Brevet FR2537244A1 — publié le 19840608

_. 53 ?a 44 La présente invention concerne la jonction de tuyaux Cette jonction peut être obtenue de nombreuses manières, dont l'une est le soudage, particulièrement utilisé dans le cas de tuyaux de grand diamètre tels que canalisations pour gaz, pétrole ou autres produits industriels Il peut même s'agir de canalisations de chauffage régional Pour de telles tuyauteries, les impératifs d'étanchéité et de résistance mécanique sont généralement extrêmement rigoureux et il faut donc dispo- ser de procédés de soudage de précision Le soudage de tels tuyaux doit souvent être opéré dans des condi- tions climatiques défavorables et en extérieur sur le chantier En raison des impératifs rigoureux régissant les structures finies, la jonction par soudage devient onéreuse et prend du temps Le soudage exige, en outre, une main-d'oeuvre qualifiée Un joint soudé normal ne peut pas empêcher la propagation de criques pouvant appa- raître dans des canalisations Ces criques ont tendance à se propager dans des canalisations sur des kilomètres en franchissant même les joints soudés. L'objet de la présente invention est de réaliser un joint qui réponde à des exigences rigoureu- ses quant à l'étanchéité On réalise le joint en posant au point de jonction une pièce périphérique extérieure ou anneau de support et une pièce périphérique intérieure ou anneau chevauchant L'anneau chevauchant est pourvu d'une charge explosive dont on provoque de quelque maniè- re la détonation Lors de la détonation de la charge, on obtient une soudure explosive du côté intérieur au point de jonction et, simultanément, les extrémités de tuyau sont déformées et ployées vers l'extérieur au point de jonction en même temps que la pièce périphérique exté- rieure ou anneau de support On obtient ainsi une soudu- re explosive sur le pourtour intérieur au point de jonc- tion, ainsi qu'un joint mécanique formé extérieurement 253 ? 244 par déf;r iation des extrémités de tuyau et de la pièce périphérique extérieure ou anneau de support Le nouveau mode de jonction fournit ainsi un double joint: joint mécanique et joint explosif La jonction mécanique conf re au joint une bonne résistance mécanique et de l'étan- chéité, la soudure explosive interne contribuant aussi à cette étanchéité Des deux modes de soudage, la soudu- re explosive est le plus important, le joint mécanique n'en étant qu'une simple conséquence. On obtient une grande précision du fait que la pièce périphérique extérieure et que la pièce périphérique intérieure munie de sa charge explosive peuvent être fabriquées en usine avec une grande préci- sion. La charge explosive est aussi de forme tubulaire, et une charge d'amorçage est agencée pour amorcer un détonateur de manière connue La charge explo- sive détone simultanément sur tout son pourtour intérieur. Sa détonation progresse axialement dans les deux sens si la détonation est provoquée à mi-longueur sur le pour- tour intérieur de la charge. La pièce intérieure périphérique ou anneau chevauchant, est de préférence à section triangulaire et la plus faible distance à la surface intérieuredu tuyau varie entre 0 et 10 mm,selon l'épaisseur de la pièce périphérique Plus l'épaisseur de la pièce péri- phérique est forte, plus la distance à la surface intérieu- re de tuyaux réunis peut augmenter. En vue d'éviter des effets pelliculaires lors du soudage explosif, on adopte une vitesse de déto- nation de 3 000 à 6 000 m/s et, de préférence, de 4 500 à 5 000 m/s. La pièce périphérique extérieure peut avoir une épaisseur de paroi réduite dans sa partie moyenne. On peut obtenir ce résultat au moyen d'une gorge péri- 2533244. phérique soit extérieure, soit intérieure Ceci permet d'obtenir une surface extérieure plus régulière sur la pièce périphérique extérieure. La pièce périphérique extérieure peut être d'épaisseur faible Dans ce cas, on pose un anneau