Brevet FR2116458A1 — publié le 19720713

L'invention se rapporte à une machine d'épreuve des tubes par pression intérieure, notamment destinée à éprouver les tubes d'acier par pression intérieure au moyen d'un liquide sous haute pression, machine qui possède une tête de fermeture 5 fixe, qui assure l'ancrage et la fermeture des tubes à éprouver à joint étanche au liquide à haute pression, et une tête de fermeture mobile, et que l'on peut déplacer en fonction de la longueur du tube à éprouver. L'épreuve des tubes à la pression constitue un prooé-10 dé de contrôle de la qualité utilisé dans la fabrication des tubes. Cette épreuve a pour but d'apporter la preuve de la résistance des tubes à la pression et de leur étanchéité aux liquides avant que ces tubes ne soient mis sur le marché. Pour éprouver des tubes à la pression, on utilise des machines d'é-15 preuve des tubes par la pression intérieure. Dans le cas des machines déjà connues, l'épreuve s'effectue comme suit : - On dispose le tube horizontalement dans la machine d'épreuve, on ferme l'une de ses extrémités au moyen d'une tête de fermeture fixe et l'autre au moyen d'une tête de fermeture 20 mobile qui se déplace parallèlement à l'axe du tube ; - On remplit le tube de liquide à basse pression et on le dégaze à travers la tête de fermeture fixe ; - On commute la tête de la basse pression sur le réseau qui débite le liquide sous haute pression, lequel produit 25 ou entretient à l'intérieur du tube la pression correspondante aux spécifications de l'épreuve, et en suivant le minutage d'épreuve prescrit ; - On observe le tube mis sous pression, directement ou indirectement, pour vérifier la présence ou l'absence d'écou-30 lements à travers la paroi du tube (fuites) j - On classe le tube éprouvé dans un groupe de qualité, on le marque, suivant qu'il laisse s'échapper le liquide sous pression (mis au rebut) ou qu'il est imperméable à ce liquide (bon) ; le triage s'effectue ultérieurement sur la base du 35 marquage ; - On supprime la haute pression et on laisse s'écouler du tube l'excédent de liquide qui a produit la pression 71 43073 2 2116458 prescrite ; - on éloigne la tête mobile de l'extrémité du tube et on enlève le tube de la machine, pendant que le liquide s'écoule* 5 Une caractéristique commune aux machines d'épreuve des tubes déjà connues consiste en ce que la fixation des tubes et leur fermeture à joint étanche, qui empêche le liquide de s'écouler à l'extérieur, est assurée au moyen d'une tête de fermeture fixe et d'une tête de fermeture mobile, que l'on déplace en 10 fonction de la longueur du tube éprotîvé, et en ce que, dans la plupart des cas, les têtes de fermeture ferment les extrémités des tubes soit au moyen d'une plaque de fermeture plane qui est appliquée contre l'extrémité du tube, laquelle est coupée perpendiculairement à l'axe de ce tube, soit au moyen d'un cylindre 15 muni d'une ou de plusieurs bagues d'étanchéité et qui est emboîté sur la surface externe du tube sur une certaine longueur. Les procédés de fermeture du tube utilisés avec les machines d'épreuve des tubes déjà connues sont affectés des inconvénients suivants : 20 a) - La haute pression d'épreuve qui règne à l'inté rieur du tube agit non seulement sur la surface interne du tube mais également, soit directement (dans le cas d'une fermeture extérieure) dans le plan perpendiculaire à l'axe du tube, sur la surface déterminée par le diamètre intérieur et le diamètre 25 extérieur de l'extrémité du tube, et dans une direction parallèle à l'axe du tube, dans le sens orienté vers l'extrémité opposée, soit indirectement (dans le cas où l'on utilise une plaque de fermeture plane), en engendrant une force parallèle à l'axe du tube aux deux extrémités de ce tube, sous l'action de 30 la force de pression des deux têtes de fermeture qui pressent les plaques de fermeture contre les extrémités du tube pour assurer la fermeture à joint étanche, de sorte que, pendant l'épreuve, le tube est comprimé longitudinalement et risque de flamber. Pour éviter le flambage, la machine d'épreuve doit 35 nécessairement utiliser des bras de maintien répartis sur la longueur du tube. b) - Les difficultés technologiques auxquelles on se 71 43073 3 2116458 heurte au cours de la fabrication du tube ne permettent pas de garantir l'obtention d'une uniformité