Brevet FR2492050A1 — publié le 19820416

La présente invention est relative à des perfectionnements aux réservoirs cylindriques pour le stockage et le transport de gaz comprimés ou liquéfiés ou en général de fluides sous pression. L'invention concerne plus particulièrement un nouveau procédé de fabrication de tels réservoirs, plus précisément un procédé pour fixer à la virole cylindrique d'un réservoir des fondssspar parexemple ellip- tiques, par soudage. Les réservoirs pour gaz comprimés ou liquéfiés sont en général construits en acier au carbone de bonne qualité (notamment résilience garantie). Ils sont constitués d'une virole cylindrique et de deux fonds en général elliptiques.Divers brides ou bossages soudés soit sur la virole, soit sur les fonds, permettent le montage des équipements nécessaires à l'exploitation. Dans le cas des réservoirs fixes, quatre pieds pour les réservoirs horizontaux et trois pieds ou une jupe pour les réservoirs verticaux assurent l'assise au sol. Deux anneaux ou oreilles de levage permettent les manutentions. Dans les réservoirs connus, la virole peut être constituée soit d'une tale envirolée sur une rouleuse puis soudée longitudinalement, soit d'un morceau de tube soudé longitudinalement ou hélicordalement, Cette virole est assemblée avec les fonds par soudage automatique à l'arc immergé sous flux dans la construction moderne. Dans le cas de réservoirs de grandes dimensions munis d'un trou d'homme, on procède, après accostage du fond et de la virole, au dépôt d'un cordon de soudure intérieur par soudage manuel intérieur à l'arc (baguette enrobée), de façon à obtenir un support pour un cordon de soudure extérieur, obtenu en général par soudage automatique par arc immergé sous flux (voir la figure 1 des dessins ciannexés). Quand il s'agit de réservoirs de petit diamètre ne comportant pas de trou d'homme, le cordon de soudure intérieur est impossible à mettre en place. Depuis l'avènement du soudage automatique (Union meut) à l'arc immergé sous flux poudreux, il a donc été nécessaire de remplacer le soutien du bain de soudure représenté par la cordon intérieur par un autre support. Dans un premier mode connu de fabrication, l'assemblage des fonds à la virole cylindrique était obtenu en soudant une latte d'acier à l'intérieur de la virole, en faisant en sorte que cette latte dépasse le bord de la virole vers l'extérieur de celle-ci. Le fond était ensuite embossé sur cette latte de support et le soudage était effectué de manière automatique en une ou plusieurs passes selon les épaisseurs des tales et les caractéristiques mécaniques à atteindre dans la soudure et les zones de transition (voir figure 2 des dessins ci-annexés). Ce procédé connu présente les deux inconvénients majeurs suivants 1. Il est pratiquement impossible de trouver dans le commerce du méplat pour faire ces lattes dans un acier de qualité compatible avec le métal de base, tant du fond que de la virole. les qualités courantes introduisent dans la soudure des impuretés génératrices de défauts rédhibitomes et affectent gravement, par leur constitution même, les caractéristiques mécaniques de l'ensemble du joint soudé.Les normes des pays occidentaux proscrivent aujourd'hui l'assemblage de métaux considérés comme incompatibles. 2. La mise en place de la latte de support par soudage, même discontinu, sur l'extrémité de la virole est une opération longue, par conséquent onéreuse. Ces deux raisons ont conduit à l'abandon d'un tel système. Pour partir les inconvénients ci dessus, il a été imaginé ensuite de créer la latte de support en effectuant un rétreint sur l'extrémité de la virole et d'emporter le fond sur ce rétreint (voir la figure 3 des dessins ci-annexés). Toutefois, ce procédé connu, utilisé originairement aux Etats-Unis d'Amérique, présente le grave inconvénient de maltraiter le métal travaillé à froid, notamment dans la zone de la soudure de la virole, zone déjà fragilisée par le soudage longitudinal. Ce procédé générateur de fissures est donc peu recommandable et a même été frappé d'interdiction par les services publics français (Service des Mines). Pour éviter le risque indiqué ci-dessus, le rétreint a été alors exécuté sur le bord droit du fond, celui-ci ne présentant pas de soudure et étant de qualité homogène. C'est le rétreint du fond qui est alors embossé dans la virole (voir la figure 4 des dessins ci-annexés). Cette méthode également connue présente aussi plusieuzrs inconvénients - lors de 1'emboStement, un fond embouti dans lequel subsistent des contraintes dues au formage, tend plus facilement à s'ouvrir qu'à se refermer. L' embottement est donc difficile puisqu'il faut le contraindre à rentrer dans la virole.A ce jour, il n'y a pas, à la connaissance du demandeur, d'emboStement