Brevet FR2396955A1 — publié le 19790202

L'invention a pour objet un procédé pour mesurer l'épaisseur d'un congé de soudure formé par le soudage de deux pièces l'une à l'autre, ainsi qu'un instrument pour la mise en oeuvre de ce procécé. Afin de déterminer la qualité du joint de soudure entre deux pièces, et notamment pour contrôler si le soudage a eu lieu en profondeur, on mesure en général ltepaisseur du congé de soudure à l'endroit du joint; c'est-a-dire l'epaisseur du cordon de soudure qui s est forme à cet endroit. La détermination de la qualité du Joint de soudure est surtout d'importance, lorsqu'il s'agit de Joints de soudure entre des pièces qui, après être montées dans les dispositifs ou appareils auxquels elles sont destinées, ne sont plus ou plus guère accessibles.Considérons à titre d'exemple le joint de soudure fixant un tube à la plaque tubulaire prévue à une extrémité d'un faisceau tubulaire d'un échangeur de chaleur. Une fixation de ce type est réalisée entre autres au moyen d'un Joint de soudure connu sous la denomination IB (internal bore). L'épaisseur du congé de soudure, c'est-à-dire la plus courte distance entre le sommet de l'angle que le tube en question et la surface de la plaque tubulaire font l'un avec l'autre, et la surface libre de la matière déposée dans ledit angle lors du soudage, est alors un facteur déterminant dans le contrôle servant à examiner si le soudage a eu lieu en profondeur. Or, l'invention a pour but de forunir un procédé permettant de mesurer rapidement et précisément ltépaisseur de congés de soudure. De plus, l'invention concerne un instrument de mesure apte a"' être utilisé pour la mise en oeuvre du procédé. Les buts à atteindre sont réalises selon l'invention au moyen d'un procédé qui consiste à placer un organe palpeur mobile sur le congé de soudure à mesurer, à diriger directement ou indirectement un courant de gaz sur l'organe palpeur à partir d'un ajustage fixe, à mesurer la pression de refoulement ou une autre grandeur caractéristique du gaz, à comparer la valeur mesurée à la valeur, mesurée au proealable, de la pression de refoulement ou de la grandeur en question du courant de gaz dirigé sur l'organe palpeur en l'absence d'un congé de soudure, et à déterminer sur la base de cette comparaison la distance entre le pied de l'organe palpeur mis au contact du congé de soudure et la position que ce pied aurait prise en l'absence d'un congé de soudure, et avec un instrument de mesure qui comprend un boîtier ayant au moins deux parois enfermant entre elles un angle choisi en conformité de l'angle formé entre les parois à examiner de corps soudés l'un à l'autre, ces parois dudit boîtier étant reliées entre elles par une paroi oblique dans laquelle est aménagé un canal servant de logement à un organe palpeur mobile constitué par une goupille, de telle manière que la goupille puisse faire dans ledit canal des mouvements essentiellement perpendiculaires à la paroi oblique, un culbuteur, qui est prévu dans le boltier, au-dessus de l'organe palpeur, pouvant pivoter autour d'un arbre solidaire du boîtier et traversant le culbuteur près d'une extrémité de celui-ci, culbuteur dont une partie située près de son autre extrémité prend appui sur l'organe palpeur, de telle façon qu'un mouvement de l'organe palpeur occasionne un pivotement du culbuteur, ledit boîtier comportant un petit tube dont une extrémité est raccordée à un conduit de gaz comprimé, alors que son autre extrémité est munie d'un ajustage prévu à un endroit tel qu'il y ait une distance relativement faible entre lui et une surface du culbuteur qui se déglace dans une mesure notable par rapport a l'aJutage pendant le pivotement. On comprendra que le pivotement du culbuteur renforce pour ainsi dire le mouvement de l'organe palpeur. Un tel renforcement peut être obtenu aussi à l'aide d'un organe interposé faisant un mouvement en translation. Le procédé selon l'invention se compose donc d'une partie mécanique, qui consiste à placer, sur le congé de soudure, un palpeur pouvant se deplacer dans un boîtier, et d'une partie pneumatique, qui consiste à déterminer combien le palpeur penètre dans le boîtier sous I'effect de la présence du conge de soudure, détermination qui est basée sur le changement de la pression de refoulement éprouvée par un courant de gaz dirigé sur I'extrémité du palpeur qui sort du boîtier. Pour la détermination de la pression de refoulement dans le cas de la présence d'un conge de