Brevet FR2167835A1 — publié le 19730824

La présente invention concerne une pièce brute de tuyau composé destinée à produire un tuyau comprenant une couche métallique intérieure et une couche métallique extérieure soudée par fusion sur îa première. La présente invention concerne également un procédé pour fabriquer cette pièce brute de tuyau composé. Un remarquable progrès récent dans l'industrie chimique a entraîné une notable augmentation de la demande de tuyaux en acier allié. Toutefois, comme les aciers alliés sont très cot- teux, l'emploi de ces tuyaux en acier allié est encore limité. En conséquence, un objectif de la présente invention consiste à fournir une pièce brute de tuyau moins coûteuse qui comprend une mince couche d'acier allié, tel qu'un acier résistant à la corrosion, qui recouvre une couche d'un acier classique dont l'une des faces doit présenter une propriété particulière comme par exemple la résistance à la corrosion. Un autre objectif de la présente invention consiste à fournir une pièce brute de tuyau destinée à la production d'un tuyau utilisé dans une application où le tuyau doit posséder différentes propriétés sur ses surfaces intérieure et extérieure. Un autre objectif encore de la présente invention consiste à fournir un procédé original permettant la production de cette pièce brute de tuyau. Selon la présente invention, il est fourni une pièce brute de tuyau composé comprenant une couche intérieure faite d'un premier métal et une couche extérieure faite d'un second métal soudée par fusion sur la couche intérieure. Selon un autre aspect de la présente invention, il est fourni un procédé permettant de produire une pièce brute de tuyau composé comportant une couche intérieure faite d'un premier métal et une couche extérieure faite d'un second métal soudée par fusion sur la couche intérieure, ledit procédé comprenant une opération qui consiste à souder ledit second métal par dépôt continu sur la surface extérieure de l'élément tubulaire dudit premier métal. L'un au moins desdits premier et second métaux peut être un acier allié. Selon un autre aspect de la présente invention il est en outre fourni un procédé qui permet de produire une pièce brute de tuyau, comportant les opérations suivantes : préparer un moule en matériau thermorésistant, ledit moule comportant un alésage cylindrique à extrémité ouverte dont le diamètre intérieur correspeJ au diarilFtre extérieur de la pièce brute de tuyau;placer coaxialement dans l'alésage du moule un élément intérieur tubulaire fait d'un premier métal dont le diamètre est plus petit que le diamètre intérieur dudit moule; sceller l'espace séparant le moule de l'élément tubulaire intérieur au niveau de l'extrémité inférieure du moule par un élément de scellement fixé sur la surface extérieure de l'élément intérieur tubulaire; verser le second métal fondu dans l'espace séparant ledit moule dudit élément intérieur tubulaire; et faire avancer ledit élément intérieur tubulaire de haut en bas par rapport au moule à mesure que le métal fondu se solidifie de manière à former une pièce brute de tuyau composé et comportant une couche intérieure faite du premier métal et une couche extérieure faite du second métal qui est soudée par fusion sur la couche intérieure. La pièce brute de tuyau peut être ultérieurement finie en la soumettant à un processus classique, par exemple, laminage, perçage Mannessman et etc.; ou on peut l'utiliser telle quelle. Dans ce procédé, il est préférable de prévoir dans ledit moule un enroulement à haute fréquence, de manière à assurer le chauffage par induction de l'élément intérieur tubulaire et du métal fondu.Le champ magnétique produit dans l'enroulement par le courant à haute fréquence crée une convexion dans le métal fondu, de sorte qu'on peut séparer facilement les impuretés et les gaz. Au lieu d'utiliser ledit enroulement à haute fréquence, on peut également prévoir un fil électrique de façon à produire un arc de décharge électrique entre ledit fil et le métal fondu de façon à chauffer le métal fondu. Il est de meme efficace de prévoir un moule de refroidissement près du moule de formage de manière à solidifier le métal moulé. La pièce brute du tuyau ainsi formée peut etre ansu refroidie à la température artibiante comme dans un procédé classique. La coulée de métal fondu ou recharge par ssoudago, peut terre effectuée en atmosphère inerte pour améliorer la qualité du produit. Les objectifs et les particularités ci-dessus de la présente invention apparaitront à la lecture des descriptions suivantes des modes de réalisation