Brevet FR2477261A1 — publié le 19810904

L'invention concerne la fabrication d'un appareil, par exencle un réacteur, un échangeur, un filtre ou similaire, copret un ensemble de tubes métalliques aénéralement parallèles qui traversent des perforations correspondantes d'une ou de deux parois métalliques parallèles (dites "plaques tubulaires") séparées par un intervalle et qui sont soudes aux parois aux endroits des perforations, les tu Ses et les parois étant contenus dans une enceinte, l'intérieur des tubes et l'intervalle entre les parois constituant par exemple deux circuits distincts pour des fluides respectifs qui doivent échanger des calories (réacteur, échangeur) ou abandonner des particules (filtre). Pour certaines applications, où l'on pre- voit que l'appareil sera exposé à des risques de corrosion sévère tant sur le circuit intérieur que sur le circuit extérieur, on constitue chaque paroi par une plaque massive en métal noble (par exemple en titane), solution qui présente divers inconvénients : coût élevé du métal noble, difficultes éventuelles d'approvisionnement, risque de corrosion intersticielle. La présente invention vise à éviter le recours à une plaque massive en métal noble dans un tel cas d'appareil soumis à un risque de corrosion sévère sur ses deux circuits. On v parvient, selon l'invention, en assemblant chaque tubez la paroi (ou à chaque paroi) qu'il travcrse, d'une part dans la région de la face arrière de la paroi par un soudage réalisé derlis l'in- térieur du tube et, d'autre part, dans la région de la face avant de la paroi, par un soudage réalisé à l'ex- térieur du tube, la face arrière et la face avant de la paroi désignant respectivement la face de le paroi qui est en vis-a-vis de l'autre paroi et la face opposée. Ces deux types de soudage sont en soi connus. Le soudage réalisé depuis l'intérieur de la paroi est obtenu par insertion dans le tube, jusqu'à la crofondeur désirée, d'une tête de soudage automatique qui chauffe la section intéressée du tube sans apport de matière jusqu'à assurer le soudage de cette section au pourtour de la perforation (soudure dite "à fond de trou"3. Le soudage réalisé à l'extérieur du tube est un soudage classique manuel ou avec tête automatique de soudage, avec ou sans apport de matière. Gracie à cette technique d'assemblage, il est possible de constituer la paroi métallique par une plaque en matériau résistant mécaniquement revêtue sur chaque face d'un revêtement. Le coeur fournit la résistance mécanique et les revetements fournissent la résistance à la corrosion. Le coeur est, par exemple en acier et les revêtements sont, par exemple en titane, zirconium, monel, inconel ou tout-autre métal ou alliage noble soudable. Les renetements sont identiques ou différents et sont réalises suivant leur nature par une quelconque des techniques connues : dou STage, rechargement, placage, collage. On décrira ci-arres un exemple ce mise en oeuvre de l'invention, e référence aux figures du dessin joint sur lequel - la figure 1 est une coupe schématique d'un échangeur tubulIre, , et - les figures 2 à 4 sont des coupes axiales d'une tube dans la perforation de l'une -des parois, à différentes phases de l'assemèlage. Sur la figure i, on a représenté, pour l'exemple, un échangeur tubulaire comprenant, dans une calandre 1, deux parois 2, 3 ou plaques tubulaires", disposées en parallèle avec un intervalle 4 entre les parois, et une série de tubes 5 qui traversent des perforations 6 des deux parois. Les flèches 8, 9 indiçuent sur la figure 1 la circulation des fluides respectivement à l'intérieur des tubes et autour des tubes. Selon l'invention chaque paroi 2, 3 com- prend (figures 2 à 4) un coeur épais 10 en acier entre deux revEtements minces 11, 12 en titane, par exemple. Un réseau de rainures 13 (figure 4) est ménagé de fa çon en soi connue, entre le revêtement avant 12 et le coeur 10, ces rainures relient l'ensemble des perforations 6 à un canal commun 22 luivm8me relié à l'exté- rieur (lèche 23) pour des raisons qui sont exposées par la suite. Après enfilage d'un tube 5 dans une perforation 6, on assemble le tube à la paroi concernée en réalisant dans l'ordre les opérations suivantes : (figure 2) : - exécution de la soudure "à fond de trou" 14 pour souder le tube 5 au revêtement Il constituant la face arrière de la paroi ; - contrôle de l'étanchéité de la soudure 14 par application d'une pression de gaz à l'extérieur du tube dans l'intervalle 4 et détection de la fuite éventuelle sur la face avant. Cette duplication et cette détection sont schématisés par les flèches 16, 17 et 18 sur la figure 2. (figure 3) : - exécution de la soudure 15 pour -souder le tube 5 RU revêtemervt.l2 constituant la face avant de la paroi - contrôle d'étanchéité de la soudure 15 en appliquant à l'arrière de la soudure une-pression de gaz (par exemple ammoniac ou hélium) schématisée par la flèche 1 , ce gaz arrivant par le réseau de rainures telles que 13 et détection de la fuite éven- tuelle sur la face avant, comme schématisé par les faces 20 et 21. - éventuellement, localisation et réparation des fuîtes suivies d'un deuxième contrôle, Il est à noter que le réseau de rainures est utile également pour permettre l'évacuation des gaz produit par la fusion de la soudure 15. Enfin, ce réseau permet un contrôle perma- nent ou périodique des soudures lorsque l'appareil est en exploitation. REVE@DICATIONS 1 - Procédé de fabrication d'un appareil co-.rrenant un enseble de tubes métalliques qui traverser des perforations de deux parois métal igues parallèles séparées par un intervalle et qui sont soudés de façon étanche aux parois aux endroits des perforations, caractérisé en ce qu'il comporte l'asserblage de chaque tube à l'une au moins des parois ou t il traverse, d'une part dans la région de la face arricre de la paroi autour de la perforation par un soudage réalisé depuis l'intérieur du tube et, d'autre part, dans la région de la face avant de la paroi autour de la perforation, par un soudage rea- lisé à l'extérieur du tube, la face arrière et la face avant de la paroi désignant respectivement la face de la paroi qui est en vis à vis de l'autre paroi et la face opposée. 2 - Procédé selon la revendication 1, caractérisé an ce que les deux soudages sont réalisés dans l'ordre où ils sont cités. 3 - Drocédé selon la revendication 2, caractérisé en ce qu'il comporte une opération de con trôle de l'étanchéité de la soudure réalisée par le premier soudage avant l'exécution du second soudage. 4 - Procédé selon l'une des revendications 2 et 3, caractérisé en ce qu'il comporte une opération de contrôle de l'étanchéité de la soudure concernant la face avant de ladite paroi par insufflation d'un gaz dans des rainures formées dans la paroi et débouchant à proximité de la soudure. 5 - Appareil fabriqué par un procédé selon l'une des revendications 1 à 4 et caractérisé en ce que chaque tube est soudé à l'une des parois ou à chaque paroi, par une soudure concernant la face arrière et par une soudure concernant la face avant de la paroi r - Appareil selon la revendication 5, ca- ractérisé en ce que l'une des parois ou chacune des parois comporte un coeur en matériau résistant mécaniquement entre deux revêtements en métal ou alliage noble. 7 - Appareil selon la revendication 6, caractérisé en ce qu'il comporte entre le coeur et le revêtement de la face avant un réseau de rainures reliant les perforations à un canal commun luimême relié à l'extérieur. 8 - Appareil selon l'une des revendications 5 à 7, caractérisé en ce sue l'appareil est un réac teur, un échangeur, un filtre ou similaire.