soudure, on utilise de préférence selon l'invention un dispositif dit "pont de Wheatstone pneumatique", dans lequel la valeur de la pression de refoulement mesurée en l'absence d'un congé de soudure est appliquée comme valeur de référence. Cette méthode pour la détermination de la pression de refoulement doit être considérée comme connue à l'homme de l'art et n'a pas besoin d'être élucidée ici. Le courant de gaz utilisé de préférence dans le procédé selon l'invention est un courant d'air comprimé, mais on peut aussi utiliser d'autres gaz, par exemple des gaz inertes. L'homme de-l'art sera en mesure de choisir le gaz le plus approprié selon les circonstances. De préférence, ltextrémité de la goupille sortant du boîtier de l'instrument de mesure selon l'invention est arrondie. Cela est désirable pour éviter que le congé de soudure ne soit détérioré par des égratignures produites par la goupille pendant la mesure ou le deplacement de l'instrument entre deux mesures successives, ce qui serait fâcheux parce que le Joint de soudure pourrait être affaibli de la sorte et que meme les égratignures les plus superficielles gênent ou même empêchent l'examen non destructif de matière. Dans une forme de realisation préférée de l'instrument de mesure selon l'invention, la goupille présente une partie élargie ou tête à son extrémité se trouvant à l'intérieur du bottier, et, sur une partie de la longueur du canal ménagé dans la paroi oblique, ledit canal présente une portion élargie limitrophe de la face intérieure de ladite paroi, de telle façon que la partie élargie de la goupille puisse se déplacer dans ladite portion et que la goupille puisse atteindre ainsi une position saillante extrême, dans laquelle son l'extrémité sortant du bottier se trouve essentiellement sur la ligne d'intersection des surfaces des deux parois enfermant un angle entre eux. D'autres caractéristiques et avantages de l'invention seront mieux compris à la lecture de la description qui va suivre d'un exemple de réalisation et en se roeférant aux dessins annexés, sur lesquels la figure 1 est une coupe représentant une forme de réalisation pr""e fériée de l'instrument selon l'invention pour la mesure de ltépaisseur.de conges de soudure, instrument qui est placé dans l'angle enfermé par deux pièces soudes l'une à l'autre, un congé de soudure se trouvant dans ledit angle, et la figure 2 représente de façon analogue l'instrument de mesure susmentionné en l'absence d'un congé de soudure. Sur les figures, on a désigné des pièces correspondantes par des repères numoeriques identiques. Selon la figure 1, une forme de réalisation de l'instrument selon l'in- vention, destiné à mesurer l'épaisseur de conges de- soudure et désigne d'une façon générale par la référence 1, est placée dans l'angle enfermé par deux pièces soudées l'une à ltautre. Ces pièces sont par exemple une plaque tubulaire 2 et un tube monté dans une ouverture de celle-ci. De ce tube, la figure ne représente que la paroi 3. Il est fixé à la plaque 2 au moyen d'une soudure du type dit "interval-bore". Grâce à une quantité de matière de soudure 4, il n'y a presque pas de discontinuité entre l'extrémité inférieure du tube 3 et la paroi de l'ouverture ménagée dans la plaque tubulaire 2.Du côtd extérieur du tube 3, l'action de souder l'un à l'autre ledit tube 3 et la plaque tubulaire 2 a provoqué la formation du congé de soudure 5 dans l'angle déter- miné par lesdites pièces. L'épaisseur du congé de soudure 5, c'est-dre la plus petite distance entre sa surface extérieure et le sommet de l'angle dans lequel se trouve ledit congé de soudure 5, est déterminante pour la qualité du joint de soudure. Des Joints caractérisés par une épaisseur de congé inférieure à un minimum prédéterminé doivent être rejetés. Pour la mesure de l'épaisseur du eongé de soudure 5, l'instrument de mesure 1 est disposé sur la plaque tubulaire 2, contre la paroi du tube 3. L'instrunient 1 comporte essentiellement un corps 6 en forme de bloc, dans lequel est ménagée une chambre 7. La paroi 8 du dispositif I s'appuie contre le tube 3, alors que sa paroi 9 prend appui sur la plaque tubulaire 2. L'angle déterminé par les surfaces des parois 8 en 9 doit être égal à l'angle enfermé par les pieces soudées l'une à l'autre, en l'occurrence le tube 3 et la plaque tubulaire 2. Au cas où il s'agit de tubes montés dans une plaque tubulaire, ledit angle sera en général de 900 . Le corps 6 en forme de bloc est biseaute entre les surfaces