Brevet FR2474370A1 — publié le 19810731

Dispositif pour supporter le bain de soudure de première passe dans le soudage en bout automatique de tubes. La présente invention concerne un dispositif com- prenant des cales en cuivre indépendantes qui, du fait qu'elles sont positionnées automatiquement à la fois dans le sens horizontal et dans le sens radial et qu'elles s'adaptent d'elles-mêmes parfaitement à la circonférence intérieure de tubesou tuyauxde diamètresdifférentssans aucun intervalle entre leurs surfaces en contact, leurs assurent un support efficace du bain de soudure de première passe dans le soudage en bout automatique desdits tubes ou tuyaux. Il est bien connu que,lorsque l'on effectue la première passe, c'est-àdire le cordon formant la racine de la soudure, à partir de l'extérieur lors du soudage en bout automatique de tubes.,,il est nécessaire d'utiliser un dispositif de support arrière disposé dans les tubes devant être soudés en bout à l'endroit des bords en contact du chanfrein de soudage, le but de ce dispositif de support étant de supporter le bain de soudure qui, sans cela, tomberait dans les tubes dès que les- dits bords minces d'acier en contact fondent pendant la première passe. Le dispositif de support est généralement monté sur le dispositif d'accouplement intérieur utilisé pour maintenir dans une position bout à bout les deux tubes devant être soudés l'un à l'autre afin que, lorsque les deux tubes sont dans cette position bout à bout, le dispositif de support précité soit à coup sûr parfaitement centré et repose sur lesdits bords du chanfrein de soudage. Dans l'état présent de la technique, on connaît déjà deux types différents de dispositifs destinés à être montés sur les dispositifs d'accouplement intérieurs pour le support du bain de soudure de première passe. Le premier type de dispositif connu est formé essentiellement par une bague composée de parties indépendantes en cuivre ayant une longueur d'un quart ou d'une moitié de circonférence, ces parties étant déplacées radialement, cela jusqu'à ce qu'elles reposent sur la circonférence intérieure des tubes devant être soudés en bout, 247437O par des systèmes de poussée radiaux de divers types supportés par le dispositif d'accouplement intérieur. Toutefois, un tel dispositif connu présente une série d'inconvénients dont le principal réside dans le fait que lesdites parties de bague se trouvent en contact latéralement l'une avec l'autre uni- quement pour un diamètre déterminé de circonférence qui n'est pas toujours le même que la circonférence intérieure des tubes devant être soudés. Il en résulte que,lorsque l'on déplace radialement ces parties pour qu'elles s'adaptent à ladite circonférence intérieure des tubes, elles s'écartent l'une de l'autre en créant, entre leurs bords en regard, des ouvertures, des fentes ou des intervalles o le bain de soudure n'est plus supporté. Un autre inconvénient de ce dispositif connu réside dans le fait que lesdites parties indépendantes en cuivre sont trop longues pour pouvoir s'adapter efficacement à la circon- férence intérieure des tubes devant être soudés, spécialement lorsque cette circonférence est plus ou moins ovale. Enfin, un autre inconvénient est dé aux complications de structure entraînées par l'installation dans le dispositif d'accouplement intérieur d'un système de poussée radiale des- tiné auxdites parties de bague. Tous les inconvénients précités sont pratiquement éliminés dans le second type de dispositif connu qui utilise en réalité les pistons radiaux du dispositif d'accouplement intérieur pour le déplacement radial et qui peut s'adapter à un plus grand nombre de longueurs de circonférence sans créer d'ouvertures ou d'inter- valles. Plus spécifiquement, ce dernier dispositif connu est constitué par un ensemble de cales indépendantes en cuivre sensiblement rectangulaires disposées côte à côte sous la forme d'une bague>le long de leurs surfaces inclinées,et vissées sur un ensemble sous-jacent correspondant de supports de cales qui sont eux-mêmes supportés de façon élastique par les pistons radiaux du connecteur intérieur au moyen de res- sorts de poussée radiaux. De cette manière, le déplacement radial des pistons du dispositif d'accouplement intérieur, en coopération avec l'action desdits ressorts de poussée axiaux, amène lesdites cales à exercer de façon élastique une pression contre la surface intérieure des tubes devant être soudés, et les cales peuvent adapter leur circonférence à la circonférence inté- rieure desdits tubes grâce à leurcglissement approprié les unes par rapport aux autres dans la direction radiale,le long de leurs surfaces en contact inclinées, cela à l'encontre de l'action de leurs ressorts de poussée radiaux, de manière