Brevet FR2489729A1 — publié le 19820312

La présente invention concerne la métallurgie, plus précisément le laminage de tubes, et a notamment pour objet un dispositif d'ébavurage intérieur de tubes soudés électriquement. On connait un grand nombre de dispositifs divers pour l'ébavurage intérieur, équipés de systèmes mécaniques d'action sur la bavure (voir, par exemple, le brevet Grande Bretagne nO 1 248 350 ou le certificat d'auteur d'invention U. R. S. S. nO 428 814). Tous ces dispositifs sont fondés sur la présence de contacts entrele tube soudé et des éléments de retenue en serrage des structures du dispositif: entre le tube et l'outil de coupe. Toutefois, ces dispositifs étant soumis à des surcharges thermiques et dynamiques, sont rapidement mis hors d'usage, et le remplacement de l'outil de coupe requiert des arrêts fréquents de l'installation ; il s'ensuit un abaissement du rendement du matériel de production, un accroissement du coût de fabrication des tubes. En outre, ces dispositifs impliquent des prescriptions plus sévères quant à la précision de l'emplacement du cordont de soudure dans la zone d'action de l'outil de coupe, ce qui entraîne une augmentation du coût du matériel de soudage. On connaît un dispositif pour l'ébavurage intérieur de tubes soudés électriquement, fondé sur le principe du brûlage de la bavure par un jet de gaz, par exemple d'oxygène (voir, par exemple, le brevet Etats-Unis d'Amériquen0 2 352 306, cl. 29-477 du 27.06.44), selon lequel un jet de gaz est envoyé à l'intérieur du tube, sous un certain angle par rapport au cordon de soudure, en aval de l'organe de soudage, mais pas plus loin que la zone où la température de la bavure devient inférieure à la température de brûlage du métal. On connait aussi un dispositif pour l'ébavurage intérieur de tubes soudés électriquement (voir le certificat d'auteur d'invention U. R. S. S. n0 435 031, cl. B21C37/08, considéré comme antériorité de la présente demande), qui comprend une barre porteuse creuse avec une conduite d'oxygène, un organe de fixation de la barre et une buse interchangeable. Dans ce dispositif, la buse est réalisée sous la forme d'un piston-plongeur iogé dans la cavité dela barre et ayant une cavité cylindrique. Dans la surface extérieure de la buse sont usinées des rainures transversales, d'admission de l'oxygène et une rainure longitudinale pour l'évacuation à travers une conduite d.xepiration de la bavure enlevée. Pour le refroidïssemert de la buse pendant son fonctionnement, celle-ci est dotée d'un rouleau à ailettes monté fou sur un axe dans la barre, en aval (dans le sens de défilement du tube) de la buse, et sollicité par un ressort le serrant contre la surface intérieure du tube parallèlement à la génératrice de ce dernier. Au moment où le soudage du tube commence, l'oxygène comprimé arrive dans la cavité au-dessous du piston-plongeur et serre le piston-plongeur contre la surface intérieure du tube, dans la zone où le cordon de soudure est à une température proche du point de fusion du métal. L'excès d'oxygène comprimé passe par des perforations et arrive dans les rainures transversales, qui forment avec la surface intérieure du tube des canaux dirigeant les jets d'oxygène sur la bavure à brûler. Le point d'admission de l'oxygène dans les rainures est situé dans la zone où la température de la surface du tube ne dépasse pas 100 C, ce qui exclut l'éven- tualité de percée du tube par grillage. De la sorte, les jets d'oxygène lèchent la surface intérieure du tube en brûlant la bavure. Les rainures transversales sont décalées entre elles pour éviter l'extinction mutuelle des jets. Toutefois, ce dispositif ne peut être utilisé que par ébavurer intérieurement des tubes de diamètre supérieur à 100 mm, et il ne peut assurer un ébavurage complet et de bonne qualité. L'ébavurage est accompagné par la formation de traînées de métal fondu mais non chassé dela zone du cordon, par suite de l'arrivée latérale des