ou parois 8 et 9, de sorte que, après la mise en place décrite plus haut, de l'instrument 1, un certain espace reste inoeeupé. Cet espaee, désigné sur la figure par la référence 10, est destiné au eongé de soudure 5. Entre la paroi oblique Il et la chambre T, il y a un canal 12 servant de logement à la goupille 13. Dans le canal 12, qui est de préférence perpendiculaire à la paroi oblique 1t, la goupille 13 peut monter et descendre. Du côté de la chambre, ladite goupille est pourvue d'une partie élargie ou tete t4 et le canal 12 y présente une partie élargie 15. Si la goupille 13 a la possibilité de se mouvoir librement, elle peut se déplacer vers l'exté- rieur jusqu'à ce que la tête 14 soit descendue dans la partie élargie 15 du canal 12 et soit venue pour ainsi dire reposer sur le fond de ladite partie. Cette position extreme est représentée sur la figure 2. De préférence, l'ex- trémité de la goupille 13 se trouve alors essentiellement sur la ligne de section des surfaces des parois 8 et 9. Si, comme représenté sur la figure 2, l'extrémité de la goupille 13 est arrondie, ce qui doit être préféré en vue d'éviter des détériorations du congé de soudure 5, la goupille 13 touchera de préférence les surfaces des parois 8 et 9, lorsqu'elle se trouve dans cette position extreme.Afin que cette condition soit remplie, il faudra choisir une longueur appropriée pour la goupille 13 et le canal 12 s'étendant entre la paroi oblique 11 et la chambre T devra évidemment se trouver à un endroit tel que le prolongement de l'axe du canal 12 coupe la ligne d'intersect-ion des surfaces des parois 8 et 9. Dans la chambre 7, il est disposé un culbuteur 16 pouvant pivoter ou culbuter autour d'un pivot 17 monté de façon appropriée dans les parois latérales de la chambre 7. A une extrémité située à une certaine distance de la traversée du pivot 17, le culbuteur 16 est pourvu d'un bras 18. Le culbuteur est monté dans la chambre T de la façon montrée par les figures, de telle façon que l'extrémité du bras 18 prenne appui sur al tête 14 de la goupille 13. Suivant que la goupille 13 est plus ou moins en saillie sur la paroi oblique 11, le culbuteur 16 aura pris une position plus ou moins culbutée et la surface latérale 19 du culbuteur 16 se trouvera à une distance plus petite ou plus grande de l'ajutage 20 d'un petit tube 21 stétendant jusque dans la chambre 7 de la façon représentée. Le petit tube 21 est monté dans un canal 22 ménagé dans le corps 6 en forme de bloc, canal qui s ' s'retend entre la chambre T et un espace 23 qui est prévu à ltextrémité du corps 6 et qui est ouvert de plusieurs ctés. Dans sa position désirée, le tube 21 est fixé par exemple à l'aide d'une petite vis 24 qui est vissée dans un petit organe creux taraud se trouvant entre le canal 22 et une paroi latérale du corps 6 en forme de bloc. Comme on le voit clairement sur la figure 2, la distance entre la surface latérale 19 du culbuteur 16 et l'aJutage 20 est la plus grande quand la goupille 13 sort autant que possible du corps 6. A mesure qu'elle en sort moins, par exemple parce que l'extr"'emite"' de la goupille 13 repose sur le congé de soudure 5 (figure 1), la distance entre la surface latérale 19 du culbuteur 16 et l'aJutage 20 sera moins grande, et voilà ce qui est à la base du fonctionnement de l'instrument faisant l'objet de l'invention. Pour le fonctionnement de l'instrument, un conduit de gaz comprime, par exemple de l'air comprimé, est raccorde sur l'extrémité du tube 21 qui est opposée à celle où se trouve l'aJutage 20. Ce conduit, par lequel il est amené du gaz sous pression, comporte un dispositif qui en fait partie de façon appropriez et qui sert à déterminer la résistance a" la pression qutéprouve le gaz sortant de l'aJutage 20. Cette résistance aura son minimum quand la distance entre la surface latérale 19 du culbuteur 16 et l'aJutage 20 est aussi grande que possible. Plus la surface latérale 19 est proche de l'ajutage 20, plus la résistance à la pression sera grande.C'est pourquoi la distance à la pression constitue, pour ainsi dire, la base pour la détermination de la distance entre l'aJutage 20 et la surface latérale 19 et, conséquemment, de la distance entre ltextrémité de la goupille 13 et la ligne d'intersection des surfaces des parois 8 et 9, ou bien de ltépaisseur du congé de soudure 5 se trouvant dans l'angle enfermé par lesdites surfaces des parois 8 et 9. La résistance à la pression peut être mesurée de façon convenable à