La présente invention concerne une nouvelle structure de conduite flexible présentant un allégement de poids relativement aux tubes de l'art antérieur tout en conservant des performances notamment mécaniques correctes.

L'invention s'applique, notamment, à la réalisation de conduites flexibles de transport de fluides sous pression, tels que de l'eau ou des hydrocarbures.

Pour de nombreuses applications de telles conduites, il est souvent souhaitable et parfois nécessaire de disposer de flexibles allégés, notamment pour les applications en mer profonde.

Les flexibles selon certaines variantes de réalisation suivant la présente invention peuvent être, notamment, posés en mer à de grandes profondeurs d'eau.

En effet, l'un des problèmes rencontré lors ^' de la pose de tels flexibles en grande profondeur d'eau, résulte du poids du flexible suspendu.

La contrainte dans le flexible résultant du poids, augmente au fur et à mesure que l'on se rapproche de la surface de l'eau en partant du fond.

FEUILLE DE REMPLACEMENT

Ainsi, c'est au niveau des moyens de maintien du flexible en surface que l'on rencontre les plus grandes contraintes dans le flexible.

L'un des moyens pour réduire cette contrainte, est d'alléger le poids - du flexible tout en maintenant sensiblement ses performances mécaniques, c'est ce que propose La présente invention.

Les flexibles auxquels s'applique notamment la présente invention, peuvent comprendre au moins l'un des quatre composants suivants, dont ^" • - chacun peut comporter un ou plusieurs éléments allongés, tel un profilé, un câble, un fils ou un feuillard :

- une carcasse interne constituée d'un feuillard agrafé ou de fils agrafés ou emboîtés,

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- une armure de renfort,

- une voûte de renfort comportant un élément allongé profilé, et

20 - une carcasse externe constituée d'un feuillard ou de fils agrafés ou emboîtés.

Bien entendu, de préférence, ces éléments allongés peuvent être enroulés hélicoîdalement pour former le tube flexible que ce soit avec 25 ou sans gaine plastique.

La présente invention concerne, d'une façon générale, tous les flexibles comportant une armature métallique qui sont utilisés dans des conditions telles que le poids de cette armature crée des 0 difficultés.

Plus spécifiquement, les flexibles dont les conditions d'utilisation sont limitées par la densité du matériau métallurgique constituant les éléments d'armature, généralement de l'acier, du fait que, si on

augmente la section de ces éléments dans le but d'augmenter la résistance mécanique du flexible, il en résulte une augmentation du poids du flexible, et, par conséquent, une augmentation des efforts appliqués au flexible et en fonction desquels sont dimensionnés les éléments constituant l'armature.

C'est ainsi qu'une application extrêmement intéressante pour l'invention concerne les canalisations flexibles destinées à la production pétrolière sous marine par profondeur d'eau moyenne ou importante, qui comprennent d'une part les canalisations assurant la liaison entre le fond sous marin et la surface (généralement désigné par le terme anglo-saxon de Risers), et, d'autre part, les canalisations qui doivent être posées au fonds depuis la surface, pour assurer la liaison (sur une distance qui peut varier considérablement selon les cas), par exemple, entre une tête de puits sous marine et l'extrémité inférieure du "riser", ou encore un organe de raccordement ("manifold") entre plusieurs conduites et qui constitue l ¹ "embase" du "riser".

De telles canalisations sont utilisées pour transporter sous pression très élevée (par exemple 500 bar) le pétrole brut ou le gaz produit par le puits sous-marin, ou pour transporter du gaz ou de l'eau injecté sous pression dans la formation productrice, ou pour expédier à terre ou transporter jusqu'aux installations de collecte et d'expédition (postes de chargement 'offshore par exemple) le pétrole ou le gaz préalablement traité à bord de la plateforme de production, ou encore pour assurer les fonctions de contrôle des têtes de puits sous- marines (lignes hydrauliques ou électriques, dites "ombilicaux").

Dans l'état actuel de la technique, tous les flexibles connus utilisés ou utilisables pour les applications décrites ci-dessus -pour lesquels les diamètres intérieurs peuvent varier par exemple entre environ 1" (2,54 cm) et environ 20" (50,8 cm), et pour les applications les plus courantes, entre 3" (7,62 cm) et 10" (25,4 cm) ou 12" (30,48 cm)- sont

réalisés à partir d'éléments d'armature exclusivement en acier (aciers au carbone, aciers inoxydables, aciers alliés).

Lorsque la profondeur d'eau dans Laquelle doivent être installés les flexibles reste relativement limitée, de L'ordre de 100 m à 200 ou 300 m Cce qui correspond, encore aujourd'hui, aux cas les plus fréquents dans L'état actuel du marché), La valeur de la profondeur d'eau ne joue pas un rôle essentiel en tant que paramètre de di ensionnement de La structure du flexible, qui est principalement conditionné par La valeur maximale envisagée pour la pression interne.

Par contre, déjà maintenant, certains champs pétroliers sous-marins sont mis en production dans des profondeurs d'eau se situant dans la gamme de 500 à 800 m, et la tendance à opérer dans les profondeurs d'eau plus importantes se confirme, avec divers projets dépassant les 1000 m d'eau.

Or, dans L'état actuel de la technique, les caractéristiques des flexibles à armure en acier qui sont les seuls actuellement disponibles pour Les appplications en question sont telles que :

- à partir d'une profondeur d'eau qui peut varier, selon Les cas, de 400 m à 700 m environ, il est nécessaire de prendre des dispositions particulières qui ont une incidence importante sur les coûts, en renforcement la structure métallique de -flexible et/ou en utilisant des procédures et des équipements spéciaux pour la mise en place sur Le site,

- Les Limites ultimes de profondeur d'eau que L'on peut atteindre avec ces flexibles actuellement connus peuvent être estimées de l'ordre de 600 m à 1000 m, ou au maximum, un peu plus de 1000 m pour les diamètres inférieurs à 6, la Limite variant selon les cas en fonction du diamètre du flexible, de la pression maximale de service, et des divers autres paramètres ayant une influence sur le

di ensionnement du flexible (tels que Les caractéristiques du fluide transporté, ainsi que les conditions d'environnement et les conditions de réalisation de l'opération de pose).

Donc, un besoin pour une solution technique nouvelle existe déjà et va devenir de plus en plus important.

D'une façon plus générale, l'invention trouve une application dans tous les cas où Le poids des flexibles actuellement disponibles crée des contraintes à l'utilisateur. Ainsi, par exemple, Les flexibles à haute pression utilisés sur les chantiers de forage pétrolier, tels que flexibles d'injection ⁽ rotary hose), lignes de contrôle du puits (kill line, choke Une), dont La mise en oeuvre et La manipulation peuvent être facilitées si on dispose de flexibles moins Lourds.

L'invention peut trouver une autre application intéressante dans les flexibles flottants, qui sont utilisés, en particulier, dans les installations de chargement/déchargement en mer pour relier une bouée ancrée au large et un tanker amarré à La bouée. L'allégement de la structure résultant de L'utilisation de L'aluminium permet en effet de réduire sensiblement l'importance des bouées ou autres organes de flottabi lité qu'il faut ajouter au flexible pour le rendre flottant et qui présentent divers inconvénients (coût, encombrement, prise au courant et au vent).

L'invention permettant la réalisation de flexibles à haute résistance mécanique et de poids réduit peut également trouver une application dans l'aéronautique ou l'espace.

L'utilisation de l'aluminium à la place d'acier dans les conditions que permet l'invention est, par ailleurs, très avantageuse pour diverses applications particulières, par exemple pour réaliser les carcasses en "feuillard agrafé" installées dans certains cas à titre de protection mécanique, à l'extérieur du flexible par roulement du

feuillard agrafé autour de la gaine plastique extérieure.

Par ailleurs, dans certains cas, le remplacement de l'acier (quel que soit Le type d'acier envisagé) par un alliage d'aluminium peut procurer des avantages intéressants. Ainsi, par exemple, La carcasse intérieure dont sont munis certains flexibles, notamme ceux destinés au transport de pétrole brut de gisement (flexibles "rough bore") étant soumise à L'action corrosive du fluide transporté, L'utilisation de l'aluminium peut dans certains cas, permettre de réaliser une économie par rapport au coût des aciers inoxydables qui seraient nécessaires.

En outre, l'utilisation de L'aluminium peut s'avérer intéressante dans certains cas où existe un risque de pollution du fluide transporté par Le matériau constituant La paroi interne du flexible, ce qui exclurait l'utilisation de l'acier (ou, au moins, de l'acier au carbone, indépendamment des aciers inoxydables qui pourraient être utilisés, éventuellement, mais seraient beaucoup plus coûteux), ainsi, par exemple, dans Le cas des- aqueducs, ou des canalisations transportant certains produits chimiques.

