FR 2109733 A1 19720526 FR 7131752 A 19710902 71 31752 1 2109733 La présente invention est relative à la fabrication de réservoirs à pression à paroi épaisse ainsi que des éléments de tubes et de tôles tubulaires présentant une surface ou un revêtement résistant à la corrosion. Jusqu'à présent, il était courant de préparer des réservoirs de ce genre par un certain nombre de procédés bien connus, basés sur l'application finale, à une structure de base déjà complètement rialisée, d'une surface résistant à la corrosion. La méthode la plus couramment utilisée pour des réservoirs à pression très élevée ou des éléments tubulaires, consiste à partir de tôles épaisses, de les laminer, de les souder bout à bout et de recouvrir leur surface intérieure de métal résistant à la corrosion après les avoir passées au jet de sable ou de grenailles. Dans le cas des feuilles à tubes, une tôle épaisse est utilisée comme métal de base et une surface de revêtement résistant à la corrosion est appliquée p;jr soudage. La tôle de base peut être constituée par un alliage quelconque d'acier à basse, moyenne ou haute teneur en carbone, d'acier faiblement allié ou moyennement allié. La soudure de revêtement peut être l'un ou l'autre acier inoxydable des séries AISI 300 ou kOO habituellement utilisées, du nickel ou des alliages à base de nickel, du cuivre ou des alliages à base de cuivre, ou (les aciers spéciaux fortement alliés et srudables, à des aciers à faible, moyenne ou haute teneur en carbone. Les nombreux problèmes que pose la formation de tôles de forte épaisseur en raison des hautes pression exercées par les laminoirs, néces-sitert un équipement lourd de façonnage ou de forgeage. Le plus souvent, la tôle épaisse est limitée par suite de la pratique de laminage d'un lingot de grandes dimensions, par le laminoir. Le rechargement par soudage du matériau de constitution de ces tôles pose d'autres problèmes, tels qae : mauvais ancrage et faible liaison au métal de base, surfaces irrégulières, pénétration profonde donnant lieu à d'importantes dilutions Il ist également difficile de satisfaire aux tests non destructifs de la couche de revêtement par soudure par suite des irrégularités de la surface. Il faut fréquemment appliquer des couches supplémentaires de soudure pour remédier aux défauts de ces soudures, ce qui augmente considérablement le coût de l'opération. Dans de nombreux cas, on ne dispose pas de soudure 71 31752 2 2109733 métallique de composition correcte pour empêcher ces dilutions, et l'on est obligé d'adopter une solution de compromis pour la couche terminale de revêtement. Des méthodes moins coûteuses de production d'aciers plaqués, 5 dans lesquelles du matériau résistant à la corrosion est lié au métal de base pour en augmenter la résistance, sont bien connues et largement utilisées dans l'industrie chaque fois que l'épaisseur totale du métal de base et du matériau de placage est limitée. Ces méthodes de commerce produisent à peu de frais 10 et à un taux de production élevé des tôles plaquées bi-métalli-ques satisfaisantes et généralement connues sous le nom de "plaques laminées"; mais elles sont limitées en épaisseur par suite de la difficulté d'obtenir une bonne liaison aux tôles épaisses. Ces tôles plaquées se trouvant sur le marché peuvent 15 ensuite être produites sous forme d'éléments de tubes, en vue de la fabrication de réservoirs à pression, etc... chaque fois qu'une surface résistant à la corrosion est requise. Plusieurs essais d'application de métal à l'arc électrique ont été tentés en vue de produire des métaux plaqués. 20 On connaît le brevet américain d'HOPKINS n° 2.191.474 uti lisant une source de métal fondu qui coule celui-ci dans le moule en synchronisme avec la fusion du métal de base par la méthode à l'arc submergé. L'idée d'Hopkins de faire couler le métal fondu si lentement qu'il puisse suivre l'allure de la 25 fusion du métal au moyen de l'arc n'est pas du tout pratique. Le brevet Hopkins 2.191«475 prévoit l'apport de métal fondu additionnel provenant, soit d'une source de métal fondu de laquelle la matière s'écoule, soit de la fusion d'une électrode. Plutôt que de fabriquer un réservoir à pression complètement 30 achevé, l'intention d'Hopkins est de faire du moule 12 d'acier au carbone la surface extérieure d'un