Brevet FR2209638A1 — publié le 19740705

La présente invention a trait à un procédé et un disposi- tif pour le soudage de matériaux métalliques, notamment de matériaux contenant du fer. Plus particulièrement, le procédé et le dispositif selon l'invention sont adaptés pour le soudage en continu de tubes formés à partir d'un feuillard métallique convenablement déformé et dont les deux rives sont soudées par rapprochement l'une contre l'autre. On sait que la fabrication en continu de tubes soudés obtenus à partir d'un feuillard préalablement replié et dont les deux rives sont chauffées et rapprochées l'une de l'autre pour être soudées, par exemple sous l'action de galets presseurs, présente des difficultés, notamment lorsque l'on désire augmenter la vitesse de défilement tout en conservant une bonne qualité de soudure. La présente invention se propose de fournir un procédé et un dispositif pour le soudage de corps creux et notamment pour le soudage en continu de tubes formés à partir d'un feuillard permettant la réalisation de soudures d'une excellente qualité à des vitesses de défilement particulièrement importantes. L'invention a pour objet un procédé pour le soudage de corps métalliques creux, notamment le soudage en continu de tubes formés à partir d'un feuillard sous atmosphère inerte, caractérisé par le fait que pendant la soudure on amène à l'intérieur du corps creux un gaz inerte liquide et que l'on dirige ce gaz vers la zone de soudure depuis l'intérieur du corps vers l'extérieur. Parmi les gaz inertes utilisables dans le cadre dé ce procédé on peut citer notamment l'azote liquide et l'argon liquide. Selon l'invention on déplace le débouché du gaz liquide par rapport au corps creux au fur et à mesure que la zone de soudure se déplace. La présente invention a également pour objet un dispositif pour le soudage de corps creux sous atmosphère inerte, caractérisé par le fait qu'il comprend, à l'intérieur du produit creux à souder, un distributeur de gaz inerte liquide à basse température, ledit distributeur étant relié à une source de gaz inerte liquide par un conduit calorifugé. Dans une forme de réalisation préférée, particulièrement adaptée à la souduré en continu de tubes d'acier à partir de feuillards enroulés, le distributeur se caractérise par le fait qu'il comporte un ou plusieurs tubes longitudinaux munis d'orifices dirigeant le jet de gaz inerte, se trouvant au moins encore en partie sous forme liquide, en direction de la soudure. Dans cette forme de réalisation, les orifices portés par le tube sont de préférence alignés le long d'une génératrice orientée de façon convenable par rapport à la soudure. Dans une forme de réalisation particulièrement avantageuse de l'invention, le dispositif comprend un conduit d'arrivée de gaz liquide, par exemple de l'argon et un corps allongé à une extrémité duquel débouche ledit conduit, l'autre extrémité du corps étant reliée et en communication avec le ou les tubes perforés. Le corps creux ainsi réalisé peut avantageusement recevoir une masse de ferrite notamment dans les cas où le soudage du tube s'effectue avec réchauffage préalable des rives par induc tion au moyen d'inducteurs extérieurs, par exemple d'inducteur radio-fréquence. Dans cette forme de réalisation le passage de gaz liquide dans le corps, pour baigner le matériau en ferrite, présente l'avantage de maintenir la ferrite à une température basse particulièrement propice à ces qualités.d'impédeur destinées notamment à empêcher une dispersion des courants induits dans le tube qui défile par l'inducteur. Selon une forme de réalisation particulièrement avantageuse, le corps tubulaire peut être constitué d'un tube obturé à ses deux extrémités par deux embouts, l'un desdits embouts présentant d'une part un passage pour le conduit d'arrivée de gaz d'autre patt des éléments permettant la fixation en porte-à-faux du corps à l'intérieur du tube entrain d'être soudé, l'autre embout présentant, de préférence deux tubes allongés munis de perforations sur une de leurs génératrices, les perforations des deux tubes étant orientées pour diriger le jet vers la fente séparant les deux rives juste au moment de la soudure. Le gaz liquide projeté en direction de la soudure se vaporise et chasse de façon