que leur circonférence soit amenée à diminuer ou à augmenter sans entraîner l'apparition d'ouvertures ou d'intervalles, grâce au fait que lesdits bords inclinés restent toujours mutuellement en contact. Toutefois, ce second type de dispositif présente également des inconvénients. A ce sujet, le glissement radial précité entre les cales, lors de l'adaptation de celles-ci à la circonférence intérieure des tubes devant être soudés, donne nécessairement lieu à l'apparition de dénivellementsou gradin5entre les cales adjacentes et il se forme donc des cavités qui sont la cause de défauts de soudage. De plus, la surface extérieure de la bague formée par lesdites cales contient les têtes des vis qui fixent les cales auxsupports de cales sous-jacents respectifs et ceci limite considéra- blement la face annulaire utile sur laquelle le bain de soudure peut reposer. Enfin, il va de soi que1pour ne pas créer d'ouvertures ou d'intervalles dangereux, il faut que le glis- sement radial précité entre les cales soit limité à l'épais- seur de la cale, laquelle ne doit pas être trop grande, cela ayant pour conséquence que le dispositif ne peut s'adapter de lui-même qu'à une gamme limitée de circonférence-. La présente invention a pour objet de remédier à ces derniers inconvénients en procurant un nouveau dispositif de support de bain de soudure de première passe qui peut être appliqué à une large gamme de circonférences et qui s'adapte de façon parfaite à la surface intérieure des tubes devant être soudés non seulement en ne créant pas d'ouvertures ou d'intervalles, mais en ne créant pas non plus de dénivellements ou cavités et qui présente une large face de support utile pour le bain de soudure. 24 7437O On obtient essentiellenent ce résultat en utilisant un ensemble de cales indépendantes en cuivre de forme trapé- zoïdale qui sont fixées, leursbaseiétant alternativement inversées, à des éléments de support de cales supportés librement par des axes horizontaux solidaires de blocs de support supportés de façon élastique par les pistons radiaux du dispositif d'accouplement intérieur au moyen de ressorts de poussée radiaux et qui sont maintenues de façon élastique et constantepressées les unes contre les autres à la façon d'une bague le long de leurs côtés inclinés par des ressorts de poussée horizontaux supportés par lesdits axes horizontaux respectifs et agissant de façon alternée sur les faces opposées desdits éléments de support de cales. De cette manière, non seulement les cales peuvent effectuer un déplacement relatif radial mais également un déplacement relatif horizontal et, du fait de l'action desdits ressorts de poussée radiaux et horizontaux, elles se position- nent d'elles-mêmes dans le sens horizontal et dans le sens radial et peuvent facilement s'adapter à différentes circon- férences, même d'une forme plus ou moins ovale, sans créer d'intervalles ou de gradinsentre les surfaces en contact des cales. Il en est ainsi en raison du fait que, lorsque les cales en cuivre indépendantes se déplacent horizontalement les unes par rapport aux autres par glissement le long de leurs côtés inclinés dans la mesure permise par les ressorts de poussée horizontaux respectifs, elles modifient la circon- férence de la bague. En outre, l'inclinaison et la longueur desdits côtés inclinés qui sont en contact et que comportent les cales permettent une large plage de coulissement et, de ce fait, une large variation de ladite circonférence de la bague, ce qui permet à la bague de s'adapter à des tubes dont le diamètre diffère même de + 2 à 3 cm. De plus, l'action continue desdits ressorts de poussée horizontaux assure un contact continu entre les diverses cales de sorte qu'il ne peut se former entre celles-ci ni intervalles, ni gradins ou dénivellations. Fnfin, du fait que les supports de caleset de ce fait les cales ellesmêmes>sont montés de façon libre sur des axes horizontaux et peuvent, par k474370 conséquent, tourner autour des axes géométriques desdits axes, ilva de soi que les diverses cales indépendantes peuvent facilement s'adapter à des circonférences de tubes plus ou moins ovalisés devant être soudés en bout. En résumé, le dispositif réalisé selon la présente invention et destiné au support du bain de soudure de première passe dans le soudage automatique en bout de deux tubes maintenus assemblés par l'action de deux ensembles circonférenciels, disposés en regard, de pistons radiaux d'un dispositif d'ac- couplement intérieur, le dispositif susvisé de support de bain de soudure comprenant un ensemble de cales indépendantes en cuivre disposées sous la forme d'une bague et fixées respectivement à un ensemble sous-jacent correspondant d'éléments de support de cales qui sont eux-mêmes supportés de