parfaite des dimensions géométriques des extrémités du tube qu'il s'agira de fermer, même dans le cas de tubes du même typée 5 Les écarts de dimensions géométriques ne permettent pas d'obtenir une fermeture des extrémités du tube à joint étanche dans les conditions économiques exigées lorsqu'on applique les procédés connus, notamment dans le cas de l'épreuve des tubes par la pression intérieure au moyen d'un liquide sous • 2 10 haute pression (300-1500 kg/cm ). c) — Les machines d'épreuve des tubes par la pression intérieure qui sont déjà connues compriment les tubes axiale-ment et il en résulte la formation d'une contrainte de pression dans le métal du tube. Il n'est pas possible d'éprouver le3 tu-15 bes sur ces machines dans un état exempt de contrainte axiale, ni dans un état de contrainte de traction axiale, c'est-à-dire qu'il n'est pas possible d'engendrer dans les tubes au cours de l'épreuve des contraintes analogues à celles qui pourront se manifester lorsque ces tubes seront utilisés dans les applica-20 tions auxquelles ils sont destinés. L'invention a pour but de remedier aux inconvénients des dispositifs connus. Le but de l'invention est que l'épreuve des tubes d'acier par pression intérieure qui est effectuée sous différen-25 tes pressions de fluide puisse être exécutée en direction axiale sans une contrainte axiale de compression ou de traction ou encore à l'état non contraint du tube, selon les contraintes qui seront appliquées au tube lors de l'utilisation de ce dernier. L'invention a pour objet une machine d'épreuve des tu-30 bes par la pression intérieure, dans laquelle la tête de fermeture fixe qui ferme une première extrémité du tube est munie d'un dispositif de fermeture étanche, construit pour résister aux hautes pressions et d'un dispositif d'ancrage du tube, tandis que la tête de fermeture mobile peut presser l'autre extré-35 mité du tube contre la tête de fermeture fixe, avec une force qui varie conformément aux spécifications de l'épreuve. La machine d'épreuve des tubes par pression intérieure 71 43073 4 2116458 suivant l'invention est caractérisée en ce qu'elle comprend un chapeau obturateur étanche qui est fixé, avantageusement par vissage, à une première extrémité du tube à éprouver et qui s'ajuste dans un châssis mobile, et un autre chapeau fixé sur 5 la deuxième extrémité du tube, avantageusement par vissage, et qui est muni d'au moins un orifice d'introduction du liquide et qui se raccorde à joint étanche à la tête de fermeture fixe, et également en ce que le chapeau qui se raccorde à la tête de fermeture fixe est relié au réseau de liquide à haute pression 10 de la machine au moyen d'une garniture d'étanchéité dont le diamètre est indépendant du diamètre du tube et constant. Le chapeau raccordé à la tête de fermeture fixe contient avantageusement, deux clapets anti-retour qui sont intercalés sur le trajet de l'écoulement du liquide avec des sens d'ouverture in-15 verses l'un de l'autre. Le grand avantage de la machine d'épreuve des tubes par pression intérieure suivant l'invention consiste en ce que le tube est sollicité également à la traction au cours de l'épreuve, et un autre avantage consiste en ce que cette machi-20 ne permet d'éprouver la résistance du filetage du tube et également l'étanchéité de ce filetage» Un autre avantage consiste en ce que, du fait que les chapeaux peuvent être montés préalablement sur les extrémités du tube, cette caractéristique réduit la durée de l'épreuve 25 puisque les tubes à éprouver peuvent être préalablement remplis de liquide et qu'ils ne restent effectivement montés sur la machine d'épreuve que pendant la durée de l'épreuve » La force de traction qui s'exerce sur le tube peut être réglée au moyen du piston de contre retenue du chapeau de 30 fermeture o La description qui va suivre, en référence aux dessins annexés, donnés uniquement à titre d'exemple, fera mieux comprendre comment l'invention peut être réalisée. Sur ces dessins, 35 - la figure 1 est une vue en plan schématique de la machine suivant l'invention ; - la figure 2 est une coupe longitudinale de la 71 43073 5 2116458 machine de la figure 1. - la tête de fermeture fixe 1 de la machine d'épreuve des tubes par pression intérieure sert t à fermer 11embout cylindrique, usiné avec précision et percé en son centre, du 5 chapeau 