Brevet FR2231573A1 — publié le 19741227

La présente invention concerne la structure faite de plusieurs couches d'un récipient de pression et a trait notamment à la fixation par soudage d'un ajutage à un tel récipient. I1 est connu de fixer un ajutage à une structure faite de plusieurs couches d'un récipient de pression en perçant une ouverture dans la Sructure à plusieurs couches, en introduisant un corps cylindrique d'un ajutage dans cette ouverture et en soudant le bord périphérique de l'ajutage au bord de l'ouverture. I1 est également connu dans cette construction, de prévoir pour la partie soudez du corps cylindrique de l'ajutage un diametre extérieur plus grand que celui de l'autre partie du corps de l'ajutage.Toutefois, dans une telle construction , les problèmes concernant la production d'efforts, où et comment ils se produisent, et où les efforts maximaux peuvent se produire, restent encore à résoudre, bien que des expériences aient révélé que, dans le cas d'un récipient de pression fait de plusieurs couches, des efforts élevés se produisent de façon concentrée dans une position completement inattendue par rapport aux récipients de pression faits d'une seule couche et comportant un corps d'ajutage. Un but de la présente invention est élucider et de résoudre ces problèmes et de réaliser un récipient de pression à plusieurs couches qui est fiable, sûr et facile à fabriquer, récipient qui comporte un corps d'ajutage fixé à la structure du récipient de façon que la zone où, pour des raisons de construction, les efforts sont concentrés ne vienne pas s'ajouter à la zone de résistance instable à proximité du soudage, c'est-à-dire que la zone de concentration des efforts de flexion dûs à la construction de la structure à plusieurs couches et la zone atteinte par la chaleur dégagée par le soudage sont diposés de façon à ne pas exercer une influence défavorable l'une sur l'autre. La présente invention concerne un récipient de pression à plusieurs couches comportant un corps d'ajutage fixé par soudage sur la structure du récipient, récipient qui est caractérisé en ce que l'ajutage est construit d'une seule pièce, comprenant une section cylindrique faisant saillie vers ltexté- rieur, une section de fixation constituée par un prolongerent de la section à surface courbe définie par le contour de la structure à plusieurs couches, ayant une épaisseur de paroi uniforme, et une section évasée à surface courbe en forme de cloche reliant la section cylindrique de l'ajutage à la section de fixation. Selon la présente invention, une section de fixation de l'ajutage est prévue contiguë à la section évasée du corps de l'ajutage pour tenir compte du fait que les efforts de flexion dûs à la construction de la structure à plusieurs couches sont concentrés dans le bord périphérique de la section évasée. On peut obtenir de meilleurs résultats si on fait en sorteqie la longueur de la zone de fixation de l'ajutage soit égale à la somme de la longueur de la zone atteinte par la chaleur dégagée par l'opération de soudage et celle atteinte par les efforts de flexion.Par le terme "zone atteinte par les efforts de tension" on entend une partie d'un organa une seule couche soudée à la structure à plusieurs couches là où la concentration des efforts de fixation se produit dans l'organe à une seule paroi en raison de la construction de la structure à plusieurs couches. On notera que la réistance du récipient de pression entier est considérablement réduite si la zone atteinte par la chaleur se superpose même partiellement sur la zone mentionnée ci-dessus atteinte par des efforts de flexion. Une forme d'exécution de la présente invention est décrite ci-après à titre d'exemple, en référence au dessin annexé dans lequel - la figure I est une vue en coupe d'un élément destiné à porter l'ajutage d'un récipient de pression à plusieurs couches conformément à la présente invention, élément qui comprend une section cylindrique I, une section évasée II et une section de fixation III ; et - les figures 2 à 4 sont des vues en coupe représentant des variantes de réalisation du récipient de pression à plusieurs couches conforme à la présente invention. Sur les