péri- phérique rigide destiné à agir en anneau de support et on le retire après soudage explosif L'anneau de support peut être, de préférence, fendu pour être plus facile à déposer. Les deux pièces périphériques, extérieure et intérieure, peuvent être en des matériaux différent l'un de l'autre et différent aussi du matériau constituant les tuyaux à réunir. Toutefois, si les tuyaux à réunir sont en matériau composite, il est indiqué que la pièce péri- phérique intérieure soit en le même matériau que la sur- face intérieure des deux tuyaux à réunir. Il peut être indiqué d'interposer des élé- ments auxiliaires entre la pièce périphérique extérieure et les tuyaux à réunir, en vue d'obtenir la meilleure étanchéité possible Ces éléments auxiliaires addition- nels peuvent être des nervures ou diverses pièces rappor- tées en des matériaux de natures différentes. Si la soudure est à vérifier aux ultrasons, il est indiqué d'interposer une couche de matériau lais- sant passer les ultrasons entre les deux tuyaux à réunir et la pièce périphérique extérieure Des matériaux conve- nables sont'le zinc ou une matière plastique. La section triangulaire de la pièce péri- phérique intérieure précitée doit être telle que le trian- gle soit équilatéral ou isocèle et ait des côtés inclinés à 3-200 sur la surface intérieure des tuyaux à réunir. Un angle plus grand réduit la vitesse du front de colli- sion. La charge explosive tubulaire mentionnée peut être composée de dynamite, dynamax, trinitrotoluène et peut être mélangée avec de la matière inerte telle due carton, fibre de bois, farine de bois, matière plas- tique, dolomite ou sel de cuisine L'addition de matiè- re inerte permet de modifier la vitesse de détonation de la charge La matière inerte peut être ajoutée sous forme de poudre ou de couche La charge expi Ouve peut ainsi être composée de plusieurs couches superposées, les couches étant alternativement formées de matières inerte et explosive, par exemple - La charge détonante peut être sous forme de disque ou d'élément à rayons Dans ce dernier cas, l'explosif est limité. La charge explosive, la charge d'amorçage et le détonateur doivent être convenablement enfermés. Le plastique est une matière indiquée à cette fin, mais d'autres matières telles qu'aluminium sont aussi utili- sables. Il est même possible de réaliser sous l'eau un joint suivant la présente invention On réunit ainsi hermétiquement au point de jonction les parties périphé- riques tant extérieure qu'intérieure, ainsi que les surfa- ces à réunir mécaniquement par soudage explosif Les parties hermétiquement réunies sont complètement débarras- sées de l'eau par un système aspirant. D'autres caractéristiques de la présente invention ressortiront de la description détaillée ci- après faite en regard des dessins annexés sur lesquels: Fig 1 représente un joint avant détona- tion d'une charge explosive, Fig 2 représente le même joint que celui de la figure 1, après détonation de la charge explo- sive; Fig 3, 4, 5 représentent diverses réali- sations d'une pièce périphérique extérieure ou anneau t 53 ? 244 de support; Fig 6 représente une pièce périphéri- que-plus mince, coopérant avec un outil extérieur agissant en anneau de support; Fig 7 représente un moyen de support situé sous l'eau, avant détonation de la charge explosive; Fig 8 représente une réalisation de charge explosive munie d'une charge d'amorçage et d'un détonateur; et Fig 9 représente à titre d'exemple un autre ensemble comprenant une charge explosive, une charge d'amorçage et un détonateur. La figure 1 représente deux tuyaux 1 et 2 à réunir Une pièce périphérique extérieure 3 est appliquée sur le pourtour du joint La pièce périphéri- que agit aussi en anneau de support Sur l'intérieur du joint est disposée une pièce périphérique intérieure ou anneau chevauchant 4 à section triangulaire Bien entendu, la pièce périphérique intérieure