automatisé, la méthode nécessitant l'emploi de vérins hydrauliques, de leviers manuels et de lourds marteaux; l'embottement est beaucoup plus facile dans le cas décrit dans le deuxième procédé comme indiqué plus haut (en référence à la figure 2) du fait de l'embottement du fond sur la virole - à cause des difficultés indiquées cidessus, il est nécessaire d'éliminer au maximum les écarts de tolérances relatifs aux diamètres des fonds et des viroles, en les appariant entre eux, ce qui entrasse une perte de temps - l'exécution d'un rétreint sur le bord droit du fond nécessite que celui-ci soit assez long, en sorte que l'on est obligé de fabriquer des fonds avec un bord droit d'au moins 50 mm au lieu de 25 à 30 mm qui sont les hauteurs habituelles ; il en résulte une perte importante de métal, car la perte lors du découpage du disque initial croit comme le carré du rayon - il est difficile d'exécuter un rétreint à froid (et impossible à chaud pour des raisons économiques et mécaniques) sans déformer le bord droit au-delà du rétreint ; cette partie du bord tend à bomber lors du formage du rétreint ; cette déformation nuit à l'alignement de la virole et de la partie théoriquement cylindrique du bord droit (voir la figure 4 des dessins annexés au présent mémoire). Pour la raison indiquée ci-avant et pour ne pas maltraiter excessivement le métal, il n'est pas possible d'effectuer un rétreint à pente abrupte. Il en résulte une importante gorge de soudure à combler, ce qui nécessite beaucoup de métal d'apport, noble donc cher, beaucoup de temps, plusieurs passes par cordon étant nécessaires, beaucoup d'énergie de fusion. De plus, l'arrondi supérieur du rétreint risque de présenter des caniveaux (défaut non admis) si le cordon de soudure est légèrement trop étroit, d'où nécessité d'un cordon large et très régulier. La présente invention est relative à un procédé de fixation des fonds sur une virole de réservoir pour gaz comprimés ou liquéfiés qui ne présente pas les inconvénients des procédés connus évoqués ci-dessus. Conformément à la présente invention, celle-ci a pour objet un procédé de fixation d'un fond, sur une virole lors de la fabrication d'un réservoir pour le stockage et le transport de gaz comprimés ou liquéfiés ou en général de fluides sous pression au départ d'une virole cylindrique obtenue en formant un tube à partir d'un tôle métallique par soudage longitudinal des bords jointifs de cette tôle préalablement courbée ou recourbéehélicoida- lement autour d'un axe, ce procédé étant essentiellement caractérisé en ce quton découpe un cerceau à une extrémité de la virole, on sectionne une partie de ce cerceau de part et d'autre de la ligne de soudure, de façon à ce que les bords adjacents du cerceau sectionné soient obliques, les dimensions de la partie sectionnée du cerceau étant telles que le diamètre extérieur du cerceau sectionné soit légèrement supérieur au diamètre intérieur de la virole, on introduit le cerceau sectionné, sur une partie de sa largeur, dans une extrémité de la virole, en faisant en sorte que les deux bords jointifs du cerceau sectionné soient décalés l'un par rapport à l'autre dans la direction de l'axe de la virole, on fixe en place une partie du cerceau sectionné introduit dans la virole, on fait glisser la partie restante du cerceau sectionné jusqu'à ce que les bords jointifs susdits ne soient presque plus ou plus décalés l'un par rapport à l'autre et que le cerceau soit bandé contre la face interne de la virole, on fixe le cerceau ainsi bandé à la face interne de la virole, on embatte un fond sur la partie saillante du cerceau bandé et on fixe ledit fond sur cette partie saillante du cerceau. D'autres particularités et détails de l'invention ressortiront de la description suivante de certaines figures des dessins schématiques annexés au présent mémoire, dans lesquels - les figures 1 à 4 montrent, en coupe partielle, une virole et un fond liés l'un à l'autre par des procédés connus - la figure 5 est une vue en élévation latérale d'une virole, dont on découpe un cerceau dans le procédé selon l'invention - la figure 6 est également une vue en élévation du cerceau dont on sectionne une partie en biais dans le procédé suivant l'invention, - la figure 7 est une coupe verticale d'une virole, dans une extrémité de laquelle est introduite et fixée une partie du cerceau sectionné, avant la mise en place et la fixation de la partie restante du cerceau, et - la figure 8 est une coupe partielle montrant ltemboStement d'un fond sur la partie saillante du cerceau servant de frette. Dans ces différentes figures, les mêmes notations de référence désignent des éléments identiques. La figure 1 montre comment se faisait, dans un premier procédé connu, l'accostage