2 qui est vissé sur une extrémité filetée du tube 3, et à introduire la pression d'épreuve, à travers le chapeau 2f dans le tube 3 préalablement rempli de liquide et vidé d'air. Le prolongement du chapeau 2 est entouré par la garniture d'étanchéité 17 à l'intérieur de la tfte de fermeture*» Le déga-10 zage de la tête de fermeture 1 s'effectue au moyen de la soupape de dégazage, 24, qui est de construction appropriée et montée en un point approprié. Les griffes d'ancrage 5 peuvent pivoter autour d'axes verticaux portés par la tête de fermeture et, au cours de l'é-15 preuve à la pression, ils accouplent le chapeau 2 à la tête 1 en s'engageant dans la gorge 2a formée sur le chapeau 2. Lorsqu'il est déposé dans la machine d'épreuve, le tube à éprouver, préalablement rempli de liquide et fermé à ses deux extrémités par les chapeaux 2, 8, prend appui sur un 20 transporteur à rouleaux oscillants 6, ou bien encore il peut être amené à la tête de fermeture 1 ou éloigné de cette dernière, par rotation simultanée des rouleaux entraînés, lorsqu' on déplace le chapeau 2 par rapport à sa garniture d'étanchéité, pour établir ou supprimer la communication à joint étanche. Le 25 montage oscillant des rouleaux du transporteur à rouleaux 6 donne la possibilité d'amener les axes de tube de différents diamètres en coïncidence avec l'axe de la tête de fermeture fixe. L'oscillation des rouleaux du transporteur 6 est commandé par un mécanisme' de commande. 30 Le chapeau 8, qui est également fixé par vissage sur l'autre extrémité du tube 3, prend appui dans un évidement de la tête d'appui 9« Le déplacement de la tête 9 dans la direction parallèle au tube 3, dans le sens du montage ou du démontage, est commandé par le piston hydraulique 10 monté sur un 35 bâti mobile 11. Ce bâti mobile 11 prend appui par des galets 19 sur les rails 18 fixés au banc de la machine. La tête de fermeture 71 43073 6 2116458 fixe 1 et le bâti mobile sont reliées par des barres 12 qui sont fixées rigidement à la tête 1 et par des liaisons démontables au bâti mobile 11. On déplace le bâti mobile 11 le long des barres 12 pour l'amener dans une nouvelle position par 5 rapport à la tête de fermeture 1, lorsque les longueurs des tubes d'une nouvelles série de tubes à éprouver diffèrent de celles des tubes de la série, éprouvés précédemment,d'une dimension supérieure à celle que peut couvrir la course du piston 10o 10 Sur les figures 1 et 2, on a représenté la position que les élémehts occupent lorsque le piston 10, guidé dans le bâti mobile 11, pousse le tube 3 en direction de la tête de fermeture fixe 1, sous l'effet de l'introduction d'un liquide arrivant par la conduite 13 et sous une préssion convenablement 15 choisie, et que les griffes d'ancrage 5 sont engagées dans la gorge 2a du chapeau 2 pour fixer ce chapeau» Â ce moment, on procède au remplissage de la tête de fermeture 1 au moyen de liquide à basse pression introduit par la conduite 14, alors que la soupape de dégazage 4 est ouverte. Lorsque la tête de 20 fermeture 1 est entièrement dégazée, on ferme la soupape de dégazage. Ensuite, la conduite 14 est commutée sur le dispositif qui débite le liquide sous haute pression nécessaire pour l'épreuve de sorte que la pression s'établit dans la tête de fermeture 1. 25 En raison de l'élévation de la pression, le clapet anti-retour à basse pression 16 qui est monté dans le chapeau 2 derrière l'orifice 15 d'arrivée du liquide s'ouvre en surmontant la force de son ressort et l'excédent de liquide qui engendre la pression d'épreuve pénétre dans le tube 3 sous 30 l'effet de cette pression. Simultanément avec le raccordement de la conduite 14 au réseau de liquide à haute pression, la conduite 13 est également raccordée à la conduite 14, par l'intermédiaire d'un dispositif détendeur, de sorte que la pression régnant dans la conduite 13, reste toujours inférieure à celle 35 de la conduite 14 d'une valeur constante préalablement réglée, ou bien elle reste nulle. En raison de cette pression réduite, le piston hydratt- 71 43073 7 211645P lique 10 presse la tête d'appui 9 sur le chapeau 8 avec une force déterminée en fonction de la pression qui règne dans le tube 3« le chapeau 8 est soumis à des forces dirigées dans deux sens : d'un côté, il subit la force produite par la pres-5 sion qui règne à l'intérieur du tube 