lingot exigeant des opérations additionnelles de métallurgie. Le brevet Hopkins 2.191.48l prévoit l'apport de métal fondu provenant d'une source de métal fondu ou de la fusion d'une 35 électrode. Le corps composite produit pouvant être utilisé tel quel, HOPKINS n'envisage pas l'addition de métal fondu provenant de la fusion d'une électrode comme supplément ou comme passe de soudure, mais dépose une couche de métal fondu directement sur 40 toute la largeur. Le dépôt brut qui coule sur toute la largeur 71 31752 3 2109733 de la tôle de métal de base, donne lieu à une structure grossièrement dentritique de la soudure. Les procédés de soudage sous laitier et de coulée continue (de billetes) sous laitier sont également des techniques bien connues. Toutefois, le procédé de coulée continue sous laitier n'a été utilisé que dans une certaine mesure, pour le revêtement d'un matériau de base. C'est le propre de l'invention présente d'avoir surmonté les inconvénients et les difficultés rencontrées au cours des différentes étapes parcourues par la technique antérieure rappelée ci-dessus en vue de réaliser des objectifs poursuivis et atteints par l'invention. Elle consiste en un procédé de fabrication de réservoirs à pression à paroi épaisse de tronçons de tubes ou de tôles à tubes à parois épaisses, dont l'une au moins des surfaces résiste à la corrosion ou présente un revêtement résistant à la corrosion, caractérisée en ce que dans un premier stade, on a préparé un réservoir, un tronçon de tube ou bien une tôle à tubes bi-métal-liques plaquée par les moyens connus de construction et dans lequel un des métaux constitue le matériau de renforcement, et dans un second stade un matériau additionnel est appliqué par soudage sur la surface découverte du matériau de renforcement. Un des procédés de soudage qui est utilisé de préférence pour l'application au second stade du matériau additionnel est le soudage sous laitier désigné communément sous les mots "procédé de soudage électroslag". Ce revêtement appliqué par soudage au second stade, peut être de la composition du métal de base, de celle du métal plaqué ou dans d'autres cas de compositions différentes, de façon à augmenter la résistance, à condition toutefois que les deux matériaux de base soient soudables. Les figures qui accompagnent la description ci-après, et qui ont été choisies à titre d'exemples seulement, et du seul point de vue de la commodité, pour illustrer la réalisation de l'invention permettront d'avoir de celle-ci et de ses avantages une notion précise. Les éléments identiques ou analogues apparaissant dans les figures, sont identifiés par les mêmes notations de référence. La figure 1 est une vue en perspective d'un élément de tôle épaisse classique préparée en vue de former soit un réser 71 31752 k 2109733 voir sur un élément de tube épais, soit d'être revêtue de soudure de façon à constituer une tôle à tubes. La figure 2 est une vue en perspective d'un élément d'acier plaqué se trouvant sur le marché qui peut être utilisé pour la g fabrication d'une grande variété d'objets, tels que réservoirs à pression, éléments de tubes, tôles de fortes épaisseurs, etc... L'épaisseur d'un placage de ce genre est limitée par les problèmes de laminage d'éléments épais que pose le laminoir. La figure 3 est une coupe transversale d'un réservoir à 10 fusion classique préparée par cintrage de tôles plaquées, et leur soudage bord à bord en utilisant un matériau se trouvant sur le marché, plaqué par laminage. La figure k est une vue en coupe d'un réservoir représenté à la figure 3, mais dont l'épaisseur de la paroi a été renforcée 15 par un revêtement par soudage sous laitier. L'épaisseur rapportée est limitée uniquement par les dimensions du moule utilisé pour le revêtement. La figure 5 est la vue en perspective d'une plaque provenant d'une feuille,se trouvant sur le marché, classique en acier pla-20 qué, à laquelle une couche de revêtement par soudage sous laitier a été superposée pour augmenter l'épaisseur du métal de base. La figure 6 est une coupe transversale d'un élément de pièce bi-métallique épaisse de matériau plaqué par laminage, se trouvant sur le marché, doté d'un revêtement appliqué par le 25 procédé de soudage sous laitier pour atteindre une épaisseur répondant aux conditions du matériau