et la fixation d'un fond 1, de forme connue, par exemple de section elliptique, sur une virole 2. Dans ce cas, un cordon de soudure intérieur (passe intérieure) 5 est mis en place à la jonction entre le fond 1 et la virole 2, après quoi un cordon de soudure extérieur 4(passe extérieure) est formé au-dessus du cordon de soudure intérieur 3 qui lui sert de support. La figure 2 illustre un second procédé connu d'assemblage d'un fond 1 à une virole 2, ce procédé connu consistant tout d'abord à fixer, par exemple, par soudage en 5, une latte de support 6 à une extrémité de la virole, de façon que cette latte fasse saillie ou dépasse l'extrémité libre 7 de la virole 2, puis à embosser un fond 1 sur la partie saillante de la latte 6 et enfin à couler dù métal de soudage 9, en une ou plusieurs passes, dans la rainure formée entre le bord libre 8 du fond et le bord libre 7 de la virole 2. Dans ce procédé connu, la latte 6 fait office de support du ou des cordons de soudure 9 formés dans la rainure susdite. Les inconvénients de ce mode d'assemblage connu d t un fond à une virole ont été décrits au début du présent mémoire. La figure 3 des dessins ci-annexés montre le remplacement de la latte de support 6 par un rétreint 10 effectué sur l'extrémité libre 7 de la virole 2, le fond 1 étant emboîté sur ce rétreint 10 et fixé à ce dernier par soudagé en une ou plusieurs passes, comme montré en 9. Les inconvénients du procédé illustré à la figure 3 ont été exposés au début du présent mémoire. Enfin, la figure 4 montre également schématiquement un procédé connu consistant à former un rétreint Il à l'extrémité libre 8 du fond 1 et à embosser l'extrémité libre 7 de la virole 2 sur ce rétreint, après quoi un ou plusieurs cordons de soudure 9 sont coulés pour solidariser la virole 2 du fond 1. Lorsqu'on effectue le rétreint 11 au bord libre et droit du fond 1, celui-ci subit une déformation comme montré en 12. Les désavantages de ce procédé connu ont été mis en lumière plus haut. Le procédé suivant l'invention illustré aux figures 5 à 8 prévoit l'utilisation d'une latte ou frette de support analogue à celle (6) illustrée à la figure 2, mais réalisée en un métal de qualité compatible avec celui de la virole et du fond à assembler, ainsi qu'un montage aisé de cette frette dans l'extrémité libre 7 du bord de la virole. La figure 5 montre en élévation un tube ou une virole 2 obtenue en envirolant hélicoTdalement une tôle sur une rouleuse et en soudant entre eux les bords jointifs hélicoidaux comme montré en 12. Pour constituer une frette dans la première phase du procédé suivant l'invention, on découpe un cerceau 13 à une extrémité de la virole dans le sens de la flèche W, la largeur de ce cerceau étant, par exemple, de 25 à 50 mm. Ensuite, on découpe le cerceau en biais, comme indiqué par les flèches X à la figure 6, de part et d'autre de la ligne de soudure hélicoldale 12. La surface découpée ou sectionnée, montrée par des hachures 14~à la figure 5 est telle que, lorsque les bords obliques 15, 16 du cerceau sectionné sont mis bout à bout, le diamètre extérieur du cerceau 13 est très légèrement supérieur au diamètre intérieur de la virole 2, ce qui permet de bander ce cerceau, de manière à former une frette à l'intérieur de l'extrémité libre 7 de la virole 2, cette frette dépassant cette extrémité comme montré à la figure 7. Pour la mise en place de la frette ou du cerceau sectionné 13, on procède comme suit. On dispose un certain nombre de saillies, telles que des goujons 17 sur la face interne de la virole au voisinage de son extrémité libre, ces saillies obtenues, par exemple, par dépôt de points de soudure servant de butées à la frette 13. On introduit alors le cerceau sectionné 13 dans l'extrémité libre 7 de la virole dans le sens de la flèche Y jusqu'à ce qu'elle vienne en contact, sur la moitié environ de sa circonférence, avec les butées 17, les extrémités jointives 15, 16 étant décalées l'une par rapport à l'autre, comme montré à la figure 7. La partie du cerceau sectionné 13 en contact avec les butées 17 est alors fixée en place, par exemple par soudage comme montré en 18.Après cela, on exerce une poussée sur la partie restante du cerceau sectionné 13 jusqu'à ce que les bords obliques jointifs 15, 16 ne soient presque-plus décalés l'un par rapport à l'autre, comme montré à la figure 8. ceci a pour effet de bander la frette 13 qui vient ainsi s'appliquer fermement contre la surface interne de la virole 2. Quelques points de soudure 19 assurent le maintien de la frette 13 en place. Cette frette 13 dépasse l'extrémité libre 7 de la virole 2 d'une longueur suffisante pour l'embottement d'un fond 1 comme montré à la figure 8. L'assemblage du fond 1 à la virole 2 s' effectue alors en déposant au