3 et qui engendre dans le tube une sollicitation à la traction en raison de l'ancrage de ce tube par les griffes 5 et, de l'autre côté, il subit la force exercée par la tête d'appui 9» c'est-à-dire la force dirigée vers la tête 1 et qui provoque une compression du tube.. 10 En agissant sur la différence de pression réglée sur une certaine valeur, entre les conduites 14- et 13» et en choisissant le rayon du piston hydraulique 10, on peut produire une force de compression, de traction ou une force de fermeture résultant de n'importe quelle valeur voulueo 15 lorsque la pression intérieure du tube a atteint la valeur de la pression d'épreuve et que le tube a été soumis à l'épreuve pendant le temps prescrit, on réduit la pression intérieure de la conduite 14 et la quantité de liquide excédentaire, qui a engendré la pression d'épreuve, s'écoule du tube 20 3 en traversant le deuxième clapet anti-retour à basse pression 16, de sorte que la pression du liquide à l'intérieur du tube 3 décroîto En même temps, le piston hydraulique 10 réduit également la force de compression qui s'exerce sur le chapeau 8. 25 la chute à zéro de la pression intérieure de la con duite 14 marque la fin de l'épreuve du tube 3 par la pression.» le piston hydraulique 10 extrait la tête d'appui 9 du chapeau 8, les griffes d'ancrage 5 s'ouvrent, le transporteur à rouleaux 6 extrait le tube 3 de la tête de fermeture 1, puis on 30 enlève le tube 3 plein de liquide de la machine d*épreuveo 71 43073 8 2116458 KEVEMUCAMOUS 1) Machine d'épreuve des tubes par pression intérieure, notamment destinée à éprouver les tubes d'acier par pression intérieure au moyen d'un liquide sous haute pression, 5 possédant une tête de fermeture fixe qui assure l'ancrage et la fermeture du tube à éprouver à joint étanche au liquide à haute pression et une tête de fermeture mobile, que l'on peut déplacer en fonction de la longueur du tube à éprouver et qui développe une force de compression, avantageusement variable, 10 dirigée vers la tête fixe, cette machine étant caractérisée en ce qu'elle comprend un chapeau obturateur étanche qui est fixé, avantageusement par vissage, sur une première extrémité du tube à éprouver et qui s'ajuste dans un bâti mobile, un chapeau mmni d'au moins un orifice d'introduction du liquide, qui se 15 fixe, avantageusement par vissage, sur l'autre extrémité du tube et qui se raccorde à joint étanche à la tête de fermeture fixe, et en ce que le chapeau qui se raccorde à la tête de fermeture fixe est relié au réseau de liquide sous haute pression de la machine au moyen d'une garniture d'étanchéité dont le 20 diamètre est constant et indépendant du diamètre du tube à éprouver» 2) Machine suivant la revendication 1, caractérisée en ce que le chapeau qui se raccorde à la tête de fermeture fixe contient deux clapets anti-retour intercalés sur le tra- 25 jet de l'écoulement du liquide, avec des sens d'ouverture inverses l'un et l'autre. 5) Machine suivant l'une des revendications 1 et 2, caractérisée en ce que le chapeau obturateur est supporté par une contre-tête qui est raccordée à un piston hydraulique gui-30 dé dans le bâti mobile, ce bâti pouvant se déplacer dans la direction longitudinale du tube, par exemple sur un rail, et être bloqué dans cette direction. 4) Machine suivant l'une des revendications 1 à 3, caractérisée en ce que, sur la tête de fermeture fixe sont 35 articulées des griffes d'ancrage et en ce que le chapeau qui se raccorde à la tête de fermeture fixe est muni d'une gorge 71 43073 9 2116458 destinée à recevoir ces griffes. 5) Machine suivant l'une des revendications 1 à 4, caractérisée en ce que, au-dessous du tube, se trouve un transporteur à rouleaux oscillants, destiné à supporter et à dépla-5 cer le tube à éprouver, dans lequel les axes des rouleaux sont perpendiculaires à l'axe longitudinal du tube et qui est relié à un méeanisme de commande. 6°) Machine suivant l'une des revendications 3 à 5» caractérisée en ce que la tête de fermeture fixe et le bâti 10 mobile sont assemblés en des positions relatives réglables au moyen de barres. 7) Machine suivant l'une des revendications 3 à 6, caractérisée en ce que le réseau de liquide à haute pression de la machine est relié au piston hydraulique du bâti mobile 15 par l'intermédiaire d'un réducteur de pression et d'une conduite o