno strato di spessore el, poi un primo strato C21 (fig- 2B) di tipo C2 per una lunghezza 11 sostanzialmente uguale alla lunghe·, zza della zona cilindrica definita dalla zona cilindrica del mandrino circondata dagli strati di tipo Cl di spessore el, poi un secondo strato C22 , per una lunghezza 12 inferiore a una lunghezza 11 del primo strato, attorno al primo strato C21, la differenza di lunghezza essendo tale da consentire di ottenere una forma arrotondata, ad esempio avente una zona di tipo emisferico che segue sostanzialmente la forma sensibilmente emisferica del mandrino, in modo da formare in definitiva un serbatoio la cui forma è di preferenza emisferica. L'avvolgimento degli strati C2 si effettua fino ad ottenere uno spessore e2 .

Si deposita in seguito, per uno spessore e'1, un altro complesso di strati di tipo Cl sul complesso precedentemente costituito, poi, per uno spessore e'2, un altro complesso di strati di tipo C2 e si ripetono le operazioni di avvolgimento precedentemente descritte tante volte quante risulta necessario per ottenere un serbatoio i cui dati di resistenza alla pressione e la cui leggerezza sono definiti preventivamente in funzione del fluido sotto pressione che deve essere immagazzinato. Gli spessori el, e'I, e2 ed e'2 possono essere identici o diversi .

Secondo una variante di realizzazione dell'invenzione, rappresentata nella fig. 2C, il deposito dei diversi strati costituiti dalle strisce di PA12 carbonio è realizzato deponendo ad esempio attorno al mandrino più strati di tipo CI per uno spessore totale tl, poi più strati di tipo C2 per uno spessore t2, gli strati di tipo C2 essendo deposti attorno al complesso formato dagli strati di tipo CI e in modo che la lunghezza di ciascuno strato di C2i diminuisca quando ci si allontana dall'asse del mandrino, vale a dire in modo che la lunghezza 11 dello strato C21 sia superiore alla lunghezza 12 dello strato C22 e così di seguito. E' poi possibile avvolgere uno strato di PA12 carbonio attorno al complesso come strato di finitura avente in particolare come scopo una funzione di protezione e di finitura.

Gli spessori tl e t2 sono determinati in funzione dei dati del serbatoio da ottenere ed in particolare della resistenza alla pressione e della leggerezza, che sono ad esempio definite in precedenza in funzione del fluido sotto pressione da immagazzinare.

Un altro modo di procedere consiste (fig. D2) nel deporre intorno al mandrino gli strati di tipo C2 per formare uno spessore pi, gli strati essendo deposti in modo identico a quello precedentemente esposto, vale a dire in modo che la lunghezza di ogni strato diminuisca man mano che ci si allontana dall'asse del mandrino, ed in seguito nel deporre in modo polare gli strati di tipo CI per uno spessore p2.

Il deposito degli strati di tipo C2 in modo circonferenziale attorno alla zona cilindrica del mandrino o del complesso degli strati polari deposti sul mandrino si effettua di preferenza in modo che la lunghezza dei diversi strati diminuisca man mano che ci si allontana dall'asse del mandrino (vedere il dettaglio della figura 2B).

Negli esempi di realizzazione descritti in relazione alle figure da 2A a 2D, il collegamento fra le diverse strisce di PA12 carbonio si effettua secondo una tecnica di fusione classica e nota al tecnico del ramo, in modo da conferire alla struttura o serbatoio ottenuto una tenuta superiore a quella che si otterrebbe realizzando un avvolgimento serrato.

E' possibile, senza uscire dall'ambito dell'invenzione, utilizzare il PA12 carbonio sotto forma di piastre sottili, ad esempio per formare gli strati di materiale deposti in modo circonferenziale, descritti nelle figure da 2A a 2D.

Sono state realizzate delle prove di resistenza alla pressione e di tenuta su dei serbatoi secondo l'invenzione e su dei recipienti realizzati con diversi materiali e presentanti delle strutture diverse, comportanti ad esempio una guaina o rivestimento interno e un involucro esterno. La resistenza alla fatica del rivestimento metallico presente in alcuni recipienti è stata anch’essa rilevata .

I risultati sono raggruppati nella tabella seguente:

(*) Nunero dei cicli di compressione/decompressione senza comparsa di perdita di tenuta.

Il peso indicato nella tabella precedente corrisponde al peso totale risultante dall'involucro, dalla guaina di tenuta e dagli attacchi.

Nei recipienti di tipo (4) in PA12 carbonio ottenuti secondo l'invenzione, la struttura è costituita da un involucro unico che svolge la funzione di rivestimento e di involucro.

I risultati sopra citati mostrano una prestazione ampiamente superiore per i serbatoi comportanti una guaina realizzata in PA12 carbonio secondo una delle forme di realizzazione descritte nelle figure da 2A a 2D.

Così, il peso della struttura realizzata secondo l'invenzione è almeno diviso per un fattore 2, e 6 rispetto al peso di un serbatoio in acciaio.

Inoltre, i cicli di compressione-decompressione mostrano che la struttura ha una resistenza alla fatica sotto pressione almeno superiore a circa 20 volte la resistenza alla pressione offerta dai serbatoi della tecnica nota (1), (2), con l'eccezione del serbatoio in acciaio, che presenta però un peso nettamente più elevato.

Questi risultati mostrano chiaramente i vantaggi combinati di leggerezza e dì resistenza alla pressione offerti dalle strutture realizzate in PA12 carbonio.

