Brevet FR2185469A1 — publié le 19740104

ba ':.r#sente invention concerne les procédés de fabrication de tubes soudés et peut être appliquée aussi tien à la fabrication de tubes à soudure droite qu'à celle de tubes à soudure hélicoïdale, mais de préférence à la fabrication de tubes à soudure hélicoïdale. ru cours de la fabrication de tubes sondés, le formage (roulage) des tubes à partir d'un demi-produit plat s'effectue simultanément avec le soudage automatique à l'arc des bords accostés du demi-produit roulé. Lors de ces opérations, par suite des déformations et des décalages inévitables des bords à souder dans la zone de solidification du métal constituant le bain de soudage, il peut se produire dans le cordon de soudure des fissures et d'autres défauts. Pour diminuer la probabilité d'apparition de ces défauts, on réduit la vitesse opératoire. l'analyse des procédés connus de fabrication de tubes soudés à l'arc montre que pour assurer une haute qualité des cordons de soudure et accroître la production, il est avantageux, au cours du roulage du detni-produit plat, de réunir les bords conjugués par un cordon préliminaire qui est ensuite définitivement refait à l'arc. Ce procédé prévoit, dans le cas du roulage hélicoïdal lu demi-produit plat, un soudage par un cordon préliminaire dans la zone de première mise en coïncidence des bords du demi-produit, puis, avec un décalage d'un demi-pas d'hélice, le soudage par des cordons extérieur et intérieur définitifs. te premier cordon définitif est exécuté du côté opposé à celui du cordon préliminaire, le second cordon définitif, refaisant le cordon préliminaire, étant exécuté en dernier. tant donné que le soudage définitif est exécuté sur lez bords réunis au préalable par une soudure a-##iliaire, il devient possible d'augmenter la vitesse opératoire et la producticn, grâce à la réduction des risques de fissuration. En outre, le prêchauffage des bords à souder du demi-produit roulé en hélice par la chaleur transmise à ces bords lors du ouo préliminaire diminue les risques de formation de pores et d'inclusions de scorie lors du sondage définitif, et permet de souder sans fissuration les aciers à snudabilité réduite. Le procédé assure une haute qualité des cordons de soudure. Toutefois la vitesse de soudage à l'arc est limitée dans ce cas aussi.Elle se situe entre 1 et 2 m/mn, selon l'épaisseur de la paroi du tube, et ne peut etre augmentée sans nuire à la qualité des soudures C'est pourquoi la variante la plus avantageuse de ce procédé connu est celle dans laquelle on n'exécute lors du formage que le soudage à l'arc préliminaire, le soudage définitif du tube étant effectué séparément. Une telle séparation des opérations de soudage à l'arc permet d'accrottre la vitesse de formage avec soudage préliminaire, comparativement à la vitesse d'exécution du soudage définitif. Cette possibilité résuite des exigences moins sévères quant à la qualité d'exécution du sondage préliminaire, car c'est un soudage provisoire qui est refait lors du soudage définitif.En outre, la vitesse d'exécution du soudage préliminaire est pratiquement peu tributaire de l'épaisseur du tube à souder, car la profondeur et la largeur du cordon sont choisies suffisantes pour lui permettre de supporter sans rupture les contraintes résiduelles apparaissant lors du tramage du tube. Dans cette variante du procédé connu, la vitesse d'exécution du soudage préliminaire et, par conséquent, la vitesse de formage, peuvent etre accrues jusqu'à une limite déterminée, à laquelle le maintien d'un arc de soudage normal et la formation du cordon de soudure sont possibles sans apparition d'entailles, de zones de manque de fusion et autres défauts. Actuellement, pour le soudage à ltarc, cette vitesse est de 3 à 7,5 m/mn. Une augmentation dqta vitesse de soudage à l'arc au-delà de cette valeur provoque des perturbations dans le processus de soudage à l'arc et la formation, dans le cordon de soudure, de défauts-qui sont inadmissibles meme pour le soudage préliminaire. Be la sorte, les vitesses de soudage à l'arc appliquées à l'heure actuelle limitent la vitesse de formage du tube et le rendement du procédé dans son ensemble. Par ailleurs, le