Brevet FR2894169A1 — publié le 20070608

Dispositif de soudaqe automatique du type MIG/MAG La présente invention concerne un dispositif de soudage automatique du type MIG/MAG de pièces tubulaires telles que des conduits métalliques, mis en place bout à bout concentriquement pour être soudés de manière à former des canalisations du type pipeline pour le transport de gaz, de pétrole ou d'eau. De manière conventionnelle, le soudage automatique de canalisations est réalisé en chanfrein étroit avec le procédé de soudage à l'arc à électrode fusible MIG/MAG et avec, comme électrode(s) fusible(s) constituant le métal d'apport, un ou des fils de section circulaire, typiquement de diamètre inférieur ou égal à 1.4mm, avec des équipements plus ou moins automatisés et qui comportent soit 1 soit 2 torches de soudage MIG/MAG. Un tel soudage automatique est principalement utilisé en chanfrein étroit pour garantir des vitesses de soudage rapides avec une qualité correcte de la soudure, ce qui impose de chanfreiner avec précision les extrémités des tubes sur site de pose de canalisations. Par conséquent, cette nécessité de réaliser les chanfreins sur site génère des coûts importants liés à la mobilisation d'équipements coûteux (chanfreineuse, centrale hydraulique) et au besoin d'opérateurs et de personnel de maintenance associés. Si un tel soudage automatique reste malgré tout intéressant pour des conduits de grande épaisseur, pour des canalisations de faible épaisseur, très fréquemment, le soudage manuel est plus compétitif (moins cher, et plus productif) que le soudage automatique. En effet, pour que le soudage automatique soit rentable sur des tubes de faible épaisseur, il faut à la fois : arriver à souder comme en soudage manuel sur des tubes pré usinés en chanfrein large (chanfreins dits API à pente de 30 ), et limiter le nombre de rotations/passages autour du tube à deux. En soudage MIG/MAG automatique conventionnel, avec fil cylindrique en tant qu'électrode fusible, les problèmes suivants apparaissent pour le soudage sur chanfrein API en mode mono torche. Tout d'abord, on obtient une faible productivité car trois rotations/passages autour du tube sont nécessaires pour réaliser la soudure. De plus, on a une faible vitesse de soudage pour les 2è et 3è passes, car la largeur du chanfrein est importante, en conséquence le besoin d'avoir de larges oscillations se fait ressentir, ce qui est incompatible avec une vitesse de soudage rapide. En outre, il existe une dépendance par rapport à l'opérateur/soudeur pour centrer correctement la torche de soudage, ce qui est plus délicat en chanfrein large qu'en chanfrein étroit. En conséquence, la présente invention a pour but de résoudre les inconvénients ci-dessus cités en proposant un dispositif de soudage automatique du type MIG/MAG avec lequel il est possible de réaliser un soudage à l'arc à électrode fusible sur des conduits de faible épaisseur dont les extrémités sont pré-usinées pour former un chanfrein dit API, à pente de 30 et qui offre une meilleure fusion latérale ainsi qu'un mécanisme plus simple. A cet effet, l'invention a pour objet un dispositif de soudage automatique du type MIG/MAG constitué d'au moins un chariot portant au moins une tête de soudage comprenant au moins une torche guidant un fil électrode fusible le long d'un plan de joint entre des conduits à souder, qui amène le courant à l'extrémité du fil électrode pour générer un arc électrique et assurer la fusion du métal d'apport, caractérisé en ce que la tête de soudage présente donc une torche de soudage destinée à être centrée par rapport au plan de joint pour assurer la passe de pénétration et porte également au moins deux autres torches de soudage, dites suiveuses, positionnées respectivement l'une après l'autre après la première torche de soudage dite centrale et décalées respectivement de part et d'autre de la torche dite centrale pour réaliser des passes latérales. Ainsi de manière avantageuse, le dispositif de soudage automatique selon l'invention permet de réaliser la passe de pénétration avec la torche de soudage dite centrale, positionnée centrée par rapport au plan de joint, la première torche de soudage suiveuse suivant ladite torche centrale, dans le sens d'avancée du chariot, mais décalée par rapport à ladite torche dite centrale, c'est-à-dire au plan de joint, permettant de réaliser une première passe latérale et la deuxième torche suiveuse suivant ladite première torche suiveuse par rapport au sens d'avancée du chariot mais de l'autre côté du plan de joint assurant la deuxième passe latérale. De manière très avantageuse, le dispositif de soudage selon l'invention présente une tête de soudage beaucoup plus simple. Selon une première forme de réalisation de l'invention, les torches suiveuses s'étendent respectivement