Brevet FR2542234A1 — publié le 19840914

La présente invention concerne le montage et la fixation des supports du bain de fusion pendant less-opérations d'assemblage des métaux par les différents systèmes de soudure électro-thermique, afin de permettre le soudage unilatéral. Le soudage unilatéral à l'aide de support de bain de fusion est une méthode de travail qui permet de réaliser des joints, bout à bout ou en angles dans les tales de telle sorte que la passe de fond ait une pénétration telle, qu'elle évite les opérations de meulage et de soudage d'une reprise à l'envers du cordon de soudure. Dans la pratique du soudage unilatéral, on emploie des supports constitués par des pièces profilées, réalisées avec des matériaux, réfractaires ou céramiques, que l'on applique contre la face inférieure du joint de soudage et qui soutiennent le bain de fusion.La fixation des pièces constituant le support est réalisée par des systèmes mécaniques, magnétiques, adhesifs. Dans les systèmes mécaniques et magnétiques, les pièces du support sont montées ou coulées dans des gouttières métalliques, rigides ou semi-rigides. Dans le système mécaniquesles éléments ainsi constitués sont fixés sur le joint de soudage à l'aide de pontets soudés sur les tales et de coins de blocage. Après les opérations de soudage, il faut démonter les coins et les pontets, puis meuler les soudures de pointage. Dans le système magnétique les gout tières sont fixées sur le joint de soudage à l'aide d'étriers nuais de pinces magnétiques. L'application de ces systèmes pré#entent des inconvénients, en effet, ils nécessitent dans les deux cas une préparation plus ou moins longue, due aux temps de montage et de dépose des éléments de fixation; il y a des difficultés de pose avec les pinces magnétiques sur les tales par temps humide, p#luie ou neige; les divers montages exigent des joints parfaitement réalisés, notamment des tôles ajustées sans dénivelletion; il y a difficultés et souvent marne impossibilités de montage sur les joints des courbes et des angles. A tout cela il convient d'ajouter les investissements de matériels de fixation. Dans le système adhésif, les pièces du support sont montées sur la partie centrale d'un ruban métallique souple muni sur une de ses faces d'un adhésif, les parties latérales du ruban sont rabattues lors de la pose sur les flancs des pièces supports et s'appliquent de part et d'autre du joint de soudage pour maintenir l'ensemble du support fermement appliqué sur les tales. L'application de ce système présente des inconvénients, il est d'un emploi malaisé et manque de précision, en effet l'ensemble support est souple, il peut se plier lors des manipulations et du montage, avec risque de cassure du ruban et détérioration par torsion du support. Lors de la pose, le ruban déployé masque les abords du joint, compte tenu du manque de rigidité de l'ensemble, il y a risque de décentrage du support par rapport à l'axe du joint, provoquant des défauts de soudage, voire même des effondrements du bain de fusion nécessitant une reprise à l'envers de la soudure. L'ajustement et le lignage des supports entre-eux n'étant ni guidés ni repérés, ils sont fonction des qualités de l'opérateur. Compte tenu de sa faible résistance mécanique, le ruban peut etre cassé lors du lasinage à la pose, ce qui provoquera des défauts de soudage, le support ne plaquant plus au joint. L'application du ruban adhésif nécessite un outillage simple. Les systèmes précédents permettent le- soudage des tôles mais ne peuvent s'appliquer qu'au soudage des tube-d'un diamètre supérieur à 600 mi permettant le passage et les manipulations d'un opérateur à l'intérieur du tube pour poser les supports. Le procédé, suivant l'invention, permet d'éviter ces inconvén- ients . La mise en oeuvre de celui-ci permet#en effet - de manipuler, positionner, fixer et assembler les supports avec facilité, précision1 rapidité et earsté. - d'appliquer les supports sur les différents profils de joints d'as semblage, quelque soit l'atmosphère du site, et dans les différentes positions de soudage des tôles de toutes épaisseurs et des tubes d'un diamètre supérieur ou égal à 200 namo - de supprimer les opérations de montage et de démontage