Brevet FR2511625A1 — publié le 19830225

La présente invention est relative aux machines à souder les tubes bout à bout par résistance utilisables pour le soudage de tubes de diamètre relativement important dans les ateliers aussi bien qu a l'extérieur, par exemple, lors de la construction des pipelines. Les machines à souder les tubes bout à bout par résistance applicables au soudage de tubes peuvent être classées entre trois groupes 1) machines dites extérieures, dont tous les mécanismes, y compris les transformateurs de soudage, sont disposés à l'extérieur des tubes à assembler 2) machines dites intérieures, dont tous les mécanismes, y compris les transformateurs de soudage, sont disposées à l'intérieur des tubes à assembler 3) machines dites combinées, dont les mécanismes de centrage et d'écrasement sont disposés à lSin- térieur des tubes à assembler, tandis que le transformateur de soudage et les organes d'amenée de courant le sont en dehors desdits tubes, Il est rationnel d'employer les machines à souder extérieures pour l'assemblages des tubes de diamètre relativement faible car, en cas de tubes de diamètre important, ces machines deviennent très volumineuses et lourdes en rendant l'inspection visuelle du joint à souder tout à fait difficile. Pour les tubes de grand diamètre, il est rationnel d'employer des machines à souder bout à bout intérieures, dans les ateliers aussi bien qu'à ltexté- rieur de ceux-ci, dans tous les cas ot la machine se déplace de joint à joint, par exemple, lors de la construction des pipelines. Les dimensions des machines intérieures sont limitées à celles des tubes et de ce fait les machines doivent être d'une conception tres rationnelle et surtout en ce qui concerne le transformateur de soudage et les organes d'amenée de courant. Les machines du type combiné peuvent être appliquées au soudage des tubes de diamètre moyen (820...1020 mm), effectué dans les ateliers. Cependant la disposition des mécanismes à l'intérieur et à l'extérieur des tubes à souder rend ces machines tout à fait encombrantes, l'accès auxdits mécanismes et au joint à souder étant toujours difficile. A partir de ce qui précéde, les machines qui conviennent au mieux au soudage bout à bout par résistance des tubes de grand diamètre sont celles du type intérieur. On connaît une machine à souder en bout par résistance (voir le brevet d'invention des Etats Unis d'Amérique n0 3 164 718) qui, adaptée au soudage à l'intérieur des tubes, est du type comportant un élé- ment porteur longitudinal portant des mécanismes de serrage axialement mobiles et immobiles avec des sabots d'amenée de courant reliés électriquement à un transformateur de soudage. Dans la machine à souder considérée, le transformateur de soudage annulaire est disposé sur-un des vérins du mécanisme de serrage, hors de la portion de la machine, qui vient se placer au dessous du joint à souder. Le courant arrive aux sabots à partir du transformateur de soudage par l'intermédiaire de barres flexibles. Les sabots d'amenée de courant sont répartis régulièrement suivant une circonférence et sont isolés du corps de la machine à souder. Lors du fonctionnement de la machine à souder, on voit d'abord entrainéesen fusion les portions des faces terminales des tubes qui sont les plus rappro chiés les unes des autres du fait que les surfaces à assembler sont bien inégales. A mesure de la fusion des faces terminales des tubes, le contact s'établit entre toutes les surfaces à assembler. Il s'ensuit qu'au stade de fusion initial ce n'est pas tout le transformateur de soudage qui travaille, mais uniquement ses enroulements qui sont les plus proches de la zone de fusion. C'est la raison pour laquelle l'énergie du transformateur est utilisée de manière incomplète et pour laquelle le stade de fusion initial prend trop de temps. Cet inconvénient nuit à la durée de tout le processus de soudage ce qui pose des limites à l'amélioration de la productivité de la machine à souder. L'invention a pour but de mettre au point une machine à souder en bout par résistance opérant à l'intérieur des tubes qui présenterait un meilleur rendement et une fiabilité grâce à une nouvelle conception des organes d'amenée de courant. Ce problème est résolu à l'aide d'une machine . souder en bout par résistance opérant à l'intérieur des tubes, du type comportant un élément porteur longitudinal portant des mécanisme de serrage de tubes axialement mobiles et immobiles avec des sabots d'amenée de courant reliés, par l'intermédiaire d'un organe d'amenée de courant, à un transformateur de soudage, cette machine à souder étant caractérisée selon l'invention en ce ce que l'organe d'amenée de courant est constitué par deux tubes coaxiaux isolés l'un de l'autre et montés dans l'espace libre annulaire entre l'élément