dans un plan parallèle au plan dans lequel s'étend la torche dite centrale, c'est-à-dire le plan de joint en utilisation. Selon une seconde forme de réalisation de l'invention, les torches suiveuses sont inclinées par rapport au plan dans lequel s'étend la torche dite centrale, c'est-à-dire le plan de joint en utilisation, selon des angles d'une valeur égale mais de manière opposée l'une à l'autre par rapport audit plan. Avec un dispositif de soudage selon l'invention, il n'est plus obligatoire d'imprimer une oscillation aux torches de soudage puisque la configuration desdites torches permet de réaliser les passes latérales tout en assurant une fusion latérale effective et ce, sans nécessiter de mouvement d'oscillation ou alors seulement avec une oscillation de très faible amplitude. On obtient donc un dispositif selon l'invention présentant à la fois une meilleure fusion latérale et un mécanisme plus simple au niveau de la tête de soudage. De plus, on obtient une plus grande souplesse au niveau des vitesses de soudage. Toutefois, il peut être intéressant de maintenir un mouvement oscillant de faible amplitude de la première torche centrale et d'imprimer également une oscillation de faible amplitude auxdites deux torches suiveuses. Ce mouvement d'oscillation pourra être commun ou indépendant entre la première torche et la deux autres. Le dispositif selon l'invention peut avantageusement être du type classique constitué de différents sous-ensembles, notamment un premier sous ensemble, tel que le chariot portant la tête de soudage, relatif au positionnement et/ou au mouvement du fil électrode par rapport au plan de joint, un deuxième sous ensemble relatif à l'arc électrique constitués de moyens de production et de contrôle de l'arc électrique, un troisième sous ensemble concernant l'alimentation en métal d'apport ainsi qu'un quatrième sous-ensemble permettant de produire et contrôler une atmosphère protectrice de gaz. De manière avantageuse, une deuxième rotation-passage de la soudure pourra être effectuée avec un dispositif de soudage de l'invention pour terminer la soudure. Cette seconde rotation en fonction de l'épaisseur de métal restant à déposer après la première rotation pourra se faire uniquement avec les torches de soudage suiveuses ou bien avec l'ensemble des trois torches du dispositif. De plus, de manière très avantageuse, la première torche dite torche centrale sert de référence à la régulation du soudage automatique de type MIG/MAG tandis qu'on utilise les deux torches suiveuses pour effectuer également la régulation. Ainsi, le contrôle de la hauteur de la tête de soudage et donc des torches est assuré par mesure en temps réel des paramètres électriques (intensité, tension,...) de la torche centrale et régulation en temps réel en fonction des différentes consignes pré programmées en fonction de la position circonférentielle autour des extrémités des conduits à assembler. Le centrage de l'ensemble des torches (fixées rigidement sur un même bloc mais avec un degré de liberté pour l'oscillation) est assuré par mesure en temps réel des paramètres électriques (intensité, tension, ...) des deux torches suiveuses, puis après comparaison entre les valeurs obtenues pour chacune de ces deux torches par envoi d'un signal automatique au module de centrage afin d'obtenir les mêmes valeurs sur chacune des deux torches. On a de ce fait un suivi de joint automatique à travers l'arc, et ce suivi de joint est plus simple, plus précis et plus fiable que le suivi de joint à travers l'arc avec une seule torche oscillant de part et d'autre du chanfrein et pour laquelle il faut synchroniser les mesures de paramètres électriques avec le mouvement d'oscillation. Par ailleurs, le dispositif de soudage permet d'utiliser un procédé de soudage automatique du type MIG/MAG sur chanfrein API, tel que décrit ci-dessus, quelle que soit la position des tubes (tubes fixes ou tubes tournant sur positionneurs/vireurs, axe des tubes horizontal ou incliné ou vertical). Le dispositif de soudage selon l'invention permet de réaliser le soudage sur chanfrein API pour le raboutage de conduits en acier, que ce soit de l'acier non allié, faiblement allié ou fortement allié pour résister à la corrosion, avec composition chimique du fil adapté à l'application considérée. De préférence, la distance entre la première torche et les deux autres torches de soudage suiveuses peut être variée en fonction de l'application considérée, à l'aide de tous moyens appropriés. On décrira maintenant l'invention plus en détail en référence au dessin dans lequel : La figure 1 représente en vue du dessus schématique le positionnement des 30 torches de soudage d'un dispositif selon l'invention ; La figure 2 représente une vue avant d'un dispositif de soudage selon l'invention en position