Brevet FR2823457A1 — publié le 20021018

revendication 11. La présente invention concerne les vannes hydrauliques installées sur des tuyauteries pour contrôler l'écoulement d'un fluide et, plus précisément, concerne leur réparation en cas de perte d'étanchéité de ses sièges de clapet. Une vanne, raccordée par les extrémités externes de deux tubulures à la tuyauterie, permet de contrôler le passage de fluide dans celle-ci en appliquant un clapet obturateur sur chaque extrémité interne de tubulure au moyen d'un volant de commande disposé sur le côté du corps de o vanne. Pour assurer l'étanchéité d'obturation voulue, chaque extrémité interne de tubulure est munie d'un siège de clapet en matière dure, rectifiée avec précision. Ce siège est cependant susceptible de se dégrader par usure. Pour réparer le siège, on en enlève, jusqu'à aujourd'hui, la matière dégradée et on recharge de la matière nouvelle fondue que l'on rectifie ensuite pour reconstituer un siège neuf. Exécutée en usine, après avoir désolidarisé les tubulures de vanne des tuyauteries, une telle opération ne présente pas de difficulté car on peut orienter la vanne de façon telle que le siège à réparer soit en position horizontale, si bien que la matière nouvelle fondue reste sur le siège. En outre, les extrémités externes des tubulures de raccordement sont alors accessibles et on peut donc accéder au siège par l'intérieur des tubulures. Cependant, sortir une vanne de son site d' installation n'est pas satisfaisant à de multiples égards. I1 serait souhaitable d'effectuer la réparation sur le site et c'est ce que l' invention de la présente demande propose d'offrir. o A cet effet, l' invention concerne tout d'abord un procédé de réparation et de restauration de l'étanchéité d'un siège usagé de clapet d'une vanne pour tuyauterie, caractérisé par le fait qu'on laisse la vanne raccordée à la tuyauterie, le plan du siège restant incliné sur l'horizontale, et que, par l'intérieur du corps de vanne, on enlève d'abord la matière usagée du siège puis on apporte de la matière nouvelle pour reconstituer le siège. Par clapet, il faut naturellement entendre l'élément clapet proprement dit mais également tout autre élément analogue, comme par exemple un opercule. s Ainsi, accédant au siège par l'intérieur du corps de vanne, on peut effectuer la réparation alors que la vanne reste dans sa position fonctionnelle, raccordée à la tuyauterie. On notera que par réparation d'un siège de vanne, on entend aussi la o réalisation totale d'un nouveau siège. Avantageusement, on dépose un cordon de retenue à la périphérie externe et, de préférence encore, à la périphérie interne du siège et on apporte la matière nouvelle par passes montantes entre les deux cordons de retenue. L' invention concerne aussi un équipement de réparation sur site et de restauration de l'étanchéité d'un siège usagé d'une vanne raccordée à une tuyauterie comportant - des moyens de saisie d'un fil de matière à apporter et à souder, o - des moyens d' introduction des moyens de saisie dans le corps de vanne, - des moyens de positionnement dans l'espace des moyens de saisie, et - une électrode de soudage. L' invention sera mieux comprise à l' aide de la description suivante d'un exemple de mise en oeuvre du procédé de l' invention au moyen de l'équipement de l'inventior, en référence au dessin annexé, sur lequel: la figure 1 est une vue en coupe représentant l'équipement de réparation fixé à une vanne, et - les fgures 2 et 3 représentent un siège de clapet de la vanne sur lequel o ont été dessinés des trajets différents de passes d'apport de matière nouvelle. La vanne représentée sur la fgure 1 comporte un corps 1 d' axe vertical avec deux tubulures opposées 2 et 3 à axe horizontal 9, de raccordement à la tuyauterie, comportant, à leur extrémité interne à la vanne, des sièges de clapet respectifs 4 et 5. On comprendra toutefois que l'axe 20 de la vanne pourrait être, dans un autre exemple, incliné sur la verticale, ou même retourné, comme exposé à la fin de la présente description. Un clapet double, sa