préférés faisant référence aux dessins ci-joints, dans lesquels la figure 1 est une vue en coupe montrant un mode de réalisation du procédé selon la présente invention dans lequel on utilise un élément tubulaire comme premier matériau; la figure 2 est une vue en coupe représentant un autre mode de réalisation de la présente invention dans lequel on utilise un élément plein comme premier matériau; et, la figure 3 est une vue en coupe selon la ligne A-A de la figure 1. Si l'on se réfère aux dessins, en paxticulir à la figure 1, on y a représenté un moule (3) fait d'un matériau thermorésistant et qui comporte un alésage axial. Un enroulement à haute fréquence (4) est noyé dans le moule (3). Au-dessous du moule (3) est disposé un moule de refroidissement (5) qui comporte un alésage intérieur dont le diamètre intérieur est égal à celui du moule (3). Le moule de refroidissement (5) est muni d'une chemise (6) de refroidissement par eau munie d'un orifice d'entrée (7) et d'un orifice de sortie (8). Le liquide de refroidissement fourni à la chemise (6) peut être réglé de manière à faire varier l'effet de refroidissement. Un élément intérieur tubulaire (1) fait d'un premier métal, tel qu'un acier résistant à la corrosion, est disposé coaxialement dans le moule (3). L'élément (1) est muni à son extrémité inférieure d'un élément annulaire d'étanchéité (2) de manière à sceller l'espace annulaire séparant le moule (3) de l'élément (1) à la période de mise en marche du procédé. Lorsqu'on meut l'élément intérieur tubulaire (1) verticalement mettant simultanément sous tension l'enroulement à haute fréquence (4), l'élément (1) peut être préchauffé de façon appropriée. Ensuite on dispose l'élément (1) à la position de mise en marche et on fait couler un second métal tel qu'un acier au carbone à l'état fondu dans l'espace séparant l'élément (1) du moule (3) comme le montre la flèche (9) sur la figure 1. Le métal fondu est également chauffé par un chauffage par induction provenant de l'enroulement sous tension (4). En outre, le métal fondu est fluidisé par le champ magnétique créé dans l'suwonsement (4) par le courant à haute fréquence, de telle sorte que l'on peut facilement séparer du métal fondu les impuretés et les gaz. Ainsi, un métal de haute qualité est-il soudé par fusion sur la surface extérieure de l'élément (1). On meut ensuite de haut en bas l'élément (1) comme le montre la flèche (13), de telle sorte que le métal fondu est solidifié par le moule de refroidissement (5) de manière à produire une couche extérieure (11) sur l'élément intérieur tubulaire (I). Ainsi produit-on de façon continue une pièce brute de tuyau comportant un élément intérieur tubulaire (1) fait du premier métal et une couche extérieure (11) faite du second métal soudée par fusion sur la surface extérieure de l'élément (1). La surface du métal en fusion coulé peut être recouverte d'une enveloppe inerte d'atmosphère gazeuse (12). On peut combiner des moyens connus pour refroidir progressivement la pièce-brute de tuyau produite. La pièce brute de tuyau ainsi produite peut être utilisée telle quelle ou peut être ultérieurement soumise à une opération de laminage de manière à réaliser un tuyau de dimension voulue. Selon la présente invention, l'élément intérieur tubulaire (1) peut être fait d'acier au carbone et le métal en fusion versé peut être un acier allié, par exemple un acier résistant à la corrosion. En outre, le premier et le second métaux peuvent l'un et l'autre être des aciers alliés de composition différente de façon à répondre aux différentes conditions requises des deux surfaces du tuyau. Le procédé représenté sur la figure 2 est le même que celui qui est représenté sur la figure 1 sauf que l'élément intérieur (1') a la forme d'une tige pleine qui doit être finie en la soumettant à des procédés connus de laminage à chaud tel que le perçage Mannessman pour former un alésage axial une fois la couche extérieure (11) formée. Dans les procédés ci-dessus mentionnés, on peut ne pas utiliser l'enroulement (4) à haute fréquence et prévoir un fil métallique (14) de manière à produire une décharge par arc entre le fil (14) et le bain fondu (10) du second métal pour chauffer le second métal au moyen de la chaleur produite par la décharge sous forme d'arc. Un exemple de la présente invention va maintenant être décrit. Une pièce brute de tuyau composé à été produite en soudant par fusion un acier au carbone sur la surface extérieure d'un élément de tuyau fait d'un acier résistant à la corrosion. On a ensuite porté la pièce brute de tuyau composé