Brevet FR2443898A1 — publié le 19800711

La présente invention a trait un procédé perfectionné de soudure bout à bout d'éléments tubulaires ; elle concerne également un dispositif pour la mise en oeuvre de ce procédé. Dans la suite de la description, l'invention sera décrite plus particulièrement pour la soudure bout à bout d'éléments tubulaires identiques, rectilignes, de section circulaire ou autre, mais cela n'est pas limitatif, et elle pourrait trouver d'autres applications, notamment lors de l'adjonction d'un acessoire (tel que vanne) ou d'un coude à l'extremite d'un tube. Actuellement, certains domaines techniques, tels que notamment la domaine nucléaire, exigent que les soudures soient réaliser avec une très grande précision et soient parfaitement homogènes. La seule technique qui permette de réaliser des soudures en position, c'est- -dire en maintenant immobile les éléments souder, remplissant le cahier des charges pour réaliser des installations concernant ces activités, est, encore de nos jours, la soudure manuelle. Il faut reconnaître qu'une telle solution est longue à mettre en oeuvre. On connaît également un procédé de soudure en position, permettant la jonction des extrémités de deux éléments tubulaires ou similaires dans lequel les éléments è souder entre eux sont immobilisés lors de l'opération de soudage, l'organe de soudage étant déplacé autour desdits éléments. Cette technique qui est très connue et qui est actuellement proposée, si elle donne satisfaction pour de nombreuses applications, ne permet cependant pas d'obtenir en toute sécurité des soudures répondant è des normes très sévères. En effet, on a constaté que les soudures réalisées selon cette technique pouvaient présenter des défauts. Ces défauts, qui ont été illustrés aux figures 6 et 7 annexés, sont les suivants. Lorsque la soudure est réalisée en maintenant les deux tubes I et 2 horizontaux (voir figure 6), la soudure 3 obtenue présente dans la partie interne du tube un creux 4 connu sous le nom de "creux au plafond" qui, en général, entraîne le refus de telles soudures. Dans le cas où la soudure des deux tubes 1 et 2 est réalisée en maintenant ceux-ci verticalement, (voir figure 7), il se produit également un creux 4 connu sous le nom de "caniveau" qui fait aussi que de telles soudures ne sont pas acceptables. Or, on a trouvé, et c'est ce qui fait l'objet de la présente invention, un procédé perfectionné qui permet d'obtenir des soudures parfaitement homogènes ne présentant pas les défauts précités D'une manière générale, l'invention concerne un procédé de soudure des extrémités de deux éléments tubulaires ou similaires, procédé selon lequel les éléments à souder entre eux sont immobilisés lors de l'opération de soudure et l'organe de soudage est déplacé autour desdits éléments, ce procédé étant caractérisé par le fait - qu'après mise bout à bout des deux éléments à assembler, on effectue une première passe de soudure, sans apport de métal, - que l'on provoque une légère dépression à l'intérieur des éléments ainsi réunis, - que l'on réalise au moins une seconde passe de soudure en maintenant cette dépression. De préférence, on effectue ensuite le remplissage par au moins une passe avec apport de métal, cette opération étant réalisée soit sur le même poste de soudure, soit sur un autre poste et ce, sans dépression interne. Les différentes passes de soudure sont réalisées de manière conventionnelle par arc électrique sous gaz protecteur tel que ARGON. Il est donc inutile de décrire ces opérations en détail. Le procédé selon l'invention peut être mis en oeuvre, soit en maintenant les éléments à souder horizontalement, soit en les maintenant verticalement. Dans le cas où la soudure est réalisée en maintenant les éléments verticalement, la dépression conforme à l'invention est produite au dessus de la zone à souder. L'invention concerne également un dispositif pour la mise en oeuvre du procédé précité, ce dispositif comportant de manière connue des moyens de maintien bout à bout des éléments à souder et un poste de soudure équipé d'une tête mobile, et il se caractérise par le fait qu'il comporte des moyens adaptables à l'une des extrémités des tubes à réunir, ces moyens permettant de créer une dépression à l'intérieur desdits tubes. De manière simple, ces moyens permettant de créer une dépression à l'intérieur des tubes sont constitués par un venturi du type convergent-divergent, adaptable