porteur longitudinal et le mécanisme de serrage immobile. Cette conception de 11 organe d'amenée de courant est très simple et, par conséquent, contribue à la fiabilité de la machine à souder les tubes en bout par résistance. Cet organe d'amenée de courant permet, d'autre part, de réduire l'énergie consommée par le transformateur de soudage et la durée du stade de fusion initial et, par là même, d'améliorer le rendement de la machine à souder toute entière. Il est rationnel que la liaison électrique entre chacun des tubes d'amenée de courant et les sabots d'amenée de courant correspondants soit réalisée par l'intermédiaire de barrettes flexibles, ce qui permet de conserver cette liaison lors des mouvements radiaux des sabots en vue de serrage des tubes avant le soudage et en vue de leur relâchement après le soudage. L'invention sera mieux comprise et d'autre buts, détails et avantages de celle-ci apparaîtront mieux à la lumière de la description explicative qui va suivre d'un mode de réalisation donné uniquement à titre d'exemple non limitatif avec référence aux dessins annexés non limitatifs dans lesquels la Fig. 1 est une vue en coupe longitudinale d'une machine à souder les tubes en bout par résistance suivant l'invention la Fig. 2 est une vue en coupe suivant Il - Il de la Fig. 1. Comme il ressort. des Fig. 1 et 2 des dessins annexés, la machine 1 à souder les tubes bout à bout par résistance opère à l'intérieur des tubes 2 et comprend un élément porteur longitudinal 3 dont l'axe longitudinal se confond avec l'axe des tubes 2 à. souder. Sur l'élément porteur longitudinal 3, sont montés, coaxialement à celui-ci, un transformateur de soudage annulaire 4 et deux mécanismes 5 et 6 de serrage des tubes à souder munis chacun d'une commande hydraulique individuelle 7, le mécanisme 5 étant axialement immobile et le mécanisme 6 pouvant se déplacer axialement. Toujours sur l'élément porteur longitudinal 3 et coaxialement à celui-ci, est monté un mécanisme 8 de fusion et d'écrasement muni de sa commande hydraulique individuelle 9 et relié de manière mobile au mécanisme de serrage.6. La machine est adaptée pour se déplace à l'intérieur du tube à l'aide d'un chariot 10 muni de galets de roulement 11 entraînés par une commande appropriée (non représentée). Aux extrémités opposees de l'élément porteur longitudinal 3 sont fixés à demeure deux plateaux d'appui 12 et 13 et, le long de cet élément, on voit montées, sur des rouleaux de support 14, trois douilles 15, 16 et 17 dont deux, 15 et 16 notamment, font partie des mécanismes de serrage 5 et 6, respectivement, et la troisième, réf é- rencée en 17, fait partie du mécanisme 8 de fusion et d'écrasement. Comme il ressort de la Fig. 1, le plateau d'appui 12 est disposé entre le transformateur de soudage 4 et la douille 15, c'est-à-dire que le transformateur de soudage 4 est monté au voisinage du mécanisme de serrage 5 immobile axialement et, notamment, sur son coté éloigné de la zone de jonction des tubes 2 à souder.La douille 17 du mécanisme 8 de fusion et d'écrasement est disposez au voisinage de l'autre plateau d'appui 13 et est reliée à celui-ci par l'intermédiaire de sa commande hydraulique individuelle 9. La douille 16 du mécanisme de serrage 6 mobile axialement est disposée entre la douille 17 et la zone de jonction des tubes et est reliée à la douille 17 par l'intermédiaire de sa commande hydraulique individuelle 7 servant au déplacement de cette douille le long de l'élément porteur 3. Le mécanisme de serrage 5 axialement immobile et l'élément porteur longitudinal 3 sont réalisés de sorte qu'un espace annulaire (bien visible dans les dessins) se forme entre eux, ou la douille 15 ne vient pas en contact direct de l'élément porteur 3. Le mécanisme 5 comprend des leviers de serrage 18 répartis régulièrement suivant une circonférence par rapport à l'axe de l'élément porteur 3. Un bras 19 de chacun des leviers 18 est articulé de manière à pouvoir pivoter radialement (voir la référence 20) sur le plateau de support, tandis que son autre bras 21 est relié par une articulation, comme indiqué en 22, à une des extrémités d'une biellette d'écartement 23 articulée (référence 24) à une portion 25 de la douille 15, qui est la plus proche de la zone de jonction des tubes#. Sur les bras 21 des leviers de serrage 18 sont montés des sabots 26 d'amenée de courant reliés aux bornes respectives du transformateur 4 à l'aide d'un organe d'amenée de courant dont la description va suivre. Le mécanisme de serrage 6 mobile axialement est en principe d'une conception analogue à celle du mécanisme 5, mais diffère de celui-ci en ce que chacun de ses leviers de serrage 27 est articulée, par son bras 28, à la douille 17 du mécanisme 9 de fusion et d'écartement (référence 29). Son autre bras 30 est articulé en 