jets d'oxygène sur la bavure ; de surcroît, ceci provoque un abaissement de l'efficacité d'utilisation de l'oxygène. Par ailleurs, on sait qu'un et d'oxygène admis de l'intérieur sous un certain angle par rapport au tube, à contresens de son défilement, dans la zone de chauffage et de soudage des bords, permet d'améliorer l'ébavurage et d'utiliser plus efficacement l'oxygène, grâce au déroulement de la réaction exothermique d'oxydation des faces des bords chauffées pour le soudage. Toutefois, l'emploi d'une buse à orifice de sortie rond n'assure pas une élimination régulière de la bavure sur toute sa largeur. En outre, les produits de combustion du métal de la bavure, en tombant du coté des bords à souder sur le porte-ferrite et sur la buse, se déposent sur eux en y formant une accumulation de matière pseudo-métallique, provoquant des perturbations dans le processus de soudage et abaissant la fiabilité du dispositif. L'invention vise donc un dispositif pour l'ébavurage intérieur de tubes soudés électriquement, dans lequel les buses seraient réalisées et disposées de façon telle, qu'elles permettraient d'améliorer la qualité de la surface traitée du tube et d'utiliser efficacement le jet d'oxygène pour l'ébavurage. La solution consiste en ce que le dispositif pour l'ébavurage intérieur de tubes soudés électriquement, du type comprenant une barre porteuse creuse disposée à l'intérieur du tube à souder, une conduite d'oxygène portée par cette barre et un porte-ferrite refroidi, la conduite d'oxygène se terminant par une buse, est caractérisé, d'après l'invention, en ce que, en aval (dans le sens de soudage du tube) de la buse principale est placée une buse supplémentaire possédant une tubulure d'oxygène commune avec la buse principale, lesdites buses principale et supplémentaire ayant des orifices de sortie de forme ovale, à sections de passage différentes, et étant disposées sous différents angles aigus par rapport au cordon de soudure, mais dans un même plan passant par l'axe du tube et par le cordon de soudure. Une telle réalisation et une telle disposition des buses permet aux jets d'oxygène de couvrir toute la zone de déformation des bords à souder du demi-produit, non seulement dans la direction longitudinale, mais aussi dans la direction transversale. Cela permet aussi de simplifier le dispositif lui-même, car la bavure est éliminée même si le cordon de soudure s'écarte de l'axe des buses. Suivant l'invention, l'orifice de sortie de la buse principale est réaliste de façon que son axe vertical soit plus grand que son axe horizontal, le rapport de ces axes se situant de préférence entre 2:1 et 1,1:1, et que l'orifice de sortie de la buse supplémentaire, de façon que son axe horizontal soit plus grand que son axe vertical, le rapport de ces axes se situant de préférence entre 3:1 et 1,1:1. il est avantageux aussi que les orifices de sortie des buses soient situés, l'un par rapport à l'autre, à une distance choisie de façon que le foyer de déformation des bords du demi-produit tubulaire pendant le soudage se trouve entre les jets d'oxygène. Ceci permet d'utiliser efficacement l'oxygène, ainsi que d'améliorer la qualité de la surface traitée. L'invention est également caractérisée en ce que les buses principale et supplémentaire sont logées dans un capot monté sur le porte- ferrite et mis en communication avec ce dernier pour 'admission du fluide de refroidissement, des orifices étant pratiqués dans ce capot pour le passage de l'oxygène et pour la sortie du fluide de refroidissement. Ceci permet d'exclure l'adhérence du métal en fusion aux buses et à la surface du tube. L'invention est en outre caractérisée en ce que la tubulure d'oxygène est fixée à la conduite d'oxygène montée coaxialement dans la cavité de la barre porteuse creuse, laquelle est plus courte que la conduite d'oxygène d'une valeur correspondant à la longueur du porte-ferrite, le porte-ferrite ayant une cavité venant en prolongement