D'autres cas peuvent encore se présenter où certaines propriétés de L'aluminium constituent un avantage par rapport à L'acier et créer ainsi une application possible intéressante pour l'invention, par exemple la propriété d'amagnétisme de l'aluminium.

Les flexibles seLon La présente invention peuvent être employés dans des installations aériennes, tel par exemple pour les lignes de transfert de fluide, notamment en zone froide ou pour Le transfert de fluide froid. En effet,, ils présentent une bonne tenue au choc à basse température, alors que des aciers courant cassent par résîlience dans Les températures voisines de - 20°C.

Pour ce type d'application, les flexibles selon la présente invention

pourront comporter de l'aluminium, pour tous les composants du flexible (carcase voûte, armure) ou uniquement pour ceux exposés aux températures voisines ou inférieures à - 20 C.

En résumé, l'invention peut trouver une application dans tous les cas où, d'une part, L'aluminium présente un avantage par rapport à l'acier

(légèreté, résistance aux effets de corrosion ) et, d'autre part, les sollicitations mécaniques relativement importantes appliquées au flexible (pression interne, pression extérieure, effet d'écrasement, charge axiale...) nécessitent d'utiliser comme élément d'armature des produits (tréfilé, fils, câble, feuillard) offrant une résistance mécanique élevée comparable à celle que l'on peut obtenir avec l ' acier.

S'agissant de réaliser des flexibles plus légers que Les flexibles actuellement disponibles dont l'armature est constituée d'éléments en acier et, également, s'agissant de réaliser les armatures des flexibles avec des matériaux aptes à résister à certains effets particuliers, diverses solutions ont déjà été proposées.

Ainsi, par exemple, certaines techniques ont été développées par les déposants permettant de réaliser les fils d'armure des flexibles en matériau composite constitué de fibres noyées dans une résine plastique (FR-2.283.768, FR-2.312.356 et EP-263.860.

L'utilisation de matériaux composites à matière organique permet d'aller encore plus loin dans l'allégement des structures de flexibles, et, en particulier dans le cas des applications en mer profonde exposées ci-dessus, de rendre possible l'explo tation de champs sous-marins par des profondeurs d'eau extrêmement importantes. Mais, ces matériaux composites à matrice organique sont relativement très coûteux, et par comparaison, l'aluminium est beaucoup plus économique.

IL a été établi que L'utilisation d'alliage en application de l'invention doit permettre, dans le cas des applications aux canalisations de production pétrolière sous-marines exposées ci-dessus, de réaliser des installations dans des profondeurs d'eau pouvant atteindre et dépasser 1500 m, ce qui permet d'envisager pour L'aluminium dans Les applications visées ci-dessus, un marché très important, au-delà des Limites permises par L'acier, en admettant que certains cas exigeant des performances encore plus poussées seraient couverts par L'utilisation de matériaux composites.

Pour satisfaire Les besoins existant dans Le domaine de flexible léger, La pratique antérieure n'avait pas retenu L'utilisation d'aluminium. En effet, le dimensionnement de tels tubes conduit à des produits d'un encombrement et à une détérioration des performances mécaniques, tels que les effets du gain de poids en sont annulés.

La présente invention propose une sélection et des traitements de L'aluminium et une structure de tube flexible qui permettent d'alléger considérablement le poids du flexible tout en aboutissant à des produits utilisables et parfaitement performants.

L'invention concerne plus particulièrement Les divers éléments d'armature métallique des flexibles utilisables dans les applications décrites ci-dessus.

Aux termes de L'invention, peuvent être notamment réalisés en alliage d'aluminium dans Les conditions qui caractérisent L'invention, L'un ou L'autre, ou n'importe quelle combinaison, des éléments d'armature de flexibles suivants :

1 - Les fils constituant L'armure dite de résistance à la traction et à L'effet de fond ⁽ cette armure pouvant également prendre en charge tout ou partie des effets de pression circonférentiels en fonction de l'angle d'armage qui peut varier, à la limite, entre quelques degrés

et environ 80 , mais qui est, en général, situé entre 10 et environ

65 ^l

Ces fils présentant une section qui peut être circulaire, éventuellement elliptique, ou (très couramment) rectangulaire avec, préférentiellement. Les angles arrondis (les fils étant, selon l'invention, réalisés en alliage d'aluminium...),

2 - Les éléments constituant l'armure de résistance à la traction et à l'effet de fond réalisés sous forme de torons ou câbles, eux-mêmes constitués par l'enroulement hélicoïdal (câblage) de fils, selon l'invention, en aluminium. Dans le cas de l'utilisation de torons ou câbles comme élément d'armure, il est courant de Les disposer à l'intérieur d'une masse compacte de matériau élastomérique,

3 - Les fils, ou "profilés" constituant "L'armure de pression", dont la fonction est de résister aux effets de la pression intérieure, ainsi qu'aux effets d'écrasement (en particulier liés aux opérations de pose du flexible dans le cas des canalisations sous-marines) et aux effets de pression extérieure. Ces profilés sont, couramment, réalisés sous forme de fils de section rectangulaire, aux coins préférable ent arrondis.

Ils sont couramment réalisés sous forme d'une nappe ou de deux nappes de profilés de section présentant des encoches et des parties saillantes de manière à réaliser un effet d'accrochage mutuel, parfois désignés "agrafage", tels que :

. une nappe de un ou plusieurs fils de section en Z, par exemple le profil désigné couramment sous le nom de Zêta (voir, par exemple, description d'un profil de ce genre dans le brevet français FR-2.052.057 de La Chiers-TCBH),

. deux nappes de fi Ls de section en U, Les branches des U de La nappe intérieure étant dirigés dans L'extérieur de manière à s'intercaler avec les branches des U, dirigés vers l'intérieur, de la nappe externe,

. et autres dessins possibles.

Il convient de noter que l ¹ "armure de pression" peut être réalisée par combinaison de plusieurs couches de l'un ou L'autre des types décrits ci-dessus.

Les profilés ou fi Ls constituant L'armure de pression sont enroulLééss selon des angles d'environ 80 à 90 par rapport à l'axe du flexible.

4 - Les éléments constituant la carcasse externe des flexibles et comprenant Les structures réalisées par pliage d'un feuillard continu et Les structures constituées par des fils agrafés ou emboîtés comme ceux décrits pour l'armure de pression (Figs 3 et 4), le pliage étant effectué de façon à réaliser, entre autre, des formes en U Le long des deux bords du feuillard pour permettre l'agrafage des spires adjacentes. Le pliage peut être réalisé selon des dessins très variés.

Une forme très connue est décrite dans la demande de brevet français EN-83/19.474 (Feuillard agrafé) qui décrit une méthode de réalisation d'un tube flexible en feuillard agrafé applicable aux flexibles selon l'invention. Ces "feui ^' LLards agrafés" sont couramment utilisés comme carcasse interne des flexibles, en particulier dans le cas du transport de pétrole brut de gisement, pour éviter L'"implosîon" de la gaine plastique interne.

Ils peuvent également être utilisés comme armure de résistance à La pression. Lorsqu'il sont . enroulés autour de la gaine intérieure d'étanchéité.

Ces structures de feuillards agrafés ou de fils agrafés ou emboîtés peuvent aussi être utilisés comme protection extérieure du flexible.

L'élément constituant la carcasse peut également L'être par un fils agrafé ou emboîtable, tel un fils en section en Z, notamment en

Zêta.

Ainsi, la présente invention concerne une conduite flexible armée comportant un ou plusieurs des composants suivants, une armure de résistance à la pression, une armure de résistance à la traction et/ou une carcasse interne.

Elle se caractérise en ce qu'au moins L'un desdits composants comporte un ou plusieurs éléments allongés tel un profilé, un câble, un fiL ou un feuillard, ledit élément ayant subi une opération de corroyage et étant composé d'un alliage à base d'aluminium.

L'alliage d'aluminium pourra être un alliage d'aluminium des séries 2000, 5000, 6000 ou 7000 .

Lorsque la conduite selon l'invention comporte une armure de résistance à la pression et/ou une armure de résistance à La traction, L'une au moins desdites armures pourra comporter au moins un élément allongé composé d'un alliage aluminium dans l'une des séries 2000, 5000, 6000 ou 7000 et de préférence dans l'une des nuances suivantes : 2014, 2017, 2024, 2117, 2618, 5050, 5052, 5056, 5082, 5086, 5154, 5183, 5754, 6005, 6060, 6061, 6063, 6066, 6070, 6082, 6351, 7001, 7020, 7049, 7050, 7075, 7175, 7178 ou 7475.

