Brevet FR2571997A1 — publié le 19860425

"MANDRIN INTERNE POUR OPERATION D'ASSEMBLAGE BOUT A BOUT DE DEUX TRONCONS DE TUBE PAR SOUDAGE" La présente invention concerne un mandrin interne destiné à être introduit à l'intérieur de deux tronçons de tube pour l'assemblage bout à bout par soudage d'extrémités adjacentes de ces deux tronçons. Il est déjà connu, par exemple, par le brevet français publié sous le n0 2305268, d'utiliser un mandrin interne pour rapprocher l'un de l'autre deux tronçons de tubes et amener l'une vers l'autre leurs extrémités à souder. On a, d'autre part, proposé dans la demande de brevet français dépo- sée le 13 Mai 1981 sous len 81n 09479 et publiée sous le n0 2505699, de prévoir sur un mandrin interne deux zones distances iongitudinaiement, affec- tées l'une à l'accostage de tronçons de tubes l'autre au soudage de ceuxci et de munir ce mandrin de moyens de déplacement longitudinal selon un pas égal à la distance séparant la zone d'accostage de la zone de soudage. Mais ce dernier type de mandrin interne n'exerce pas lui-même d'effort de rapprochement des deux tronçons de tubes l'un vers l'autre. Un objectif de l'invention est de proposer un mandrin interne qui soit capable de rapprocher l'un de l'autre deux tronçons de tubes à souder bout à bout et de les centrer l'un par rapport:à l'autre ainsi que de présen- ter radialement en face des extrémités adjacentes des deux tronçons de tubes un organe de soudage intervenant dans l'opération de soudage. Cet organe de soudage peut notamment 8tre constitué par un pare-feu entouTé de joints an- nulaires permettant de créer avec les tronçons de tubes une chambre de pare-- feu susceptible d'être mise sous vide. Un objet de l'invention est ainsi un mandrin interne destiné à co- opérer à la réalisation d'une opération d'assemblage bout à bout de deux tronçons de tubes par un processus de soudage d'extrémités de ces tronçons de tubes disposées en face l'une de l'autre, comprenant: un ensemble de forme générale tubulaire muni d'un premier moyen de saisie- apte à saisir intérieurement un des tronçons de tubes, un- deuxième moyen de saisie apte - 2 - à saisir intérieurement l'autre des tronçons de tubes et des moyens de dé- placement longitudinal relatif entre cet ensemble tubulaire et ce deuxième moyen de saisie, caractérisé en ce que ledit ensemble tubulaire comprend aussi un manchon qui est monté autour d'un tube central fixe par rapport au reste de cet ensemble, de manière à pouvoir coulisser longitudinalement le long de ce tube central et qui porte d'une part un organe de centrage capable d'une extension radiale pour s'appliquer intérieurement contre les tronçons de tubes et d'autre part, un organe de soudage intervenant dans le processus de soudage, ces deux organes étant distants l'un de l'autre longitudinalement et un système de vérin pour déplacer longitudinalement ce manchon par rapport à ce tube central. D'autres particularités de l'invention ressortiront d'un exemple de réalisation qui va être décrit, à titre non limitatif, en se référant au des- sin joint dans lequel: la Pig. I et la Fig. 2 représentent en élévation et coupe partielle un mandrin interne; et les Fig. 3 à 11 montrent, schémati- quement, diverses phases successives de fonctiennement du mandrin interne lors d'une opération d'accostage et de soudage de deux tronçons de tube. Cet exemple peut notamment concerner l'assemblage de tubes sur une plateforme flottante en vue de la pose d'une conduite au fond d'une étendue d'eau selon le mode de pose dit "pose en S". Pour la commodité du dessin, on a représenté séparément une partie du mandrin sur la Fig. I et une autre partie sur la Fig. 2, mais le mandrin est constitué par ces deux parties réunies en amenant l'extrémité gauche de la Fig. 1 à l'extrémité droite de la Fig. 2. La partie de mandrin représentée sur la Fig. 1 est la seule qui soit directement concernée par l'invention et elle est la seule reprise