dans un chanfrein API ; et25 La figure 3 représente une vue en coupe d'un chanfrein soudé partiellement après une première rotation d'un dispositif selon l'invention. Le dispositif de soudage automatique du type MIG/MAG selon l'invention est constitué d'au moins un chariot portant une tête de soudage comportant trois torches de soudage 1, 2, 3 guidant respectivement un fil électrode fusible le long du plan de joint P entre les conduits C, C', à souder qui amène le courant à l'extrémité du fil électrode pour générer un arc électrique et assurer la fusion du métal d'apport ainsi qu'un gaz pour créer une atmosphère protectrice. La torche de soudage 1 est centrée par rapport au plan de joint P pour assurer la passe de pénétration et la tête de soudage comporte également au moins deux autres torches de soudage dites suiveuses, 2, 3. Les torches de soudage dites suiveuses 2 ,3 sont portées de préférence par un même support. Le fil électrode de la première torche 1 dite centrale pourra être un fil plat et les fils électrodes des deux autres torches 2, 3 pourront être des fils cylindriques. La deuxième torche 2 est positionnée après la torche de soudage 1 dite centrale dans le sens d'avancée A du chariot le long du plan de joint P mais décalée par rapport au plan de joint P et la torche suiveuse 3 est positionnée après la torche suiveuse 2 de l'autre côté du plan de joint P, également décalée par rapport à la torche centrale 1. Comme cela est représenté à la figure 2, les torches suiveuses 2, 3 sont inclinées par rapport au plan de joint P, selon un angle a identique mais de manière opposée l'une à l'autre par rapport au plan de joint P. La distance entre les extrémités des torches suiveuses 2, 3 peut être réglée 30 tant suivant l'axe des conduits à assembler que suivant la direction de soudage. Les trois torches de soudage 1, 2, 3 peuvent être fixées de manière rigide par rapport à la tête de soudage mais elles peuvent présenter un degré de liberté leur permettant d'osciller, l'oscillation se faisant sur une faible amplitude à l'aide de moyens d'entraînement en oscillation appropriés. REVENDICATIONS 1. Dispositif de soudage automatique du type MIG/MAG constitué d'au moins un chariot portant au moins une tête de soudage comprenant au moins une torche (1) guidant un fil électrode fusible le long d'un plan de joint (P) entre des conduits à souder, qui amène le courant à l'extrémité du fil électrode pour générer un arc électrique et assurer la fusion du métal d'apport, caractérisé en ce que la tête de soudage présente donc une torche de soudage (1) destinée à être centrée par rapport au plan de joint (P) pour assurer la passe de pénétration et porte également au moins deux autres torches de soudage (2, 3), dites suiveuses, positionnées respectivement l'une après l'autre après la première torche de soudage dite centrale (1) et décalées respectivement de part et d'autre de la torche dite centrale (1) pour réaliser des passes latérales. 2. Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que les torches suiveuses (2, 3) s'étendent respectivement dans un plan parallèle au plan dans lequel s'étend la torche dite centrale (1). 3. Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que les torches suiveuses (2, 3) sont inclinées par rapport au plan de la torche dite centrale (1), selon des angles (a) d'une valeur égale mais de manière opposée l'une à l'autre par rapport audit plan. 4. Dispositif selon l'une des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que la distance entre les extrémités des torches suiveuses (2, 3) est réglable tant suivant l'axe des conduits à assembler que suivant la direction de soudage. 5. Dispositif selon l'une des revendications 1 à 4, caractérisé en ce que la distance entre la première torche (1) et les deux torches de soudage suiveuses (2, 3) est variable. 8 6. Dispositif selon l'une des revendications 1 à 5, caractérisé en ce que les trois torches de soudage (1, 2, 3) sont oscillantes. 7. Dispositif selon l'une des revendications 1 à 6, caractérisé en ce que la torche centrale (1) sert de référence à la régulation du soudage automatique de type MIG/MAG, le centrage de l'ensemble des torches étant assuré par des moyens de mesure en temps réel des paramètres électriques (intensité, tension, ...) des deux torches suiveuses (2, 3), puis après comparaison entre les valeurs obtenues pour chacune de ces deux torches suiveuses (2, 3) par envoi d'un signal automatique au module de translation/centrage afin d'obtenir les mêmes valeurs sur chacune des deux torches (2, 3). 8. Dispositif de soudage selon l'une des revendications 1 à 7, caractérisé en ce que le fil électrode de la première torche (1) dite centrale est un fil plat et les fils électrodes des deux torches dite suiveuses (2,3) sont des fils cylindriques.