Brevet FR2005966A1 — publié le 19691219

La présente invention se rapporte à tin procédé de soudage dans une gorge étroite, à peu près verticale, et creusée de façon rectiligne, formée entre des plaques épaisses ou des produits de forme semblable au moyen de techniques de soudage à 5 faible apport de chaleur. Autrefois, pour souder de telles plaques l'une à l'autre, on orientait la longueur de la gorge de la soudure dans le sens horizontal et on la maintenait dans cette position au moyen d'une installation coûteuse de pivotement et de mise en posi-10 tion. On utilisait une technique de soudage à grand apport de chaleur pour unir les plaques en déplaçant la gorge de soudage sous un arc fixe. Il était nécessaire de préparer convenablement la gorge de soudage et de la reformer. Les techniques de soudage à haute température tendaient à modifier les propriétés 15 de la zone du métal de base affectée par la chaleur. Ceci était dû au fait que le grand apport de chaleur, habituellement de 1^7*500 joules au centimètre, ou davantage, abaissait les caractéristiques de résistance et de ténacité et pouvait provoqua? un gauchissement ou une déformation des plaques réunies. La mo~ 20 .dification atteignait dans de nombreux cas un tel degré qu'un traitement thermique dfausténitisation à haute température é-tait nécessaire pour rétablir les propriétés voulues dans la structure soudée. La présente invention met en oeuvre un procédé surmontant 25 les inconvénients ci-dessus, au moyen duquel on applique une technique de soudage à faible apport de chaleur de 40.000 joules au centimètre , ou moindre, pour unir des plaques épaisses ou des formes de produits du type mentionné ci-dessus, orientées de façon à former entre elles une gorge de soudage étroite, 30 d'une façon générale verticale, et creusée de façon rectiligne. On dépose dans cette gorge verticale une multiplicité de gouttes de soudure en fines couches dans un sens perpendiculaire à la longueur de la gorge et dans un plan généralement horizontal d'un bout à l'autre de la profondeur de celle-ci, au moyen d'un 35 fil métallique consommable jouant le rôle d'une électrode, en appliquant une technique de soudage quelconque à faible apport de chaleur de 40.000 joules au centimètre, ou moindre. On anime le fil métallique d'un mouvement de va-et-vient et on BAD O^'^'MAL : 69 10955 2 2005966 l'introduit progressivement dans la gorge parallèlement aux gouttes déposées perpendiculairement à la longueur de la gorge), et ce fil métallique comporte une extrémité s'étendant vers le bas de sorte que les gouttes sont déposées, les unes sur les 5 autres, d'un bout à l'autre de la profondeur de la gorge jusqu%. ce qu'un cordon de soudure joignant les plaques s*établisse sur toute la longueur verticale de la gorge. D'autres caractéristiques et avantages de la présente invention ressortiront de la description qui va suivre, faite en 10 regard du dessin annexé et donnant à titre explicatif, mais nullement limitatif, une forme de réalisation conforme à l'invention. Sur ce dessin, La fig. 1 est une vue schématique de l'appareil fondamen— 15 tal servant à mettre en pratique le procédé de la présente invention ; et La fig. 2 est une vue partiellement en coupe à travers la gorge de soudage de la fig. 1, montrant comment on dépose les gouttes de soudure les unes sur les autres. 20 En se reportant à la fig. 1, le numéro 10 désigne schéma— tiquement une forme générale d'appareil.de soudage servant à mettre en oeuvre le procédé de la présente invention. Les éléments 12 et 14 représentent des plaques épaisses, comme par exemple des segments d'une enceinte hémisphériques comme par 25 exemple l'avant d'un grand vaisseau, que l'on peut réunir au moyen du procédé de soudage de la présente invention. On oriente ces plaques de façon à former une gorge de soudage 16 étroite et à peu près verticale, présentant des parois rectilignes. On fixe une bande de support 8 au fond de la gorge de soudage 30 16, par exemple par soudage par points ou à congé. On utilise un dispositif de