de placage par laminage se trouvant sur le marché. La figure 7 est une esquisse schématique en perspective, 4 montrant un procédé qui peut être utilisé pour revêtir par souda-30 Se sous laitier en continu, un réservoir de forte épaisseur de parois à haute pression ou un élément de tube. La figure 8 est la vue en perspective d'un moule en deux pièces utilisé pour appliquer les passes de revêtement du métal de base. 35 La figure 9 est une vue en perspective de la pièce amovible utilisée dans le moule de la figure 8, pendant les stades ultérieurs de l'opération. La figure 10 est une vue en perspective du moule dans la position occupée pendant la première passe de soudage. 40 La figure 11 est une vue analogue à celle de la figure 10 71 31752 5 2109733 montrant le moule au moment où il va entrer en contact avec le début de la première passe. La figure 12 est une vue en perspective du moule au moment du contact et à la suite duquel l'extension du moule de la figu-5 re 9 est utilisé. La figure 13 est une vue en perspective du moule en forme de L permettant au revêtement par soudage de continuer à être déposé en spirale. La figure 14 est une vue en perspective de tôle plate analo-10 gue à celle de la figure 5 montrant le renforcement par soudage sous laitier qui a été appliqué en passes successives. La figure 15 est une vue en perspective de tôle à tubes au moment d'une opération de dépôt d'une couche de revêtement et dans laquelle une barre d'endiguement prévue pour amorcer la 15 passe initiale et un patin en forme de.L, sont utilisés. La figure 16 est une vue en perspective d'un moule spécial dont un des côtés est amovible. La figure 17 est une vue en plan du dépôt de cordons de soudure sur une tôle à tubes dont un disque de grand diamètre sera 20 découpé ultérieurement. La figure l8 est une vue fragmentaire en perspective d'une variante de l'invention en position verticale illustrant le revêtement par soudage sur un tube, d'une couche de renforcement de préf'rence de métal plaqué. 25 Les figures 1 et 2 représentent une tôle ordinaire prête à être laminée en tube cylindrique par des méthodes bien connues. Le matériau moins cher est représenté en 20 et la couche de revêtement intérieure résistant à la corrosion, plus chère, est représentée en 21. 30 La figure 2 peut aussi représenter un bloc d'acier destiné à servir de plnque à tubes dans un condenseur ou un échangeur de chaleur dont le matériau de renforcement 20 n'est pas d'épaisseur désirée, mais dont la couche intérieure de placage par laminage 21, par contre, est d'épaisseur appropriée. 35 La figure 3 montre une couche schématique de réservoir à pression partiellement achevé, le joint longitudinal 22 ayant été soudé bout à bout suivant les procédés connus. Des joints périphériques (non représentés) sont utilisés pour joindre les parties cylindriques du réservoir à calottes bombées ou hémis-k0 sfhériques, comme requis. 71 31752 6 2109733 La figure 4 montre le réservoir de la figure 3, dont l'épaisseur des parois a été renforcée conformément à la présente invention par le dépôt d'une couche supplémentaire 23 de métal de revêtement, suivant le procédé de soudage sous laitier. 5 La figure f> est une coupe transversale du bloc représenté à la figure 5! l'épaisseur T de la couche de soudure rapportée peut être aussi importante qu'on le désire. La figure 7 montre la méthode préférentielle d'application de l'invention. Dans ce cas, les passes successives de revête-10 ment métallique 24, 25 et 26 ont été déposées en spirale sur l'enveloppe cylindrique 27 en rotation, au-delà d'un moule de soudage sous laitier dans lequel sont confinés le laitier fondu et le bain de métal fondu, non représenté. Le sens de la rotation est indiqué par la flèche 30. 