schémati- quement dans les Fig. 3 à Il. Elle comprend un ensemble tubulaire 1 muni d'un organe de saisie 2 à machoires 3 déplaçables radialement entre une position de retrait et une position d'extension sous l'action d'un fluide de commande déplaçant longitudinalement des pièces 4 en contact par des faces inclinées 5 avec-les mâchoires 3. Cet ensemble tubulaire 1 comprend aussi un tube central 6 autour duquel est monté à coulissement longitudinal un man- chon 7 porteur d'un organe de soudage 8 comprenant un pare-feu 9 entre deux paires de joints d'étanchéité gonflables 10 et 11 et d'un organe de centrage 12. -3- On a représenté sur la Fig I l'un des tuyaux 13 d'alimentation en fluide sous pression des joints 10 et Il et l'un des tubes 14 servant à faire le vide dans la chambre de pare-feu 15, visible sur la Fig. 3, qui se forme, lors de l'utilisation du mandrin, entre _les tronçons de tubes 16 et 17, le manchon 7 et les joints d'étanchéité 10 et 11. Pour ne pas encombrer la Fig. 1, on n'a pas représenté les moyens d'amenée de fluide de commande à l'organe de centrage 12 en vue de provoquer le déplacement en position d'extension de patins de centrage 18 et 19. Des linguets 20 permettent de palper le bord extrême des tronçons de tubes 16, 17. Le manchon 7 porte aussi des galets 21 s'appuyant contre la paroi interne des tronçons de tubes 16, 17. A son extrémité opposée au système de saisie 2, le tube central 6 porte une bride 22 qui est reliée par une liaison élastique 23 à une bride 24 portée par un tube prolongateur 25 disposé sensiblement dans le prolongement du tube central 6 et qui s'appuie sur le tube 25 par l'intermédiaire de rotu-, les 26. La bride 22 porte le corps d'au moins un vérin hydraulique 27 com- prenant un cylindre solidaire du tube central 6 par l'intermédiaire de la bride 22 et un piston relié au manchon 7. Pour simplifier le dessin, l'alimen- tation en fluide de commande de ce vérin 27 n'a pas été représentée car elle peut gtre réalisée d'une manière bien connue en soi. L'extrémité libre du tube 25 est entourée par une pièce support ter- minale 28 à l'intérieur de laquelle un logement cylindrique 29 a été ménagé pour former avec la paroi externe du tube 25 un cylindre annulaire 30 dans lequel peut coulisser, de manière étanche, un piston annulaire 31 solidaire du tube 25, pour former un système hydraulique de déplacement longitudinal relatif, de sorte que l'envoi d'un fluide sous pression dans l'une ou l'autre des deux chambres entre lesquelles le piston 31 divise le cylindre annulaire déplace longitudinalement dans un sens ou dans l'autre sens le tube 25 et la pièce support 28 relativement l'un à l'autre. Cette pièce support 28 est munie de galets 32 destinés à prendre appui contre la paroi interne des tron- çons de tubes 16, 17. Elle porte, d'autre part, une pluralité de mâchoires 33 déplaçables radialement grace à un système de rampes inclinées, sous l'action de vérins 34disposés longitudinalement. De l'autre côté de l'organe de saisie 2, le mandrin comporte un -4deuxième ensemble 35, d'actionnement du mandrin, relié à l'ensemble I par une liaison élastique 36. Dans cet ensemble d'actionnement 35, on peut dis- tinguer une partie d'asservissement 37, une partie de pompage 38 et une par- tie de motorisation 39 avec des roues 40. Cet ensemble 35 est réalisé de manière à assurer le fonctionnement du mandrin tel qu'il va être décrit à l'aide des Fig. 3 à 12. Comme cette réalisation applique des techniques bien connues, on ne la décrira pas plus en détail. On n'a pas non plus,et pour la même raison, représenté les diverses liaisons -hydrauliques et électriques internes au mandrin et externes à celui-ci. Les opérations successives effectuées par le mandrin peuvent être les suivantes. Le mandrin ayant été introduit à l'intérieur des deux tronçons de tubes 16 et 17 à assembler par soudage, déjà amenés sensiblement dans le pro- longement l'un de l'autre, avec