de la cavité de la barre porteuse creuse. Une telle conception du dispositif permet, au besoin, de remplacer les buses et le porte-territe. De la sorte, l'utilisation du dispositif faisant l'objet de l'invention assure l'obtention de tubes soudés électriquement sans bavure intérieure, directement dans la chaîne de production de tubes, supprime les adhérences des particules fines de métal fondu à la surface intérieure du tube, permet d'obtenir un très bon état de surface du cordon à l'intérieur du tube. Dans ce qui suit, l'invention est expliquée par la description détaillée du dispositif pour l'ébavurage intérieur de tubes soudés électriquement, faisant l'objet de l'invention, avec référence aux dessins annexés, dans lesquels - la figure 1 représente une vue d'ensemble du dispositif proposé pour l'ébavurage intérieur de tubes soudés électriquement, (coupe longitudinale) - la figure 2 représente le même dispositif que celui de la figure 1, avec le capot renfermant les buses - la figure 3 représente l'orifice de sortie de la buse principale - la figure 4 représente l'orifice de sortie de la buse supplémentaire - la figure 5 représente une vue en coupe suivant V-V de la figure 1. Le dispositif d'ébavurage intérieur se place à l'intérieur du tube 1 (figure 1 et 2) en cours de soudage électrique et comporte une barre porteuse creuse 2, une conduite d'oxygène 3, un porte-ferrite 4 de conception connue quelconque, logé dans un boîtier refroidi 5, une buse principale 6 et une buse supplémentaire 7. La barre porteuse creuse 2 est maintenue dans le tube à souder 1 par des supports 8 montés à l'extérieur du tube 1 sur une pièce fixe quelconque de l'installation de production de tubes, les supports 8 et l'embout 9 du conduit d'oxygène 3 étant engagés entre les bords à souder du tube 1. La conduite d'oxygène 3 est montée coaxialement dans la cavité de la barre porteuse 2, et à son extrémité est fixée une tubulure d'oxygène 10 commune à la buse principale 6 et à la buse supplémentaire 7. a tubulure d'oxygène 10 est fixée à la conduite d'oxygène 3 par un manchon fileté 11, comme montré en figure 1. La buse supplémentaire 7 est située en aval de la buse principale 6, dans le sens de défilement du tube. La buse principale 6, et la buse supplémentaire 7 ont des orifices de sortie respectivement 12 (figure 3) et 13 (figure 4), de forme ovale, à sections de passage différentes, et sont disposées dans un même plan M-M (figure 5) passant par l'axe du tube et par le cordon de soudure, comme montré en figure 5, sous des angles aigus différents, o( 1 (figures 1 et 2) et i 2 respectivement par rapport au cordon de soudure, à contresens du défilement du tube. L'orifice de sortie 12 (figure 3) de la buse principale 6 est réalisé avec un grand axe a-a vertical plus grand que son petit axe b-b horizontal, le rapport des axes a-a et b-b étant de préférence choisi dans la plage de 2:1 à 1,1:1. L'orifice de sortie 13 (figure 4) de la buse supplédentaire 7 est réalisé avec un grand axe b1-b1 horizontal plus grand que son petit axe a1 -a1 vertical, le rapport des axes b1-b1 et a1-a1 étant choisi dans la plage de 3:1 à 1,1:1. L'angle 4 1 (figures 1 et 2) de la buse principale 6 est choisi dans la plage de 35 à 450, l'angle X2 de la buse supplémentaire 7, dans la plage de 15 à 300. Les orifices de sortie 12 et 13 des buses 6 et 7 sont situés l'un par rapport à l'autre à une distance 8 choisie de façon que le foyer de déformation des bords du demiproduit tubulaire pendant le soudage se trouve entre les jets d'oxygène débités par les buses. La buse supplémentaire 7 et la buse principale 6 peuvent être logées, comme représenté par la figure 2, dans un capot 14 monté sur le boîtier 5 du porte-ferrite 4 et mis en communication avec le porte-ferrite 4 par des canaux 15 d'admission d'un fluide de refroidissement dans le capot 14 à partir du boîtier 5. Le capot 14 a des orifices dans lesquels sont placées les buses 6 et 7, comme