15 La figure 8 montre un procédé de construction d'un moule sans fond 28-31, qui permet de prendre la forme en L 28 du moule profilé, pour poursuivre l'opération de revêtement par soudage. Une extension 32 au moule profilé en L peut remplacer le côté 31 du moule, comme représenté à la figure 9« Des tubulures d'adduction 20 et des décharges du liquide de refroidissement sont prévus en 33 et 34 dans chacune des parties distinctes du moule. Les figures 10, 11, 12 et 13 illustrent la suite d'opérations conduisant au procédé de soudage c.ntinu de la figure 7« A l'origine de l'opération de soudage, le moule sans fond utilisé, est 25constitué des parties 20 et 31 (figure fi). Ce sont des blocs de cuivre refroidis à l'eau à pourvus, à cette fin, de tubulures d'adduction 33 et de décharge 34,- mais ils pourraient être refroidis par n'importe quel autre moyen approprié. La partie 31 du moule est maintenus en contact glissant avec la partie du 30moule 28, soit par des pinces, soit par des tenons associés à des mortaises (non représentés). Comme représenté à la figure 10, le cylindre 27 est uis en rotation dans le sens de la flèche 30; le moule étant maintenu en place par le bras 35 fixé à un support extérieur (non représenté) 35et une couche 24 de m''tal contenu dans le moule 28-31, est déposée à la surface de l'enveloppe 2~ par soudage sous laitier. Comme représenté à la figure 11, ce dépôt est ensuite poursuivi en spirale de façon à rejoindre le point initial adjacent 40à un bord du cordon 24. En prévision de cette rencontre, le ta- 71 31752 7 2109733 Ion d'amorçage 36 est découpé au chalumeau ou enlevé par tout autre moyen de façon à laisser la face extrême 37 du cordon 24 de manière qu'elle puisse s'adapter étroitement à la face supérieure 38 du côté 31 du moule lorsqu'il occupera la position précédemment 5 occupée par le talon 36* & ce moment, le dépôt 2k se trouvera au voisinage du début d'une deuxième passe entourant le réservoir qui portera alors la référence 25» La figure 12 montre le début de l'opération de raccordement au cours de laquelle le côté 31 du moule est repoussé peur la face 10 préparée 37 de la passe 2k par suite de la rotation de l'enveloppe 27 et descend en glissant au-delà du moule 28. L'extension 32 est alors mise à la place du côté 31 du moule de façon à étendre le contact du moule 28 à la face supérieure de la passe 2k et d'éviter ainsi des fuites de métal fondu. 15 La figure 13 montre la suite de l'opération après que le joint de départ ait été passé sans encombre. La passe 25, bien entendu, est le simple prolongement en spirale de la passe 2k, La figure lk représente une tôle plate d'acier plaqué avec un alliage 21 renforcé d'une couche de base 20 revêtue d'une 20 couche de renforcement 23 composée de passes de soudure successives 2k, 25 et 26. La figure 15 illustre une méthode de préparation de la tôle de la figure lk par utilisation d'une première passe postiche (kO) contre laquelle vient se déposer la passe de soudure initia-25 le 2k. La passe postiche kO est une barre de cuivre refroidie à l'eau qui est amenée par la tubulure d'adduction 33 et évacuée par la tubulure de décharge 3k. Le moule en forme de L peut donc être utilisé pour l'ensemble des opérations de revêtement, au départ, il recouvre la barre kO comme il recouvrira ensuite le cordon 2k 30 pendant le dépôt d'une deuxième passe et ainsi de suite. La figure 16 représente an variante la construction d'un moule sans fond analogue à celui constitué par les parties 28 et 31 de la figure 8, dans laquelle le côté amovible 4l du moule est maintenu en contact par glissement avec le moule 28 par la gorge 35 k2. En raison de la rotation de l'enveloppe cylindrique par rapport à la face supérieure 43 de la partie latérale du moule 4l, la face préparée 37 de la passe 2k arrive tout d'abord en contact de la partie supérieure 43, comme dans la figure 11, puis la rotation continuant, la pièce kl guidée par la gorge k2 est poussée 40 vers le bas jusqu'à ce qu'elle perde finalement le contact avec 71 31752 8 2109733 le moule 28 et puisse être détachée du dispositif. La figure 17 illustre l'opération de dépôt de cordons i 12 3 4 de soudure successifs 24, 25, 25 , 25 , 25 et 25 sur la moitié d'une tôle destinée à être convertie, ultérieurement, en plaque 5 pour tubes, Une barre de cuivre refroidie à l'eau 40 est fixée le long de l'emplacement face à la première passe 24 et une assise 37 est également fixée à côté de la barre 40 sous la ligne médiane C d'une installation type , comme représenté, à une distance appropriée de celle-ci. Après le dépôt de la passe 24, une 10 seconde assise 37* est fixée à côté de l'assise 37 sous la ligne médiane C de l'installation type à une distance x' x de celle -ci. Après le dépôt de la passe 25, une nouvelle assise (non représentée) est fixée à côté de l'assise 37* sous la ligne