à 11000C et on l'a laminée à chaud de manière à produire une pièce brute de tuyau composé intermédiaire que l'on a ensuite portée de nouveau à 11000C et laminée à chaud pour former un tuyau composé.Les cotes du tuyau utilisé étaient les suivantes (a) L'élément de tuyau en acier résistant à la corrosion (acier inoxydable 18 :8); diamètre extérieur 101,6 mm épaisseur de paroi 8 mm longueur 1000 mm (b) La pièce brute de tuyau composé ayant la couche en acier au carbone soudée par fusion sur l'élément intérieur de tuyau;; diamètre extérieur 125,6 mm épaisseur de paroi acier au carbone 12 mm acier résistant à la corrosion 8 mm 20 mm longueur 1000 mm (poids 51,7 kg/m) (c) Le tuyau composé intermédiaire après le premier laminage à chaud diamètre extérieur 95 mm épaisseur de paroi acier au carbone 7,2 mm acier résistant à la corrosion (4,8 mm ..... 12 mm longueur 2100 mm (poids 24,6 kg/m) (d) Le tuyau composé après le second laminage à chaud; diamètre extérieur 76,5 mm épaisseur de paroi j acier au carbone 4,8 mm acier résistant à la corrosion 3,2 mm 8 mm longueur 3,830 mm (poids 13,5 kg/m) Ainsi, l'invention a-t-elle été représentée et décrite en faisant référence aux modes de réalisation spécifiques, mais il doit être entendu que l'invention n'est en aucune façon limitée aux détails des modes de réalisation illustrés et que différents changements et modifications peuvent y être apportés sans s'écarter du champ d'application des revendications annexées. n#VENDI CAT IONS 1. Pièce brute de tuyau composé destinée à produire un tuyau comprenant une couche intérieure faite d'un premier métal et une couche extérieure faite d'un second métal, caractérisée en ce qu'elle est constituée d'un matériau intérieur fait dudit premier métal et d'un matériau extérieur fait dudit second métal soudé par fusion sur la face extérieure du matériau intérieur. 2. Procédé de fabrication d'une pièce brute de tuyau destinée à produire un tuyau constitué d'une couche intérieure faite d'un premier métal et d'une couche extérieure faite d'un second métal soudé par fusion sur la surface-extérieure de la couche intérieure selon la revendication 1, ledit procédé étant caractérisé en ce qu'il comprend les opérations suivantes : amener le second métal en état de fusion en contact avec la surface extérieure d'un matériau intérieur fait du premier métal de manière à former un matériau extérieur soudé par fusion sur le matériau intérieur. 3. Procédé de fabrication d'une pièce brute de tuyau selon la revendication 2, caractérisé en ce qu'il comprend en outre les opérations suivantes :préparer un moule en matériau thermorésistant, ledit moule comportant un alésage cylindrique à extrémité ouverte dont le diamètre intérieur correspond au diamètre extérieur de la pièce brute de tuyau; placer coaxialement dans l'alésage du moule un matériau intérieur fait dudit premier métal et ayant une surface extérieure cylindrique d'un diamètre plus petit que le diamètre intérieur dudit moule; sceller l'espace séparant le moule du matériau intérieur au niveau de l'extrémité inférieure du moule par un élément de scellement fixé sur la surface extérieure du matériau intérieur; verser le second métal à l'état fondu dans l'espace séparant ledit moule du matériau intérieur; et faire avancer ledit matériau intérieur de haut en bas par rapport au moule à mesure que le métal fondu se solidifie. 4. Procédé selon la revendication 3, caractérisé en ce qu'au moins l'un desdits premier et second métaux est un acier allié. 5. Procédé selon la revendication 4, caractérisé en ce qu'un enroulement à haute fréquence est noyé dans le moule en vue du préchauffage et du chauffage dudit matériau intérieur et en vue du chauffage du second métal fondu. 6. Procédé selon la revendication 4, caractérisé en ce que le second métal fondu est chauffé par la chaleur produite par une décharge en arc. 7. Procédé selon la revendication 4, caractérisé en ce que ledit moule est combiné avec un moule de refroidissement disposé près de son extrémité sortie et comportant un alésage d'un dia mètrb intérieur correspondant au diamètre extérieur de la pièce brute de tuyau à produire, de manière à refroidir le second métal une fois qu'il a été soudé par fusion sur le matériau intérieur. 8. Procédé selon la revendication 4, caractérisé en ce que ledit matériau extérieur qui comporte une surface extérieure cylindrique est un matériau tubulaire. 9. Procédé selon la revendication 4, caractérisé en ce que ledit matériau intérieur qui comporte une surface estOrioure cy cylindrique est un élément plein formant tige.