tige verticale de commande, un volant horizontal de manoeuvre de la tige ainsi qu'une plaque de fermeture du corps de vanne 1 en partie supérieure de celui-ci ont été démontés pour permettre d'accéder aux sièges 4, 5. Chaque siège 4, $ est constitué par une couche en anneau de métal dur, ici de la marque protégée Stellite, qui a été o déposé par fusion sur l'extrémité interne de la tubulure 2, 3, dans un plan ici perpendiculaire à son axe 9, couche qui a été rectifiée après dépôt pour obtenir la précision de forme nécessaire à l'étanchéité. L'équipement de réparation sur site et de restauration de l'étanchéité des sièges usagés 4, 5, globalement référencé 10, comporte une base 11 d'appui et de fixation, ici par des boulons comme celui rétérencé 12, autour d'un orifice d'accès qui était masqué par la plaque ci-dessus à l'extrémité haute du corps 1. Une potence verticale 19, introduite à travers l'orifice d'accès et s'étendant vers le bas parallèlement à l'axe 20 o du corps de vanne 1, est montée mobile en translation selon trois axes orthogonaux au moyen de trois chariots 13, 14, 15 à commande numérique couplés entre eux et mobiles respectivement, comme indiqué par les flèches, parallèlement à l'axe 20 du corps de vanne 1, donc ici verticalement, selon un axe horizontal perpendiculaire à l'axe 9 des tubulures 2, 3 et selon l'axe 9 de celles-ci. Les sièges 4 et 5 s'étendent donc dans des plans parallèles aux axes de déplacement des chariots 13, 14. La potence 19 porte latéralement, à son extrémité libre, inférieure, une o torche de soudage 21 à électrode 27 orientée, selon l'axe 9 des tubulures 2, 3, vers le siège 5 et porte une caméra miniature embarquce 26 de visualisation externe de la zone d' action de l'électrode 27 sur le siège 5. La torche 21 fournit un flux tubulaire de gaz inerte entourant l'arc électrique de l'électrode 27, pour éviter l'oxydation. La potence 19 porte aussi un guide-fil 22 de saisie d'un fil 25 de matière à souder, ici de la Stellite. Le guide-fil 22 s'étend depuis l'extérieur du corps de vanne 1 selon une direction légèrement inclinée sur l'axe 20, jusqu'à la zone d' action de l'électrode 27 située en regard du siège 5. Un mécanisme motorisé 23 permet, par déplacement du guide-fil 22 par rapport à la potence 19, de régler avec précision la position de l'extrémité inférieure du fil 25 parallèlement aux deux axes horizontaux des curseurs 14 et 15, comme illustré par les deux flèches, ceci par positionnement de l'extrémité basse du guide-fil 22 dans un plan vertical à distance déterminée du plan du siège 5. Deux galets 24 en partie haute o commandent l'entraînement en coulissement du fil 25 dans le guide-fil 22 en contrôlant sa descente. L' ensemble des mécanismes 13, 14, 15 et 23 positionne donc dans l'espace le guide fil 22 de saisie du fil 25. Pour réparer le siège opposé 4, l'équipement 10 peut être fixé au corps de la vanne 1 dans une position symétrique par rapport à l'axe 20. Le procédé pour réparer le siège 4, 5 et restaurer son étanchéité lorsqu'il est usagé consiste à laisser la vanne raccordée à la tuyauterie, le plan du siège 4, 5 restant incliné sur l'horizontale, ici même vertical, et, par o l'intérieur du corps de vanne 1, et, ici par le haut, on enlève mécaniquement la matière usagée du siège 4, 5 puis on apporte de la matière nouvelle 25 pour reconstituer le siège 4, 5. Bien évidemment, le clapet et les organes de manoeuvre avec la plaque de fermeture ont préalablement été démontés. Dans cet exemple, l'énergie de fusion est apportée par l'électrode 27. On pourrait cependant utiliser d'autres sources d'énergie, telles qu'un laser, un émetteur de faisceau électronique. On pourrait encore projeter du métal pulvérulent (projection thermique). so Pour effectuer les diverses opérations nécessaires, une mémoire d'un calculateur de commande numérique contient la séquence voulue des commandes de déplacement de la potence 19 et du guide-fil 22 et les commandes d' activation de la torche 21 à électrode 27. Les chariots 13 à permettent un réglage grossier par le calculateur, qui