matériel complexe et coûteux employé pour le formage de tubes à partir de demi-produits plats permet de conduire le procédé à des vitesses bien plus élevées que les vitesses de soudage à l'arc appliquées dans la pratique. Le but de la présente invention est disupprimer les inconvénients mentionnés. Il s'agissait donc de créer un procédé de fabrication de tubes soudés, dans lequel le soudage préliminaire serait exécuté de façon à permettre d'augmenter sa vitesse et, par conséquent, le rendement de l'ensemble du procédé de fabrication de tubes. La solution consiste en ce que dans un procédé de fabrication de tubes soudés, de#référence à soudure hélicoïdale, du type consistant à effectuer un soudage à l'arc préliminaire des bords accostés autours même du roulage d'un demi-produit plat de départ, et à effectuer ensuite un soudage à l'arc définitif du tube, selon l'invention le soudage préliminaire est réalisé en animant la tête de soudage d'un mouvement alternatif le long des bords accostés du demiproduit roulé, ledit soudage s'effectuant lors du mouvement de la tête de soudage dans le sens de défilement du demi-produit à une vitesse égale à la différence entre la vitesse de défilement du demi-produit et la vitesse de soudage. L'idée de l'invention consiste en ce qui suit. Etant donné que la tête de soudage est animée d'un mouvement alternatif le long des bords accostés du demi-produit, mais que le soudage préliminaire n'est réalisé que lors de la course utile de la tête de soudage, et ce grâce à la différence entre la vitesse de défilement du demi-produit et la vitesse de la course utile de la tête de soudage , la course de retour de celle-ci se faisant à vide, le cordon préliminaire ainsi exécuté est discontinu, c'est-à-dire que les zones soudées alternent avec des zones non soudées. La longueur de chaque zone soudée est, dans ce cas, égale au produit de la vitesse de soudage par la durée de la course utile de la tête de soudage. Etant donné que le cordon de soudure préliminaire est discontinu, on obtient, sans augmentation de la vitesse de soudage, une augmentation de la vitesse d'exécution du soudage sur le tube. Par vitesse d'exécution du soudage on entend la longueur du Joint bord à bord, zones soudées et non soudées comprises, exécuté par unité de temps. Un tel accroissement de la vitesse d'exécution du soudage préliminaire permet d'augmenter de 2 à 3 fois le rendement de l'ensemble du procédé de fabrication de tubes. Pour une meilleure compréhension de l'invention, un mode de mise en oeuvre du procédé en faisant l'objet est décrit dans ce qui suit à titre non limitatif et à l'aide du dessin unique annexé dans lequel - la figure 1 est une vue schématique illustrant la fabrication d'un tube à soudure hélicoïdale (vue de dessus) ; - la figure 2 est une vue schématique illustrant la fabrication d'un tube à soudure rectiligne (vue de côté). Un tube à soudure hélicoïdale est fabriqué à partir d'un demi-produit plat 1 (figure 1), qui peut provenir d'une bande en bobine ou consister en des tôles jointes bord à bord. te demi-produit 1 est avancé à la vitesse y1 dans le dispositif de formage de l'installation de fabrication de tubies (non représenté sur le dessin), où il est roulé hélicoidalement en un tube 2. tes bords du demi-produit 1 sont ainsi accostés et défilent suivant une hélice à la vitesse v sous la tête de soudage 3 qui exécute le soudage à l'arc préliminaire du tube 2. Une commande 4 amène pendant ce temps la tête de soudage 3 d'un mouvement alternatif le long des bords accostés, par rapport à une suspension fixe 5 lui servant de support. Le mouvement alternatif de la tête de soudage 3 s'effectue à deux vitesses différentes : v2 lors de la course utile et v2 lors de la course de retour à vide. Le soudage proprement dit ne s'effectue, à la vitesse v, que pendant la course utile de la tête de soudage 5, grace à la différence entre la vitesse v1 de défilement du demi-produit et la vitesse v de la tête de soudage lors de sa course 2 utile, ces vitesses étant choisies conformément à la relation V2 V1 V Dans la pratique, la vitesse v1 de défilement du demi produit 1 lors du soudage préliminaire par le procédé proposé