peut avoir une autre section appropriée, mais on a constaté qu'une section triangulaire est préférable La plus faible distance entre la pièce périphérique 4 et les surfaces intérieures des tuyaux 1 et 2 peut varier entre t et mm Tant la pièce périphérique intérieure 4 que la pièce périphérique extérieure 3 sont, de préférence, en matière de même nature que celle des deux tuyaux 1 et 2 Elles peuvent aussi, bien sûr, être en d'autres matières Toutefois, si les tuyaux 1 et 2 sont des tuyaux composites, il est recommandé que la pièce périphérique intérieure soit en matière de même nature que celle for- mant la couche intérieure des tuyaux L'intérieur de la pièce périphérique intérieure est pourvu d'une couche tubulaire de matière explosive Cette couche, désignée en 5, est composée d'une charge explosive telle que dyna- mite, dynamex, trinitrotoluène etc Un disque 6 est placé à l'intérieur de la charge explosive tubulaire , à égale distance des extrémités de la charge Le disque 6 est composé d'une charge d'amorçage qui peut être du pentryl, de la pâte explosive ou quelque explosif équivalent Au centre du disque est placé un détonateur 7 qui peut être de type quelconque O On choisit pour la charge explosive une vitesse de détonation qui peut être supérieure à celle normalement adoptée pour le sou- dage explosif La vitesse la plus convenable est proba- blement comprise entre 3 000 et 60000 m/s et, mieux, entre 4 500 et 5 000 m/s. Si l'on fait alors détonez la charge explo- sive au moyen du détonateur 7 par l'intermédiaire de la charge d'amorçage 6, la détonation progresse dans la charge axialement dans les deux sens par rapport à la charge d'amorçage 6 La vitesse du front de colli- sion et la poussée motrice dela charge explosive sont pleinement satisfaisantes, par rapport à la vitesse de détonation choisie, pour l'obtention d'une soudure par- faitement satisfaisante entre la pièce périphérique inté- rieure 4 et les surfaces intérieures des tuyaux 1 et 2 Si l'on choisissait une vitesse de détonation plus faible, les risques d'effets pelliculaires se manifestant par un manque de cohésion près des bords de la pièce périphérique intérieure seraient considérables Ceci est inacceptable du point de vue de la corrosion intersti- cielle La soudure obtenue par soudage explosif a l'as- pect indiqué sur la figure 2 Celle-ci montre que la surface intérieure du joint est uniforme et située dans le prolongement des surfaces intérieures des deux tuyaux 1 et 2 Sous l'effet du soudage explosif, les surfaces d'extrémité des deux tuyaux 1 et 2 se renflent, entrai- nant dans leur déplacement la partie médiane de la piè- ce périphérique 3, qui de ce fait se vousse La pièce périphérique extérieure voussée 3 est indiquée en 3 '. 7 253 Y 244 Ce voussement de la pièce périphérique extérieure 3 ' et le bombement des deux extrémités de tuyau 1 et 2 don- nent un joint extrêmement robuste, ainsi qu'un soudage satisfaisant S'il faut obtenir un soudage encore plus fiable entre la surface intérieure de la pièce périphé- rique extérieure et la surface extérieure des tuyaux, on peut appliquer diverses couches de soudage ou prendre des mesures d'ordre mécanique comme en prévoyant des gorges et nervures. Le joint représenté à titre dtexemple sur les figures 1 et 2 assure une double étanchéité grâce à la soudure explosive et grâce aussi à la pièce périphé- rique extérieure déformée 3 ' et aux extrémités de tuyau déformées. Pour faciliter le processus de jonction, il est indiqué de préfabriquer tant la pièce périphérique extérieure que l'ensemble constitué par la pièce périphé- rique intérieure 4, la charge explosive 5, la charge d'amorçage 6 et le détonateur 7 La préfabrication assure une haute qualité des pièces 3-7 On peut même mettre les pièces 3-7 sous forme d'un ensemble d'un seul tenant que l'on peut alors poser avec une extrême facilité sur l'extrémité d'un des