commande aussi le mécanisme 23, de réglage fin. Le mécanisme 23 positionne avec précision l'extrémité libre, basse, du guide-fil 22 dans un plan, ici vertical, parallèle à l'axe 9 des tubulures et à l'axe horizontal du chariot 14 perpendiculaire au plan de la fgure 1. L' image de la caméra 26 n'est pas exploitée, dans cet exemple, par le calculateur pour asservir le déplacement de l'électrode 27. Un opérateur contrôle ici simplement le bon déroulement des opérations d'après les images fournies. Les figures 2 et 3 illustrent respectivement deux modes particuliers de mise en oeuvre du procédé en ce qui concerne le dépôt progressif de matière nouvelle pour couvrir la portée du siège 5. Elles représentent o toutes deux le siège de clapet 5, vu de face selon l'axe 9 de la figure 1, qui présente une forme en anneau correspondant à la section radiale de la tubulure 3. En vue de déposer de la matière nouvelle 25 que l'on fait fondre par l'électrode 27, on enlève préalablement la matière usagée du siège 5. En particulier ici, on enlève toute la matière jusqu'à la mise à nu du matériau support de siège, c'est-à-dire de la tubulure 3. Ensuite, la matière nouvelle est déposée, ici par soudage, par des passes successives montantes dont le trajet est déterminé par l'électrode 27. Afn de limiter o l'écoulement de la matière de soudage avant sa solidifcation par l'effet de radiateur de la tubulure 3, on dépose un cordon de retenue 51 à la périphérie externe du siège 5 avant d'apporter la matière 25 à l'intérieur du cordon 51. Dans cet exemple, on dépose aussi un cordon de retenue 52 à la périphérie interne du siège 5 et on apporte la matière nouvelle 25 entre les deux cordons de retenue 51, 52. La matière des cordons de retenue 51, 52 est ici la même que celle du fl électrode 25 et ils sont déposés avec le présent équipement. En variante, on peut prévoir, pour les cordons de retenue 51,52, un autre matériau, de o préférence moins fluide. Les références 53 à 56 de la figure 2 représentent les portions de début des demi-cercles parcourus dans cet ordre par l'électrode 27, en partant du bas du siège 5, pour déposer la matière nouvelle 25 par passes circulaires. Les demi-cercles complémentaires 53 et 54 sont directement adjacents au cordon extérieur 51, si bien que la matière nouvelle fondue est en contact à la fois avec le matériau support de siège et avec le bord intérieur du cordon externe de retenue S1 et se trouve ainsi bloquée dans sa position de dépôt. Il est ainsi déposé un anneau 53, 54 qui sert ensuite de talon ou cordon de retenue pour le dépôt d'un anneau suivant selon les arcs 55 et 56. Ce processus se répète jusqu'à rechargement complet des portées du siège 5, donc jusqu'au cordon interne 52. Dans le cas de la fgure 3, il y a deux trajets 58, S9, montants, avec un trajet initial 57 en partie basse. Pour chaque trajet 57 à S9, on apporte la o matière 25 par passes sensiblement sinusoïdales. Dans un but de clarté, le nombre de passes représenté est très limité. On suit à chaque fois une trajectoire sensiblement horizontale dans un sens déterminé jusqu'à atteindre le cordon externe 51 puis on repart dans l'autre sens selon une horizontale située juste au-dessus de la précédente. Le chariot 14, associé au mécanisme 23, est déplacé à cet effet à chaque passe et le chariot 13 remonte la potence 19 entre deux passes. La matière fondue s'appuie ainsi sur celle solidifiée, de la passe précédente et, en bout, sur le cordon externe 51. Lorsque l'horizontale de dépôt de matière est tangente à la partie basse du cordon intérieur 52, le trajet de dépôt se poursuit selon le même principe, mais d'un cordon S1, 52 à l'autre, jusqu'à atteindre l'horizontale tangente en partie haute au cordon intérieur 52. Le trajet final 59 correspond, avec symétrie spéculaire, au trajet 58. L'un des trajets 58, 59, ici le trajet 58, se poursuit, selon le principe exposé pour le trajet 57, jusqu'à atteindre le haut du siège S. Après le dépôt d'une telle couche de cordons de garniture, intervient une opération d'usinage-rectification avec un