Brevet FR2481173A1 — publié le 19811030

CHAMBRE DE SOUDAGE PAR FAISCEAU D'ELECTRONS POUR L'ASSEMBLAGE BOUT A BOUT DE PIECES ALLONGEES La présente invention concerne une chambre de soudage par faisceau d'électrons destinée à l'assemblage bout à bout de deux pièces allongées qui défilent selon leur direction longitudinale au centre de cette chambre de soudage. Le soudage par faisceau d'électrons présente des avantages appréciables du fait qu'il convient à des pièces de fortes épaisseurs, qu'il permet des opérations de soudage rapides et automati- sées et qu'il n'exige pas de traitement thermique, mais il nécessite d'une part l'installation d'une enveloppe étanche pour établir le vide indispensable, enveloppe qui doit aussi assurer la protection de l'envi- ronnement extérieur contre les rayons X émis lors de l'impact du fais- ceau d'électrons sur les pièces à souder, et d'autre part l'obtention d'une grande précision dans la position du canon ou des canons à élec- trons par rapport au plan d'orientation inconnue de raccordement des deux pièces qui peuvent se déplacer par rapport à l'enveloppe. Ces deux conditions sont difficiles à réaliser conjointement, car la mise en position du canon ou des canons à électrons est rendue diffi- cile par la masse importante de l'ensemble constitué par l'enveloppe, par le canon à électrons et par l'équipage de support de positionnement et de déplacement de celui-ci, et par la déformation de l'enveloppe sous l'effet du vide. Un objet de l'invention est de faciliter la mise en position du canon ou des canons à électrons en supprimant toute liaison rigide entre d'une part le canon ou les canons à électrons ainsi que l'équipage asso- cié de support, positionnement et déplacement, et d'autre part l'enve- loppe, au moins pendant l'opération de soudage. Une caractéristique de l'invention consiste ainsi, dans une cham- bre de soudage du type énoncé plus haut comprenant un moyen de serrage lié audit équipage et pouvant enserrer une première pièce allongée à laquelle doit être ajoutée par soudage bout à bout une deuxième pièce allongée, et une enveloppe qui définit une enceinte contenant le canon ou les canons à électrons et ledit équipage associé, qui est munie à ses extrémités longitudinales de fermetures d'étanchéité rétractables pou- vant s'appliquer l'une sur la première pièce allongée, l'autre sur la deuxième pièce allongée et qui est reliée à des moyens de mise sous vide, en ce que ledit équipage est relié à ladite enveloppe par des moyens de 248 1173 liaison mécanique permettant, au moins dans une position de ceux-ci, un déplacement relatif dudit équipage et de ladite enveloppe de sorte que l'enveloppe repose sur une structure fixe, tandis que ledit équipage peut être rigidement lié à ladite première pièce allongée par ledit moyen de serrage. De cette manière, pendant l'opération de soudage, ledit équipage peut être mis en place directement sur la première pièce allongée sans avoir à déplacer en même temps l'enveloppe et sans être gêné par les déformations de celle-ci, puisqu'elle n'intervient pas dans la liaison équipage-première pièce allongée. Au contraire, en dehors des opérations de soudage proprement dites, lorsqu'on doit déplacer les pièces allongées, ledit équipage est désoli- darisé de celles-ci et il est maintenu, par sa liaison mécanique avec l'enveloppe, dans une position qui n'a pas a être très précise. Lesdits moyens de liaison mécanique peuvent être soit des moyens de liaison rigide escamotables, soit des moyens de liaison élastique. -Dans ce deuxième cas, les moyens de liaison élastiques sont avan- tageusement des vérins -pneumatiques et ceux-ci sont, de préférence, disposés pour agir les uns en direction longitudinale et les autres en direction transversale. Ces vérins sont de préférence réglables et associés à des palpeurs mesureurs de course qui en commandent le réglage. D'autres particularités de l'invention ressortiront de la descrip- tion qui va être donnée, à titre non limitatif, d'exemples de mise en oeuvre de l'invention, en se référant au dessin joint dans lequel: - la Figure I représente en coupe longitudinale un premier exemple de chambre de soudage; - la Figure 2 représente en coupe longitudinale un deuxième exemple de chambre de soudage; et - la Figure 3 représente une autre coupe longitudinale de la chambre de soudage de ce deuxième exemple. Les exemples représentés sur ces figures concernent des chambres de soudage pour tronçons de conduite de transport d'hydrocarbures, qui peuvent notamment être utilisées lors de la pose de conduites en mer et plus particulièrement lors de la pose dite "en J", o les pièces allon- gées à souder sont verticales ou peu inclinées sur la verticale, mais on comprendra que des dispositions analogues de chambres de soudage conviennent aussi au soudage à terre ou en mer de pièces allongées quelconques défilant selon une inclinaison quelconque. 