31 à une extrémité d'une biellette d'écartement 32, respectivement. Les extrémités opposées des biellettes d'écartement 32 sont articulées (référence 33) à une portion 34 de la douille 16, qui est la plus proche de la zone de jonction des tubes à souder. Sur les bras 30 des leviers 27 sont montés des sabots 35 d'amenée de courant reliés aux bornes respectives (autres que celles auxquelles sont reliés les sabots 26) du transformateur de soudage 4 par l'intermédiaire d'un organe d'amenée de courant dont la description va suivre. L'organe d'amenée de courant, reliant les bornes respectives du transformateur 4 aux sabots d'amenée de courant 26 et 35, comporte deux éléments d'amenée de courant tubulaire 36 et 37 disposés dans l'espace libre annulaire entre le mécanisme de serrage axialement immobile 5 et 11 élément porteur longitudinal 3. Les tubes d'amenée de courant 36 et 37 sont montés coaxia- lement et sont séparés l'un de l'autre à l'aide d'un joint isolant 38.Les extrémités des tubes d'amenée de courant sont mises en contact, d'une part, avec les bornes respectives (différentes) du transformateur de soudage 4 et,. d'autre. part, sont reliées électriquement aux sabots d'amenée de courant 26 ou 35 par l'in termédiaire de barrettes flexibles 39 et 40, respectivement, de sorte qu'en fonctionnement un circuit de soudage puisse se former. Pour le soudage, la machine est introduite dans un des tubes à assembler 2 de manière que la face terminale du tube soit située entre les sabots 26 et 35. D'abord, on branche la commande hydraulique 7 du mecanisme de serrage 5 immobile axialement. Sous l'effet de cette commande, la douille 15 se déplace le long de l'élément porteur 3, en s'appuyant contre celui-ci à l'aide de son support à rouleaux 14, du coté du futur joint. Les biellettes 23, dont le mouvement de translation est interdit et qui de ce fait ne peuvent aller avec la douille 15, tournent alors autour de l'axe de l'articulation 24. En tournant, les biellettes 23 prennent une nouvelle position vis-à-vis de l'élément porteur 3 et agissent sur les leviers de serrage 18 de manière à les écarter radialement.Ces derniers se rap-prochent de la paroi intérieure du tube et, lorsque la douille 15 continue à se déplacer, agissent sur les sabots 26 de sorte que ceux-ci, sollicités contre le tube 2, effectuent la fixation du tube en position voulue de manière que les axes de la machine et dudit tube se confondent. Ensuite, on emmanche sur le bout libre de la machine un autre tube en l'enfonçant jusqu'à ce qu'il vienne en butée de la face:.terminale du premier tube. La fixation de ce tube est effectuée, à l'aide du mécanisme de serrage 6, d'une manière analogue à celle dont on a effectué la fixation du premier tube. Les faces terminales des deux tubes se trouvent opposées l'une à l'autre et la machine à souder est positionnée sur l'axe desdits tubes. Ensuite, on branche le transformateur de soudage 4 et actionne le mécanisme 8 de fusion et d'écrasement de sorte que le mécanisme 6 de serrage et le tube, fixé par celui-ci, se déplacent en direction de l'autre tube. Pendant ce temps, le courant en provenance du secondaire du transformateur 4 est amené dans la zone de jonction et un circuit électrique comprenant les tubes d'amenée de courant 36 et 37, les barrettes flexibles 39 et 40 ainsi que les sabots 26 et 35 se ferme. Du fait que les surfaces à assembler sont normalement inégales, on assiste a la fusion des surfaces en contact jusqu'à ce que ces surfaces soient parfaitement fondues, après quoi le mécanisme 8 effectue leur écrasement. Lors du processus de soudage, l'organe tubulaire d'amenée de courant exerce une double fonction de sommateur et de distributeur de courant, c'est-à-dire qu'il sert à amener le courant opportunément à l'endroit du joint qui le nécessite. C'est de cette manière qu'on arrive à intensifier la fusion et, par conséquent, à réduire le temps du stade de fusion initial. REVENDICATIONS 1) Machine à souder les tubes bout bout par résistance du type opérant à l'intérieur des tubes, comportant un élément porteur longitudinal portant des mécanismes de serrages de tubes axialement mobile et immobile avec des sabots fixateurs d'amenée de courant reliés, par l'intermédiaire d'un organe d'amenée de courant, à un transformateur de soudage, caractérisé en ce que l'organe d'amenée de courant est constitué par deux tubes coaxiaux (36 et 37) isolés l'un de l'autre et montés dans l'espace libre annulaire entre l'élément porteur longitudinal (3) et le mécanisme de serrage immobile (5). 2) Machine à souder selon la revendication 1 caractérisé en ce que chaque élément d'axuenée de courant tubulaire (36 et 37) est relié électriquement aux sabots fixateurs d'amenée de courant (26 et 35) par l'intermédiaire de barrettes flexibles (39 et 40).