Brevet FR2467657A1 — publié le 19810430

La présente invention a pour objet un système destiné à faciliter le soudage par électrons sous vide de canalisations. Il est connu en effet qu'avec un faisceau d'électrons on sait souder à très grande vitesse, de l'ordre de 20 à 200 cm par minute, des canalisations épaisses, par déplacement relatif d'un canon à électrons en regard du joint à souder. Ce procédé présente des avantages de productivité qui intéressent autant la préfabrication rapide de canalisations que le soudage en chantier de pipeline par exemple. De nombreux brevets ont déjà été déposés sur ce procédé de soudage de canalisations. Toutefois, dans le soudage sous vide, la soudabilité opératoire -c'est-à-dire les conditions industrielles de fonctionnement du système- est directement liée à la vitesse avec laquelle on obtiendra et maintiendra sans aléas un vide suffisant de l'ordre de 10 2 Torr au niveau de la soudure, et ceci de façon industrielle et répétitive. Les opérations à exécuter sont normalement les suivantes : les extrémités usinées des canalisations sont alignées l'une par rapport à l'autre et les pièces sont bridées. On aménage alors une chambre a vide en forme de couronne qui vient recouvrir le joint à souder à bords droits et cette chambre est temporairement scellée hermétiquement sur la canalisation avec des joints à vide statiques. Il est de pratique courante dsutiliser des joints gonflables pour ce genre de manoeuvres.Cette chambre extérieure porte le canon à électrons dont la circonvolution autour de la soudure assurera le soudage dans le cas de canalisations fixes ; dans le cas de pipes que lton désire raccorder en préfabrication, on fera, à l'inverse, tourner le pipe à l'intérieur de la chambre de façon à souder plus commodément "à plat" (le faisceau d'électrons étant dirigé selon une verticale descendante). A l'intérieur des pipes (tubes de fort diamètre), il faut également assurer le vide à l'envers du joint à souder. Ceci est en général réalisé par des bouchons étanches gonflables délimitant un volume hermétique minimal à pomper. Lorsque les pipes sont de grands diamè- tres, rien ntempêche dry placer à l'intérieur un groupe de pompage. Lorsque l'encombrement devient un facteur critique, il a été envisagé déjà de mettre sous vide au moins l'une des canalisations par son extrémité libre avant accostage des pipes ; l'autre pipe ou canalisation étant obturé au plus près-de la soudure. De cette façon, on ré duit le temps de pompage par l'ouverture d'une vanné connectée au volume délimité à ltenvers de la soudure ; on n'est plus gêné par la conductance résultant de la longueur du pipe. Une autre solution est de pomper ltenvers de la soudure au travers du joint à souder, ce qui risque d'être relativement long pour descendre à 10 2 Torr du fait que les chanfreins à bords droits sont plaqués l'un contre l'autre. Afin d'augmenter la vitesse de mise sous vide du volume intérieur délimité par les bouchons d'obturation, on aura avantage à effectuer le pompage par l'extérieur des canalisations alors que les deux faces à souder sont séparées l'une de l'autre de quelques millimètres. L'invention concerne un outillage de bridage des deux canalisations alignées l'une par rapport à l'autre, outillage délimitant un volume étanche à l'envers du joint. Cet outillage de bridage réalise également l'accostage des deux extrémités sous vide des canalisations sans rupture de l'alignement et du bridage et en préservant à tout moment l'étant chéité du système. A tout moment, le volume pompé sous vide est délimité par des joints statiques assurant l'étanchéité entre l'outillage et les parois internes du tube ; il est délimité à l'extérieur évidemment par les joints de la chambre anulaire qui est venue recouvrir la zone à assembler. En de telles conditions, un vide convenable pour le soudage est obtenu en quelques secondes. Il est important que les