guidage 20 réglable verticalement et comportant une partie dirigée vers le bas 22 pour guider le fil métallique d'électrode consommable 24 à l'intérieur de la gorge de soudage 16. On dirige le fil d'électrode 35 24 d'une bobine d'emmagasinage 26 à travers le dispositif de guidage 20. Du fait de la partie dirigée vers le bas 22 du dispositif de guidage 20, le fil débouchant de la partie 22 après être passé à travers le dispositif de guidage 20 présente sa BAD ORIGINAL 69 10955 3 2005966 partie extrême 28 dirigée vers le bas. Le fil 24- est alimenté par rapport au dispositif de guidage 20 au moyen des rouleaux d'alimentation 32 qui sont entraînés par un moteur 30. Une source d'énergie électrique 34- est connectée électri-5 quement au fil d'électrode 24 au moyen d'un connecteur 36, et aux plaques épaisses au moyen d'un connecteur 38. La source d'énergie 34 produit de ce fait un flux de courant électrique entre le fil d'électrode consommable et les plaques à souder, en faisant éclater un arc électrique entre l'extrémité 28 et la 10 surface de soudage située à l'intérieur de la gorge de soudage 16. Le soudage se produit quand l'arc produit une chaleur suffisante pour fondre de façon continue l'extrémité 28 du. fil d'électrode consommable 24 pour former le dépôt de cordon de soudure comme décrit ci-dessous. 15 La technique particulière de soudage appliquée ici pour déposer les cordons de soudure 40 est du type à faible apport de chaleur (c'est-à-dire, de l'ordre de 40.000 joules au centimètre, ou moindre). Certaines techniques de soudage que l'on peut appliquer pour servir de technique à faible apport de cha-20 .leur sont, par exemple, les techniques de soudage à l'arc immergé, de soudage à la main à arc métallique protégé, de soudage à l'arc avec électrode en tungstène avec protection par gaz, ;£e soudage à électrode enrobée ou consommable avec protection par gaz inerte. Ces techniques produisent habituellement entre 25 22.000 et 34.000 joules au centimètre. En appliquant une technique de soudage à faible apport de chaleur, la zone affectée par la chaleur se refroidit rapidement après chaque dépôt de soudure (cadence de refroidissement rapide) en conservant de ce fait autant qu'il est possible les propriétés de résistance 30 et de ténacité voulues du métal de base. Après soudage, un traitement thermique au-dessous de la limite critique est seulement nécessaire, pour autant qu'il le soit. Réciproquement, avec des techniques de soudage à fort apport de chaleur, comme par exemple un soudage électrique en milieu fondant, qui pro- . 35 duit habituellement une quantité de chaleur dépassant 200.000 joules au centimètre, un traitement thermique d'austénitisa-tion à haute température plus coûteux et prenant du temps est généralement nécessaire pour affiner la structure du grain, 1 BAD ORIGINAL 69 10955 4 2005966 afin d1obtenir les propriétés de résistance et/ou de ténacité voulues des ouvrages réunis» Le dispositif de guidage 20 est animé d'un mouvement de va-et-vient à peu près perpendiculaire à la gorge de soudage 5 16, dans la direction de sa profondeur, comme indiqué par la flèche 42. Du fait de la partie dirigée vers le "bas 22 du dispositif de guidage 20, l'extrémité 28 est dirigée vers la surface sur laquelle il est avantageux de placer les cordons de soudure. Le mouvement de va-et-vient du dispositif de guidage 10 20, une fois la source d'énergie 34- excitée, aboutit ainsi à déposer des cordons de soudure 40 dans la gorge de soudage 16 sur toute la profondeur de la gorge» On accumule les cordons de soudure 40 les uns sur les autres dans la gorge 16 en réglant verticalement le dispositif de guidage 20 jusqu'à ce 15 qu'on ait complété le cordon de soudure réunissant les plaques sur la totalité de la longueur verticale de la gorge. Selon la géométrie de la gorge, il peut être nécessaire de déposer plusieurs cordons en chevauchement pour remplir la gorge 16. On peut réaliser ceci en déplaçant le dispositif de guidage 20, 20 par exemple en le faisant basculer autour d'un axe A (voir