L'élément allongé en alliage d'aluminium pourra avoir une résistance à La rupture en traction (Rm) au moins égale à 300 PMa et de préférence au moins à 350 MPa.

Lorsque La conduite selon L'invention comporte une carcasse interne, celle-ci pourra comporter au moins un élément allongé composé d'un alliage aluminium dans l'une des séries : 1000, 2000, 3000, 4000, 5000, 6000, 7000 et de préférence dans l'une des nuances : 1100, 1180, 3103, 5050, 5052, 5056, 5083, 5456, 6060, 6061, 6082, 6083 ou 6106.

Lorsque La conduite selon L'invention comporte une carcasse, celle-ci pourra comporter au moins un élément allongé composé d'un alliage d'aLuminium ayant une résistance à La rupture en traction (Rm) au moins égale à 200 MPa et de préférence au moins égale à 250 MPa et une Limite élastique à 0,2 % Re- _? au moins égale à 150 MPa et de préférence au moins égal à 190 MPa.

Lorsque la conduite selon l'invention comporte une carcasse interne comportant au moins un élément allongé composé d'un alliage d'aLuminium, cet élément allongé pourra être un profilé ou un fils emboîtable ou agrafable, notamment du type "Zêta".

L'alliage- d'aluminium utilisé selon la présente invention pourra subir un traitement thermique de mise en solution séparée.

L'élément allongé comportant l'alliage d'aluminium selon la présente invention pourra avoir subi une opération d'écrouissage en traitement final précédée ou/et suivie d'un revenu.

Cet écrouissage pourra être un écrouîssage à froid ayant un taux de 3 % au moins dans le cas d'utilisation d'un alliage d'aluminium des séries 2000, 6000, 7000, ou un taux de 20 % au moins dans le cas d'utilisation d'un alliage d'aluminium de La série 5000.

Cet écrouissage pourra être de préférence un écrouissage à froid ayant un taux compris entre 3 et 40 % et de préférence entre 5 et 25 % dans Le cas d'utilisation d'un alliage d'aluminium des séries 2000, 6000 ou 7000.

Cet écrouissage pourra également être un écrouissage à froid ayant un taux compris entre 20 et 90 % et de préférence entre 40 et 70 % dans le cas d'utilisation d'un alliage d'aluminium de La série 5000.

L'élément allongé en alliage d'aluminium selon la présente invention pourra avoir subi un Laminage ou un étirage.

Cet élément allongé pourra avoir subi un recuit partiel ou total ou une opération de trempe revenue dont les paramètres caractéristiques sont fonction dudit taux d'écrouissage et/ou de la nature de l'alliage.

Le composant comportant l'aluminium selon la présente invention pourra être recouvert d'un alliage de protection contre la corrosion.

Le composant comportant de l'aluminium pourra être recouvert d'un film thermoplastique, tel notamment un poLyethylène, un polyamide, un PVDF ou un polypropylène, ou d'un élastomère ou d'un caoutchouc.

Ledit composant comportant essentiellement de L'aluminium pourra avoir une ductilité au moins égale à 3 %.

L'un au moins des composants pourra comporter de l'aluminium des séries 2000 ou 7000 ayant une ductilité comprise entre 6 et 20 % et de préférence entre 10 et 20 %.

L'un au moins des composants pourra comporter de l'aluminium des séries 5000 ou 6000 et une ductilité au moins égale à 6 %.

La conduite selon l'invention pourra comporter une carcasse, une gaine et une armure, Ladite carcasse comportant un feuillard agrafé ou un fils agrafé notamment un zêta, et ladite armure comportant un élément qui est un profilé, un câble ou fils.

Ce feuillard ou fils agrafé de la carcasse pourra comporter un alliage d'aLuminium des séries 2000, 3000, 4000, 5000, 6000 ou 7000, et/ou Ledit élément allongé de ladite armure pourra comporter un alliage d'aluminium des séries 2000, 5000, 6000 ou 7000.

La carcasse pourra être constituée d'un feuillard ou un fils agrafé en acier.

L'armure pourra comporter de L'acier.

L'armure de résistance à La traction pourra comporter essentiellement de l'acier et ladite voûte comporte essentiellement un alliage d'aluminium.

La conduite selon l'invention pourra comporter une gaine anti¬ frottement qui pourra être de préférence étanche et isolante électriquement, cette gaine étant disposée entre la voûte et L'armure de résistance à La traction.

La conduite selon l'invention pourra comporter une armure de résistance à la traction comportant au moins deux couches de fils, câble ou profilé et ainsi qu'une couche ou gaine de matériau anti-frottement intercalée entre au moins lesdites deux couches.

L'armure de résistance à La traction et ladite voûte pourra comporter essentiellement un alliage d'aLuminium de la série 2000, 5000, 6000 ou 7000.

La conduite selon L'invention pourra comporter un feuillard externe ou du fils agrafable externe, comportant éventuellement de l'aluminium.

La conduite selon l'invention pourra comporter au moins une gaine interne comportant un matériau plastique, tel qu'un polyamide, qu'un PVDF, ou un matériau élastique tels que les caoutchoucs ou élastomères

synthétiques.

La conduite selon l'invention pourra comporter une armure de résistance à la pression comportant au moins une nappe formée à partir d'un profilé ayant éventuellement une section à forme emboîtable, tel un zêta, un "U", réalisé à partir d'un alliage d'aluminium de la série 2000, 5000, 6000 ou 7000.

La conduite selon l'invention pourra comporter un matériau composite à matrice organique, notamment pour la constitution d'un élément allongé.

Les termes utilisés pour désignés les états métallurgiques et les traitements thermiques et mécaniques des alliages d'aLuminium sont définis dans Les normes NF 02 006 et NF 02 011.

A savoir, notamment :

état F : état brut de fabrication,

état 0 : recuit,

état H : écroui et éventuellement partiellement adouci.

état T : état durci par traitement thermique - traitement thermique considéré comme des combinaisons de tout ou partie des traitement suivants : mise en solution, trempe, maturation, revenu avec applications éventuelles de déformations plastiques.

Bien entendu, dans la présente invention, les éléments allongés pour lesquels il est proposé d'utiliser un alliage d'aluminium ont généralement une fonction mécanique. Parfois, ils peuvent avoir une fonction supplémentaire du fait de leurs caractéristiques

d'anticorrosion.

Les premières réalisations de prototypes ont permis de constater que La fabrication de flexibles comportant des éléments de structure en aluminium peut se faire sans difficulté particulière, par rapport aux flexibles connus à armures en acier. En particulier, nous avons trouvé que, dans le cas des profilés pleins de section relativement complexes, du type "fils de forme" tels que les fils Zêta, la fabrication de tels profilés en aluminium est plus facile et moins coûteuse que dans Le cas des aciers au carbone couramment utilisés dans les flexibles de haute performance visés principalement par L'invention.

IL a également été constaté que L'utilisation de l'aluminium permet de fabriquer Les fils ou profilés, y compris les profilés du type Zêta, sans difficulté dans des dimensions de section beaucoup plus importantes que ce qui est possible dans La pratique avec L'acier. Ceci est dû, en particulier, au fait que les fils et profilés en acier sont réalisés à partir de "fils machine" dont le diamètre est limité à environ 20 mm dans L'état actuel des équipements et des procédés de fabrication mis en oeuvre par les divers fournisseurs.

Dans ces conditions, La réalisation des fils Zêta, par exemple, est limitée à une épaisseur maximale d'environ 10 mm dans le cas de l'acier. Par contre, dans le cas de l'aluminium, la mesure limitative n'existe pas, du fait que les gammes de fabrication sont différentes. Nous avons pu vérifier, effectivement, que des fils Zêta peuvent être réalisés sans difficulté dans des épaisseurs pouvant atteindre 160 ou 200 mm.

L'avantage procuré par La possibilité de fabriquer des profilés en aluminium avec de fortes épaisseurs est, en particulier, de permettre de réaliser L'armure de pression avec une seule couche de fils Zêta de forte épaisseur dans Les cas où, la pression interne étant élevée et

le diamètre relativement important, l'épaisseur nécessaire dépasserait le maximum possible en acier. Il en résulte l'obligation de réaliser l'armure de pression en acier par superposition de deux couches de fils ⁽ par exemple une couche intérieure de fils Zêta et une couche extérieure de fils rectangulaire de frette) et une augmentation sensible du coût de fabrication que l'aluminium permet d'éviter.