extrêmement efficace l'air ambiant de sorte que la soudure se trouve parfaitement protégée. En effet, contrairement à ce qui se passe lorsque l'on insuffle directement sur une soudure un gaz inerte qui entraîne avec lui de l'air oxydant, le gaz qui se liquéfie à proximité immédiate de la soudure chasse par son expansion l'air et maintient la soudure totalement isolée. D'autres avantages et caractéristiques de l'invention apparaitront à la lecture de la description suivante, faite à titre d'exemple non limitatif ainsi que du dessin annexé dans lequel - la figure 1 représente une vue en coupe axiale d'un dispositif selon l'invention disposé dans un tube entrain d'être soudé, - la figure 2 représente une vue de profil de la partie antérieure du dispositif, - la figure 3 représente une vue de dessus des- tubes de distribution, - la figure 4 représente une vue en coupe partielle d'un tube de distribution à une échelle agrandie. L'invention va être décrite à propos d'un procédé de fabrication des tubes d'acier inoxydable à partir d'un feuillard plat d'acier inoxydable. Ce procédé consiste, après avoir éventuellement préchauffé le feuillard, à le déformer pour lui donner une forme tubulaire avec une fente longitudinale séparant les deux rives du feuillard, à chauffer les rives du feuillard au moyen d'inducteurs électromagnétiques convenablement placés sur son trajet et, la température de soudage étant atteinte, à souder les deux rives l'une contre l'autre par rapprochement à l'aide de galets presseurs. Ce genre de procédé étant bien connu dans la technique, il n'est pas nécessaire de le décrire plus en détail. On voit sur les figures 1 et 2 le feuillard I qui défile dans le sens de la flèche F en étant déja sous forme tubulaire avec une fente longitudinale 2 séparant ses deux rives. Dags ma zone 3, les deux rives séparées par la fente 2 sont rapprochées et soudées à l'aide de galets presseurs non représentés. Le dispositif selon l'invention est placé à l'intérieur du feuillard enroulé. I1 comporte un corps compote principabement d'un tube d'assez grand diamètre 4 muni d'un embout antérieur 5 et d'un embout postérieur 6 formant tous deux bouchons. L'embout antérieur 5 présente un tampon 7 ayant la forme d'un disque et réalisé en téflon (PTFE) contre lequel on dispose un bras de support longi#tudinal (non représente) qui permet de supporter en porte à faux le dispositif à l'intérieur du feuillard 1 qui dé#file. Un raccord de conduite 8 est disposé dans l'embout 5 pour permettre le raccord rapide d'une conduite d'amenée calorifugée 9.Cette conduite 9 est reliée en amont à une source digon liquide et en aval elle débouche dans des conduits 10 traversant l'embout 5 et aboutissant dans le volume intérieur ll du tube 4. L'embout postérieur 6, pour sa part, comporte deux orifices traversant 12 qui se poursuivent respectivement par deux tubes parallèles 14- réunis par un cordon de soudure longitudinal 13. Dans l'exemple décrit, ces tubes peuvent s'étendrent sur une longueur d'environ 10 centimètres. Chacun des tubes 14 présente sur une de ces génératrices une pluralité d'orifices alignés 15 dont la section s'vacant vers l'extérieur sera mieux vue sur la figure 4. Les plans dia métraux-des deux génératrices de ces tubes sont orientés de façon à se couper sensiblement au niveau de la fente 2. A l'intérieur du tube 4, c'est-à-dire dans le volume 11, se trouve disposé un cylindre de ferrite 16 qui se trouve pratiquement au centre d'un ou plusieurs inducteurs (non représentés) qui entourent le tube 1 afin de chauffer les rives destinées à être rapprochées et soudées. Pendant que le feuillard'défile dans la direction de la flèche F en# étant soudé dans la zone 3, on envoie de l'argon liquide par la conduite calorifugée 9. L'argon liquide pénètre ainsi dans le volume ll et en passant maintient à basse tempéras ture la ferrite 16 dont les caractéristiques de fonctionnement se trouvent améliorées. Le gaz liquide continue par l'orifice 12 pour pénétrer dans les tubes 14. Il s'échappe alors dans le sens des flèches f pour se diriger grâce aux orifices 15, vers la zone de soudure 3, de même que dans les parties immédiatement en aval et en amont de cette zone 3.Le gaz qui se vaporise tend à effectuer son expansion dans toutes