Brevet FR2481174A1 — publié le 19811030

CHAMBRE DE SOUDACE A VIDE POUR LE SOUDAGE BOUT A BOUT PAR FAISCEAU D'ELECTRONS DE PIECES ALLONGEES ET PROCEDE D'UTILISATION D'UNE TELLE CHAMBRE La présente invention concerne une chambre de soudage à vide destinée au soudage bout à bout par faisceau d'électrons 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 l'installation d'une enveloppe étanche pour créer une enceinte dans laquelle on peut faire le vide indispensable à l'opération de soudage. Or, l'enceinte ainsi créée présente, lorsqu'il s'agit de pièces allongées de grandes dimensions, un volume très important qu'il est long et coûteux de remettre sous vide à chaque opération de soudage après la mise à la pression atmosphérique qu'entraîne l'introduction dans la chambre de soudage d'une nouvelle pièce allongée. La présente invention se propose de réduire le volume alternative- ment mis à la pression atmosphérique et soumis au vide, tout en bénéfi- ciant d'un grand volume de dégazage. Un objet de l'invention consiste ainsi, dans une chambre de sou- dage à vide pour le soudage bout à bout, par faisceau d'électrons, de deux pièces allongées qui défilent selon leur direction longitudinale au centre de cette chambre, comprenant une enveloppe qui est munie à ses extrémités longitudinales de fermetures d'étanchéité rétractables pou- vant s'appliquer respectivement sur l'une et l'autre des deux pièces allongées et qui définit une enceinte contenant un canon ou des canons à électrons et un équipage associé de support, de positionnement et de déplacement de ce canon ou ces canons à électrons, à diviser ladite enceinte en deux parties pouvant communiquer entre elles: un sas central qui permet le passage des pièces allongées lorsque lesdites fermetures d'étanchéité sont rétractées et une sous-enceinte périphé- rique qui contient le canon ou les canons à électrons et ledit équipage associé, par un ensemble de joints d'étanchéité rétractables répartis longitudinalement entre ladite enveloppe e.t ledit équipage et à l'inté- rieur dudit équipage. Ces joints d'étanchéité rétractables sont de préférence des joints 248 1174 gonflables et formés d'une paire de deux joints élémentaires disposés parallèlement l'un à l'autre en prévoyant un moyen de pompage de l'espace intermédiaire compris entre ces deux joints élémentaires. Les conduits de liaison entre d'une part les joints gonflables ou lesdits espaces intermédiaires se trouvant à l'intérieur dudit équipage et d'autre part l'extérieur de l'enveloppe comportent avantageusement au moins une portion flexible et extensible. Les joints d'étanchéité rétractables disposés entre l'enveloppe et l'équipage sont de préférence placés dans des chicanes et exercent leur action transversalement. Ils ont avantageusement sensiblement une dispo- sition et des dimensions identiques à l'une et à l'autre des extrémités longitudinales de l'enveloppe. Il est avantageux, pour la mise sous vide de l'enceinte, de prévoir d'une part au moins un conduit de pompage débouchant dans le sas central et relié à une première installation de pompage et d'autre part au moins un conduit de pompage débouchant dans la sous-enceinte périphérique et relié à une deuxième installation de pompage. D'autres particularités et avantages de l'invention ressortiront de la description que l'on va donner, à titre non limitatif, d'un exemple de réalisation de l'invention, en se référant à la figure ci- jointe dans laquelle on a représenté en coupe longitudinale une chambre de soudage plus particulièrement destinée au soudage de tronçons de conduite de transport d'hydrocarbures, notamment lors d'une pose dite "en J" de conduite en mer, mais il est évident que des dispositions analogues s'appliquent au soudage à terre de pièces allongées, pleines ou creuses, défilant selon une direction longitudinale d'inclinaison quelconque. Sur cette figure, 