peut avoir une valeur allant jusqu a 8-10 m/mn, la vitesse de soudage v étant de 3 à 4 m/mn. A la fin de la course utile, le mouvement de la tête de soudage 3 s'inverse et la tête revient à sa position initiale en exécutant sa course retour à vide à la vitesse v2 qui, comme d'habitude, est plus grande que la vitesse v2 de la course utile. Pendant le retour à vide de la tête, le soudage n'est pas exécuté, car la vitesse relative de la tête de soudage lors de son retour à la vitesse v, par rapport au demi-produit défilant en sens contraire à la vitesse vl, dépasse de beaucoup la vitesse de soudage v. Etant donné que le roulage du demi-produit plat en un tube est continu et s'effectue à la vitesse V15 v, et que le soudage n'est exécuté que pendant la course utile de la tête de soudage alternant avec sa course retour à vide, le cordon de soudure obtenu sur le tube est discontinu. Le dessin annexé (figure 1) montre la disposition de la tête de soudage 3 pour le soudage préliminaire extérieur d'un tube. Si la tête de soudage est placée à l'intérieur du tube, le principe du soudage préliminaire par le procédé proposé est le même que celui qui vient d'être décrit. te choix de l'emplacement de la tête de soudage (à l'intérieur ou à l'extérieur) dépend principalement du diamètre du tube, de l'encombrement de la tête de soudage, du procédé de formage du tube et de la construction du dispositif de formage employé dans l'installation. Ensuite le tube soudé au moyen du cordon préliminaire est tronçonné, par coupage au plasma ou par oxycoupage, en longueurs prédéterminées aui sont acheminées vers une soudeuse à arc (non représentée sur le dessin) en vue de l'exécution définitive des cordons intérieurs et extérieurs. Cette soudeuse se compose essentiellement de têtes de soudage fixes pour l'exécution du cordon intérieur et du cordon extérieur, et d'un dispositif de défilement animant le tube d'un mouvement combiné de rotation et de translation. Pour le soudage définitif, le dispositif de défilement déplace d'abord le tube jusqu a mise en coïncidence d'une part de l'électrode de celle des têtes de soudage qui doit exécuter le soudage la première, et d'autre part le commencement du joint hélicoïdal des bords à souder. te soudage commence simultanément avec le mouvement de rotation-translation du tube et s'effectue continûment sur toute la longueur du jointhélicoidal, jusqu'à la fin du tube. Ensuite, et de lam#ne manière, la soudeuse exécute le cordon définitif sur le côté opposé. La séquence d'exécution des cordons définitifs extérieur et intérieur dépend du côté où a été exécuté le soudage préliminaire, car pour assurer une bonne qualité du soudage définitif, il faut exécuter d'abord le cordon opposé au cordon préliminaire. te principe du soudage préliminaire dans le cas de fabrication de tubes à soudure rectiligne ne diffère pas de celui qui vient d'être décrit. te demi-produit plat de départ 6 (figure 2), qui est une bande ininterrompue ou une suite de tôles distinctes, est avancé à la vitesse v1 dans le dispositif de formage d'une installation de fabrication de tels tubes (non représenté sur le dessin). Au fur et à mesure de l'avance et du roulage du demiproduit, ses bords se rapprochent en formant un tube 7 à joint rectiligne sur toute sa longueur. Les bords accostés du tube 7 arrivent sous la tête de soudage 3 qui est montée sur une suspension fixe 5 et est animée d'un mouvement alternatif le long du joint par la commande 4 ; la vitesse de course utile est v2 et la vitesse de course retour à vide est v2,, v2 étant ici aussi, choisi conformément à la relation v2 = v1 - v. te soudage préliminaire n'est exécuté que pendant la course utile de la tête de soudage et par conséquent le cordon préliminaire obtenu est discontinu comme dans le cas précédent, avec des zones soudées et non soudées alternées. Le tube soudé par le cordon préliminaire est tonçonné en longueurs prédéterminées qui sont amenées à une soudeuse (non représentée sur le dessin) pour l'exécution des cordons définitifs. Ladite soudeuse se compose elle aussi, essentiellement, d'un dispositif de défilement animant le tube d'un mouvement de translation longitudinal lors