médiane à une distance x" \ x' de celle-ci. A leur tour les assises se- 2 3 4 15 ront fixées pour déposer les passes 25 , 25 et 25 , des consoles seront mises en place sous la ligne médiane à une distance d'au moins X''* \ x" de celle-ci. Au sommet des passes de soudure est placée une série de barres dont deux seulement 37 et 37 sont représentées, en cuivre ou en tout autre matériau convenable, 20 de façon à éviter des débordements sur les autres passes lorsqu'elles les dépassent (suivant la même façon que les assises 37 et 37 *X disposées à la partie inférieure des cordons. La surface d'un cercle central typique d'une plaque métallique de base 21 sera ainsi couverte de passes 24, 25, 251, 252, 25^, 25^ et 25 de ceux de la contre partie symétrique. Exemple 1. Un réacteur nucléaire du genre de la cuve du réacteur de Ship-pingport est préparé suivant le procédé de l'invention de la manière suivante. 30 La coque du réacteur de Shippingport est constituée d'un acier au manganèse-molybdène A 302 B laminé, par exemple de 175 mm d'épaisseur et qui a été ensuite recouverte intérieurement d'acier inoxydable par une série de passes successives de revêtement à l'arc électrique, comme décrit aux pages 1078-1084 du Velding 55 Journal, colonne 36 (il) de novembre 1957; le diamètre intérieur de la coque dépassant les 3 mètres et l'épaisseur de la couche d'acier inoxydalbe avait au moins 10 mm d'épaisseur afin d'être assuré que la surface exposée soit de composition résistant à la corrosion. 40 En application du présent procédé, un réservoir de même diamètre 71 31752 9 2109733 intérieur et de même longueur a d'abord été façonné en tôle plaquée à 10/c Lukens de 25 mm seulement d'épaisseur, la couche de placage étant en acier inoxydable j>04 à 2,5 mm d'épaisseur minimum garantie, ce qui est estimé suffisant pour répondre aux con-5 ditions de service , la totalité de cette épaisseur étant un produit façonné dont la composition est du type 304. La coque ainsi complétée est amenée à une station de soudage sous laitier où elle est montée sur rouleaux et amenée transversalement à la machine à souder; un moule sans fond aux patins de 10 retenue, refroidi à l'eau, de 150 mm de profondeur, 200 mm de large et 175 mm de haut, est ensuite amené contre la coque en position 3 o'clock; délimitant ainsi un espace de 150 mm d'épaisseur et 200 mm de largeur à combler en une passe app"! iqu«' e sur la surface en soudage sous laitier; le moule a le côté gauche arnovi-15 ble, les deux autres côtés (centre et droit) étant en forme de L. Un talon ou tampon d'acier doux (à enlever ultérieurement) est placé à la partie intérieure du moule pour onstituer un lien d'amorçage. Trois électrodes d'acier allié au manganèse-molybdène de 3»25 mm de diamètre, sont préparées pour alimenter la zone 20 de soudage, par les trois guide-fils de la machine à souder. Une certaine quantité de flux est ensuite déposée à l'intérieur du moule sur le talon. On fait jaillir un arc pour fondre le flux; du flux est ajouté et fondu de nouveau jusqu'à ce qu'un bain de profondeur suffisante pour submerger et éteindre l'arc soit ob-25 tenu et de façon à transformer la méthode par transfert d'énergie en m'thode de soudage sous laitier par conduction. Les fils sont amenés dans le laitier à vitesse constante par la machine de soudage sous une différence de potentiel de 46 volts et une intensité de 700 ampères par fil. Ce sont des valeurs 30 moyennes. La tension peut varier de 40 à 60 volts sans que le cours fie l'opération en soit affecté et le courant ; eut être réglé normalement entre 500 et 1000 aripères par fil. La vitesse de fusion des fils dans le laitier dépendra de l'intensité de cou-35 rant et de la tension choisie, pour que ceux-si déterminent la température du bain. Dans ces conditions, les fils électrodes fondent dans le bain de laitier à la vitesse approximative de 4m25 par minute ou 15,06 Kgs. par heure et par électrode. A mesure que les fils 40 fondent et que le niveau de laitier s'élève dans le moule, la co 71 31752 10 2109733 que est mise en rotation lente vers le bas de façon à éloigner le talon et ensuite les cordons de rechargement qui sont déposés au bas du moule et le niveau du laitier est maintenu à hauteur voulue à l'intérieur du moule. Le talon d'amorçage est découpé au 5 