les directions de l'espace de sorte que loin d'emmener par turbulence de l'air vers la zone de soudure, comme dans les procédés antérieurs, il chasse au contraire toute trace d'air loin de la zone de soudure. On obtient en particulier un flux constant de gaz sortant de la fente 2 en amont de la zone 3 et ceci pratiquement dans toute la zone surchauffée par les inducteurs. Il en résulte que de faibles quantités de gaz liquide suffisent à maintenir à l'abri de l'air la zone intérieure.du feuillard enroulé autour des tubes 14 ainl que les rives allant être soudées et la partie qui se trouve juste à l'extérieur desdites rives. Il en résulte que l'on obtient une qualité de soddure parfaite qui permet de faire défiler le feuillard à grande vitesse. En particulier, pour l'acier inoxydable utilisé, on a pu augmenter la vitesse de fabrication dans des proportions extrêmement importantes par rapport aux procédés antérieurs. Sur la figure, on a représenté un procédé de fabrication de tubes dans lequel la fente 2 disposée entre les rives se trouve à la partie supérieure du tube. On peut également appliquer le procédé de façon avantageuse avec un tube dans lequel la fente séparant les rives se trouve placée sur la génératrice inférieure, ce qui présente l'avantage d'utiliser la gravité pour faire parvenir le gaz depuis les orifices 15 vers la zone de soudure 3 Bien que l'invention ait été décrite à propos d'une forme de réalisation particulière, il est bien entendu qu'elle n'y est nullement limitée et qu'on peut lui apporter diverses modifications de forme ou de matériau sans pour. cela s'éloigner ni de son cadre ni de son esprit. REVENDICATIONS l- Procédé pour le soudage de corps creux sous atmosphère inerte, notamment le soudage en continu de tubes formés à partir d'un feuillard, caractérisé par le fait que l'on introduit à l'intérieur du corps creux un gaz inerte à l'état liquide et que l'on dirige ce gaz vers la zone de soudure. 2- Procédé selon la revendication 1, caractérisé par le fait que l'on modifie, par rapport au corps creux, la position de l'emplacement à partir duquel le gaz est dirigé vers la soudure, en fonction du déplacement de la zone de soudure. 3- Dispositif pour la mise en oeuvre du procédé, selon l'une quelconque des revendications 1 et 2, caractérisé par le fait qu'il comprend, à l'intérieur du produit creux à souder, un distributeur de gaz inerte liquide à basse température, ledit distributeur étant relié à une source extérieure de gaz inerte liquide par un conduit calorifugé. 4- Dispositif selon la revendication 3, notamment pour la soudure en continu de tubes obtenus à partir d'un feuillard, caractérisé par le f#ait que le distributeur comporte un ou plusieurs tubes longitudinaux munis d'orifices dirigeant le jet de gaz inerte en direction de la zone de soudure. 5- Dispositif selon la revendication 4, caractérisé par le fait que lesdits orifices sont alignés le long d'une génératrice du tube qui les porte. 6- Dispositif selon l'une quelconque des revendications 4 et 5, caractérisé par le fait que le distributeur comporte un corps creux pouvant notamment recevoir une masse de ferrite, ledit corps creux étant relié, en amont, à ladite conduite calorifugée et, en aval, audit tube. 7- Dispositif selon la revendication 6, caractérisé par le fait que ledit corps est constitué d'un tube obturé à ses deux extrémités par deux embouts, l'un desdits embouts présentant un passage pour le conduit d'arrivée calorifugé et étant pourvu de moyens pour la fixation du corps en porte-à-#aux sur un élément support, l'autre embout supportant le ou les tubes longitudinaux. 8- Dispositif selon la revendication 7, caractérisé par le fait que l'embout porte deux tubes parallèles dont les orifices sont présentés sur deux génératrices orientées de façon telle que les plans diamétraux desdites génératrices se coupent sensiblement dans ladite zone de soudure. 9- Dispositif selon lkne quelconque des revendications 3 à 8, caractérisé par le fait qu'il comprend un raccord rapide pour recevoir l'extrémité de ladite conduite calorifugée. 10- Dispositif selon l'une quelconque des revendications 4 à 8, caractérisé par le fait que les orifices du ou des tubes longitudinaux présentent une section évasée vers l'extérieur.