du soudage, et de têtes de soudage exécutant les cordons intérieur et extérieur définitifs. L'exécution des cordons définitifs est continue, sans interruptions sur toute la longueur du tube. Le premier cordon définitif exécuté est celui du côté opposé au cordon préliminaire exécuté auparavant, puis le second cordon définitif est réalisé sur le cordon préliminaire. Dans les exemples qui viennent d'être considérés pour expliquer l'idée essentielle du procédé proposé de fabrication de tubes soudés, le cordon de soudage préliminaire est discontinu. Toutefois, le procédé permet au besoin, par exemple quand la technologie de fabrication l'exige, de souder le demi-produit roulé au moyen d'un cordon préliminaire continu. Cela est obtenu en utilisant deux ou plus de deux têtes de soudage disposées en série et dont les courses utiles sont décalées dansle temps, de telle façon que lors du défilement du demi-produit les zones non traitées par la première tête de soudage soient soudées par la seconde et par les têtes de soudage suivantes (si ces dernières sont prévues). Le nombre de têtes de soudage est déterminé, dans ce cas, par le rapport entre la vitesse v1 de déplacement du demiproduit et la vitesse de soudage v, compte tenu des pertes de temps pour la course de retour de la tête de soudage. Etant donné que le régime de marche de chaque tête de soudage reste inchangé, le cordon préliminaire continu est obtenu avec la même vitesse v1 de défilement du demi-produit. Le procédé proposé est particulièrement efficace pour la fabrication de tubes à soudures hélicoïdale de grand diamètre, car, en règle générale, plus le diamètre et l'épaisseur de la paroi du tube sont grands, plus la production obtenue sur l'installation diminue. En conséquence, il est économiquement avantageux de n'exécuter sur les installations de types existants que le formage de tubes à une vitesse accrue, avec soudage préliminaire par cordon discontinu, le soudage définitif des tubes étant exécuté par de simples soudeuses dont le nombre est choisi de façon à assurer une cadence de production égale à celle du formage et du soudage préliminaire. te procédé proposé permet, dans ce cas, d'accroître notablement la production du matériel de formage complexe et coûteux et des installations existantes pour la fabrication de tubes à soudure hélicoïdale, et d'obtenir une économie notable sur les investissements, grâce à la réduction du nombre d'unités de formage dans les usines de tubes soudés. Cette efficacité ressort avec évidence si l'on compare la vitesse de défilement du tube et d'exécution du soudage préliminaire qui est de l'ordre de 8 à 10 m/mn, obtenue grâce au procédé proposé, aux vitesses d'exécution du soudage préliminaire par les procédés connus, qui ne sont que de l'ordre de 3 à 4 m/mn. Ceci permet de doubler à peu près le rendement de l'ensemble du procédé de fabrication de tubes soudés. Bien entendu, l'invention n'est nullement limitée aux modes de réalisation décrits et représentés qui n'ont été donnés qu'à titre d'exemple. En particulier, elle comprend tous les moyens constituant des équivalents techniques des moyens décrits ainsi que leurs combinaisons, si celles-ci sont exécutées selon l'esprit de l'invention et mises en oeuvre dans le cadre des revendications qui suivent R E V E N D I C A T I 0 N S 1.#Unprocédé de fabrication de tubes soudés du type consistant à exécuter un soudage à l'arc préliminaire des bords accostés d'un demi-produit plat de départ au cours même du roulage de celui-ci en un tube et de son défilement en continu dans la zone de soudage, et à exécuter ensuite un soudage à l'arc définitif dudit tube, caractérisé en ce que pour l'exécution du soudage préliminaire on anime la tête de soudage 3 d'un mouvement alternatif le long des bords accostés du demi-produit roulé 2, le soudage proprement dit étant exécuté lors du mouvement de la tête de soudage 3 dans le sens de défilement du demi-produit 1 à une vitesse égale à la différence entre la vitesse de défilement du demi-produit et la vitesse de soudage. 2. - Les tubes à soudure droite ou à soudure hélicoïdale, caractérisés en ce qu'ils sont obtenus par le procédé suivant la revendication 1.