Brevet FR2889980A1 — publié le 20070302

Procédé de métallisation d'un panneau de tubes. La présente invention est relative à un procédé de métallisation d'un panneau de tubes. Le domaine technique de l'invention est celui de la métallisation de panneaux de tubes de chaudières. I1 a été décrit dans les brevets FR 2 307 214 et US 4 075 376 un procédé de fabrication de tubes de chaudières et de panneaux de tubes reliés par des ailettes, dans lequel on dépose, sur la surface externe de ces tubes d'acier, un revêtement consistant en une poudre comportant un matériau réfractaire (tel qu'un carbure de tungstène) mélangé à un alliage, en particulier un alliage à base de nickel; le procédé comporte les étapes de préchauffage du tube, pulvérisation du revêtement et fusion de l'alliage du revêtement. Pour le revêtement d'un tube, la pulvérisation à la flamme est réalisée par une torche de pulvérisation montée sur un chariot se déplaçant dans le sens du tube, puis la fusion est réalisée par une torche de fusion remplaçant la torche de pulvérisation sur le chariot. Pour le revêtement d'un panneau de tubes, des groupes de tubes sont pulvérisés par deux torches montées sur un chariot et orientées selon des angles opposés; le panneau est ensuite transféré dans un four de fusion du revêtement; l'épaisseur du revêtement fondu va d'environ 0,127 mm à 1, 778 mm. Un tel procédé n'est pas adapté à la métallisation sur site d'un panneau de tubes de chaudière. Par ailleurs, certains panneaux de tubes nécessitent l'application d'un revêtement métallique d'épaisseur supérieure à 1,778 mm. En outre, il existe un besoin en matière de procédés rapides et fiables de dépôt d'un revêtement métallique épais sur la surface externe de tubes de panneaux de chaudières ayant subi une corrosion. Un objectif de l'invention est de remédier à ces lacunes et inconvénients. Un autre objectif de l'invention est de proposer un procédé de dépôt d'une couche d'un matériau d'apport à la surface d'un panneau de tubes (sensiblement parallèles et généralement reliés par des entretoises) par fusion du matériau d'apport à l'aide d'une torche déplaçable le long des tubes, qui soit amélioré et/ou remédie, en partie au moins, aux inconvénients et/ou lacunes des procédés existants. A cet effet, conformément à l'invention, le procédé comporte les opérations suivantes: a) alimenter la torche en matériau d'apport sous forme de fil, b) provoquer la fusion par la torche du fil de matériau d'apport et le dépôt du matériau d'apport fondu sur la surface externe du panneau de tubes en déplaçant la torche par rapport au panneau de façon à former une bande continue de matériau d'apport déposé dont la largeur est (nettement) supérieure au diamètre du fil de matériau d'apport, c) déplacer la torche transversalement aux tubes d'une distance supérieure à la largeur de la bande déposée, laquelle distance est de préférence voisine du pas d'espacement transversal des tubes du panneau ou d'un multiple entier de ce pas, et d) répéter les opérations b) et c) (en poursuivant l'opération a)) jusqu'à obtenir un revêtement complet d'au moins une partie du panneau par jonction - et le cas 20 25 30 2889980 3 échéant recouvrement partiel - des bandes de matériau d'apport déposé. L'invention permet la formation régulière, accélérée et uniforme d'un dépôt métallique épais sans déformer le panneau de tubes. De préférence, on dépose une bande de matériau d'apport dont l'épaisseur est supérieure au diamètre du fil de matériau d'apport; de préférence, on forme une bande dont l'épaisseur est inférieure ou égale à environ le double du diamètre du fil de matériau d'apport, et dont la largeur est située dans une plage allant du double ou triple environ du diamètre de ce fil jusqu'à environ le décuple de ce diamètre. Le réglage de l'épaisseur et de la largeur de la bande de matériau déposé s'opère notamment par le réglage de la vitesse d'alimentation de la torche en fil, par le réglage de la vitesse de déplacement de la torche et/ou de la buse de la torche le long du panneau de tubes et par le choix du diamètre du fil. On provoque de préférence la fusion du matériau d'apport par un arc électrique et en présence d'un flux de gaz inerte tel que l'argon; de préférence on fait en outre osciller la buse transversalement à l'axe longitudinal des tubes pour ajuster la largeur de la bande de matériau déposé. Pour le revêtement de tubes d'acier, le matériau d'apport est de préférence essentiellement constitué d'un alliage métallique à base de nickel comportant de l'ordre de 55% à 75% en masse de nickel, le solde étant majoritairement constitué de chrome et de molybdène, l'alliage comportant très peu de fer (par exemple moins de 1% de fer). Le procédé selon l'invention permet de limiter la migration dans le revêtement du fer contenu dans les tubes du panneau à des valeurs acceptables; en particulier la teneur en fer du revêtement obtenu est voisine