Brevet FR2504044A1 — publié le 19821022

L'invention concerne un procédé pour fabriquer un raccord tubulaire composé de deux métaux: un métal résistant à la corrosion du groupe comprenant le titane, le zirconium,û le niobium, le tantale ou un alliage d'un de ces métaux et, comme second maté- riau, l'acier, le nickel, un alliage de nickel ou un alliage de cobalt. Il est connu, par la demande de brevet allemand DE-OS 24 15 198, de réaliser des jonctions de tubes soudées à zone de soudure tubulaire au moyen d'une pièce de raccordement en forme de barreau, qui est produite par placage par explosion de métaux non soudables entre eux, en raison de leurs caractéristiques de fusion, suivi d'un perçaàe axial du barreau. On sait également fabriquer par placage par explosion des tubes d'aciar revêtus intérieurement d'un métal résistant à la corrosion tel que le titane ou le tantale (voir par exemple le brevet 27 14 052 de la République Fédérale d'Allemagne). Lors du placage par explosion, il risque de se pro- duire, dans la zone d'assemblage, des perturbations ou des défauts sous forme d'entailles internes qui conduisent à la formation de microfissures et peuvent ainsi compromettre l'étanchéité au gaz et à la pression d'une canalisation tubulaire, d'acier plaqué par explosion de tantale par exemple. L'invention vise à créer un procédé comme indiqué au début qui permette de fabriquer un raccord exempt de perturbations ou de défauts Le raccord doit être étanche au gaz, au liquide et à la pression et il doit permettre d'abouter deux tubes non soudables entre eux. Selon une caractéristique essentielle du procédé de l'invention, on produit un tube composite par compression isostatique à chaud d'une couche du métal résistant à la corrosion et d'une couche du second matériau et on enlève ensuite une portion annulaire du métal résistant à la corrosion à une extrémité du tube composite et une portion annulaire du second matériau à l'autre extrémité du tube. Le procédé selon l'invention est appliqué de préfé- rence à la fabrication de raccords en tantale et acier. L'interface o le métal résistant à la corrosion est relié au second matériau dans les raccords fabriqués selon ce pro- cédé est exemprede perturbations, de sorte que des microfissures ne risquent pas (je se tormer. La compression isostatique à chaud est un procédé connu qui est appliqué à la compression de poudres métalliques et céramiques, à l'assemblage de matériaux métalliques et céramiques et à la postcompression de matériaux poreux. Des récipients de pression convenant à la compression isostatique à chaud sont décrits, par exemple, dans les demandes de brevets allemands DE-OS 27 22 065 et D)E-OS:s O 28 773. Comme gaz de pression, on utilisera habituellement des gaz nobles, en particulier l'hélium et l'argon. Il est avantageux d'eftectuer la compression isosta- tique à chaud du procédé selon l'invention sous des conditions qui ne conduisent pas à la formation oe couches d'oxyde sur le métal résistant à la corrosion. Afin d'éviter la formation d'oxyde, la compression isostatique à chaud peut s'effectuer en présence d'une substance liant l'oxygène, par exemple de zirconium sous torme de copeaux. Une autre possibilité pour empêcher l'accès de l'oxy- gène à la surface du titane, du zirconium, du niobium ou du tantale consiste à produire un tube composite formé de trois couches, en utilisant un troisième tube, en acier par exemple, comme décrit dans l'exemple 2. Selon un mode de mise en oeuvre avantageux du procédé, on produit, par la compression isostacique à chaud, des tubes compo- sites d'une longueur telle que plusieurs raccords peuvent être réa- lisés d'un tube composite A cet effet, on divise le tube composite en tronçons et on enlève des portions annulaires de la manière décrite des extrémités de chaque tronçon de tube. D'autres caractéristiques et avantages de l'invention ressortiront plus clairement des deux exemples de mise en oeuvre qui vont suivre et qui portent tous deux sur la fabrication d'un raccord tubulaire de tantale et d'acier, ainsi que des dessins annexés, sur lesquels les figures 1 et 2 sont des coupes axiales s'appliquant au premier des deux exemples décrits ci-après et montrant respective- ment un tube composite et un raccord selon l'invention incorporé dans une canalisation; et les figures 3 et 4 sont deux vues analogues s'appliquant au second exemple. Exemple 1 On nettoie par décapage et dégraissage un tube de