Infatti

per un serbatoio di tipo (1) , costituito ad esempio da una guaina interna in acciaio comportante dei fondi emisferici e degli strati di composito vetro-epossi, deposti ad esempio bobinando degli strati alternati, polari e circonf erenz ia 1 i , il serbatoi ha perso la sua tenuta al termine di 495 cicli di compressionedecompressione ,

- il serbatoio di tipo (2) , rinforzato dal composito carbonio-epossi , ha mostrato una resistenza per 5500 cicli ,

- le prove effettuate sul serbatoio di tipo (3) , costituito da un rivestimento interno in acciaio sul quale erano avvolti degli strati di PA 12 carbonio provano che al termine di 40000 cicli il serbatoio era sempre stagno, malgrado una fessura della guaina interna in acciaio rivelata da delle tecniche adatte.

In effetti, un controllo effettuato dopo taglio del serbatoio, ha mostrato che la guaina interna o parete metallica era aperta, la dimensione dell'apertura provando che tale apertura aveva avuto inizio ben prima dei 40.000 cicli. Ciò ha dimostrato che la stessa struttura resistente era rimasta stagna in condizioni nelle quali tutte le strutture composite utilizzate precedentemente avevano "trasudato" . Le prove hanno potuto essere condotte fino a più di 40.000 cicli, mentre la perdita per rottura a fatica dello strato metallico era attesa fra 1.000 e 5.000 cicli, al livello di allungamento utilizzato.

- L'ultimo serbatoio del tipo (4) , in PA12 carbonio della stessa dimensione, fabbricato su un mandrino solubile, ha resistito nelle stesse condizioni di prova a 100.000 cicli di fatica, senza strato di tenuta e senza perdita di tenuta .

Secondo un'altra forma di realizzazione, la struttura leggera ottenuta dalla presente invenzione e descritta nella figura 3, è un tubo realizzato disponendo degli strati di PA12 carbonio su un mandrino classicamente utilizzato per la fabbricazione di tubi e secondo una delle figure da 2A a 2D.

Questo tubo è impiegato ad esempio per il trasporto dei fluidi sotto pressione, in particolare nei campi in cui tali “ubi devono presentare delle caratteristiche di resistenza alla pressione e di leggerezza.

Così, il modo vantaggioso, esso può formare un "riser" o un satellite di riser che consente il trasferimento dei fluidi od effluenti petroliferi, presentanti spesso una pr essione elevata, ad esempio quando provengono da giacimenti che hanno una pressione elevata.

Una tale struttura può anche essere utilizzata, in particolare per le sue proprietà di tenuta e di resistenza alla pressione, come condotto interno o guaina interna ad una struttura. La sua leggerezza permette questa utilizzazione poiché porta ad un piccolo aumento di peso. Tale tipo di applicazione è spesso presente nel campo petrolifero, in cui i risers comportano dei rivestimenti interni.

Claims (11)

1. RIVENDICAZIONI 1. Struttura leggera (1) per contenere dei fluidi sotto pressione, caratterizzata dal fatto di comportare una guaina (2, 3, 4) composta da un materiale composito resistente alla pressione differenziale regnante fra l'ambi, ente esterno che circonda la struttura e la pressione del fluido, e dal fatto che la guaina resta stagna fino a una pressione molto prossima alla pressione di scoppio del serbatoio.
2. 2. Struttura leggera secondo la rivendicazione 1, caratterizzata dal fatto che il materiale della guaina (2, 3. 4) è composto da una matrice in poliammide e da fibre di carbonio annegate nella matrice, resistenti alle sollecitazioni risultanti dalle componenti longitudinali, trasversali e radiali della pressione differenziale.
3. 3. Struttura leggera secondo la rivendicazione 2, caratterizzata dal fatto che la matrice della guaina è composta da poliammide 12.
4. 4. Struttura leggera secondo la rivendicazione 3 , caratterizzata dal fatto di non comportare alcuna guaina interna di tenuta.
5. 5. Struttura secondo le rivendicazioni 2 e 3, caratterizzata dal fatto che la guaina (2, 3, 4) comporta un complesso avente almeno un primo strato (CHE) formato da delle strisce del detto materiale deposte in modo polare ed almeno un secondo strato (C2) di materiale formato da delle strisce del detto materiale deposte in modo circonferenziale, il primo strato e il secondo strato essendo deposti in modo alternato.
6. 6. Struttura secondo le rivendicazioni 2 e 3, caratterizzata dal fatto che la guaina (2, 3, 4) comporta un primo strato spessore di materiale formato da delle strisce del detto materiale deposte in modo polare e da un secondo spessore di materiale formato da delle strisce del detto materiale deposte in modo circonferenziale attorno alla zona cilindrica risultante dal deposito polare.
7. 7. Struttura secondo le rivendicazione 2 e 3, caratterizzata dal fatto che la guaina comporta un primo spessore di materiale formato da delle strisce del detto materiale deposte in modo circonferenziale, e un secondo spessore formato da delle strisce del detto materiale deposte in modo polare attorno al primo spessore.
8. 8. Struttura secondo una delle rivendicazioni da 3 a 5, caratterizzata dal fatto che le strisce di materiale deposte in modo circonferenziale comportano più strati del detto materiale, ogni strato avendo una lunghezza che diminuisce allontanandosi dall'asse della struttura.
9. 9. Struttura secondo una delle rivendicazioni precedenti, caratterizzata dal fatto che tale struttura è un tubo per il trasporto di fluidi sotto pressione.
10. 10. Struttura secondo la rivendicazione 9, caratterizzata dal fatto che la struttura è un riser utilizzato per il trasporto di effluenti petroliferi.
11. 11. Struttura secondo una delle rivendicazioni da 1 a 8, caratterizzata dal fatto che la struttura (1) è un serbatoio che permette di immagazzinare dei fluidi sotto pressione.