chalumeau pendant le dépôt du premier cordon tout autour de la coque. Le déplacement hélicodal de la coque est calculé de façon à ce qu'à la fin de chaque tour, le côté gauche du moule vienne se placer contre le côté droit du point de départ; le côté amovible gauche du moule est alors enlevé et le dépôt de métal se 10 poursuit dans le moule constitué par la partie en forme de L et le dépôt du métal précédent. Le dépôt de métal de revêtement se poursuit ensuite jusqu'à ce que toute la surface de la coque en soit recouverte, La coque a, à ce moment, une épaisseur de 2,5 mm d'acier 15 inoxydable à sa surface intérieure, ce qui est comparable au point de vue résistance et service à ce que présente le réacteur de Shippingport. Exemple 2_j_ Une coque analogue à celle de l'exemple 1 est revêtue en utili— 20 sant un dispositif qui alimente le moule en électrode en ferme de bande. La section de cette bande est de 0,75 ram d'épaisseur et de 150 mm de large. La tension est de 46 volts comme ci-dessus, mais l'intensité du courant dans la seule électrode est de £.100 ampères. La ban-25 de est en acier en manganèse-molybdène. Pendant le dépôt de la soudure, de l'eau est projetée sur la surface intérieure du réservoir à hauteur du moule de façon à refroidir la couche de placage en acier inoxydable du type 304 de manière à conférer à celle-ci une meilleure stabilité métallurgique et à lui :viter la 30 sensibilité à la surchauffe. Le revêtement obtenu est comparable à celui de l'exemple 1. Exemple 5. T'tir tôle à tubes triméta.lliques à propriétés exceptionnelles, en vue de son utilisation dans un échangeur de chaleur cylindrique 35 'le section circulaire de lm3û de diamètre, est préparée comme suit. Une tôle en acier plaqué, de type 304 L à 10% de placage par explosion de 625 mm2 sur 50 mm d'épaisseur dont le métal de base est de l'acier au manganèse-molybdène (type A 302 B) est placée verticalement, la face de renforcement en position de 40 soudage face à une machine automatique de soudage sous laitier^ 71 31752 11 2109733 équipée d'un patin refroidi à l'eau comme celui représenté à la figure 15, la profondeur et la largeur utiles du patin sont de 25 mm et de 100 mm. Une barre kO refroidie à l'eau, de 165 mm de long (voir fi-5 gure 17 ) est fixée verticalement contre le côté gauche de l'acier de renforcement et de l'assise refroidie à l'eau 37 de 25 x 100 mm de section et de 3 50 mm de longueur, est appliquée hermétiquement contre le renforcement d'acier et est mis en contact avec la barre 40 et la face supérieure à quelques 375 mm 1C tous la ligne médiane de la tôle à tube circulaire présentée comme telle après usinage. Le moule 28est alors installé contre le renforcement ainsi que contre la barre du début kO - et le talon 37, de façon à réaliser une poche de soudage de 25 mm sur 100 mm et de 150 mm de profondeur. 15 Une électrode de soudage en fer, à faible teneur en carbone et à haut degré de pureté sous forme de bande et de 1 mm sur 75 rom de section, est introduite de haut en bas dans la poche, au centre de la cavité rectangulaire. Une pelote de laine d'acier est placée entre l'extrémité de la bande et le talon pour faci-20 liter l'amorçage de l'arc et on dépose dans la poche une faible quai tité de flux dont la composition type est la suivante : Fluorure de calcium 6% Silice 35% Oxyde de manganèse k0% 25 Alumine 5% Chaux 7% Oxyde de titane 3% Oxyde de fer 3% Oxyde de sodium \% 30 Un courant de soudage de 35 volts et 700 ampères est lancé dans la bande à partir de c ntacts fixés au-dessus du patin - le talon étant relié à la terre ou à la masse de métal de renforcement; la lame d'acier fondant et l'arc qui jaillit est entretenu par l'avancement automatique de la bande et au fur et à 55 mesure qu'elle se consume en pénétrant dans la poche de fusion. Du flux supplémentaire est ajouté jusqu'à ce qu'un bain de laitier se soit formé. Des particules de métal en poudre à caractéristiques ferromagnétiques dont la composition chimique générale est suscepti-40 ble, en fondant en même temps que l'électrode en forme de bande, 71 31752 12 2100733 de former l'alliage connu : 5 Ni Cr Mo V - Hy 130/150, de composition à l'état fondu suivante : C 0,12 % Mn 0,91 % Si 0,23 % S 0,004% P 0,011% Cr 0,60 % Ni 5,23% Mo 0,6l % V 0,06 % Al (acide en solution) 0,010 % N 