En outre, la possibilité de réaliser des fils Zêta de forte épaisseur, grâce à l'aluminium, présente dans certains cas l'avantage de pouvoir enrouler le flexible sur des rayons plus faibles sans risque de désagrafage.

La présente invention sera mieux comprise et ses avantages apparait- ront plus clairement à la description qui suit d'exemples nullement limitatifs illustrés par les figures ci-annexées, parmi lesquelles :

- la figure 1 représente une structure de flexible comportant une caracasse interne agrafée en feuillard ou en fils agrafés ou emboîtables 1, une gaine d'étanchéité 2, une couche de fils agrafés ou emboîtables 3, une gaine intérieure 4, des armures 5, un ruban 6 puis une gaine extérieure 7,

- la figure 2 illustre en section, un feuillard agrafé par pliage, et

- les figures 3 et 4 montrent en section des profils emboîtables ou agrafable qui peuvent être également désignés de fils emboîtés ou agrafés.

Les exemples N. 1 à N. 13 concernent un flexible réalisé avec la configuration représentée à la figure 1, c'est-à-dire qu'il comporte successivement une carcasse interne agrafée 1 qui peut être un feuillard agrafé par pliage ou un fil emboîté ou agrafé, ou destinée à éviter l'écrasement du tube du fait d'un effort externe qu'il soit réparti ou non, les termes utilisés par les techniciens sont "pour

éviter le coLlapse", une gaine de rilsan 2, une couche de fil agrafé de forme zêta ou de profilé emboîtable " (Figs 3 ou 4), une gaine intérieure en rilsan 4, des armures 5 à 35 par rapport à l'axe du flexible, un ruban ό puis une gaine extérieure en rilsan 7.

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La gaine 4 peut être étanche ou non.

Les caractéristiques mécaniques sont exprimées en résistance maximale à La traction : Rm en MPa, en Limite d'élasticité à 0,2 % '" d'allonge ent : Re en MPa, et en allongement % sur 50 mm : A %.

Dans Les tableaux donnés dans les exemples, on a successivement les colonnes suivantes :

. Numérotation des couches,

. Description, nature et dimension (en mm) des couches,

. Rm en MPa, 0

. Kg/m = poids en kg mar mètre de flexible,

. D.î. = diamètre interne en mm,

. Ep. = épaisseur de la couche en mm,

. Le facteur de flottabilité est défini par :

poids vide dans l'air (kg/m) 0 Volume externe (l/m) X 1,02 (densité de l'eau de mer)

La charge axiale limite d'endommagement mentionnée dans les tableaux sous La rubrique "limite d'endommagement en traction", est définie

dans le cas théorique d'un flexible recti Ligne uniquement soumis à une force axiale de traction.

La "profondeur de pose théorique" mentionnée dans le tableau est une limite déterminée ici comme égale au quotient de la "Limite d'endommagement en traction" par le poids linéaire du flexible plein d'eau dans l'eau. Le flexible étant normalement posé plein d'eau, cette valeur correspond à la longueur du flexible suspendu depuis la surface, telle que le poids total apparent de flexible serait égal à la charge axiale théorique correspondant à la limite d'endommagement du flexible supposé - recti ligne. Cette valeur théorique, permet de déterminer L'ordre de grandeur de la limite de profondeur d'eau acceptable dans la pratique en tenant compte :

- d'un coefficient de sécurité adéquat. Dans l'état actuel de la technique, et, en particulier, en fonction de différents règlements applicables, ce coefficient de sécurité est couramment très égal à 2,

- de divers facteurs dépendant des opérations de pose et qui ont pour effet d'augmenter les contraintes dans les éléments composant la structure du flexible par rapport au cas de référence du flexible recti ligne soumis à une charge axiale simple.

Ces facteurs de surcharge se répartissent en deux catégories :

- la manoeuvre du flexible depuis La surface induit une augmentation des contraintes à l'endroit où le flexible est pris en charge par l'équipement de pose, ce dernier pouvant être de divers types : treuil (utilisation limitée dans le cas des charges importantes associées aux grandes profondeurs d'eau), cabestan, tensionneurs à chenille (bi ou tri cheni lie) , ou tout type de treuil linéaire associé à un système de serrage du flexible pour reprendre la charge axiale, et également, en général, au moins une zone (ou simplement

un support fixe en forme de gouttière incurvée) pour assurer Le passage du flexible par dessus bord.

- Les efforts dynamiques déterminés par les mouvements, un support flottant utilisé pour la pose en fonction des conditions de mer

Limites envisagées peuvent être exprimés en terme d'accélération verticale sous La forme d'un coefficient de majoration du poids apparent.

Ainsi, comme cela a déjà été dît, L'ordre de grandeur de La profondeur d'eau maximale admissible à la pose en fonction de La Limite d'endommagement sous L'effet du poids du flexible peut être évalué, à titre d'estimation sommaire, à partir de La "profondeur de pose théorique" mentionnée dans Les tableaux, en divisant cette dernière par un coefficient global de réduction qui prend en compte à la fois Le coefficient de sécurité et les facteurs de surcharge liés aux opérations de pose qui peuvent varier du simple au double selon les circonstances (manoeuvre du flexible par Les équipements de pose et accélérations du support flottant). En pratique, le coefficient global de réduction de la charge admissible ainsi définie peut varier de peu plus de 2 dans Les cas Les plus favorables à un maximum pouvant dépasser 4.

Pour interpréter de façon simple et concrète les valeurs théoriques de références figurant dans les tableaux, on pourra adopter pour ce coef¬ ficient une valeur type moyenne de 3, ce qui permettra de comparer les performances respectives des différents flexibles cités en exemples, bien que La Limite de profondeur d'eau ainsi déterminée n'ait, pour chaque flexible, qu'une signification très approximative en valeur absolue. Quoiqu'il en soit, les chiffres théoriques donnés dans les tableaux permettent La comparaison des différents exemples entre eux.

La "pression de coLlapse" mentionnée dans Les tableaux correspond à la Limite de résistance à L'écrasement du flexible sous L'effet de la

pression hydrostatique extérieure, déterminée par la profondeur d'eau. -Du fait que la structure est calculée sur la base de l'hypothèse que l'espace annulaire peut se trouver soumis à la pression extérieure (percement accidentel de la gaine extérieure par exemple) cette valeur est conditionnée par la résistance à l'écrasement de la carcasse intérieure dans le cas des flexibles du type "rough bore" qui sont décrits ici comme exemples.

On peut déterminer directement la profondeur d'eau maximale acceptable pour un flexible, du pointde vue de sa résistance à la pression extérieure, en appliquant à la "pression de collapse" traduite en profondeur d'eau (pression de la colonne hydrostatique en fonction de la densité de l'eau de mer) un coefficient de sécurité de 1,5 qui correspond aux règlements actuels applicables.

L'évaluation de la profondeur d'eau maximale est acceptable pour un flexible tel que décrit dans Les exemples.

La méthode d'évaluation sommaire exposée permet, au niveau des valeurs relatives, d'estimer l'ordre de grandeur des performances respectives des divers flexibles à comparer, étant entendu que la valeur absolue de La profondeur acceptable pour chacun contre eux peut varier considérablement en fonction des circonstances.

Les propriétés mécaniques indiquées pour les éléments de structure des flexibles décrits dans les exemples sont relatives à l'état dans lequel se trouvent les éléments de structure en aluminium une fois accomplie la dernière des opérations successives de traitements thermiques et/ou mécaniques spécifiées pour chaque exemple, c'est-à-dire au moment où ils vont être enroulés sur une bobine, prêts à être installés sur la machine utilisée pour la fabrication du flexible (armeuse, spiraleuse, ).

Du fait que les divers éléments d'armature métallique des flexibles

visés oar l'invention sont, en général, mis en place sur le flexible de telle sorte qu'ils se trouvent dans la configuration hélicoïdale imposée par la géométrie du flexible et l'angle d'armage sans avoir à subir de contrainte résiduelle sensible, c'est-à-dire qu'il sont posés et enroulés par déformation plastique et non pas élastique, ces éléments doivent subir ensuite une opération complémentaire de formage à froid. Ceci concerne aussi bien le cas des feuillards qui doivent être formés par pliage dans les outils de profïlage des spirâleuses (voir par exemple FR-2.555.920) que le cas, par exemple, des opérations de preformation des fils d'armure décrits par FR-2.528.733. L'écrouissage de métal qu'implique cette ultime opération de déformation à froid pour modifier Les propriétés mécaniques telles qu'elles sont mentionnées dans les exemples. Il en résulte en particulier un relèvement de la limite élastique qui peut dans certains cas ne pas être négligeables, principalement lorsque l'élément en aluminium devant être mis en place dans la machine de fabrication du flexible se trouve dans l'état recuit. La conséquence pratique de cette situation est que Les vaLeurs caractérisant la résistance mécanique des flexibles sont des minima, les valeurs réelles pouvant dans certains cas être plus ou moins supérieures aux valeurs mentionnées ici dans les exemples.