2 48 1 173 Sur la Figure 1, une première pièce allongée ou un premier tronçon de conduite 1 doit recevoir à son extrémité supérieure une deuxième pièce allongée ou un deuxième tronçon de conduite 2 représenté,sur la partie droite de la figure, éloigné du tronçon 1 et>sur la partie gauche de la figure, rapproché de ce tronçon 1. Le rapprochement des deux tronçons s'effectue au moyen de vérins 3 et de sommiers 4 et 5 rendus solidaires respectivement de l'un et de l'autre des tronçons de conduite. La liaison des deux tronçons est obtenue par un soudage par faisceau d'électrons effectué à l'intérieur d'une enceinte 6 délimitée par une enveloppe 7 qui repose sur une structure fixe 8 par des pieds de liai- son 9. Le tronçon I est tenu sur la structure fixe 8 notamment par une pince 10 et une collerette Il soutenue par un appareillage mobile. A l'intérieur de l'enceinte 6 se trouvent deux canons à électrons 12 tournant autour des tronçons de conduite et un équipage associé 13 de support>de positionnement et de déplacement de ces canons, qui comprend notamment une couronne support 14 munie de bras 15 de serrage du tronçon de conduite 1, une virole porte-canon 16, un plateau inter- médiaire 17 à inclinaison réglable et divers mécanismes qui n'intéres- sent pas directement la présente invention. L'enveloppe 7 porte des pinces ouvertes 18 qui peuvent être dépla- cées radialement sous l'action de vérins 19 pour venir accrocher la couronne 14 sur l'enveloppe 7 ou, au contraire, libérer la couronne 14. L'étanchéité de l'enceinte 6 est assurée par des joints rétracta- bles 20 et 21, par exemple gonflables, venant enserrer respectivement les tronçons de conduite 1 et 2. Un dispositif interne d'étanchéité, non représenté, est introduit dans les tronçons de conduite I et 2 pour isoler la zone à souder. Le vide est effectué dans l'enceinte 6 par des moyens de pompage qui n'ont pas été représentés car ils sont classiques. Des galets 22 montés sur des bras 23 portés par les pieds 9 limi- tent le débattement latéral des tronçons de tube. Pendant l'opération de soudage proprement dite, les joints 20 et 21 sont fermés sur les tronçons de conduite, et les bras 15 enserrent fortement le tronçon de conduite 1, tandis que les pinces 18 sont écar- tées radialement et libèrent l'équipage 13 qui est, ainsi, fermement lié au tronçon de conduite I et se trouve désolidarisé de l'enveloppe 7. Pendant le déplacement longitudinal des tronçons de conduite, les pinces 18 sont, au contraire, rapprochées radialement pour solidariser l'équi- page 13 et l'enveloppe 7, tandis que les bras 15 sont desserrés et les joints 20 et 21 sont ouverts. - - Sur les Figures 2 et 3, on n'a représenté, et très schématiquement, - -..- -,ii-' que la chambre de soudage, à l'exclusion -de ses moyens de- support et des - moyens de rapprochement des tronçons de conduite à.souder bout à bout. - - La Figure 2 permet de voir une autre réalisation des moyens de. - -,:. liaison mécanique entre l'équipage 13 et l'enveloppe 7. Ces moyens se composent de vérins pneumatiques en caoutchouc 24 agissant dans le sens longitudinal, et de vérins pneumatiques en caoutchouc 25 agissant dans le sens transversal. Les vérins pneumatiques 24 supportent le poids de - l'équipage 13 tandis que les vérins. 25 compensent la composante créée par l'inclinaison de la machine de soudage et l'action de la houle. - Ces vérins sont à pression interne réglable et sont reliés à une' centrale, non représentée, d'alimentation et de régulation automatique de pression qui permet de les alimenter aux pressions convenables pendant les différentes phases de fonctionnement, de manière à obtenir les compensations partielles ou totales d'efforts que l'on souhaite. En particulier, cette centrale d'alimentation en gaz comprimé peut être commandée d'après les indications données par des palpeurs 26 qui détec- tent la course de déplacement de l'équipage 13 par rapport à l'enveloppe 7. La force de ces vérins-est ainsi facilement réglable. Elle se maintient à une valeur pratiquement constante sur une course importante. En outre, à l'une des extrémités de leur