figures I à 4 on voit un corps d'ajutage 3 formé d'une seule pièce comprenant une section de fixation III constituée par un prolongement de la section à surface courbe définie par la structure à plusieurs couches 9, ayant une épaisseur de paroi uniforme, la structure à plusieurs couches pouvant etre constituée par la tôle de l'enveloppe ou par une plaque d'extrémité d'une structure composée ou à plusieurs couches formant un récipient de pression.La structure à plusieurs couches possède une résistance à la flexion inférieure à celle de la structure à une seule paroi et, lorsqu'on monte un ajutage sur la première, des efforts importants se produisent dans la section évasée II du corps 3 de l'ajutage, les efforts étant alors les plus élevés au bord périphérique b de la section évasée II. Par contre, la partie de la section de fixation adjacente à la partie soudée 8 est sujette à une détérioration, telle qu'une structure métallique cassante provoquée par la chaleur dégagee pendant le soudage, une tension résiduelle due à une dureté accrûe et à une tension thermique. Selon la présente invention, un corps d'ajutage est formé d'une seule pièce avec la section de fixation III pour tenir compte de l'existence de tensions internes comme on les a décrites ci-dessus, et pour éviter que la résistance du récipient entier de pression fait de plusieurs couches soit réduite sous l'effet de ces tensions internes. En outre, la longueur de la section de fixation définie comme la distance entre le bord périphérique de la section évasée et la partie soudée sert à obtenir le meme résultat. Sur la figure 2, l'ajutage 3 est fixé sur l'enveloppe en tôle d'un récipient de pression à plusieurs couches. Dans les parties de gauche et de droite de la figure 2, la ligne de démarcation formant le centre, on voit respectivement une vue en coupe radiale et une vue en coupe axiale de l'élément du récipient de pression destiné au montage d'un ajutage. La longueur de la section de fixation mesurée dans les directions radiale et axiale est indiquée respectivement par li et 12. Etant donné qu'on monte un ajutage 3 sur la structure à plusieurs couches 7, comme on l'a décrit cidessus lorsque le récipient de pression est en service, des efforts important se produisent dans les parties B et C.Du fait que cette tension interne est parfois supérieure à celle se produisant dans la partie A, devenant maximale en b, on choisit les longueurs li et 12 pour quelles soient égales à la somme de la longueur de la zone atteinte par la chaleur dans la section soudée 8 et de la longueur de la zone atteinte par des efforts de flexion, en vue d'éviter que la zone atteinte par la chaleur ne se superpose sur la zone atteinte par la tension interne qui se décroît petit à petit depuis le point b vers la partie soudée, écartant ainsi un décroissement sensible de la résistance du récipient de pression à plusieurs couches.Lorsque la longueur de la zone atteinte par les efforts de flexion est comprise entre 0,5 et 2,0 fois l'épaisseur de paroi de la section de fixation III, la tension interne créée dans la zone atteinte par la chaleur est suffisamment réduite, ce dont il résulte une augmentation de la resistance du récipient de pression. En outre, lorsque la zone atteinte par les efforts internes a une épaisseur de paroi de 0,5 à 1,5 fois celle de la section de fixation III, la résistance du récipient de pression peut être aug mentée avec une réduction des dimensions de la partie soudée.Par contre, lorsque la zone atteinte par la chaleur de la partie soudée 8 est égale à la moitié de la largeur de la perle de soudure plus 1 à 5 mm, la structure métallique elle-meme subit une transformation dans la zone de la longueur mentionnée cidessus, et on peut éviter que la zone atteinte par la chaleur se superpose sur la zone atteinte par la tension interne. En outre, si la zone atteinte par la chaleur a une longueur égale à la moitié de la largeur de la perle de soudure 8 plus 2 à 4 mm, on peut prévoir un ajutage plus léger et une épaisseur augmentée du récipient de pression. En outre, étant donné que la longueur de la zone atteinte par les efforts de flexion est différente dans les directions