0,011% Fe le solde 15 adhérant à la surface de l'électrode descendante sous l'effet des forces électromagnétiques présentes sur de la bande sous tension comme décrit dans le brevet américain n° 3-344.839 de Sunnen. Le voltage s'élève alors à 50 volts et le courant à 1500 Ampères pour fournir l'énergie suffisante au maintien du bain de 20 laitier à la température de I65O 0 C pendant le dépôt d'une passe de soudure 5 Ni Cr Mo V Hy - 130/150 sur le métal de renforcement Le moule 28 et le dispositif de soudage progressent vers le haut pendant l'opération de dépôt pour maintenir les bains de laitier et de métal dans la zone refroidie à l'eau. Le revêtement est 25 terminé lorsque le cratère de la passe 24 est sûrement à 375 mm au moins au-dessus de la ligne médiane de là couche déposée. Tout en maintenant le talon 37 en position, un second talon 37* de dimensions comparables (il est peut-être un peu plus court soit environ 250 mm de long), est mis en place le long du talon 30 37 avec sa face supérieure à 450 mm au moins sous la ligne médiane du revêtement, et le dispositif de soudage est ensuite repositionné pour inclure le talon 37*« Une extension du cordon 24 est prévue au sommet, comme représenté à la figure 17. Une séquence de soudage est répétée pour déposer une seconde passe 25 35 de métal 5 Ni Cr Mo V Hy - 130/150 qui fond dans le côté de la passe 24 et sur le renforcement 20 pour se terminer à 450 mm au moins au-dessus de la ligne médiane. De la même façon, la passe 25* est déposée contre la passe 25 de 525 mm sous la ligne médiane à 525 mm. au-dessus de celle-ci 2 3 h 40 et de façon analogue les passes 25 , 25 et 25 sont déposées de 71 31752 13 2109733 façon à s'étendre jusqu'à 660 mm en-dessous et 660 mm au-dessus de la ligne médiane. Six passes supplémentaires sont finalement déjiosées, diminuant graduellement de longueur symétrique par rapport aux premiers» 5 La surface du matériau de renforcement 20 est ainsi recou verte d'un bloc composite de cordons de soudure de 50 mm d'épaisseur dont une tôle à tubes de 130 mm de diamètre peut Être facilement découpée. La tôle à tubes terminée à une surface résistant à la corrosion 21 comportant une couche d'acier inoxydable 10 du type jOk L de 5 uni au moins d'épaisseur, réunie par laminage à un métal de renforcement du type A 502 B d'épaisseur variable en raison de la pénétration de la soudure, qui est lui-môme lié à une couche d'acier 5 Ni Cr Mo V Hy - 130/150 de 50 mm au moins d 1 épaisseur. 15 Les caractéristiques de résistance de la couche de 5 Ni Cr Mo V Hy - 130/150 rendent cette tôle à tubes tri-métalliques (de 100 mm d'épaisseur seulement) équivalente à une tôle d'acier plaqué A 302 B bi-métallique de quelques 25C mm d'épaisseur, ce qui constitue une économie importante en poids et en 20 matériau. Exemple 4. Un réservoir à pression est fabriqué en srudant ensemble une couche d'acier résistant à la corrosion - de préf rence en acier inoxydrble du type 304 L - a une couche de renforcement d'acier 25 ordinaire au carbone. Cette couche de renforcement est à son tour renforcée par un revôtentent d'alliage d'acier à haute résistance. î.rsns une variante de cet exemple, la couche de renforcement d'acier allié est obtenue en utilisant une électrode sous forme de bande ou encore en disposant une bande de renforcement 30 sur l'ouvrage. Une autre technique pour l'application de la couche de renforcement est ce le du soudage à l'arc submergé ou ■V.IG à fils multiples. Le rési-rvoir à trois couches superposées que 1 'on obtient ainsi est constitué (l'une couche extérieure en acier allié h-ute résistance. Du fait de l'emploi d'.-.cier 35 allié à haute résistance, un revêtement de 12,5 mm suffira à remplacer une couche de renforcement de b2,5 mm d'acier doux. Exemple 5 « La figure l8 représente, en position verticale, un tube 49 dont la couche de renforcement, de pr férence en acier doux, est 40 liée à la couche intérieure anti-corr nsion. Autour du tube 49 71 31752 2109733 est placé le moule 50 convenablement refroidi à l'cau, et divisé en cloisons (non représentées) convenablement réparties. Le lai-tier de soudage 51 formé, qui se trouve dans l'espace compris entre la couche extérieure du tube et le moule 50 surnage à 5 la partie supérieure du métal qui est fondu au moyen d'une série