à l'une des extrémités, par exemple au moyen d'un manchon, un injecteur débouchant à l'intérieur dudit venturi et délivrant de l'air comprimé permettant de créer une dépression à l'intérieur des tubes. De préfé rence, des moyens de contrôle de la dépression sont également associés au venturi et sont disposés à proximité de l'extrémité du tube sur lequel est fixé ce venturi. Lorsque la soudure est réalisée en maintenant les deux tubes horizontaux, les moyens permettant de créer la dépression à l'intérieur de ceux-ci peuvent être fixés à l'une quelconque de ces extrémités, l'autre extrémité permettant l'introduction éventuelle du gaz de protection. En revanche, dans le cas où la soudure est réalisée en maintenant les éléments verticaux, il est impératif conformément à l'invention, que les moyens de dépression soient fixés à l'extrémité supérieure. On a constaté, que l'on obtenait des soudures parfaitement régulières, conformément à l'invention, en maintenant une dépression à l'intérieur des éléments à souder comprise entre 20 millimètres et 150 millimètres d'eau. L'invention et les avantages qu'elle apporte seront cependant mieux compris grace à l'exemple de réalisation donné ciaprès, à titre indicatif, mais non limitatif et qui est illustré par les schémas annexés, dans lesquels - la figure 1 est une vue schématique d'une installation conforme à l'invention, - les figures 2, 3, 4 et 5 illustrent schématiquement les différentes phases de mise en oeuvre du procédé selon l'invention. - les figures 6 et 7, sont, comme déjà dit, des schémas illustrant les défauts produits lors de la réalisation de soudures au moyen des techniques antérieures. D'une manière générale, l'installation permettant la mise en oeuvre de l'invention et qui est schématisée à la figure 1, comporte des moyens de maintien 5, bout à bout, des éléments (tube) 1, 2 à souder, et un poste de soudure comportant une tête mobile 6 disposée en regard de la zone où doit être effectuée la soudure. Ces moyens peuvent être par exemple constitués par une machine de soudage de type conventionnel avec tête mobile autour des tubes à souder. Ces moyens étant bien connus, ils ne seront pas décrit en détail par mesure de simplification. Par ailleurs, l'installation conforme à l'invention comporte également des moyens permettant de créer une dépression à l'intérieur des tubes 1, 2. Dans le mode de réalisation illustré, ces moyens permettant de créer la dépression sont constitués essentiellement par un ven turi 7, de type convergent-divergent, adaptable à l'une des ex trémités du tube, par exemple à l'extrémité du tube 2. L'adaptation à l'extrémité du tube se fait par tout moyen approprié, par exemple au moyen d'un manchon 8 que l'on solidarise avec une colerette prévue à l'extrémité du venturi 7. Ce mode de réalisation permet, en ayant des manchons de diamètres différents, d'adapter un même venturi aux extrémités de tubes de diamètre différent. A l'intérieur du venturi 7 débouche un injecteur 10 relié à une source d'air comprimé 11 par l'intermédiaire d'un régulateur de pression 12 et d'un robinet de fermeture 13. Lorsque le robinet 13 est ouvert, cet injecteur délivre de l'air vers la sortie 14 du venturi 7 et provoque par suite une dépression à l'intérieur des tubes 1 et 2. Un moyen de contrôle 15 de la valeur de la dépression est associé au venturi 7 et est disposé à proximité de l'extremité de sortie du tube 2. Un gaz de protection 19 est introduit par l'extrémité du tube 1. La mise en oeuvre du procédé selon l'invention qui est illustrée par les figures 2, 3, 4 et 5 est la suivante. Dans un premier temps, on commence par préparer les extré- mités des deux tubes à souder (figure 2), de telle sorte que lorsqu'ils sont mis bout à bout, ils soient en contact sur une couronne dont l'épaisseur e est de l'ordre de 1,5 millimètre. On a constaté que cette valeur convenait pratiquement pour tous les tubes, et ce, quelle que soit l'épaisseur E de leur paroi. Par ailleurs, on réalise deux chanfreins, de manière à former un évidement 16 en forme de V dans la zone où doit être effectuée la :rl.iudure Après mise bout à bout et pointage des deux tubes, on effectue une première passe de soudure à 11aide de la tête mobile non rrpr(#'.;entée aux figures 2, 3, 4 et 6, cette soudure étant réali s(?e de manière conventionnelle par arc électrique sous protection d'un gaz tel que 1'ARGON. On obtient, ainsi que celà