façon élastique par un desdits ensembles circonférenciels de pistons radiaux du dispositif d'accouplement intérieur précité au moyen de ressorts de poussée radiaux, ebtcarac- térisé par le fait que lesdites cales indépendantes en cuivre ont une forme trapézoïdale, sont fixées, leur base étant alternativement inversée, à des éléments de support supportés de façon libre par des axes horizontaux solidaires de blocs de support qui sont eux-mêmes supportés élastiquement par un desdits ensembles circonférencie]s de pistons radiaux du dispositif d'accouplement intérieur précité à l'aide desdits ressorts de poussée radiaux, et sont maintenus presséesde façon élastique et constante les unes contre les autres à la manière d'une bague,le long de leurs côtés inclinés par des ressorts de poussée horizontaux supportés par lesdits axes horizontaux et agissant de façon alternée sur les faces opposées desdits éléments de support de cales. Selon une autre caractéristique de la présente invention, les cales trapézoïdales en cuivre précitées sont fixées aux éléments de support de cales respectifs par des vis qui pénètrent dans la surface des bases desdites cales. De cette manière, la face annulaire utile pour sup- porter le bain de soudure de première passe est très grande car elle n'est pas diminuée par la présence d'éléments métal- liques (vis). k474370 On va décrire la présente invention de façon plus détaillée en se référant aux dessins annexés qui montrent à titre illustratif et non limitatif un mode de réalisation préféré et sur lesquels: la figure 1 est une vue longitudinale schématique partiellement en coupe de deux tubes ou tuyaux devant être soudés en bout, ces tubes étant maintenus assemblés par un dispositif d'accouplement intérieur sur lequel est monté le dispositif destiné à supporter le bain de soudure; la figure 2 est une vue isométrique à grande échelle de deux éléments constitutifs adjacents du dispositif destiné au support du bain de soudure conformément à la présente invention; la figure 3 est une vue latérale suivant A-A de la figure 2; et la figure 4 est une vue latérale suivant B-B de la figure 2. En se référant aux figures, on voit que les références 1 et 2 désignent respectivement deux tuyaux devant être soudés en bout l'un à l'autre au chanfrein circonférenciel 3 et que la référence 4 désigne d'une façon générale le dispo- sitif d'accouplement intérieur muni de deux ensembles cir- conférenciels, disposés en regard l'un de l'autre, de pistons radiaux 5 et 6 respectifs, qui, lorsqu'ils sont pressés radialement contre les surfaces intérieures du tube 1 et du tube 2, respectivement,maintiennent ces tubes centrés etmutuel- lement assemblés pendant l'opération de soudage. Pour empêcher le bain de soudure de première passe de tomber dans les tubes, un dispositif 7 destiné à supporter ledit bain est monté entre lesdits tubes à l'endroit des bords en contact du chanfrein de soudage 3. Le dispositif 7 selon la présente invention est cons- titué essentiellement par un ensemble de cales ou segments indépendants 8 en cuivre, de forme trapézoïdale, ces cales étant disposées côte à côte le long deleurs côtés inclinés 9 pour former une bague et étant placées avec leun bases 10 et 11 alternativement inversées de manière telle que la petite base 10 d'une des cales soit adjacente à la grande base 11 des k474370 deux cales adjacentes et vice versa, comme on peut le voir clairement sur la figure 2. De façon plus particulière, chaque cale trapézoïdale 8 en cuivre est montée sur un élément de support de cale sous-jacent 12 auquelelle est fixéeà l'aide de vis 13 qui pénètrent dans la surface 14 de la grande base 11 de la cale et à l'aide de la vis 15 qui pénètre dans la surface de la petite base 10 de la cale (voir particulièrement la figure 2). De cette manière, la face annulaire extérieure de la bague formée par les cales 8 est entièrement disponible pour sup- porter le bain de soudure de première passe, étant donné qu'elle n'est paslimitée par la présence d'éléments de fixa- tion métalliques. L'élément 12 de support de cale est supporté librement par un axe horizontal 17 solidaire d'un bloc de support 18 dans un alésage vertical dans lequel est disposé un piston radial 6 d'un des deux ensembles précités. Ledit bloc de support 18 est poussé radialement vers l'extérieur par un ressort radial 19 de poussée qui agit entre la face inférieure du bloc 18 et un collet 20 du piston 6 et est empêché de s'échapper dudit piston radial 6 par un épaulement et une rondelle d'espacement 21 fixée, à la tête du piston radial 6 par une vis d'accouplement 22. Sur la face du bloc de support 18 opposée à celle supportant l'axe horizontal 17 est fixée une plaque d'arrêt 23 qui coopère avec une bague d'arrêt 24 