de 10% ou inférieure à cette valeur. Selon un mode préféré de réalisation, on dépose une bande de matériau d'apport sur les entretoises reliant deux tubes adjacents du panneau avant de déposer des bandes de revêtement sur ces tubes. Selon d'autres caractéristiques préférentielles d'un procédé selon l'invention: - on utilise un appareil de soudage MIG pulsé dont la torche est refroidie par un liquide (tel que de l'eau) ; - pendant l'opération b) on déplace la torche le long des tubes à une vitesse située dans une plage allant d'environ 10 centimètres par minute jusqu'à environ 1 mètre par minute; - dans le cas d'un panneau de tubes incliné, en particulier un panneau de tubes vertical, on réalise l'opération b) en déplaçant la torche vers le bas; - on réalise le revêtement en une seule passe en évitant le recouvrement complet d'une bande de revêtement déjà déposée par une autre bande de revêtement. D'autres caractéristiques et avantages de l'invention apparaissent dans la description suivante, qui se réfère aux dessins annexés et qui illustre, sans aucun caractère limitatif, des modes préférés de réalisation de l'invention. Les figures 1 à 5 illustrent en perspective schématique une portion de panneau de tubes à des étapes successives d'un procédé selon l'invention. La figure 6 est une vue en perspective schématique à échelle agrandie d'une portion d'un panneau de tubes à métalliser ainsi que des moyens de déplacement d'une torche de fusion du métal d'apport pour le revêtement complet et uniforme d'une portion du panneau de tube. La figure 7 est une vue en coupe transversale schématique d'une portion d'un panneau de tubes métallisé montrant la structure du revêtement obtenue par un procédé selon l'invention. Par référence aux figures 1 à 6, le panneau 11 de tubes de chaudière comporte cinq tronçons de tubes 12 à 16 parallèles qui sont disposés en alternance avec cinq entretoises 17 à 21; chaque entretoise présente une forme de bande à bords parallèles et est soudée le long de ces bords à deux tubes adjacents tels que les tubes 12 et 13 qui sont disposés de part et d'autre de l'entretoise 17. Ainsi, chaque bord d'entretoise s'étend (et est soudé) le long d'une génératrice d'un tube du panneau. Comme illustré figure 1 et 7, on dépose le long de la génératrice 22 du tube 12 par laquelle ce tube est solidaire de l'entretoise 17, une première bande 23 de métal d'apport fondu; on déplace alors la torche (repère 34 figure 6) transversalement aux tubes, d'une distance égale au pas d'espacement des tubes; on dépose ensuite (figure 2 et 7) une seconde bande 24 de métal d'apport le long de la génératrice 25 du tube 13 par laquelle ce tube est solidaire de l'entretoise 18; on déplace à nouveau la torche transversalement aux tubes, puis on dépose une troisième bande 26 le long de la génératrice 27 reliant le tube 14 à l'entretoise 19 (figure 3 et 7). Comme illustré figure 3, on poursuit la métallisation par le dépôt successif de deux bandes 28 et 29 sur la surface externe 54 du panneau 11. Les premières bande de métal déposées 23, 24, 26, 28, 29 sont espacées deux à deux d'une distance 30 égale au pas 31 (figure 7) d'espacement des tubes le long d'un axe transversal 32. Par référence à la figure 6 notamment, le dépôt d'une bande est obtenu en alimentant la buse 33 d'une torche 34 d'un appareil de soudage, par un métal d'apport (nickel) en fil 35, en faisant fondre ce métal puis en le laissant solidifier sur la surface externe des tubes ainsi que sur les entretoises reliant les tubes. La torche 34 est refroidie par l'eau transportée par un conduit 36, et est alimentée en énergie électrique par un câble 37. Pour obtenir la formation d'une bande de métal déposé le long d'une génératrice d'un des tubes du panneau, on déplace la torche 34 (et par conséquent la buse 33) le long d'un axe 38 parallèle à l'axe longitudinal des tubes et des entretoises, comme représenté par la flèche 39. A cet effet la torche 34 est montée mobile en translation sur un support 40 en forme de poutre parallèle à l'axe 38, et est entraînée dans ce mouvement 39 par un moteur (non représenté) commandé par un système électronique de commande (non représenté). Afin de débuter le dépôt d'une seconde bande après qu'une première bande ait été déposée, on déplace la buse (et la torche 34) en stoppant temporairement l'alimentation en fil 35, selon une direction transversale, c'est-à-dire inclinée par rapport à l'axe 38; en particulier on déplace la torche 34 selon la direction 41 parallèle à l'axe 32 qui est perpendiculaire à l'axe 38. A cet effet la poutre support 40 est montée mobile selon cette direction 41 sur deux rails 42, 43 parallèles à l'axe 32, et est entraînée par un moteur (non représenté) commandé par le système électronique de commande. Dans le mode de réalisation illustré figure 6, les rails 42 et 43 ont été temporairement solidarisés à des entretoises du panneau par des pattes 44 de