montré en figure 2, pour diriger les jets d'oxygne vers la zone de soudage, et des orifices 16 et 16a pour la sortie du fluide de refroidissement du capot. Le capot 14 a de préférence la forme montrée en figure 2 et comporte une bride 17 fixée au flasque 18 du porte-ferrite par des éléments de fixation quelconques. Le capot 14 est réalisé en une matière, par exemple en cuivre, non susceptible d'adhérer au métal en fusion. La barre porteuse 2 (figures1 et 2) est réalisée plus courte que la conduite d'oxygène 3, d'une valeur égale à la longueur du boitier 5 du porte-ferrite 4. Dans le boîtier 5 est montée une virole 19 fixée par l'une de ses extrémités dans le flasque 18 du porte-ferrite 4, et par l'autre, à la tranche de la barre porteuse 2, la cavité de la virole 19 venant en prolongement de la cavité de la barre 2, de sorte qu'il se forme le long de la conduite d'oxygène 3 une enceinte annulaire 20 remplie de fluide de refroidissement et communiquant avec la cavité du boîtier 5 par des orifices 21 de la virole 19. Le sens de défilement du tube pendant le soudage est montré sur les figures 1 et 2 par la flèche A, le sens d'admission de l'oxygène, par la flèche B, et le sens d'admission du fluide de refroidissement , par la flOche C. Il va de soi que le dispositif comporte tous les systèmes et mécanismes nécessaires à son fonctionnement automatique, en accord avec la marche de l'installation, systèmes et mécanismes qui sont évidents et bien connus des spécialistes. Le dispositif fonctionne de la façon suivante. Au moment où le soudage du tube 1 commence, l'oxygène est admis dans la conduite 3. Arrivé dans la tubulure 10, l'oxygène se divise en deux flux. Le premier de cs flux est dirigé par la buse principale 6 (de soufflage), sous un angle de 35 à 45 , vers les faces des bords chauffes du demi-produit tubulaire et vers le foyer de leur drforma- tion plastique commune ; le second flux est dirigé par la buse supplémentaire 7, sous un angle de 15 300, vers le reste de la bavure, en aval de l'axe 0-0 de l'organe de soudage. il s'ensuit que, pendant le soudage, tout le foyer de déformation des bords du dern4-produi tubulaire se trouve entre les deux jets d'oxygène. Grâce à la forme ovale de l'orifice de sortie 12 de la buse principale 6, la densité du flux .l'oxygène augmente dans le plan des faces des bouts, ctest-à-diie que l'efficacité d'action de l'oxygène sur les bords chauffés s'accroit et la partie éliminée de la b?txre augmente. Le rapport des axes de l'orifice 12 est choisi de préférence dans l'intervalle de 1,1:1 (pour une paisser de paroi du tube de l'ordre de 1,0 m et pour un grand angle de rapDrochement des bords au foyer de chauffage) à 2:1 (pour une épaisseur paroi de l'ordre de 4,0 mm et pour un faible angle de rapprochement des bords au foyer de chauffage). Le flux d'oxygène de soufflage débité par la buse 5 n'assure pas une élimination complète de la baanare, dont le reste présente en son milieu un creux sphérique avec des bourrelets à sa périphérie. L'ébavurage complet est assuré nar le second jet d'oxygène, débité par la buse supplémentaire 7, la forme ovale de l'orifice de sortie 13 de cette buse, allongée dans le plan horizontal, permettant d'augmenter la densité d flux d'oxygène dans les zones adjacentes à la bavure, en la diminuant dans la zone axiale, et assurant l'élimination de la bavure en cas de décalage transversal du cordon par rapport à l'axe des buses. Le rapport des axes de l'orifice 13 est choisi de préférence dans l'intervalle de 1,1:1 (pour une épaisseur de parc' du tube de l'ordre de 1,0 mm et un diamètre u tube de l'ordre de 20 à 40 mm) à 3:1 (pour une épaisseur de paroi de l'ordre de 5,0 mm et un diamètre du tube de l'ordre de 219 mm). Via la cavité de la barre porteuse 2 et la cavité du boîtier 5 du porte-ferrite 4, le fluide(par exemple l'eau) de refroidissement du ferrite passe par les canaux 15 (figure 2) du flasque 18 du porte-ferrite et de la bride 17 et