des accessoires de pose, les supports se fixant directement par plaquage sur les tôles à souder grace au système auto-adhésif apposé sur la face supérieure du support. - de donner une tension et une élasticité suffisante pour assurer la conformabilité des supports aux profils des joints, grace au feuillard métallique axial sur lequel sont montés les supports. - de faciliter le positionnement et l'ajustement des supports entre eux sur la ligne de soudage, ceux-ci ss'emboitent les uns dans les autres à l'aide du feuillard métallique. - de supprimer les risques de déterioration des supports, ni pliure ni cassure. - d'assurer un plaquage efficace du support et l'étanchéité du joint même si les tôles accusent une dénivellation1 grace d'une part à la masse adhésive fixant la face supérieure du support aux tôles du joint et d'autre part à la tension du feuillard métallique. Ce qui permet de réduire considérablement la préparation des joints d'assemblage. - de ne nécessiter ni matériel ni outillage de montage. - de réduire les temps de pose. Le procédé, objet de l'invention, consiste dans la fixation par adhésion directe sur la face inférieure ou arrière du joint d'assemblage des tôles à souder, de pièces en céramique assemblées et montées sur un support métallique axial et constituant des ensembles linéaires ou " latte-support" de longueur variables suivant les applications et s'ajustant entre eux. Les pièces en céramique sont profilées pour supporter les bains de fusion et s'articuler entre elles, elles sont dimensionnées suivant la forme du joint et l'énergie de soudage, elles comportent à la partie supérieure un caniveau central pour former le cordon envers de soudure, et à la base un évidement rectangulaire pour loger le support métallique axial. Chaque telatte-support" est constituée d'un certain nombre de pièces en céramique montées par adhésion sur un feuillard en acier qui est positionné dans l'évidement rectangulaire pratiqué à la base de chaque pièce. Le feuillard assure la tenue homogène des pièces, le positionnement et l'assemblage des t'lattes", il donne une tension et une élasticité suffisante pour assurer la conformabilité des "lattes" aux profils des joints de soudage.La "latte" ainsi constituée reçoit un revêtement à double face adhésive, dont une face est appliquée sur la partie supérieure des pièces en céramique de part et d'autre du caniveau central, l'autre face s'appliquant sur les tôles pour fixer la "latte# sur le joint de soudage Le revêtement adhésif est réalisé par un matériau composite à double face constitué d'un support ou tissus de verre# et d'un adhésif à base de résines synthétiques appliqué sur les deux faces du support. Le revêtement est auto#extinguible et étudié pour répondre à des cond- itions sévères de non propagation de la flamme, et de non dégagement de fumées nocives. Le pouvoir adhésif du revêtement permet une prise de contact immédiate sous pression manuelle, mais aussi un décollement simultanné aisé et un nouveau contact si un autre positionnement de la "latte" est nécessaire. Le procédé, objet de l'invention, permet d'appliquer les supports de bain de fusion sur les joints d'assemblage des tôles et des tubes. Pour le soudage des tôles la elatte-supporte est montée sur la face inférieure ou arrière du joint d'assemblage en appliquant sous simple pression manuelle les parties supérieures adhésivées sur les tôles à souder, de part et d'autre de l'axe du joint, et sUixwant ltuxe de la latte repéré par une flèche sur le feuillard La 2ème latte est montée de la même manière en ajustant dans la précédente la partie saillante du feuillard, et ainsi de suite jusqu'au bout de la ligne de soudage ou la fermeture de la couronne de virolle. Pour le soudage des tubes, la "latte-support" est montée en appliquant la partie supérieure gauche du support on céramique qui est adhésivée sur la tôle du tube 1, situé à gauche, la base du chanfrein du tube étant positionnée par rapport à l'axe du support en fonction de l'écart (e mm)prévu entre les deux tubes à souder. L'axe de la "latte'1 est repéré par une flèche sur le feuillard. La 2ème latte est montée de la même manière en ajustant dans la précédente la partie saillante du feuillard, et