tantale (longueur 100 mm, diamètre extérieur 50 mm, épaisseur 1 mm) et on le tait glisser dans un tube d'acier fin (longueur 100 mm, { it; iti Lérieur 50 mil, épaisseur 6 mii) puis on soude les deux tubes ensemble de facon étanche au gaz à leurs extrémités à 960 C, -5 sous vide ( 105 mbar) et au moyen d'un matériau d'apport de brasage sous forme d'un alliage or-nickel La figure 1 montre le tube 1 en acier fin, le tube 2 en tantale et la brasure 3 qui relie les deux tubes ensemble de façon étanche au gaz aux extrémités. On introduit les tubes ainsi réunis dans des copeaux de zirconium afin de protéger le tantale contre l'oxydation par l'oxygène résiduel contenu dans l'argon et on les soumet pendant min à une pression de 1200 bar et une température de 900 C dans un récipient de pression convenant à la compression isostatique à chaud En raison du traitement simultané par la pression et la tem- pérature élevées, on obtient un tube composite dont l'acier fin et le tantale sont solidement assemblés l'un à l'autre. On coupe ensuite les extrémités du tube composite puis on enlève au tour une portion annulaire de 30 mm de long du tube d'acier fin à une extrémité du tube composite et une portion annu- laire de même longueur du tube de tantale à l'autre extrémité du tube composite. La figure 2 montre un raccord fabriqué comme décrit dans l'exemple 1 et composé d'un tube d'acier fin 1 et d'un tube de tantale 2, qui est soudé par le tube d'acier 1 à une extrémité d'une canalisation tubulaire 3 en acier fin et par le tube de tantale 2 à une extrémité d'une canalisation tubulaire 4 de tantale. Exemple 2 On nettoie par décapage et dégraissage un tube de tantale (longueur 270 mm, épaisseur 1 mm, diamètre intérieur 62 mm) et on le glisse entre deux tubes d'acier fin (longueur 290 mm, épais- seur 6 mm, diamètre intérieur 64 mm respectivement 50 mm) emboltés l'un dans l'autre On soude les tubes d'acier fin l'un à l'autre aux extrémités, dans une atmosphère d'hélium, de sorte que les deux tubes d'acier fin 1 et 3 enveloppent le tube de tantale 2 de façon étanche au gaz, comme représenté figure 3. On expose ensuite les tubesde tantale et d'acier fin ainsi réunis pendant 90 min a une pression de 2000 bar et une tempé- rature de 9500 C dans un récipient de pression convenant à la com- pression isostatique à chaud, en utilisant de l'argon comme gaz de pression. On coupe ensuite les extrémités soudées et on enlève le tube d'acier fin extérieur du tube composite ainsi obtenu On divise le tube composite restant, qui ne comporte plus-que deux couches, en trois tronçons mesurant chacun 90 mm de long Au tour, on enlève ensuite des portions annulaires de 30 mm de long du tube de tantale respectivement du tube d'acier fin aux extrémités de chaque tronçon de tube composite. La figure 4 montre un raccord qui a été fabriqué comme décrit dans l'exemple 2 et qui se compose d'un tube de tan- tale 2 et d'un tube d'acier fin 3. R E V E N D I C A T I O N S I Procédé pour fabriquer un raccord tubulaire d'un métal résistant à la corrosion du groupe comprenant le titane, le zirconium, le niobium, le tantale ou un alliage d'un de ces métaux et d'un second matériau formé par l'acier, le nickel, un alliage de nickel ou un alliage de cobalt, caractérisé en ce que l'on produit un tube compo- site par compression isostatique à chaud d'une couche ( 2) du métal résistant à la corrosion et d'une couche ( 1, 3) du second matériau et on enlève ensuite une portion annulaire du métal résistant à la corrosion à une extrémité du tube composite et une portion annulaire -du second matériau à l'autre extrémité du tube composite. 2 Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que le métal ( 2) résistant à la corrosion est du tantale et le second matériau ( 1, 3) est de l'acier. 3 Procédé selon la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce que l'on évite la formation de couches d'oxyde sur le métal ( 2) résistant à la corrosion pendant la compression isostatique à chaud. 4 Procédé selon la revendication 3, caractérisé en ce que l'on effectue la compression isostatique à chaud en présence d'une substance liant l'oxygène. 5 Procédé selon la revendication-3, caractérisé en ce que l'on protège la surface libre du métal ( 2) résistant à la corro- sion par un recouvrement ( 3) du second matériau. 6 Raccord tubulaire composite, caractérisé en ce qu'il est fabriqué par le procédé selon l'une quelconque des revendica- tions 1 à 5.