joints dtétanchéité entre l'outillage et les canalisations, tout autant que les joints entre la machine de soudage elle-même et les canalisations ne glissent à aucun moment sous peine d'avoir un risque de fuite puisque les canalisations ne sauraient être considérées comme des pièces mécaniques de précision (tolérance dimensionnelle et état de surface) Dans la figure jointe, est représenté un tel outillage qui satisfait aux spécifications précédentes L'outillage de bridage et d'étanchéité à àl'envers du soudage comprend une partie fixe 1 et une partie mobile 2 coulissant sur la partie fixe. L'extrémité amont de la partie fire est bridée par deux jeux deexpaa- seursl9 poussés par des vérins 21 contre la surface interne du pipe 3 à raccorder sur le pipeline 4 Elle possède un joint d'étanchéité gonflable 5 situé à 20 me environ du bord à souder. Elle se prolonge par un Àt rectifié 6 sur lequel coulisse la partie mobile et se termine par une tête d'extrémité 7. La partie annulaire mobile 2 possède un joint d'étanchéité gonflable 8, un jeu d'expanseurs 9 poussés par les vérins 10 La course de cette partie mobile est d'une dizaine de millimètres Les vérins 10 sont alimentés par des canalisations hydrauliques souples 11 débouchant radialement en 12 de l'extrémité de la colonne centrale 6 et raccordées en amont 13 sur un circuit hydraulique extérieur à l'outillage de bridage Ù en est de même des canalisations l4 et raccords 15, #16 alimentant le joint d5étaachéi;;#é expansible La course de la partie mobile peut etre bloquée et comtiandée par l'in- termèdiaire des tirants 17 et des vérins poussoirs 72 prenant appui sur la tette 7 d'extrémité de la partie fixe L'opération est la suivante o lOoutillage de bridage est amené en meme temps que le pipe 3 à l'intérieur duquel il est déjà bridé ; le joint gonflable est également appliqué et il aura été éventuellement contre lé au préalable.La partie dépassante de l'outillage est introduite dans le pipeline 4 jusqu'à ce que le pipe soit situé à 4 ou 5 me du pipeline. Les deux pièces à souder sont alors positionnées l'une en regard de l'autre par des moyens extérieurs ; aussitôt que les extrémités sont de niveau (coaxiales), on actionne les vérins 10. Cette opération réalise le bridage du pipe sur le pipeline au travers de ltoutillage. Le joint d'étanchéité de la partie mobile est gonflé et il vient stappliquer hermétiquement sur la surface intérieure du pipeline. La position de la partie mobile par rapport à la partie fixe est restée bloquée pendant toutes ces opérations grâce #aux vérins poussoirs 18. La machine de soudage avec sa chambre anulaire est descendue au-dessus des extrémités des canalisations, les joints d'étanchéité de cette chambre sont serrés et on commence le pompage sous vide. Pour amener le pipe contre le pipeline, juste avant d'effectuer le soudage, on libère. le vérin poussoir 18et le pipe est rapproché puis accosté contre le pipeline. Pendant cette manoeuvre, ne se déplace sur l'outillage que la partie mobile. A aucun moment il n'y a mouvement de#s jonts d'étanchéité gonflables contre la surface du pipe ou contre celle du pipeline. Il n'y a pas de rupture d'étanchéité du fait d'un joint glissant entre ltaxe rectifié 6 et la face intérieure de la partie mobile. De même, il n'y a pas de déplacement relatif entre les expanseurs et leur appui correspondant contre le pipe ou le pipeline. Revendications 1. Dispositif d'alignement et d'étanchéité pour soudage de canalisa tions par faisceau dtélectrons sous vide, Caractérisé en ce qu'il comprend une partie fixe de bridage de l'outillage dans l'une des canalisations, portant des joints d'étan chéité et des expanseurs venant en appui contre cette première cana lisation, et une partie mobile coulissant de façon hermétique sur la partie fixe et possédant un jeu d'expanseurs et un joint gonflable d'étan chéité venant en appui contre la seconde canalisation.