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, et la liaison de ces deux tronçons doit s'effectuer au moyen d'un soudage par faisceau d'électrons réalisé à l'intérieur d'une enceinte 3 délimitée par une enveloppe 4 et des fermetures étanches, constituées par des éléments gonflables 5 et 6, portées par les extrémités longitudinales de l'enveloppe 4 et venant s'appliquer, à l'état gonflé, contre les tronçons de conduite 1 et 2, un organe d'étanchéité interne non repré- senté étant inséré à l'intérieur des pièces allongées, dans le cas de pièces creuses comme ici, pour y assurer l'étanchéité interne de la zone de soudage en s'appuyant sur les surfaces internes des tronçons 1 et 2 de part et d'autre de la surface de jonction 7 de ceux-ci. - Les canons à électrons, non représentés, sont portés par un équipage 8 comprenant notamment une couronne porte-canons 9, un plateau d'inclinaison 10 et une couronne Il qui porte des bras, non représentés, pouvant enserrer le tronçon de conduite 1 et fixer rigidement sur celui- ci l'ensemble de l'équipage 8. Les éléments constituant l'équipage 8 sont en quelque sorte empilés longitudinalement et les couronnes 9 et 11, qui sont séparées l'une de l'autre pour permettre une inclinaison et une rotation de la couronne 9 par rapport à la couronne 11, peuvent constituer une paroi étanche s'étendant d'une extrémité longitudinale à l'autre de l'enveloppe 4, grâce à un joint d'étanchéité rétractable 12 constitué par une paire de joints élémentaires annulaires gonflables 13 et 14 entre lesquels se trouve un espace intermédiaire 15 soumis au vide. Ce joint 12 a un débattement qui permet de conserver l'étanchéité lorsque, la sous- enceinte périphérique étant seule sous vide, les couronnes 9 et Il se déplacent l'une par rapport à l'autre pour la mise en position exacte du canon ou des canons à électrons, à la suite d'une opération de palpage de la section du tronçon de conduite 1 à laquelle doit être raccordé le tronçon de conduite 2, par exemple. Les joints élémentaires 13 et 14 exercent leur action (pression) en direction longitudinale. Ils sont portés par la couronne Il et s'appuient contre la couronne 9 par des surfaces rainurées 16, 17. Le vide est réalisé dans l'espace intermédiaire 15 par l'intermédiaire d'un conduit 18 comportant une portion 19 flexible. et extensible et sortant de l'enceinte 3 par un raccord 20. Les installations de pompage exté- rieures à l'enveloppe 4, qui sont de type classique, n'ont pas été représentées. Le gonflage des joints élémentaires 13 et 14 est effectué par l'intermédiaire de conduits 21 et 22 que l'on a supposé réunis dans un conduit 23, muni d'une portion flexible et extensible 24, sortant de l'enceinte 3 par un raccord 25, mais qui pourraient être reliés à l'extérieur séparément, le joint élémentaire 14, qui, en fonctionnement, est entouré par du vide, pouvant être gonflé à une pression moindre ou même être mis simplement à la pression atmosphérique. Les installations 35 de gonflage extérieures à l'enveloppe 4, qui sont classiques, n'ont pas été représentées. Aux extrémités longitudinales de l'enveloppe 4, des joints d'étanchéité rétractables 26 et 27 assurent l'étanchéité entre cette enveloppe 4 et respectivement la couronne Il et la couronne 9. 248 117 4 Comme ces deux joints 26 et 27 sont identiques, on ne décrira que l'un d'eux, le joint 27. Celui-ci se compose d'une paire de-joints élémen- -taires annulaires gonflables 28 et 29,portés par des nervures cylindri- ques 30 et 31 solidaires de l'enveloppe 4 et faisant chicanes avec des nervures cylindriques 32 et 33 portées par la couronne 9. Ces joints élémentaires 28, 29 exercent leur action dans une direction transversale et radiale et leur face d'appui contre les nervures 32 et 33 est rainu- rée. L'espace 34 intermédiaire compris entre les joints élémentaires 28 et 29 est mis sous vide par un conduit 35 sortant de l'enceinte 3 par un raccord 36. Le