outil à commande numérique fxé à la vanne de la même manière que l'équipement décrit ci-dessus. Il peut à nouveau être déposé de nouvelles couches de matière nouvelle 25, o jusqu'à atteindre l'épaisseur voulue. En variante, la vanne aurait pu être montée dans une position retournée vers le bas par rapport à celle de la fgure 1, l'équipement 10 étant donc fxé en partie basse du corps de vanne 1 et la potence 19 y pénétrant par le bas. Cependant, si la vanne comporte un orifce de détente ou purge, normalement fermé par un bouchon, alors en partie haute, centré sur l'axe 20 à l'opposé de l 'orifice d'accès de la potence 19, alors en partie basse, il est préférable que l'extrémité d'entrée du guide-fil 22 recevant le fil 25 fasse saillie au-delà de l'extrémité libre de la potence 19. Dans ce cas, cette extrémité d'entrée du guide-fil 22 traverse tout le corps de vanne 1 pour en ressortir par l'orifice de purge, lorsque la potence 19 est introduite vers le haut dans le corps de vanne 1, et l'extrémité opposée du guide-fil 22 associée au mécanisme 23 se trouve alors en-dessous, comme dans le cas de la figure 1. Le fil 25 glisse dans le guide-fil.22 sous le contrôle ou la commande des galets 24. REVENDICATIONS 1.- Procédé de réparation et de restauration de l'étanchéité d'un siège usagé (5) de clapet d'une vanne pour tuyauterie, caractérisé par le fait qu'on laisse la vanne raccordée à la tuyauterie, le plan du siège (5) restant incliné sur l'horizontale, et que, par l'intérieur du corps de vanne (1), on enlève d'abord la matière usagée du siège (5) puis on apporte de la matière nouvelle pour reconstituer le siège (5). o 2.- Procédé selon la revendication 1, dans lequel on dépose un cordon de retenue (51) à la périphérie externe du siège (5) avant d'apporter la matière à l'intérieur du cordon (51). 3.- Procédé selon la revendication 2, dans lequel on dépose un cordon de retenue (52) à la périphérie interne du siège (5) et on apporte la matière nouvelle entre les deux cordons de retenue (51, 52). 4.- Procédé de réparation, selon l'une des revendications 2 et 3, dans lequel on apporte la matière sur le siège à réparer (5) par passes montantes. 5.- Procédé de réparation selon la revendication 4, dans lequel on apporte la matière par passes circulaires. 6.- Procédé de réparation selon la revendication 4, dans lequel on apporte la matière par passes sensiblement sinusodales. 7.- Procédé de réparation selon l'une des revendications 1 à 6, dans lequel on commence par enlever toute la matière du siège usagé (5) jusqu'à la o mise à nu du matériau (3) support de siège. 8.- Procédé de réparation selon l'une des revendications 1 à 7, dans lequel on apporte la matière nouvelle par soudage. 9.- Equipement de réparation sur site et de restauration de l'étanchéité d'un siège usagé d'une vanne raccordée à une tuyauterie comportant - des moyens (22) de saisie d'un fil (25) de matière à apporter et à souder, des moyens (19) d' introduction et des moyens de saisie (22) dans le corps de vanne (1), - des moyens (13, 14, 1S, 23) de positionnement dans l'espace des s moyens de saisie (22), et - une électrode de soudage (27). 10.- Equipement selon la revendication 9, dans lequel il est prévu des moyens de commande des moyens de positionnement et de l'électrode de o soudage (27). 11.- Equipement selon l'une des revendications 9 et 10, dans lequel il est prévu des moyens (26) de visualisation externe de la zone d' action de l'électrode (27). 12.- Equipement selon l'une des revendications 9 à 11, dans lequel il est prévu une potence (19) support i) d'un guide-fil (22) de saisie d'un fil (25) de matière à souder, ii) de l'électrode de soudage (27) et iii) d'une caméra de visualisation embarquée (26). 13.- Equipement selon l'une des revendications 9 à 12, dans lequel les moyens de positionnement comprennent des moyens de positionnement grossier (13, 14, 1S) et des moyens de positionnement fin (23). 14.- Equipement selon la revendication 13, dans lesquel les moyens de positionnement fin (23) sont agencés pour positionner une extrémité basse