ainsi de suite jusqu'à la fermeture de la couronne. Le tube 2, situé à droite du support de soudure est positionné en amenant la base de son chanfrein à(e/2 mm)de l'axe du support. L'accostage avec celui-ci est facilité par un mini-chanfrein réalisé à la base intérieure du tube 2. Les supports sont appliqués contre les parois des tubes par la tension du feuillard en acier qui fait se conformer la "latte-support" avec le profil du tube. Après soudage la latte-support sera retirée du tube à l'aide d'un extracteur spécifique à cette opération. Le système suivant l'invention ne nécessite ni matériel ni outillage, il permet des manipulations pratiques, un positionnement précis et facile, une fixation rapide par simple plaquage du support sur les tôles à souder. Les dessina annexés correspondent aux divers éléments qui caract- érisent le procédé de montage et de fixation du support de bain de fusion Le plan 1/5 illustre le système mécanique existant sur le marché, la figure 1, en représente le principe avec en I la pièce support de soudure, en 2 la gouttière métallique en acier dou#.Les figures 2-4 montrent la vue en coupe du support monté dans la gouttière. La figure 3 représ ente l'assemblage de deux gouttières 7 et 8, sur le joint de soudage. La figure 5 représente le principe de montage du support de soudure 1 sur le joint de soudage à l'aide de coin da blocage 3 placé entre la gouttière 2 et un pontet 4 soudé sur les tales 5, en 6 l'arc de soudage. Le plan 2/5 illustre le système adhésif existant sur le marché, la figure l en représente le principe avec un 1 la pièce-support de soudE ure, en 2 le ruban à simple face adhésive, et en 3 son intercalaire de protection à retirer à la pose. Les figures 3 et 4, représentent les vues en coupe d'une pièce-support montée sur le ruban adhésif. La figure 2 représente l'assemblage des deux lattes 7 et 8 sur le joint de soudage. La figure 5 représente le principe de montage du support de soudure 1 sur le joint de soudage par l'application du ruban adhésif 2 sur les tales à souder 5, en 9 on montre la pliure du ruban oû les cassures peuvent se produire lors du laminage du ruban à la pose, en 4 la position de l'arc de soudage. Le plan 3/5 illustre le système proposé pour le soudage des tôles, la figure 1 en représente les structures de principe, avec en 1 le support en céramique dont le profil concave/convexe permet l'articulation de la latte-support pour se conformer eux profils des joints de soudage, le caniveau central supérieur 5 supporte le bain de fusion et forme le cordon envers de soudure, à la base l'évidement rectangulaire 6 pour loger le support métallique axial. En 2, l'adhésif fixant les supports en céramique 1 sur le feuillard on acier 31 an 4 le revêtement adhésif à double face pour fixer la latte sur les tôles du joint de soudage. Les figures 3 et 4, représentent les vues en coupe d'une pièce support en céramique montée sur son feuillard métallique. La figure 2, représente le montage des lattes sur le joint de sondage, elle montre le principe d'assemblage des lattes entre-elles, la latte 8 est montée en ajustant dans la latte 7 la partie saillante du feuillard métallique et en mettant en contact les pièces en céramique. La figure 5, représente le principe de montage du support céramique I sur le joint de soudage par fixation directe avec le revêtement adhésif 4 sur les te les à souder 10, en 3 le feuillard métallique sus lequel sont montés les pièces-support, en 9 la position de l'arc de soudage. Le plan 4/5 illustre le système proposé pour le soudage des tubes la figure 1 en représente les structures de principe, avec en 1 le support céramique de mena profil que pour le soudage des tôles mais de longueur plus faible pour être compatible avec les diamètres des joints circulaires de soudure des tubes. Les figures 2 et 3, représentent les vues en coupe d'une pièce-support en céramique montée sur son feuillard métallique. La figure 4 représente le montage et l'assemblage des lattes sur le joint de soudage, en 3 le feuillard, en 5 la latte 1, en 6 la latte 2, en 7 le tube. La figure 5, représente le principe de montage du support céramique 1 sur le joint de soudage par fixation directe avec l'adhésif 4 