tuyaux, après quoi on pose l'au- tre extrémité de tuyau Dans ce cas, il est indiqué de munir la pièce périphérique extérieure 3 et la pièce périphérique intérieure 4 d'un élément de raccordement formé d'une bande périphérique ou d'un certain nombre de goupilles reliant les deux pièces périphériques 3 et 4 l'une à l'autre. La pièce périphérique extérieure 3 peut être conçue différemment La figure 3, par exemple, montre une pièce périphérique 8 dont l'épaisseur de paroi est réduite par une gorge périphérique concave intérieure et la figure 4 montre une pièce périphérique extérieure dont l'épaisseur de paroi est réduite en 11 par une gorge 25312-44 périphérique concave extérieure On obtient une surface externe-plus uniforme apres soudage explosif en utilisant une pièce périphérique extérieure selon les figures 3 et 4. La figure 5 représente une réalisation de pièce périphérique 12 présentant aux extrémités deux rebords dirigés vers l'extérieur 13 et 14 Ceci donne une pièce périphérique plus robuste. Il est même possible d'utiliser une pièce périphérique 15 d'épaisseur faible Pour éviter sa des- truction pendant le soudage explosif, on entoure la pièce périphérique 15 d'un outil extérieur 16 qui agit en sup- port et empêche que la pièce périphérique ne soit détruite pendant le soudage explosif. La figure 7 représente une structure de joint achevée avant le soudage explosif Le joint est à réaliser sous l'eau et il faut donc débarrasser la zone de joint de l'humidité comme suit: on ménage par fraisage dans la surface d'une pièce périphérique exté- rieure 17, près des bords extérieurs, des rainures dans lesquelles on insère des joints d'étanchéité 18 et 19. Chacun de ceux-ci peut être un tuyau souple qu'on peut alimenter en air comprimé, ce qui assure une bonne étan- chéité entre la partie intermédiaire de la surface intérieu- re de la pièce périphérique et la surface extérieure des tuyaux 1 et 2 On dispose intérieurement au point de jonction une pièce annulaire 20, par exemple en plas- tique, ayant une section en U Dans les extrémités ex- térieures du corps annulaire, on ménage par fraisage des rainures de réception des joints d'étanchéité annulaires 22 et 23, de préférence formés de tuyaux souples qu'on peut alimenter en air comprimé pour établir une étanchéi- té satisfaisante de la zone séparant les branches de la pièce en U Le corps annulaire définit ainsi un es- pace périphérique 21 On pose la pièce périphérique 253 ? 244 intérieure 4 dans ledit espace périphérique, la charge explosive annulaire 24 étant enrobée dans la pièce an- nulaire Au centre de la pièce annulaire 20 est dispo- sée une pièce en forme de disque 25, de préférence réali- sée d'un seul tenant avec la pièce annulaire 20 Une charge d'amorçage en forme de disque 26 est enrobée ou logée dans le disque et communique avec la charge explo- sive 24, exactement de la manière dont la charge d'amor- çage 6 communique avec la charge explosive 5 selon la figure 1 Le disque 25 présente en son centre un moyeu tubulaire, dans lequel est logé un détonateur 27. La pose de la structure de joint représen- tée sur la figure 7 sur les extrémités de tuyau 1 et 2 s'opère comme suit: on évacue par un conduit 28 de l'espace périphérique 21 l'humidité qui y est présente, ainsi que celle éventuellement présente entre la surfa- ce intérieure de la pièce périphérique extérieure et les surfaces extérieures des tuyaux 1 et 2 Une fois toute l'humidité éliminée, on amorce la charge au moyen du détonateur 7 comme décrit à propos de la figure 1. La figure 8 représente à titre d'exemple une conception de charge explosive Celle-ci est compo- sée de trois couches annulaires 29,30, 31 de matière explosive et de deux couches annulaires intermédiaires 32 et 33 en matière inerte On a constaté qu'avec des couches de 10 mm d'épaisseur de l'explosif dynamex et des couches de 4 mm d'épaisseur de masonite, on obtient une vitesse de détonation d'environ 4 500 m/s. La figure 9, enfin, représente une charge explosive 5 de forme annulaire, entourant un réseau d'an- neaux 34 et 36 et de rayons 35 et 37 Ce réseau forme une charge d'amorçage qui est amorcée par un détonateur 7. Pour protéger la charge explosive 5, la charge d'amorçage 6 et le détonateur 7, il peut être indiqué d'enfermer toute la structure dans du plastique 0 2537244 ou quelque autre matière appropriée telle qu'aluminium. On peut procéder de même pour les autres modes de réali- sations. 