arrive dans le capot 14. En passant à travers les orifices 16 et 16a du capot 14, le fluide de refroidissement arrive à la surface du capot et du porte-ferrite 4 qui est orientée vers les bords à souder, dans la zone de chute des produits de combustion du métal de la bavure. Le fluide refroidit le capot et, en outre, élimine les gouttes fondues tombées sur le capot 14 et slr le porte-ferrite 4. Ceci exclut l'adhérence d'accumulations pseudo-métalliques au porte-ferrite 4 et aux buses 6 et 7, ce qui se traduit par une stabilisation des conditions de soudage des tubes. L'excès de fluide de refroidissement se déverse dans le canal du tube à travers l'orifice 22 prévu en bout du capot 14. En cas de modification de la dimension du tube produit par le laminoir on change la buse principale 6, la buse supplémentaire 7 et le porte-ferrite 5. A cet effet, en dévissant le manchon Il (figure 1) on sépare la tubulure à oxygène 10 d'avec la conduite d'oxygène 3, en commun avec les buses 6 et 7, ou bien les buses 6 et 7 (figure 2) en bloc avec le capot protecteur 14 et la bride 17. Puis on dépose de la barre porteuse 2 le porte-ferrite 4. La mise en place du porte-ferrite 4 et des buses 6 et 7 correspondant à la dimension du nouveau tube s'effectue dans l'ordre inverse. Bien entendu, l'invention n'est nullement limitée aux modes de réalisation décrits et représentés qui n'ont été donné qu'à titre d'exemple. En particulier, elle comprend tous les moyens constituant des équivalents techniques des moyens décrits, ainsi que leurs combinaisons, si celles-ci sont exécutées suivant son esprit et mises en oeuvre dans le cadre de la protection comme revendiquée. REVENDICATIONS 1. Dispositif sour l'ébavurage intérieur de tubes soudés électriquement du type comprenant une barre porteuse creuse disposée à l'intérieur du tube à souder, une conduite d'oxygène portée par cette barre et un porteferrite refroidi, ladite conduite d'oxygène se terminant par une buse, caractérisé en ce que, en aval (dans le sens de soudage du tube) de la buse principale est placée une buse supplémentaire comportant avec la buse principale, une tubulure d'oxygène commune, lesdites buses principale et supplémentaire étant pourvues d'orifices de sortie de forme ovale, à sections de passage différentes, et étant disposées chacune sous un angle aigu différent par rapport au cordon de soudure, mais dans un même plan passant par l'axe du tube et par le cordon de soudure. 2. Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que l'orifice de sortie de la buse principale est réalisé de façon que son axe vertical soit plus grand que son axe horizontal, le rapport de ces axes se situant entre 2:1 et 1,1:1, et l'orifice de sortie de la buse supplémentaire, de façon que son axe horizontal soit plus grand que son axe vertical, le rapport de ces axes se situant entre 3:1 et 1,1:1. 3. Dispositif selon l'une des revendications 1 et 2, caractérisé en ce que les orifices de sortie des buses sont séparés l'un de l'autre par une distance choisie de façon que le foyer de déformation des bords du demi-produit tubulaire pendant le soudage se trouve entre les jets d ' oxygFÀre. 4. Dispositif selon l'une des revendications 1, 2 et 3, caractérisé en ce que les buses principale et supplémentaire sont logées dans un capot monté sur le porteferrite et mis en communication avec ce dernier pour l'admission d'un fluide de refroidissement, des orifices étant pratiqués dans ledit capot pour le passage de l'oxygène débité par les buses et pour la sortie du fluide de refroidissement. 5. Dispositif selonles revendications1, 2, 3 et 4, caractérisé en ce que la tubulure d'oxygène est fixée à la conduite d'oxygène montée coaxialement dans la cavité de la barre porteuse creuse, celle-ci étant plus courte que la conduite d'oxygène d'une valeur correspondant à la longueur du porte-ferrite, ledit porte-ferrite ayant une cavité venant en prolongement de la cavité de la barre porteuse creuse.