sur la tole du tube 8, et par la tension du feuillard 3 en acier sur le tube 9, en 10 la position de l'arc de soudage. Le plan 5/5 fait suite au plan 4/5, la figure 1 représente le le principe du montage pour assembler les tubes, la figure 2 montre le positionnement des tubes sur le support de soudure Le procédé, objet de l'invention, peut etre utilisé dans tous les cas où le soudage unilatéral est neccslaaag, quelque soit le système de soudage la nature du métal à souder9 l'atmosphère du site. Le procédé permet des applications particulièrement intéressantes dans la chaudronnerie pour le soudage par l'extérieur des virolles et des fonds de réservoirs, des collecteurs et canalisations pour transport de vapeur et eau surchauffée, des tubes pour réservoir sous pression, des oléoducs, gazoducs, etc., dans la construction navale pour le soudage des ponts tubes bordés de coque de navire, dans les constructions métalliques pour le soudage des platelages de ponts1 des structures de plateformes Offshore, dans tous les domaines de soudage où l'on veut éviter les opérations de retournement des grosses pièces. - REVENDICATIONS - I - Procédé de montage et de fixation des supports de bain de fusion pendant les opérations d'assemblage des métaux par les différents systèmes de soudure électro-thermique pour le soudage unilatéral, permettant de manipuler, positionner, fixer et assembler les supports avec facilité, précision, rapidité et.s#reté, sur les différents profils de joints d'assemblage dans les différentes positions de soudage des taies de toutes épaisseurs et des tubes d'un diamètre supérieur ou égal à 200 mm, de donner une tension et une élasticité suffisante pour assurer la conformabilité des supports aux profils des joints, d'assures le plaquage des supports sur les toles à souder et l'étanchéité du joint, de supprimer l'utilisation d'accessoires de montage, de réduire les temps de pose, caractérisé par le fait qu'il consiste dans le montage par adhésion de pièces en céramique, profilées pour supporter le bain de fusion et s'articuler entre elles, sur un support métallique axial pour constituer des ensembles linéaires ou "latte-support" de longueurs variables suivant les applications et s'ajustant entre-eux et dans la fixation par adhésion directe des "lattes-support" sur la face inférieure ou arrière du joint d#a55emblage des taies è souder, avec le rev- êtement à double face adhésive, dont une face est apposée sur la partie supérieure des pièces an céramique, de part et d'autre du caniveau central supportant le bain de fusion l'autre face s'appliquant sur les tolets. de 2 - Procédé de montage et fixation selon la revendication 1, caractérisé par le fait que le support métallique axial est constitué par un feuillard en acier qui est positionné dans un évidement rectangulaire pratiqué à la base de chaque pièces en céramique. 3 - Procédé de montage et de fixation melon ra revendication 1, caractérisé par le fait que le revatoment adhésif est réalisé par un matériau composite à double face constitué d'un support ou tissus de verre, et d'un adhésif à base de résines synthétiques appliqué sur les deux faces de ce support. 4 - Procédé de montage et de fixation selon la revendication 1, caractérisé par le fait que les pièces du support de bain de fusion Sont constituées à partir d'un matériau céramique, profilées et dimen sionnées suivant l'épaisseur du métal, la forme du joint, l'énergie de soudage comportant à la base un évidement rectangulaire pour loger le support métallique axial, et à la partie supérieure un caniveau central pour former le cordon envers de soudure 5 - Procédé selon les revendications l#2,3,4, prises ensembles, caractérisé par le fait que sa mie en oeuvre ne demande aucune prépar- ation particulière nécessitant un montage mécanique ou magnétique ou un traitement des surfaces de pose. 6 - Procédé selon les revendications 1,2,3,4,5, prises ensembles, caractérisé par le fait qu'il peut être utilisé dans tous les cas du soudage unilatéral, quelque soit le ssyEstème de soudure, la nature du métal, l'atmosphère du site, notamment pour le soudage des tôles de toutes épaisseurs et des tubes d'un diamètre supérieur ou égal à deux cent (200) milimètres.