l'aide de ce qui est appelé le pont de Eheatstone pneumatique. Tout homme de l'art expert en matiere de la mesure de pressions sait comment il faut faire emploi de ce dispositif, de sorte qu'il est inutile de donner ici des explications à cet égard. Si l'instrument faisant l'objet de l'invention est utilisé pour mesurer l'épaisseur de congés de soudure formés entre une plaque tubulaire et des tubes soudés dans celle-ci, il est recommandable que la paroi 8 du corps 6 en forme de bloc ait une forme adaptée à la forme cylindrique de la paroi des tubes. Lors de la mise en place de l'instrument contre la paroi d'un tube, le contact entre celle-ci et la paroi 8 de l'instrument se fait alors sur une grande surface, ce qui assure une mise en place exacte de l'instrument. Bien entendu, diverses modifications peuvent etre apportées par l'homme de l'art à l'instrument qui vient ilêtre décrit uniquement à titre d'exemple non limitatif sans sortir du eadre de l'invention. REVENDICATIONS 1. Procédé pour mesurer ltépaisseur d'un congé de soudure formé par le soudage de deux pièces l'une à l'autre, caractérisé en ce qu'il consiste à placer un organe palpeur mobile sur le congé de soudure à mesurer, à diriger directement ou indirectement un courant de gaz sur l'organe palpeur à partir d'un aJutage fixe, à mesurer la pression de refoulement ou une autre grandeur caractéristique du gaz, à comparer la valeur mesurée à la valeur, mesure au préalable, de la pression de refoulement ou de la grandeur en question du courant de gaz dirige sur l'organe palpeur en l'absence d'un congé de soudure, et à déterminer sur la base de cette comparaison la distance entre le pied de l'organe palpeur mis au contact du congé de soudure et la position que ce pied aurait prise en l'absence d'un congé de soudure 2. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que, pour la mesure de la pression de refoulement en cas de présence d'un congé de soudure, on fait emploi du dispositif dit "pont de Wheatstone pneumatique't, dans lequel la valeur de la pression de refoulement mesurée en l'absence d'un conge de soudure est appliquée comme valeur de rdfrencel 3. Procédé selon les revendications 1-2, caractcerisé en ce que le courant de gaz est un courant d'air comprimé. 4. Instrument de mesure de l'épaisseur de conges de soudure, earacté- risé en ce qu'il comprend un boîtier ayant au moins deux parois enfermant entre elles un angle choisi en conformité de l'angle formé entre les parois à examiner de corps soudes l'un "a l'autre, ces parois dudit bolier étant reliées entre elles par une paroi oblique dans laquelle est ménagé un canal servant de logement a un organe palpeur mobile constitué par une goupille, de telle maniere que la goupille puisse faire dans ledit canal des mouvements essentiellement perpendiculaires à la paroi oblique, un culbuteur, qui est prévu dans le bottier, au-dessus de l'organe palpeur, pouvant pivoter autour d'un arbre solidaire du baîtier et traversant le culbuteur pres d'une extrémité de celui-ci, culbuteur dont une partie située près de son autre extrémité prend appui sur l'organe palpeur, de telle façon qu'un mouvement de l'organe palpeur occasionne un pivotement du culbuteur, et en ce que le bottier comporte un petit tube dont une extrémité est raccordée à un conduit de gaz comprimé, alors que son autre extrémité est munie dlun ajutage prévu à un endroit tel qu'il y ait une distance relativement faible entre lui et une surface du culbuteur qui se déplace dans une mesure notable par rapport à l'aJutage pendant le pivotement. 5. Instrument de mesure de l'épaisseur de congés de soudure, tel que spécifie sous 4, caractérisé en ce que l'extrémité de la goupille qui sort du boîtier est arrondie. 6. Instrument de mesure de l'épaisseur de congés de soudure, tel que spécifié sous 4-5, caractérisé en ce que, à son extrémité se trouvant à l'intérieur du boîtier, la goupille presente une partie élargie ou tête, en ce que, sur une partie de sa longueur, le canal ménagé dans la paroi oblique présente une portion élargie limitrophe de la face intérieure de ladite paroi, de telle façon que la partie élargie de la goupille puisse se déplacer dans ladite portion et que la goupille puisse atteindre ainsi une position saillante extreme, et en ce que, dans cette position, l'extrema"' 'te"' de la goupille qui sort du boîtier se trouve essentiellement sur la ligne d'intersection des surfaees des deux parois enfermant un angle entre eux.