course,- l'effort à exercer augmente de façon considérable pour un très léger accroissement de la course, caractéristique importante pour limiter efficacement le débatte- ment de l'équipage 13 à l'{ntérieur de l'enveloppe 7. La Figure 3 permet de voir une réalisation du mécanisme de dépla- cement des bras de serrage 15. Chacune de ceux-ci comporte un vérin - mécanique constitué par un écrou 27 qui engrène avec une vis/entraînée -- en rotation, par l'intermédiaire d'un mécanisme de transmission 29, par un moteur pas à pas, hydraulique, électrique ou autre 30. Ce moteur peut, dans une première solution, être placé à l'intérieur de l'envelop- pe 7 sans être lié à celle-ci et la transmission 29 peut alors être rigide. Dans une deuxième solution, le moteur 30 est placé en dehors de l'enveloppe et fixé à celle-ci, la transmission 29 comportant un système de cardan. Une troisième solutionreprésentee ici consiste à fixer le moteur sur un support ou fourreau 31 entourant le bras de serrage, fourreau relié à l'enveloppe 7 par un soufflet d'étanchéité 32, la -. -.. ,o-:.-. -- transmission pouvant alors être rigide; cette dernière solution place toute la mécanique d'entraînement des bras de serrage 15 en dehors de l'enceinte à vide. Bien entendu, les modes de réalisation qui ont été décrits en se référant au dessin n' ont aucun caractère limitatif, de nombreuses modi- fications pouvant y être apportées sans sortir du cadre de l'invention. REVENDICATIONS 1.- Chambre de soudage par faisceau d'électrons destinée à l'assemblage bout à bout de deux éléments allongés qui défilent selon leur direc- tion longitudinale au centre de la chambre de soudage, comprenant au moins un canon à électrons, un équipage de support, de positionne- ment et de déplacement de ce canon ou ces canons à électrons, muni d'un moyen de serrage pouvant enserrer une première pièce allongée à laquelle doit être ajoutée par soudage bout à bout une deuxième pièce allongée, et une enveloppe qui définit une enceinte contenant le canon ou les canons à électrons et ledit équipage associé, qui est munie à ses extrémités longitudinales de fermetures d'étanchéité rétractables pouvant s'appliquer l'une sur la première pièce allon- gée, l'autre sur la deuxième pièce allongée et qui est reliée à des moyens de mise sous vide, caractérisée en ce que ledit équipage (13) est relié à ladite enveloppe (7) par des moyens de liaison mécanique (18, 24, 25) permettant, au moins dans une position de ceux-ci, un déplacement relatif dudit équipage et de ladite enveloppe de sorte que l'enveloppe (7) repose sur une structure- ledit équipage (13) peut être rigidement lié (1) par ledit moyen de serrage (15). 2.- Chambre de soudage selon la revendication 1, lesdits moyens de liaison mécanique sont des de escamotables (18, 19). 3.- Chambre de soudage selon la revendication 1, lesdits moyens de liaison mécanique sont des tique (24, 25). 4.- Chambre de soudage selon la revendication 3, lesdits moyens de liaison élastique (24, 25) vérins pneumatiques. 5.- Chambre de soudage selon la revendication 4, ces vérins comprennent des vérins tion longitudinale et des transversale. fixe (8) tandis que à ladite première pièce caractérisée en ce que moyens de liaison rigi- caractérisée en ce que moyens de liaison élas- caractérisée en ce que sont constitués par des caractérisée en ce que (24) agissant en direc- vérins (25) agissant en direction 6. - Chambre de soudage selon la revendication 4 ou 5, caractérisée en ce que les vérins pneumatiques (24, 25) sont des vérins à force réglable. 7. - Chambre de soudage selon la revendication 6, caractérisée en ce que les vérins à force réglable (24, 25) sont associés à des palpeurs mesureurs de course (26) qui en commandent le réglage. 8. - Chambre de soudage selon l'une des revendications précédentes, caractérisée en ce que ledit moyen de serrage (15) est entraîné par des moteurs disposés à l'intérieur de l'enveloppe (7). 9. - Chambre de soudage selon l'une des revendications 1 à 7, caractéri- sée en ce que ledit moyen de serrage (15) est entraîné par des moteurs disposés sur l'enveloppe (7) et à l'extérieur de celle-ci, au moyen d'une mécanique d'entraînement à système de cardan. 10. - Chambre de soudage selon l'une des revendications 1 à 7, caractéri- sée en ce que ledit moyen de serrage (15) est entraîné par des moteurs (30) disposés, avec des mécaniques d'entraînement (29), en dehors de l'enveloppe (7) et fixes sur des supports (31) qui sont reliés à l'enveloppe (7) par des soufflets (32).