11 2537244 REVENDICATIONS 1 Joint entre deux tuyaux de préférence métalliques comportant, au point de jonction, une pièce périphérique extérieure de préférence en métal et une pièce périphérique intérieure de préférence en métal, caractérisé en ce que la pièce périphérique intérieure ( 4) est appliquée par soudage explosif et en ce que la pièce périphérique extérieure ( 3) peut être déplacée suivant la direction longitudinale du fait de la défor- mation provoquée par ledit soudage explosif. 2 Joint selon la revendication 1, carac- térisé en ce que la pièce périphérique extérieure ( 3) est un tube ayant la même épaisseur de paroi sur toute sa longueur. 3 Joint selon la revendication 1 S carac- térisé en ce que la pièce périphérique extérieure ( 3) a une épaisseur variant suivant sa longueur. 4 Joint selon la revendication 3, carac- térisé en ce que la pièce périphérique extérieure ( 3) est plus épaisse aux extrémités. Procédé d'obtention de joint selon l'une quelconque des revendications 1 à 4, caractérisé en ce qu'on utilise un ensemble ( 3, 4, 5, 6 et 7) dans lequel la pièce périphérique intérieure ( 4) est fixée ou suspendue à des éléments de raccordement tels que tiges, goupilles ou-bandes périphériques placés dans la pièce périphérique extérieure ( 3). 6 Procédé selon la revendication 5, carac- térisé en ce qu'on utilise une pièce périphérique inté- rieure ( 4) à section triangulaire. 7 Procédé selon l'une des revendications ou 6, caractérisé en ce que la distance de la pièce périphérique intérieure ( 4) à la surface intérieure des tuyaux ( 1 et 2) à réunir varie, cette distance augmentant avec l'épaisseur. 8- Procédé selon l'une quelconque des revendications 5 à 7, caractérisé en ce qu'on utilise une charge explosive ( 5) de forme tubulaire et on la pose à l'intérieur de la pièce périphérique intérieure ( 4). 9 Procédé selon la revendication 8, ca- ractérisé en ce qu'on utilise une charge ( 5) formée de plusieurs-couches tubulaires ( 29, 33) entre lesquelles on interpose une ou de préférence plusieurs couches inter- médiaires ( 32, 33) composées de matière -non détonante telle que carton, fibre de bois, caoutchouc, sel ou fa- rine de bois. Procédé selon l'une des revendications 8 ou 9, caractérisé en ce qu'on utilise une charge explo- sive tubulaire ( 5) qui contient, dans un plan situé entre ses extrémités, de préférence à égale distance de celles- ci, et perpendiculaire à l'axe de la charge explosive tubulaire, de l'explosif ( 6) et un détonateur ( 7), ce détonateur ( 7) étant situé au centre dans ledit plan. 11 Procédé selon la revendication 10, caractérisé en ce qu'on utilise une charge explosive ( 5) dans laquelle l'explosif ( 6) est constitué par un disque ou par des cordons, par exemple. 12 Procédé selon l'une quelconque des revendications 5 à 11, caractérisé en ce qu'avant d'amor- cer le soudage explosif, on applique une couche entre la surface intérieure de la pièce périphérique extérieu- re ( 3) et la surface extérieure des tuyaux ( 1 et 2) à réunir. 13 Procédé selon la revendication 12, caractérisé en ce qu'on applique une couche composée de plastique, métal, caoutchouc ou matière souple. 14 Procédé selon l'une quelconque des revendications 5 à 13, dans lequel un milieu indésirable peut être présent au point de soudage, caractérisé en ce qu'on évacue ledit milieu avant soudage explosif.