gonflage des joints élémentaires 28 et 29 s'effectue par l'intermédiaire de conduits 37 et 38 qui sont réunis dans un conduit 39 sortant de l'enceinte 3 par un raccord 40, mais qui pourraient être séparés pour appliquer des pressions différentes dans les deux joints élémentaires, comme on l'a déjà expliqué au sujet des joints élémentaires 13 et 14. Une action radiale des joints élémentaires 28, 29 a été préférée à une action longitudinale pour réduire les débattements au niveau des joints lors de la mise en place exacte du canon ou des canons à élec- trons. Il est important que les joints 26 et 27 aient une disposition et des dimensions sensiblement identiques pour éviter des surcharges méca- niques lorsque la sous-enceinte périphérique est seule sous vide. L'ensemble des joints 12, 26 et 27 divise l'enceinte 3 en deux parties: un sas central 41 et-une sous-enceinte périphérique 42 qui. peuvent soit être séparées l'une de l'autre soit mises en communication entre elles selon la position non rétractée ou rétractée de ces joints. Un tube 43 muni d'une portion flexible et extensible 44 relie le sas 41 à une vanne d'entrée d'air 45 qui permet, notamment, d'introduire lorsqu'on le désire, l'air sec dans le sas central 41, comme on-le verra plus loin. Au moins un conduit de pompage tel que le conduit 46 débouche dans la sous-enceinte périphérique 42 et au moins un conduit de pompage tel que le conduit 47 débouche dans le sas central 41. Le conduit 47 comporte une portion 48 flexible et extensible et il se poursuit par un passage dans, la couronne Il débouchant dans le sas 41 par au moins une ouverture 49. Le conduit de pompage 46 est relié à une installation de pompage, - non représentée, établissant un vide poussé, par exemple de l'ordre de 248 1174 103 torr. Le conduit de pompage 47 est relié à une autre installation de pompage, non représentée, établissant plus rapidement un vide relati- -1 vement moins élevé, par exemple de l'ordre de 10 torr. Lorsqu'on doit remettre sous vide la totalité de l'enceinte 3, on peut tout d'abord envoyer par le tube 43 un courant d'air sec dans le sas 41, puis, les éléments gonflables 5 et 6 étant appliqués contre les tronçons de conduite 1 et 2, on effectue un premier vide dans le sas 41 par l'intermédiaire du conduit de pompage 47, après quoi les joints.12, 26 et 27 sont rétractés et le vide nécessaire au soudage est obtenu par l'installation de pompage reliée au conduit de pompage 46, qui agit à partir d'un vide intermédiaire entre le premier vide et le vide néces- saire au soudage, obtenu par dilution dans toute l'enceinte 3 de l'air restant dans le sas central 41, et qui fonctionne ainsi dans d'excellen- tes conditions. On remarquera que le sas central 41 présente, outre l'intérêt de diminuer le volume mis périodiquement à la pression-atmosphérique, l'avantage de réduire les surfaces métalliques soumises à un regazage lors de cette mise à la pression atmosphérique. Les dispositions de réalisation qui ont été décrites dans cet exemple n'ont évidemment aucun caractère limitatif, de nombreuses modi- fications pouvant y être apportées sans sortir du cadre de l'invention. 2 4-8 1 1 7 4 REVENDICATIONS 1. - Chambre de soudage à vide pour le soudage bout à bout, par faisceau d'électrons, de deux pièces allongées qui défilent selon leur direc- tion longitudinale au centre de cette chambre, comprenant une enve- loppe qui est munie à ses extrémités longitudinales de fermetures d'étanchéité rétractables pouvant s'appliquer respectivement sur l'une et l'autre des deux pièces allongées et qui définit une enceinte contenant un canon ou des canons à électrons et un équipage associé de support, de positionnement et de déplacement de ce canon ou ces canons à électrons, caractérisée en ce que ladite enceinte est divisée en deux parties pouvant communiquer entre elles: un sas central (41) qui permet le passage des pièces allongées (1, 2) lorsque lesdites fermetures d'étanchéité (5, 6) sont rétractées et une sous-enceinte périphérique (42) qui contient le canon ou les canons à électrons et ledit équipage associé (8), par un ensemble de joints d'étanchéité rétractables (12, 26, 27) répartis longitu- dinalement entre ladite enveloppe (4) et ledit équipage (8) et à l'intérieur dudit équipage. 