axiale et radiale de la structure à plusieurs couches 7, on peut atteindre plus complètement le but de la présente invention en prévoyant un ajutage B ayant des longueurs différentes li et 12 de la section de fixation III mesurées respectivement dans les directions axiale et radiale. On obtient un résultat encore meilleur, lorsque la longueur li a une grande valeur par rapport à la longueur 12. La figure 3 représente un mode de réalisation dans lequel la section tubulaire I de l'ajutage I est inclinée. La figure 4 représente un autre mode de réalisation de la présente invention, dans lequel la section de fixation III a une paroi dont l'épaisseur est plus grande que l'épaisseur totale de la paroi de la structure à plusieurs couches. On notera que la section de fixation III peut avoir une longueur hors tout réduite dans le cas de ce mode de réalisation. Connne on l'a déjà décrit, le récipient de pression à plusieurs couches de la présente invention assure une distribution d'efforts dans les normes de sécurité et permet de concevoir une structure à plusieurs couches perfectionnée par rapport à l'élément classique de montage d'un ajutage, dans lequel on suppose qu'il existe une distribution compliquée des efforts, ce qui rend difficiles la fabrication et le perfectionnement d'un élément de montage d'un ajutage. Jusqu a présent, le soudage de l'ajutagesur la structure à plusieurs couches se faisait dans une position analogue à celle adoptée pour une soudure d'angle. Selon la présente invention il est maintenant possible d'utiliser la position et le procédé de soudage en bout, ce qui augmente la qualité du soudage tout en augmentant la sécurité, la fiabilité et l'efficacité du procéde. REVENDICATIbXS 1. Récipient de pression à plusieurs couches comprenant un corps d'ajutage fixé à la structure du récipient par soudage, caractérisé en ce que l'ajutage construit d'une seule pièce comprend une section cylindrique faisant saillie vers l'extérieur, une section de fixation de l'ajutage constituée par un prolongement de la sectinn à surface courbe définie par le contour de la structure à plusieurs couches, ayant e épaisseur uniforme de paroi, la section de fixation étant fixée sur la structure à plusieurs couches par soudage, et une section évasée à surface courbe en forme de chiche reliant la section cylindrique à la section de fixation. 2. Récipient selon la revendication 1, caractérisé en ce que la longueur de la section de fixation mesurée depuis la fin de la surface courbe en forme de cloche jusqu'à la partie soudée correspond à la somme de la longueur de la zone atteinte par la chaleur de soudage et celle de la zone atteinte par des efforts de flexion. 3. Récipient selon la revendication 2, caractérisé en ce que la longueur de la zone atteinte par des efforts de flexion est de 0,5 à 2,0 fois l'épaisseur de la paroi de la section de fixation. 4. Récipient selon la revendication 3, caractérisé en ce que la longueur de la zone atteinte par les efforts de flexion est de 0,5 à 1,5 fois l'épaisseur de la paroi de la section de fixation. 5.Récipient selon la revendication 2, caractérisé en ce que la longueur de la zone atteinte par la chaleur de soudage correspond à la moitié de la largeur de la perle de soudage plus 1 à 5 mm. 6. Récipient selon la revendication 2, caractérisé en ce que la longueur de la zone atteinte par la chaleur de soudage correspond à la moitié de la largeur de la perle de soudage plus 2 à 4 mm. 7. Récipient selon la revendication 2, caractérlsé en ce que la longueur de la zone atteinte par les efforts de flexion mesurée dans la direction radiale de la structure à plusieurs couches a une valeur différente de celle de la même zone mesurée dans la direction axiale de la structure à plusieurs couches. 8. Récipient selon la revendication 7, caractérisé en ce que la longueur de la zone atteinte par les efforts de flexion mesurée dans la direction radiale de la structure à plusieurs couches est plus grande que la longueur mesurée dans la direction axiale. 9. Récipient selon la revendication 1, caractérisé en ce que l'épaisseur de la paroi de la section de fixation est plus grande que l'épaisseur totale de la structure.