L'exemple 1 concerne un flexible optimisé ne comportant pas de l'aluminium.

Exemple n 1

On réalise un flexible de diamètre interne égal à 8" (203,2 mm) comportant une carcasse interne constituée d'un feuillard en acier ipoxydable AISI 304 de 2 mm d'épaisseur de Rm = 540 MPa et de Re = 450 MPa, d'une gaine intérieure en rilsan de 6 mm d'épaisseur, d'une couche de fil agrafé zêta de 6,2 mm d'épaisseur réalisé avec un acier FM 15 ayant comme caractéristiques : Rm = 780 MPa, A = 2,5 %, de deux couches d'armures) à 35 réalisées avec un acier FM15, d'une gaine extérieure en rilsan de 7 mm d'épaisseur.

PLACEM

Ce flexibLe, ainsi constitué, présente les caractéristiques suivantes :

Exemple 1

Description ι MPa KG/m D.i . mm Ep. . mm

1 Carcasse en feuillard inox 304 80 X 2 mm 540 31 203,2 10.0

2 Gaine interne rilsan 4.9 223,2 6.0

3 Zêta FM 15 épaisseur: ό.2mm 780 31.2 235.2 6.2

4 Gaine interne rilsan 5 247.6 6.0

5 Armures à 35° FM15 épaisseur: 2.5 mm 780 30.0 259.6 5.0

6 Ruban 0.5 269.6 0.75 l Gaine externe rilsan 6.4 271.1 7.0

Caractéristiques Unité anglaise Unité métrique

Diamètre interne 8.00 in 203.20 mm

Diamètre externe 11.22 in 285.10 mm

Volume interne 0.379 cf/ft 35.18 l/m Volume externe 0.687 cf/ft 63.84 l/m

Poids vide dans l'air 73.2 Ib/ft 108.9 kg/m Poids plein d'eau de mer dans l'air 97.4 144.9 kg/m

Poids vide dans l'eau de mer 29.2 Ib/ft 43.4 kg/m Poids plein d'eau de mer dans l'eau de mer 53.4 Ib/ft 79.5 kg/m Facteur de flottabilité vide dans l'eau de mer 1.66

Pression d'éclatement 5350 psi 369 bars Pression de coLlapse 1570 psi 108 bars Limite d'endommagement en traction 382 685 Ibs 170 250 daN

Profondeur de pose théorique 2 141 m

Comme cela a déjà été dit, ce flexible est optimisé dans son dessin et les matériaux utilisés.

FEUILLE DE RE^PLAGΞ IEMT

Exemple n 2 :

On réalise un flexible comme celui de L'exemple n 1, mais l'on remplace dans la couche n 3 le fil agrafé de forme zέta de 6,2 mm d'épaisseur en acier FM15 par un fil agrafé zêta de 8 mm d'épaisseur en alliage d'aluminium 7049 à l'état Tό de caractéristiques mécaniques Rm = 620 MPa, A = 10 %.

Le flexible réalisé présente les caractéristiques suivantes

Exemple 2

Description Rm MPa KG/m D.i mm Ep. mm Carcasse en feuillard inox 304 80 X 2 mm 540 31 203, ,2 10.0

2 Gaine interne rilsan 4.9 223, .2 6.0

3 Zêta aluminium épaisseur: 8.0 mm 620 14.3 235. .2 8.0

4 Gaine interne rilsan 5 251. .2 6.0

5 Armures à 35° FM15 épaisseur: 2.5 mm 780 30.5 263, .2 5.0

6 Ruban 0.5 273, .2 0.75

7 Gaine externe rilsan 6.4 274, .7 7.0

Caractéristiques Unité anglaise Unité métrique Diamètre interne 8.00 in 203.20 mm Diamètre externe 11.37 in 288.70 mm Volume interne 0.379 cf/ft 35.18 L/m Volume externe 0.705 cf/ft 65.46 l/m Poids vide dans L'air 62.3 Ib/ft 92.6 kg/m Poids plein d'eau de mer dans l'air 86.5 Lb/ft 128.7 kg/m

Poids vide dans L'eau de mer 17.2 lb/ft 25.5 kg/m Poids plein d'eau de mer dans L'eau de mer 41.4 Lb/ft 61.6 kg/m

Facteur de flottabilité vide dans l'eau de mer 1.38

Pression d'éclatement 5386 psi 371 bars

Pression de collapse 1570 psi 108 bars

Limite d'endommagement en traction 388 638 Ibs 172 898 daN

Profondeur de pose théorique 2 806 m

On constate qu'à des performances équivalentes à celles du flexible tout acier décrit dans l'exemple n 1 , on a réalisé un allégement de 22,5 % du poids du flexible plein d'eau de mer dans l'eau de mer et que La profondeur de pose théorique passe de 2 141 m à 2 868 m.

Un flexible de caractéristiques mécaniques sensiblement équivalentes peut être obtenu en remplaçant L'alliage 7049 à l'état Tό par un alliage 7178 à l'état Tό ou préférentiel lement à l'état T76 (traitement de double revenu de 3 heures à 116-127 C et de 15 heures à 157-160 C) qui améliore sa résistance à la corrosion sous tension, par un alliage 7075 état T6 ou un alliage 7001 à l'état T73 (traitement de double revenu), un alliage 7175 à l'état T66, ou l'alliage 7475 à l'état T6.

Exemple rv- 3

On réalise un flexible comme celui de l'exemple n 1, mais l'on remplace dans La couche n 3 le fi l agrafé zêta de 6,2 mm d'épaisseur en acier FM 15 par un fil agrafé zêta de 10 mm d'épaisseur en alliage d'aluminium 2017A à l'état T3 ayant subi un écrouissage avant trempe de 15 % et de caractéristiques mécaniques Rm = 500 MPa, A = 9 %. Dans ces conditions, les caractéristiques du flexible obtenu sont les suivantes :

Exemple 3

Description Rm MPa KG/m .i . mm Ep. mm

1 Carcasse en feuillard inox 304 80 X 2 mm 540 31.0 203,2 10.0

2 Gaine interne rilsan 4.9 223,2 6.0

3 Zêta aluminium

épaisseur: 10 mm 500 17.4 235..2 10.0

4 Gaine interne rilsan 5.1 255. .2 6.0

5 Armures à 35 FM15 épaisseur: 2.5 mm 780 31.0 267 ,2 5.0 ό Ruban 0.5 277, .2 0.75

7 Gaine externe rilsan 6.5 278 .7 7.0

Caractéristiques Unité anglaise Unité métrique

Diamètre interne 8.00 in 203.20 mm Diamètre externe 11.52 in 292.70 mm

Volume interne 0.379 cf/ft 35.18 L/m

Volume externe 0.724 cf/ft 67.29 L/m

Poids vide dans l'air 64.8 Lb/ft 96.3 kg/m

Poids plein d'eau de mer dans l'air 89.0 lb/ft 132.4 kg/m

Poids vide dans L'eau de mer 18.4 lb/ft 27.4 kg/m

Poids plein d'eau de mer dans l'eau de mer 42.6 lb/ft 63.4 kg/m

Facteur de flottabilité vide dans L'eau de mer 1.40

Pression-d'éclatement 5398 psi 372 bars

Pression de collapse 1570 psi 108 bars

Limite d'endommagement en traction 392 805 Lbs 174 752 daN Profondeur de pose théorique 2 756 m

On constate que pour des caractéristiques identiques de pression d'éclatement et de pression de collapse, on a réalisé avec ce flexible un allégement de 20,2 % du poids du flexible plein d'eau de mer dans l'eau par rapport au poids du flexible tout acier de l'exemple n 1 et que la profondeur théorique de pose est de 2756 m contre 2140 m.

Un flexible de caractéristiques sensiblement équivalentes peut être réalisé en utilisant l'alliage 2017A à l'état T4 suivi d'un écrouissage final de 15 % ou en utilisant Les alliages 2014, 2024 et 2618A dans les mêmes états que le 2017A.