fixation; ce système permet de revêtir une partie ou la totalité d'une face du panneau de tubes; lorsque le revêtement est réalisé, l'appareil est désolidarisé du panneau; dans le cas de la métallisation d'un panneau sur site, ce panneau s'étend généralement contre une paroi en matériau réfractaire délimitant une chaudière ou un incinérateur; dans ce cas, la face du panneau disposée en regard de la paroi 59 n'est généralement pas métallisée. Par référence à la figure 3, les cinq bandes parallèles déposées sont espacées du même pas que celui des tubes; après le dépôt de ces bandes, on effectue (comme illustré figure 4) le dépôt successif de trois bandes parallèles espacées 45 à 47 qui respectivement accolées, le cas échéant avec recouvrement partiel, aux bandes 23, 24, 26 déjà déposées; comme décrit précédemment, on déplace la torche d'une distance transversale correspondant au pas des tubes entre les dépôts successifs de deux bandes (telles que 46 et 47). On poursuit le dépôt successif de bandes espacées transversalement jusqu'au revêtement complet d'une zone 48 du panneau de tubes, comme illustré figures 5 et 7. A ce stade final, les bandes déposées accolées et durcies forment une paroi continue dont l'épaisseur 49 est voisine de l'épaisseur 50 des tubes d'acier ainsi revêtus; la largeur 51 entre deux sillons 52 de la surface externe 53 ondulée du revêtement correspond sensiblement à celle des bandes déposées et s'étend sensiblement dans les plages de valeurs données ci avant. A titre d'exemple, on dépose des bandes de largeur 51 voisine de 10 à 15 mm et d'épaisseur 49 voisine de 2mm, à l'aide d'une torche alimentée par un fil de 1,5 mm de diamètre. On contrôle de préférence l'épaisseur du revêtement déposé sur site par ultrasons ou par thermographie. REVENDICATIONS 1. Procédé de dépôt d'une couche d'un matériau d'apport à la surface d'un panneau (11) de tubes sensiblement parallèles et reliés deux à deux, par fusion du matériau d'apport à l'aide d'une torche (34) déplaçable le long des tubes, caractérisé en ce qu'il comporte les opérations suivantes: a) alimenter la torche en matériau d'apport sous forme de fil (35), b) provoquer la fusion par la torche du fil de matériau d'apport et le dépôt du matériau d'apport fondu sur la surface externe (54) du panneau de tubes en déplaçant la torche par rapport au panneau de façon à former une bande continue de matériau d'apport déposé dont la largeur est supérieure au diamètre du fil de matériau d'apport, c) déplacer la torche transversalement (41) aux tubes d'une distance (30) supérieure à la largeur de la bande déposée, et d) répéter les opérations b) et c) jusqu'à obtenir un revêtement complet d'au moins une partie (48) du panneau par jonction - et le cas échéant recouvrement - des bandes de matériau d'apport déposé. 2. Procédé selon la revendication 1 dans lequel la distance de déplacement transversal de la torche est voisine du pas (31) d'espacement transversal des tubes du panneau, ou d'un multiple entier de ce pas. 3. Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 ou 2 dans lequel on dépose une bande de matériau d'apport dont l'épaisseur (49) est supérieure au diamètre du fil de matériau d'apport. 4. Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 3 dans lequel, pendant l'opération b), on déplace la torche le long des tubes à une vitesse située dans une plage allant d'environ 10 centimètres par minute jusqu'à environ 1 mètre par minute. 5. Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 4 dans lequel on utilise un appareil de soudage MIG pulsé dont la torche est refroidie par un liquide. 6. Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 5 dans lequel on fait osciller la buse (33) pour ajuster la largeur de la bande de matériau d'apport déposé. 7. Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 6 pour le revêtement sur site d'un panneau de tubes d'acier s'étendant contre une paroi (59), dans lequel le matériau d'apport est un alliage métallique à base de nickel comportant de l'ordre de 55% à 75% en masse de nickel, le solde étant majoritairement constitué de chrome et de molybdène, l'alliage comportant très peu de fer (par exemple moins de 1% de fer). 8. Procédé selon la revendication 7 dans lequel la teneur en fer du revêtement obtenu est voisine de 10% ou inférieure à cette valeur. 9. Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 8, dans lequel le panneau de tubes étant incliné, en particulier vertical, on réalise l'opération b) en déplaçant la torche vers le bas, et dans lequel on réalise le revêtement en une seule passe en évitant le recouvrement complet d'une bande de revêtement déjà déposée par une autre bande de revêtement. 10. Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 9 dans lequel la torche est montée mobile en translation selon deux axes (32, 38) perpendiculaires par l'intermédiaire de supports (40, 42, 43) temporairement solidarisés au panneau.