2. - Chambre de soudage selon la revendication 1 caractérisée en ce que lesdits joints d'étanchéité rétractables sont des joints gonflables (13, 14, 28, 29). 3. - Chambre de soudage selon la revendication 1 ou 2, caractérisée en ce que chaque joint d'étanchéité rétractable (12 - 27) est formé d'une paire de deux joints élémentaires (13, 14 - 28, 29) disposés parallèlement l'un à l'autre avec un moyen de pompage de l'espace intermédiaire compris entre ces deux joints élémentaires. 4. - Chambre de soudage selon la revendication 2, caractérisée en ce que les joints d'étanchéité rétractables gonflables (13, 14) disposés à l'intérieur dudit équipage sont reliés à l'extérieur de l'enve- loppe (4) par des conduits (23) dont au moins une portion (24) est flexible et extensible. 5. - Chambre de soudage selon la revendication 3, caractérisée en ce que le moyen de pompage de l'espace intermédiaire (15) compris entre deux joints élémentaires (13, 14) d'une paire disposée à l'inté- rieur dudit équipage comporte un conduit (18) dont au moins une portion (19) est flexible et extensible. 6. - Chambre de soudage selon l'une des revendications précédentes, caractérisée en ce que les joints d'étanchéité rétractables (12) disposés à l'intérieur dudit équipage (8) agissent longitudinale- ment. 7. - Chambre de soudage selon l'une des revendications précédentes, caractérisée en ce que les joints d'étanchéité rétractables (26, 27) disposés entre l'enveloppe (4) et l'équipage (8) sont placés dans des chicanes (30, 31, 32, 33) et agissent transversalement. 8. - Chambre de soudage selon la revendication 7, caractérisée en ce que les joints d'étanchéité rétractables (26, 27) disposés entre l'enveloppe (4) et l'équipage (8) ont une disposition et des dimen- sions sensiblement identiques à l'une et à l'autre des extrémités longitudinales de l'enveloppe (4). 9. - Chambre de soudage selon l'une des revendications précédentes, caractérisée en ce qu'au moins un conduit de pompage (47) débouche dans le sas central (41) et au moins un autre conduit de pompage indépendant (46) débouche dans la sous-enceinte périphérique (42). 10. - Chambre de soudage selon la revendication 9, caractérisée en ce qu'au moins un conduit de pompage (47) débouchant dans le sas central (41) sort de celui-ci en passant dans la sous-enceinte périphérique (42) et comporte dans celle-ci au moins une portion flexible et extensible (48). Il. - Chambre de soudage selon la revendication 10, caractérisée en ce qu'au moins un conduit de pompage (47) débouche dans le sas central (41) par au moins une ouverture (49) ménagée dans une couronne (11) dudit équipage (8), couronne formant une portion du passage de ce conduit dans la sous-enceinte périphérique (42). 12. - Procédé d'utilisation d'une chambre de soudage selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que la sous-enceinte 48 1 174 périphérique (42) reste constamment sous vide tandis que, par le jeu des joints d'étanchéité rétractables (12, 26, 27), le-sas central (41) est isolé de la sous-enceinte périphérique entre les opérations de soudage et se trouve en communication avec cette sous-enceinte périphérique pendant les opérations de soudage. 13. - Procédé selon la revendication 12, caractérisé en ce qu'avant de mettre en communication le sas central (4I) avec la sous-enceinte- périphérique, on réalise un premier vide dans le sas central (41), après quoi les joints d'étanchéité rétractables (12, 26, 27) sont rétractés et le vide nécessaire au soudage est établi dans la totalité de l'enceinte(3), - i a