que comporte le dispositif d'accouplement intérieur 4 et contre laquelle elle repose pour empêcher toute rotation du bloc de support 18 autour de l'axe du piston radial 6 de manière que ledit bloc de support 18 ne puisse se déplacer que radialement. Enfin, ledit élément 12 de support de cale est dimen- sionné de manière que la cale trapézoïdale 8 soit maintenue dans une position radialement en saillie par rapport à la tête de ladite vis d'accouplement 22 (voir figures 2 et 4), et les cales trapézoïdales 8 en cuivre sont maintenuesde façon élastique et constantepressées l'une contre l'autre le long de leurs côtés inclinés 9 par des ressorts de poussée hori- zontaux respectifs 24 qui sont supportés par lesdits axes E474370- horizontaux 17 et sont agencés de manière à agir alterna- tivement sur les faces opposées desdits éléments 12 de sup- port de cale. Plus particulièrement, un ressort 24 est disposé entre la face extérieure 12' d'un support 12 de cale (voir figure 3) et l'écrou de blocage 25 vissé sur l'extrémité libre dudit axe horizontal 17 tandis que, dans le cas de la cale adjacente, le ressort 24 est disposé entre les faces opposées du bloc de support 18 et du support ad- jacent 12 (voir figure 4) de cale. Le mode de fonctionnement d'un tel dispositif est évident. Lorsque l'ensemble circonférenciel de pistons radiaux 6 du dispositif d'accouplement intérieur 4 est déplacé radia- lement pour bloquer le tube 2, il déplace aussi radialement l'ensemble de cales trapézoïdales 8 en cuivre qui viennent en contact avec la surface intérieure dudit tube 2 avant les pistons. Au fur et à mesure que les pistons se déplacent radialement pour que leurs têtes 22 viennent exercer une pression contre ladite surface intérieure, non seulement les cales 8 sont pressées élastiquement contre ladite surface intérieure par suite de la compression des ressorts de poussée radiaux 19, mais les cales glissent aussi horizontalement le long de leurs côtés inclinés 9 en contact par suite de la compres- sion de leurs ressorts de compression horizontaux 24 de sorte que la bague qu'elles forment s'adapte à la circonférence de ladite surface intérieure. En outre, du fait que les supports 12 de cales, et par conséquent. les cales 8,sont montés de façon libre sur les axes horizontaux 17 et peuvent, par conséquent, tourner autour des axes géométriques desdits axes, les cales 8 peuvent s'adapter même à des formes ovales de ladite surface intérieure sans former d'intervalles ou de gradins à l'endroit de leurs côtés inclinés 4 en contact. Enfin, du fait que les cales trapézoidales sont indépendantes et se positionnent d'elles-mêmes à la fois dans le sens horizontal et dans le sens radial, elles peuvent parfaitement former des cercles qui sont ovalisés et/ou ont des diamètres différents de + 2 à 3 cm. Il est bien entendu que la description qui précède :474370 n'a été donnée qu'à titre purement illustratif et non limitatif et que des variantes ou des modifications peuvent y être apportées dans le cadre de la présente invention. a474370 REVENDICATIONS 1. Dispositif pour supporter le bain de soudure de première passe dans le soudage en bout automatique de deux tubes maintenus assemblés par l'action de deux ensembles circonférenciels, disposés en regard, de pistons radiaux d'un dispositif d'accouplement intérieur, le dispositif de support de bain de soudure utilisé comprenant un ensemble de cales indépendantes en cuivre disposées sous la forme d'une bague et fixées respectivement à un ensemble sous- jacent correspondant d'éléments de support de calesqui sont eux-mêmes supportés de façon élastique par un desdits ensembles circonférenciels de pistons radiaux du dispositif d'accouplement intérieur précité au moyen de ressorts de poussée radiaux, caractérisé par le fait que lesdites cales indépendantes en cuivre ont une forme trapézoïdale, sont fixées à leursbasesalternativement inverséesaux éléments de support de cales supportés de façon libre par des axes horizontaux solidaires de blocs de support qui sont eur- mêmes supportés de façon élastique par un desdits ensembles circonférenciels de pistons radiaux du dispositif d'accou- plement intérieur précité au moyen desdits ressorts radiaux de poussée, et sont maintenuesde façon élastique l'une contre l'autre le lona de leurs côtés inclinés, en formant une bague, pardes ressorts de poussée horizontaux respectifs supportés par lesdits axes horizontaux et agissant alter- nativement sur les faces opposées desdits éléments de support de cales. - 2. Dispositif suivant la revendication 1, caractérisé par le fait que lesdites cales trapézoïdales en cuivre sont fixées aux éléments de support de cales respectifs par des vis qui pénètrent dans la surface des bases desdites cales.