Fig. 2), au cours de passes successives de: mouvement de va-et-vient. Etant donné que les ouvrages sur lesquels on fait agir le nouveau procédé de la présente invention sont fixes, on 25 peut réaliser le soudage sans installation massive et coûteuse de mise en position et de manoeuvres, comme il était nécessaire jusqu'ici. De plus, du fait de cette orientation fixe, il est possible de souder ensemble un certain nombre de plaques simultanément. En outre, du fait de la mise en position 30 verticale des gorges de soudure, on supprime la nécessité d'une préparation de la soudure et d'une reformation de la gorge coûteuses. Une telle mise en position verticale de la gorge, conjointement avec une technique de soudage à faible apport de chaleur de 40JSQ9 joules au centimètre, produit des dépôts de 35 métal de soudure plus petits. L'apport de chaleur plus faible contribue à la conservation des propriétés de résistance et de ténacité (du fait de la cadence de refroidissement rapide mentionnée - ci-dessus) et réduit le degré de traitement thermique BAD ORIGINAL 69 10955 5 2005966 nécessaire. C'est ainsi qu'on peut voir qu'en appliquant le nouveau procédé de soudage de l'invention, on peut réunir solidement des plaques épaisses ou des produits de formes semblables, avec une économie considérable de temps et d'efforts 5 sans sacrifier la résistance et la ténacité de l'ensemble terminé. Il va de soi que la présente invention n1a été décrite et représentée qu'à titre explicatif, mais nullement limitatif, et qu'elle est susceptible de diverses variantes sans 10 sortir de son cadre. 1 gyj QR© 69 10955 6 2005966 BEVEHDICAIIOKS 1. Procédé de soudage d'ouvrages comportant une gorge de soudage étroite et creusée de façon rectiligne d'une longueur sensiblement plus grande que sa profondeur caractérisé par le 5 fait qu'il comprend les opérations consistant à : orienter les ouvrages de façon à ce que la gorge de soudage soit dans une position à peu près verticale ; orienter un dispositif de guidage d'un fil métallique constituant une électrode consommable, et réglable verticalement, de façon à peu près perpendiculaire 10 à la longueur de la gorge de soudage, et animer le dispositif de guidage d'un mouvement de va-et-vient le long de son axe tout en procédant à son réglage vertical ; alimenter de façon sélective un fil métallique d'électrode consommable à travers ce dispositif de guidage à peu près perpendiculairement à la longueur 15 de la gorge, et diriger son extrémité vers le bas à l1intérieur de la gorge; établir un arc électrique entre le fil métallique d'électrode consommable et la surface de soudage à l'intérieur de la gorge de poudage; déposer, au moyen d'une technique de soudage à faible apport de chaleur de 40.000 joules au cen— 20 timètre, ou môindre, des gouttes de ce fil métallique d'électrode consommable dans la gorge dans un plan généralement horizontal sur toute sa profondeur, les unes sur les autres, pendant le mouvement de va-et-vient et le réglage vertical de oe dispositif de guidage du fil métallique, de façon à former le 25 cordon de soudure voulu joignant les ouvrages sur toute la longueur verticale de la gorge. 2. Le procédé de la revendication 1, dans lequel la technique de soudage à faible apport de chaleur appliquée est une technique à l'arc submergé. 30 3. Le procédé de la revendication 1, dans lequel la technique de soudage à faible apport de chaleur appliquée est une technique manuelle de soudage à arc métallique protégé. 4. Le procédé de la revendication 1, dans lequel la ■ technique de soudage à faible apport de chaleur appliquée est 35 une technique à l'arc avec électrode en tungstène avec protection par gaz. . û*0 OftlÔJMl: ^jjn- 10955 7 2005966 5. Le procédé de la revendication 1, dans lequel la technique de soudage à faible apport de chaleur appliquée est une technique avec protection par gaz inerte. 6. Le procédé de la revendication 1, dans lequel la technique de soudage à faible apport de chaleur appliquée est une technique à électrode enrobée. 6fkQomS,NALj