est illusà la figure 3, une soudure légère 17 réunissant les deux pièces 1 EL 2 et assurant une parfaite étanchéité entre celles-ci. Celà étant fait, on provoque, conformément à l'invention une dépression à l'intérieur des tubes 1 et 2 en soumettant le venturi 7 fixé à l'extrémité du tube à l'action d'air comprimé provenant de l'injecteur 10. Cette dépression dont la valeur est faible et égale en général à environ 10 centimètres d'eau étant établie, on effectue alors une seconde passe de soudure au moyen de la tête mobile 6, toujours sans apport de métal, de manière à souder parfaitement les extrémités en contact des deux tubes 1 et 2. On obtient ainsi une soudure 17 des deux éléments 1 et 2, sensiblement sur une hauteur correspondant à î'épais- seur e-de la zone de contact, cette sou#dure 17 présentant un renflement interne 18 parfaitement régulier à l'intérieur des deux tubes. On réalise enfin une dernière passe de soudure (voir figure 5), mais avec apport de métal auxiliaire de telle sorte à combler l'évidement 16 en forme de V compris entre les deux tubes 1 et 2. On obtient, ainsi que celà est illustré à la figure 5, une soudure 3 terminée parfaitement régulière aussi bien à l'intérieur des deux tubes 1 et 2 qu'à l'extérieur. Par rapport aux techniques antérieures, outre le fait que la soudure réalisée est parfaitement homogène, la technique selon l'invention permet un gain important de matériau d'apport et surtout, un gain de temps important. Comme dit précédemment, l'invention est applicable aussi bien pour réaliser la soudure en maintenant les tubes horizontalement que verticalement. Dans ce dernier cas, la source de dépression sera située à l'extrémité supérieure des tubes. L'invention est applicable pour tout type de matériaux tels que tubes acier, inoxydable, aluminium, de diainètre pouvant être compris entre environ 2 centimètres et 100 centimètres, et ce, aussi bien pour souder des tubes rectilignes que pour souder un accessoire à l'extrémité d'un tube. REVENDICATIONS 1/ Procédé de soudure des extrémités de deux éléments tubulaires ou similaires, procédé selon lequel les éléments à souder entre eux sont immobilisés lors de l'opération de soudure et l'organe de soudage est déplacé autour desdits éléments, caractérisé par le fait - qu'après mise bout à bout des éléments à assembler, on effectue une première passe de soudure sans apport de métal, - que l'on provoque une dépression à l'intérieur des éléments ainsi réunis, - et enfin, que l'on réalise au moins une seconde passe de soudure en maintenant cette dépression. 2/ Procédé selon la revendication 1, caractérisé par le fait que après avoir créé la dépression à l'intérieur des éléments réunis après la première passe de soudure, on effectue une seconde passe en maintenant cette dépression, puis au moins une passe de remplissage avec apport de métal sans dépression interne. 3/ Procédé selon l'une des revendications 1 et 2, caractérisé par le fait que les différentes passes de soudure sont réalisées de manière conventionnelle par arc électrique sous gaz de protection. 4/ Procédé selon l'une des revendications 1 à 3, caractérisé par le fait que les éléments à souder sont maintenus horizontalement. 5/ Procédé selon l'une des revendications 1 à 4, caracterisé par le fait que les éléments à souder sont maintenus verticalement, la dépression étant produite au dessus de la zone à souder 6/ Dispositif pour la mise en oeuvre du procédé selon l'une des revendications 1 à 5, comportant - des moyens de maintien bout à bout des éléments à souder, - un poste de soudure équipé d'une tête mobile, caractérisé par le fait qu'il comporte des moyens adaptables à l'une des extrémités des tubes à réunir, ces moyens permettant de créer une légère dépression à l'intérieur desdits tubes. 7/ Dispositif selon la revendication 6, caractérisé par le fait que les moyens permettant de créer une dépression à l'intérieur des tubes sont constitués par un venturi du type convergent-divergent, adaptable sur l'une des extrémités des tubes, par exemples au moyen d'un manchon, un injecteur débouchant à l'inté rieur dudit venturi et délivrant de l'air comprimé créant une dépression à l'intérieur des tubes. 8/ Dispositif selon la revendication 7, caractérisé en ce qu'il est associé à des moyens de contrôle de la dépression à l'interieur des tubes. 9/ Eléments soudés par la mise en oeuvre du procédé selon l'une des revendications 1#à 5.