moins un cordon de soudure 9 dans l'intervalle entre l'extrémité 7 de la virole 2 et l'extrémité-libre du fond 1, la frette 13 servant de support à ces cordons de soudure 9. Le procédé suivant l'invention présente de nombreux avantages par rapport aux procédés connus. Quelques avantages du procédé suivant l'invention sont les suivants - pas de problèmes de qualité de métal par modification des caractéristiques techniques chimiques ou mécaniques de ce métal, la frette 13 étant prélevée sur la virole 2 elle-même, - l'embottement du fond 1 venant coiffer la frette 13 fixée sur la virole 2 se fait aisément, d'ou gain de temps et meilleure possibilité de mécanisation de cette opération, - le fond n'ayant pas étéçdéformé conserve un bord rectiligne et l'alignement avec la virole est plus correct, - le bord droit d'extrémité du fond 1 peut être de la hauteur minimale requise, d'où économie de matière, - l'accostage entre les bords du fond 1 et de la virole 2 étant rigoureux, la soudure peut être étroite, d'où économie de métal d'apport, de temps passé et d'énergie dépensée ; de plus ces conditions de soudage doivent aboutir à une meilleure qualité (augmentation de la résilience), - la géométrie de l'accostage ne favorise plus la formation de caniveaux le long de la soudure 9, - la rigueur de l'accostage permet d'envisager des procédés de soudure très modernes tels que plasma, plasma TIG, bombardement électronique, etc. Il est évident que l'invention n'est pas limitée aux détails décrits plus haut et que de nombreuses modifications peuvent être apportées à ces détails sans sortir du cadre de l'invention. REVENDICATIONS 1.- Procédé de fixation d'un fond sur une virole lors de la fabrication d'un réservoir pour le stockage et le transport de gaz comprimés ou liquéfiés ou en général de fluides sous pression au départ d'une virole cylindrique obtenue en formant un tube à partir d'une tôle métallique par soudage longitudinal des bords jointifs de cette tôle préalablement courbée ou recourbée hélicoidalement autour d'un axe, caractérisé en ce au' on découpe un cerceau (13) à une extrémité de la virole (2), on sectionne une partie (14) de ce cerceau de part et d'ure de la ligne de soudure (12), de façon à ce que les bords (15,16) adjacents du cerceau sectionné (13) soient obliques, les dimensions de la partie sectionnée (14) du cerceau (13) étant telles que le diamètre extérieur du cerceau sectionné refermé soit légèrement supérieur au diamètre intérieur de la virole, on introduit le cerceau sectionné (13), sur une partie de sa largeur, dans une extrémité de la virole (2), en faisant en sorte que les deux bords jointifs (15,16) du cerceau sectionné soient décalés l'un par rapport à l'autre dans la direction de l'axe de la virole (2), on fixe en place une partie du cerceausectionné introduit dans la virole, on fait glisser la partie restante du cerceau sectionné jusqu'à ce que les bords jointifs susdits (15,16) ne soient presque plus ou plus décalés l'un par rapport à l'autre et que le cerceau (13) soit bandé contre la face interne de la virole (2), on fixe le cerceau (13) ainsi bandé à la face interne de la virole (2), on emboîte un fond (1) sur la partie saillante du cerceau (13) bandé et on fixe ledit fond sur cette partie saillante du cer ceau. 2.- Procédé suivant la revendication 1, ca ractérisé en ce qu'on introduit le cerceau sectionné (13) sensiblement sur la moitié de sa largeur dans la virole (2) et on emboîte le fond (1) sur la moitié saillante ou dépassante du cerceau sectionné, bandé et fixé à la virole (2). 3.- Procédé suivant l'une quelconque des revendications 1 et 2, caractérisé en ce qu'on introduit le cerceau sectionné (13) dans la virole (2) jusqu'à ce qu'une partie de ce cerceau soit en contact avec des saillies (17) ménagées sur la face interne de la virole et servant de butées. 4.- Procédé suivant la revendication 3, caractérisé en ce qu'on fixe la partie du cerceau en contact avec les saillies en place par soudage (18). 5.- Procédé suivant l'une quelconque des revendications I à 4, caractérisé en ce qu'on fixe par soudage la partie restante du cerceau sectionné (13) après avoir bandé ce cerceau en amenant les bords obliques (15,16) de ce cerceau sectionné sensiblement en regard l'un de l'autre sur toute leur longueur. 6.- Procédé suivant la revendication 5, caractérisé en ce qu'on emboîte un fond (1) sur la partie saillante du cerceau (13) bandé et fixé dans l'extré- mité adjacente de la virole et on fixe ce fond à 1' extrémité adjacente de la virole et audit cerceau. 7.- Procédé suivant la-revendication 6, caractérisé en ce que la fixation susdite s'effectue par soudage (19). 8.- Réservoirs obtenus par le procédé suivant l'un quelconque des revendications précédentes.