Un flexible de caractéristiques identiques peut aussi être obtenu en utilisant certains alliages d'aLuminium de la série 7000, il s'agit des alliages 7075, 7050, préférentiellement dans les états T73 ou T76, Leur conférant une bonne résistance à la corrosion, suivis ou non d'un écrouissage final de 5 à 20 % (état T73X) .

Exemple n 4

On réalise un flexible comme celui de l'exemple n 1, mais l'on remplace dans la couche n 3 le fi l agrafé de forme zêta de 6,2 mm d'épaisseur en acier FM15 par un fil agrafé zêta de 12 mm d'épaisseur en alliage d'aluminium 6061 à l'état T8, de caractéristiques mécaniques Rm = 410 MPa, A % = 15. Le flexible réalisé présente les caractéristiques suivantes :

Exemple 4

Description Rm MPa KG/m D.i mm Ep. mm 1 Carcasse en feuillard inox

304 ^' 80 X 2 mm 540 31.0 203,2 10.0

2 Gaine-interne rilsan 4.9 223,2 6.0

3 Zêta aluminium épaisseur: 12.0 mm 410 20.8 235.2 12.0

4 Gaine interne rilsan 5.2 259.2 6.0

5 Armures à 35° FM15 épaisseur: 2.5 mm 780 31.3 271.2 5.0

6 Ruban 0.5 281.2 0.75

7 Gaine externe rilsan 6.6 282.7 7.0

Caractéristiques Unité anglaise Unité rnétrique

Diamètre interne 8, .00 in 203 .20 mm

Diamètre externe 11, .68 in 296, .70 mm

Volume interne 0, .379 cf/ft 35, .18 L/m

Volume externe 0, .744 cf/ft 69, .14 l/m

Poids vide dans l'air 67, .2 lb/ft 100. .0 kg/m

Poids plein d'eau de mer dans l'air 91. ,4 136. .1 kg/m

FEUILLE DE REMPLACEMENT

Poids vide dans l'eau de mer 19.6 lb/ft 29.2 kg/m

Poids plein d'eau de mer dans l'eau de mer 43.8 lb/ft 65.2 kg/m

Facteur de fLottabîlité vide dans l'eau de mer 1.41

Pression d'éclatement 5386 psi 371 bars

Pression de collapse 1570 psi 108 bars

Limite d'endommagement en traction 412 147 Ibs 183 357 daN

Profondeur de pose théorique 2 812 m

On constate qu'à performances équivalentes au niveau de la pression d'éclatement et de la pression de collapse, on a réalisé un allégement de 18 % du poids de flexible plein d'eau de mer dans l'eau de mer et que La profondeur de pose théorique est de 2812 m.

On peut réaliser un flexible de caractéristiques mécaniques et de poids équivalents en remplaçant l'alliage 6061 qui peut être utilisé à L'état T8 ou à l'état T6 ou T9 par les alliages de la série 6000 : les alliages 6063, 6082 utilisés dans les mêmes états que le 6061.

Un flexible de caractéristiques mécaniques équivalentes peut aussi être réalisé avec des alliages de la série 5000, notamment l'alliage 5056 à l'état H3X, c'est-à-dire ayant subi un recuit de désensibi Lisation à La corrosion à 230-240 C suivi d'un écrouissage ou à L'état H1 et L'alliage 5082 à l'état H1.

Exemple n 5 :

On réalise un flexible comme celui de l'exemple n 1, mais l'on remplace la couche de zêta de 6,2 mm d'épaisseur en acier FM15 par une couche de fiL zêta de 14 mm d'épaisseur réalisée en alliage 5082 à L'état H1 et présentant un écrouissage final de 25 % et dont les caractéristiques mécaniques sont Les suivantes : Rm = 350 MPa, A = 13 %.

Dans ces conditions, les caractéristiques du flexible sont les suivantes :

Exemple 5

Description Rm MPa KG/m D.i. mm Ep. mm

1 Carcasse en feuillard inox 304 80 X 2 mm 540 31.0 203,2 10.0

2 Gaine interne rilsan 4.9 223,2 6.0 3 Zêta aluminium épaisseur: 14.0 mm 350 24.4 235.2 14.0

4 Gaine interne rilsan 5.3 263.2 6.0

5 Armures à 35° FM15 épaisseur: 2.5 mm 780 31.9 275.2 5.0 6 Ruban 0.5 285.2 0.75

7 Gaine externe rilsan 6.7 286.7 7.0

Caractéristiques Unité anglaise Unité métrique

Diamètre interne 8.00 in 203 .20 mm Diamètre externe 11.84 in 300 .70 mm

Volume interne 0.379 cf/ft 35. 18 l/m

Volume externe 0.764 cf/ft 71. 02 l/m

Poids vide dans l'air 70.3 lb/ft 104. 7 kg/m

Poids plein d'eau de mer dans l'air 94.6 140. 8 kg/m

Poids vide dans l'eau de mer 21.5 lb/ft 32 .0 kg/m

Poids plein d'eau de mer dans l'eau de mer 45.7 lb/ft 68 .0 kg/m

Facteur de flottabilité vide dans l'eau de mer 1 .44

Pression d'éclatement 5386 psi 371 bars

Pression de collapse 1570 psi 108 bars

Limite d'endommagement en traction 419 965 Ibs 186 835 daN Profondeur de pose théorique 2 ^' 747 m

On constate que l'utilisation d'un zêta de 14 mm d'épaisseur en

' '

alliage d'aluminium permet de réaliser un allégement du flexible plein d'eau de mer dans l'eau de mer de 14,5 % par rapport au flexible de l'exemple n 1 et que la profondeur de pose théorique passe à 2747 m.

Un flexible de caractéristiques mécaniques identiques peut être réalisé en remplaçant l'alliage 5082 par Les alliages 5086, 5154, 5754, 5052 à l'état H1 ou par les alliages 6005A, 6081, 6181, 6351, 6060, 6066, 6070 à l'état H1, T4 ou T6 ou T8 ou T9, l'alliage 7020 à l'état T6.

Exemple n 6 :

On réalise un flexible comme celui décrit dans L'exemple n 1, mais l'on remplace la couche 3 de fil zêta de 6,2 mm d'épaisseur en acier FM15 par une couche de fil zέta de 16 mm d'épaisseur en alliage d'aluminium 5052 à l'état H1, L'écrouissage final étant de 45 %, de caractéristiques mécaniques Rm = 310 MPa, A % = 9.

Dans ces conditions, les caractéristiques du flexible obtenu sont les suivantes :

Exemple 6

Description Rm MPa KG/m D.i. mm Ep. mm 1 Carcasse en feuillard inox

304 80 X 2 mm 540 31.0 203,2 10.0

2 Gaine interne rilsan 4.9 223,2 6.0

3 Zêta aluminium épaisseur: 16.0 mm 310 28.4 235.2 16.0

4 Gaine interne rilsan 5.4 267.6 6.0

5 Armures à 35° FM15 épaisseur: 2.5 mm 780 32.3 279.2 5.0

6 Ruban 0.5 289.2 0.75

7 Gaine externe rilsan 6.8 290.7 7.0

FEUILLE DE REMPLACEME T

Caractéristiques Unité anglaise Unité métrique

Diamètre interne 8.00 in 203.20 mm

Diamètre externe 12.00 in 304.70 mm

Volume interne 0.379 cf/ft 35.18 l/m Volume externe 0.785 cf/ft 72.92 l/m

Poids vide dans l'air 73.3 lb/ft 109.2 kg/m Poids plein d'eau de mer dans l'air 97.6 145.2 kg/m

Poids vide dans l'eau de mer 23.1 lb/ft 34.4 kg/m Poids plein d'eau de mer dans l'eau de mer 47.4 lb/ft 70.5 kq/ Facteur de flottabilité vide dans L'eau de mer 1.46

Pression d'éclatement 5386 psi 371 bars Pression de collapse 1570 psi 108 bars Limite d'endommagement en traction 423 475 Ibs 188 397 daN

Profondeur de pose théorique 2 672 m

On constate que pour des caractéristiques identiques de pression d'éclatement et de pression de collapse, on a obtenu avec ce flexible un allégement de 11,3 % et que La profondeur théorique de pose estde 2672 m.

Un flexible de caractéristiques sensiblement équivalentes peut être obtenu en remplaçant l'alliage 5052 par les alliages 2017, 2117, 5050, 5154, 5754 à l'état H1, les alliages 5056, 5082, 5086 et 5183 à l'état F ou H.