l'organe de centrage 12 au droit de l'extré- mité du tronçon 16, on commande l'extension radiale des patins de l'organe de centrage 12, comme le montre la Fig. 3. Puis, on commande l'extension ra- diale des mâchoires de l'organe de saisie 2 pour serrer celles-ci contre la paroi interne du tronçon 16 (Fig. 4) et on écarte, longitudinalement, la piece support 28 en déplaçant le piston 31 vers la gauche, relativement à cette pièce (Fig. 5). On commande, ensuite, l'extension radiale des mâchoires 33 pour serrer celles-ci contre la paroi interne du tronçon 17 (Fig. 6). On peut alors rapprocher les tronçons 16 et 17 l'un de l'autre en déplaçant le piston 31 vers la droite relativement à la pièce support 28, puis rentrer radialement les patins de l'organe de centrage 12 (Fig. 7) et amener les tronçons 16 et 17 au contact l'un de l'autre, sans exercer d'effort de com- pression (Fig. 8). On sort à nouveau radialement les patins de l'organe de centrage 12 (Fig. 9) et on augmente l'effort exercé entre le piston 31 et le support 28 pour provoquer l'accostage définitif des deux tronçons de tubes (Fig. 10). On rentre alors radialement les patins de l'organe de centrage 12 (Fig. 11) et on actionne le vérin 27 pour déplacer longitudinalement vers la droite le manchon 7 sur le tube 6 afin d'amener le pare-feu 9 au droit du joint formé entre les tronçons de tubes 16 et 17 (Fig. 12). On peut alors procéder au soudage à l'aide d'une machine à souder extérieure, par exemple, -5- à faisceau d'électrons, après avoir gonflé les joints 10 et 11 et effectué le vide dans la chambre 15. Après le processus de soudage, on remet le mandrin dans la position de la Fig. 3 pour effectuer un autre assemblage de deux tronçons de tube à souder, après avoir procédé au retrait radial des mâchoires de l'organe de saisie 2 et des mâchoires 33 et ramené le manchon 7 dans sa position longitudinalement éloignée de la bride 22. 6- REVENDICATIONS I -Mandrin interne destiné a coopérer à la réalisation d'une opération d'assemblage bout à bout de deux tronçons de tubes (16, 17) par un processus de soudage d'extrémités de ces tronçons de tubes disposées en face l'une de l'autre, comprenant: un ensemble de forme générale tubulaire (1) muni d'un premier moyen de saisie (2) apte à saisir intérieurement un des tronçons de tubes, un deuxième moyen de saisie (28, 33) apte à saisir intérieurement l'autre des tronçons de tubes et des moyens de déplacement longitudinal relatif entre cet ensem- ble tubulaire (à) et le deuxième moyen de saisie (28, 33), caracté- risé en ce que ledit ensemble tubulaire (l) comprend aussi un manchon (7) qui est monté autour d'un tube central (6) fixe par rap- port au teste de cet ensemble de manière à pouvoir coulisser longitu- dinalement le long de ce tube central (6) et qui porte d'une part, un organe de centrage (12) capable d'une extension radiale pour s'appliquer intérieurement contre les tronçons de tubes et d'autre part, un organe de soudage (9, 10, 11) intervenant dans le processus de soudage, ces deux organes (12 - 9, 10, 11) étant distants l'un de l'autre longitudinalement et un système de vérin (27) pour déplacer longitudinalement ce manchon (7) par rapport à ce tube central (6). 2 -Mandrin interne selon la revendication 1, caractérisé en ce que le système de vérin (27) est monté entre le manchon (7) et une extrémi- té longitudinale du tube central (6) tandis que le premier moyen de saisie (2) est monté à l'autre extrémité longitudinale du tube central (6). 3 -Mandrin interne selon la revendication 2, caractérisé en ce que le système de vérin (27) est fixé à une bride (22) montée sur le tube central (6) et reliée à'un tube prolongateur (25) disposé sensible- ment dans le prolongement du tube central (6) et entouré par le deuxième moyen de saisie (28, 33) avec interposition d'un système hydraulique de déplacement longitudinal relatif (30, 31) entre ce deuxième moyen de saisie et ce tube prolongateur.