Exemple n 7 :

On réalise un flexible comme celui décrit dans l'exemple n 1, mais l'on remplace la couche n 1 constituée d'une carcasse interne en feuillard acier inoxydable AISI 304 de 2 mm d'épaisseur par un feuillard en alliage d'aluminium 5052 à l'état H1 de 3,5 mm d'épaisseur de Rm = 320 MPa, et Re = 290 MPa.

à 2

Eans ces conditions, les caractéristiques du flexible obtenu sont les suivantes :

Exemple 7

Description Rm MPa KG/m D.i mm Ep. mm

1 Carcasse en feuillard aluminium 140 X 3,5 mm 320 19,3 203. ,2 _. 17.5

2 Gaine interne rilsan 5.2 238. .2 6.0

3 Zêta FM 15 épaisseur: 6.7mm 780 35.8 250. ,2 6.7

4 Gaine interne rilsan 5.3 263. .6 6.0

5 Armures à 35° FM15 épaisseur: 2.5 mm 780 31.8 275, .6 5.0

6 Ruban 0.5 285, .6 0.75

7 Gaine externe rilsan 6.7 287, .1 7.0

Caractéristiques Unité anglaise Unité métrique Diamètre interne 8.00 in 203.20 mm Diamètre externe 11.85 in 301.10 mm Volume interne 0.403 cf/ft 37.41 l/m Volume externe 0.766 cf/ft 71.21 l/m Poids vide dans l'air 70.2 lb/ft 104.5 kg/m Poids plein d'eau de mer dans l'air 96.0 142.9 kg/m

Poids vide dans l'eau de mer 21.5 lb/ft 32.0 kg/m Poids plein d'eau de mer dans L'eau de mer 47.3 Lb/ft 70.4 kg/m

Facteur de flottabilité vide dans l'eau de mer 1.43 Pression d'éclatement 5365 psi 370 bars Pression de collapse 4130 psi 106 bars Limite d'endommagement en traction 407937 Lbs 181484 daN Profondeur de pose théorique 2578 m

On constate que pour des caractéristiques de pression d'éclatement et de collapse équivalentes à celles du flexible de l'exemple n 1, on a

FEUILLE DE REMPLACEMENT

réalisé un allégement de 11,4 % et que la profondeur théorique de pose est de 2 578 mètres.

On obtiendra un flexible de caractéristiques identiques quelle que soit la nuance et l'état de l'aluminium utilisé pour réaliser la carcasse interne, on utilisera préférentielle ent les alliages présentant la meilleure tenue à La corrosion et notamment les alliages 1100, 1180, 3003, 5052, 5056, 5083, 5456, 6060, 6061, 6082, 6083, 6106. Les alliages de la série 2000 et de La série 7000 peuvent aussi être uti Lises.

Exemple n 8 :

On réalise un flexible comme celui de L'exemple n 1, mais l'on remplace la couche n 1 constituée d'une carcasse interne en feuillard en acier inoxydable AISI 304 de 2 mm d'épaisseur par une carcasse interne constituée par un fil zêta en alliage d'aluminium A1 3103 de 12 mm d'épaisseur à L'état H1 de Rm = 250 MPa et de Re = 220 MPa et dans la couche n 3 L'épaisseur du fiL zêta en acier FM est portée à 6,4 mm.

Dans ces- conditions, Les caractéristiques du flexible sont les suivantes :

Exemple 8

Description Rm MPa KG/m D.i. mm Ep. mm

1 Zêta aluminium épaisseur : 12.0 mm 250 18.6 203.2 12.0 2 Gaine interne rilsan 4.6 227.2 6.0

3 Zêta FM 15 épaisseur: 6.4mm 780 32.7 239.2 6.4

4 Gaine interne rilsan 5.1 252.0 6.0

5 Armures à 35° FM15 épaisseur: 2.5 mm 780 30.6 264.0 5.0 6 Ruban 0.5 274.0 0.75

7 Gaine externe rilsan 6.5 275.6 7.0

Caractéristiques Unité anglaise Unité métrique Diamètre interne 8.00 in 203.20 mm Diamètre externe 11.40 in 289.50 mm Volume interne 0.349 cf/ft 32.43 L/m Volume externe 0.709 cf/ft 65.S2 L/m Poids vide dans L'air 66.2 lb/ft 98.5 kg/m Poids plein d'eau de mer dans l'air 88.6 Lb/ft 131.8 kg/m Poids vide dans l'eau de mer 21.1 Lb/ft 31.3 kg/m Poids plein d'eau de mer dans l'eau de mer 43.4 lb/ft 64.5 kg/m

Facteur de flottabîlité vide dans L'eau de mer 1.46 Pression d'éclatement 5428 psi 374 bars Pression de collapse 1768 Dsi 122 bars Limite d'endommagement en traction 391 495 Ibs 174 169 daN Profondeur de pose théorique 2 700 m

On constate que pour une pression d'éclatement identique à celle du flexible de l'exemple n 1, l'utilisation d'une carcasse interne en fil zêta-- de 12 mm en alliage d'aluminium a permis de porter la pression de collapse à 122 bars et que L'on a réalisé un allégement de 18,8 % et que la profondeur de pose théorique est de 2697 mètres.

L'alliage A1 3103 peut être remplacé par tout autre alliage des séries 1000, 2000, 3000, 4000, 5000, 6000 et 7000.

Exemple n 9 :

On réalise un flexible 8" identique à celui de L'exemple n 1 mais l'on remplace, dans la couche n 3 le fi L zêta 6,2 mm en acier FM15 par un fil zêta de 10 mm d'épaisseur en alliage 2017 à l'état T4 ayant subi un écrouissage final de 10 % et ayant comme caractéristiques Rm = 510 MPa, A = 8 %. L'on remplace aussi, dans la couche 4 les armures en acier FM15 par des armures de 4 mm d'épaisseur en alliage d'aLuminium 6061 à L'état T9 avec un écrouissage final de 8 % après

FEUILLE DE REMPLACEMENT

revenu et de Rm = 450 MPa et A = 6 %.

Le flexible ainsi constitué présente Les caractéristiques suivantes :

Exemple 9

Description Rm MPa KG/m D.i. mm Ep. mm

1 Carcasse en feuillard inox 304 80 X 2 mm 540 31.0 203, .2 10.0 2 Gaine interne rilsan 4.9 223. .2 6.0

3 Zêta aluminium épaisseur: 10.0 mm 510 17.4 235. .2 10.0

4 Gaine interne rilsan 5.1 255. ,2 6.0

5 Armures à 35 aluminium épaisseur: 4.0 mm 450 17.1 267. .2 8.0

6 Ruban 0.5 283. .2 0.75

7 Gaine externe rilsan 6.7 284. ,7 7.0

Caractéristiques Unité anglaise Unité métrique Diamètre interne 8.00 in 203.20 mm

Diamètre externe 11.76 in 298.70 mm

Volume interne 0.379 cf/ft 35.18 L/m

Volume externe 0.704 cf/ft 70.07 L/m

Poids vide dans l'air 55.6 lb/ft 82.7 kg/m Poids plein d'eau de mer dans l'air 79.8 118.7 kg/m

Poids vide dans L'eau de mer 7.3 lb/ft 10.8 kg/m

Poids plein d'eau de mer dans l'eau de mer 31.5 lb/ft 46.9 kg/m Facteur de flottabilité vide dans l'eau de mer 1.15

Pression d'éclatement 5386 psi 371 bars

Pression de collapse 1570 psi 108 bars

Limite d'endommagement en traction 315 318 Ibs 157.813 daN

Profondeur de pose théorique 3 365 m

35

On constate que l'utilisation, au niveau de la couche n 3 et de la couche n 4 d'alliages d'aluminium, permet, pour des performances identiques, de réaliser un gain de poids par rapport au flexible 1, de 41 % et la profondeur de pose théorique passe de 2140 m à 2991 mètres.

Exemple n 10 :

On réalise un flexible 8" identique à celui de l'exemple n 1, mais où l'on remplace L'acier FM15 par des alliages d'aluminium.

La carcasse interne en feuillard d'acier inoxydable AISI 304 est remplacé par une carcasse interne enfi l zêta 12 mm agrafé en alliage 6061 à l'état T4 puis écrcui de 20 %, de Rm = 350 MPa et Re = 320 MPa, dans la couche n 3 le fi L zêta 6,2 mm en acier FM15 est remplacé par un fil zêta de 10 mm d'épaisseur en alliage 2017 à l'état T3 écroui de 15 % avant trempe (Rm = 510) et dans la couche n 4 les fils d'armures acier sont remplacés par des fils d'armure de 4 mm d'épaisseur en alliage 2017 dans le même état que le fil zêta de la couche 3.

Les caractéristiques du flexible ainsi obtenu sont les suivantes

Exemple 10

Description Rm MPa KG/m D.i. mm Ep. mm 1 Zêta aluminium épaisseur : 12.0 mm 350 18.6 203.2 12.0

2 Gaine interne rilsan 4.6 227.2 6.0

3 Zêta aluminium épaisseur: 10 mm 510 17.7 239.2 10.0 4 4 G Gaaiinnee iinntteerrnnee rrii LLssaann 5.2 259.2 6.0

5 Armures à 35 alumin épaisseur: 4.0 mm 510 17.3 271.2 8.0

6 Ruban 0.5 287.2 0.75

7 Gaine externe rilsan 6.8 288.7 7.0

Caractéristiques Unité anglaise Unité métrique Diamètre interne 8.00 in 203.20 mm

ΞUILLΞ DE REMPLACEMENT

Diamètre externe 11.92 in 302.70 mm

Volume interne 0.349 cf/ft 32.43 l/m

Volume externe 0.775 cf/ft 71.96 l/m

Poids vide dans l'air 42.4 lb/ft 70.6 kg/m

Poids plein d'eau de mer dans l'air 69.8 lb/ft 103.9 kg/m

Poids vide dans l'eau de mer -2.1 lb/ft -3.1 kg/m

Poids plein d'eau de mer dans l'eau de mer 20.2 Lb/ft 30.1 kg/m

Facteur de flottabilité vide dans L'eau de mer 0.96

Pression d'éclatement"" 5500 psi 370 bars

Pression de collapse 1768 psi 122 bars

Limite d'endommagement en traction 417 895 Ibs 185 915 daN

Profondeur de pose théorique ό 176 m

On constate que sur ce flexible qui a la même pression d'éclatement que le flexible n 1 , on a obtenu un allégement de 62,1 %, La pression de collapse est supérieure à 122 bars et la profondeur théorique de pose atteint 6176 mètres.

Exemple n 11 :

On réalise un flexible identique à celui de L'exemple n 10, mais l'on remplace, dans la couche n 1, le fil zêta 12 mm par un fil zêta de 14 mm d'épaisseur.

Les caractéristiques du flexible ainsi obtenu sont les suivantes

Exemple 11

Description Rm MPa KG/m D.i mm Ep. mm

1 Zêta aluminium épaisseur : 14.0 mm 350 21.2 203.2 14.0

2 Gaine interne rilsan 4.6 231.2 6.0

3 Zêta aluminium épaisseur: 10 mm 510 17.9 243.2 0

4 Gaine interne rilsan 5.3 263.2 6. .0

5 Armures à 35 aluminium épaisseur: 4.0 mm 510 17.7 275.2 8. .0 ό Ruban 0.6 291 .2 0. .75

7 Gaine externe rilsan 6.9 292.7 7. .0

Caractéristiques Unité anglaise Unité métrique Diamètre interne 8.00 in 203.20 mm Diamètre externe 12.07 in 306.70 mm Volume interne 0.349 cf/ft 32.43 L/m Volume externe 0.795 cf/ft 73.88 L/m Poids vide dans l'air 49.8 Lb/ft 74.1 kg/m Poids plein d'eau de mer dans l'air 72.1 Lb/ft 107.4 kg/m

Poids vide dans l'eau de mer -1.1 Lb/ft -1.6 kg/m Poids plein d'eau de mer dans l'eau de mer 21.2 lb/ft 31.6 kg/m Facteur de flottabilité vide dans L'èau de mer 0.98 Pression.d'éclatement 5413 psi 370 bars Pression de collapse 2724 psi 188 bars Limite d'endommagement en traction 427 166 Ibs 190 038 daN

Profondeur de pose théorique 6 013 m

On constate que par rapport au flexible de l'exemple n 10, La pression de collapse est fortement augmentée 188 bars contre 122, par rapport au flexible de l'exemple n 1, le gain de poids est de 60,2 % et la profondeur de pose théorique est de 6013 mètres.

Exemple n 12 :

On réalise un flexible identique à celui de l'exemple n 11, mais l'on remplace, dans La couche n 1, Le fil zêta de 14 mm d'épaisseur par un fil zêta de 16 mm d'épaisseur.

Dans ces conditions, Le flexible a les caractéristiques suivantes :

ableau 1

Description Rm MPa KG/m D.i . rnm Ep. mm 1 Zêta aluminium épaisseur : 16.0 mm 350 24.8 203, .2 16.0

2 Gaine interne rilsan 4.7 235, .7 6.0

3 Zêta aluminium épaisseur: 10 mm 510 18.2 247, .2 10

4 Gaine interne rilsan 5.4 267. .6 6.0

5 Armures à 35 aluminium épaisseur: 4.0 mm 510 17.9 279, .2 8.0

6 Ruban 0.6 295. .2 0.75 7 Gaine externe rilsan 6.9 296. .7 7.0

Caractéristiques Unité anglaise Unité métrique

Diamètre interne 8.00 in 203.20 mm

Diamètre externe 12.23 in 310.70 mm Volume interne 0.349 cf/ft 32.43 l/m

Volume externe 0.816 cf/ft 75.82 l/m

Poids vide dans l'air 52.8 lb/ft 78.50 kg/m

Poids plein d'eau de mer dans l'air 75.1 lb/ft 111.7 kg/m Poids vide dans l'eau de mer +0.5 lb/ft +0.8 kg/m

Poids plein d'eau de mer dans l'eau de mer 22.9 lb/ft 34.0 kg/m

Facteur de flottabilité vide dans L'eau de mer 1.01 Pression d'éclatement 5365 psi 370 bars

Pression de collapse 3974 psi 274 bars

Limite d'endommagement en traction 427 483 Ibs 190 180 daN

Profondeur de pose théorique 5 593 m

On constate que par rapport à l'exemple n 11, la pression de collapse est fortement augmentée 274 bars contre 188 et 108 bars dans le cas du

FEUILLE DE REMPLACEMENT

/, n

flexible de l'exemple n 1. Par rapport au flexible de l'exemple n 1, le gain de poids est de 57,2 % et La profondeur théorique de pose et de 5593 mètres.

Exemple n 13 :

On réalise un flexible identique à celui de l'exemple n 1, mais l'on remplace, dans la couche n 3 le fi L zêta en 6,2 mm d'épaisseur en acier FM15 par un fil zêta de 10 mm d'épaisseur en alliage d'aLuminium 2017 ayant comme caractéristiques mécaniques Rm = 500 MPa et A = 9 %.

L'on remplace aussi Les armures en acier FM15 oar des armures de 6 mm d'épaisseur en composite à matrice organique et à renfort de fibres de verre ayant comme caractéristiques mécaniques Rm = 2500 MPa.

Le flexible ainsi constitué a les caractéristiques suivantes :

Exemple 13

Description Rm MPa KG/m D.i . mm Ep. mm

1 Carcasse en feuillard inox ' 304 50 X 2 mm 540 31 203.2 10.0

2 Gaine interne rilsan 4.9 223.2 6.0

3 Zêta aluminium épaisseur: 10 mm 500 17.4 235.2 10.0

4 Gaine interne rilsan 5.1 255.2 6.0

5 Armures à 35 composite épaisseur: 6.0 mm 500 15.8 267.2 12.0

6 Ruban 0.6 291.2 0.75

7 Gaine externe rilsan 6.9 292.7 7.0

Caractéristiques Unité anglaise Unilté métrique Diamètre interne 8.00 in >03. .20 mm Diamètre externe 12.07 in 506, .70 mm Volume interne 0.379 cf/ft 35, .18 l/m Volume externe 0.795 cf/ft 73, .88 L/m Poids vide dans L'air 54.8 lb/ft 81, .6 kg/m

4 7

Poids plein d'eau de mer dans l'air 79.1 Lb/ft 117.6 kg/m

Poids vide dans L'eau de mer 3.9 lb/ft 5.9 kg/m

Poids plein d'eau de mer dans l'eau de mer 28.2 lb/ft 41,9 kg/m

Facteur de flottabilitέ vide dans l'eau de mer 1.08

Pression d'éclatement 5365 psi 370 bars

Pression de collapse 1570 psi 108 bars Limite d'endommagement en traction 1 061 829 Ibs 472 301 daN

Profondeur de pose théorique 11 272 m

Par rapport au flexible de L'exemple n 1, pour des caractéristiques de pression d'éclatement et de pression de collapse identiques, on a réalisé un allégement de 47 % et La profondeur de pose théorique dépasse 10 000 mètres.