d'électrodes 52. Celles-ci sont amenées depuis le haut On a décrit un moyen d'amorcer une opération, mais il sera clair à tous ceux qui sont familiers avec la technique de revê-15 tement tous laitier que d'autres méthodes d'amorçage peuvent être utilisées, par exemple on peut utiliser un anneau de cuivre, d'épaisseur appropriée, pourvu le .licyens de refroidissement à l'eau et divisé de telle sorte que l'anneau se recouvre après une révolution complète auteur de la surface du réservoir. Cet anneau 20 peut être fixé par un manchon ou autre dispositif approprié, et peut présenter une surface d'amorçage contre laquelle se déplace un moule en forme de L et englobe la première passe de métal de revêtement déposé?;. par ce moyen, le côté 3 i du moule et son extension peuvent alors fire supprimés, 2S Avec cette invention, les i.ngénieui-s et les techniciens de la construction métallurgique et né; conique , ont à leur disposition un nouveau procédé- p rmet tant de choisir les ni liages pouvant satisfaire aux exigences de service des réservoirs. Le procédé de revêtement sous laitier décrit leur permet de revêtir de 3 ' acier 30 ordinaire par ur de ces alliages à peu le frai s se'.ilo-.ient. Par exemple, le métal de placage à recouvrir peut ?tre de la tôle pai' laminage standard et cintrée avec de l'acier inoxydable sur fond d'acier au carbone. Le s caroet'risti ■ ,ues de résistance et de rés iiionce peuvent imposer pour le ruv*S t ement le choix d'acier 35 allié de préférence à 1'acier au carbone ordj naire, et de ce fait réaliser des économies en fabrication, en conception de structure de base et au cours de la mise en service des réservoirs. Un réservoir, destiné à son utilisation à basse température, peut dont ftre produit à .partir d'un acier allié contenant jus-40 qu'à 10/Ô de nickel pour présenter une rcsilience suffisante à ces 71 31752 15 2109733 températures. Un réservoir pour des opérations à haute température peut de même être construit avec de l'acier contenant du chrome et/ou du molybdène. Des alliages d'acier présentant des valeurs de résistances à la traction s'élevant jusqu'à k5 Kgs/mm2 5 sont bien connus et peuvent être aisément déposés par le procédé sous laitier permettant de concevoir la réalisation des parois-d'épaisseur moindre que celles constituées entièrement d'acier au carbone ordinaire. Dans l'exemple décrit, le métal de revêtement présenté, est 10 du fil de 3i2 mm de diamètre. D'après les demandes de brevets EU sériai 605.044 et 762.783, il est bien connu que le soudage sous laitier permet de produire des aciers de haute qualité ou d'autres alliages à partir d'électrodes en acier au carbone bon marché, sous forme de fil ou de bande, et d'alliages introduits sous for-15 me de poudre. La présente, invention combinée à ces méthodes connues de production d'aciers alliés, permet de produire à bas prix des réservoirs à pression destinés à une grande variété d'applications . Les procédés de revêtement de tôles plaquées et de réser-20 voirs cylindriques peuvent également être adaptées en vue de la production des calottes hémisphériques, de couvercles ou d'autres surfaces selon les techniques de rechargement en spirale ou autres méthodes connues d'application de revêtements de fortes épaiss eurs. 25 Le procédé de revêtement sous laitier est particulièrement approprié pour la mise en oeuvre de l'invention de par son caractère 'continu, la qualité élevée de son métal et son économie. D'autres méthodes de revêtement métallique, telles que celles à l'arc submergé, à l'arc plasma, à l'arc métallique sous protec-30 tion de gaz inerte, à l'arc au tungstène sous gaz inerte, etc... pourraient également être appliquées dans certains cas de réalisation de l'invention. En bref, il est évident que la couche résistant à la corrosion peut être con tituée d'aciers inoxydables de la série AISI 35 500, de la série AISI 400, de nickel, d'alliages de nickel, de monel, d'inconel, d'incolloy, d'alliages de la "Copper Development Classification", d'aluminium ou de ses alliages, de titane ou de ses alliages, de zirconium ou de ses alliages, de métal rcfractaire l:el que le tungtène, de métal noble comme le platine kO ou l'or ou les alliages à base de cobalt. Dans certains cas, la 71 31752 16 2109733 couche de renforcement est faite d'acier doux, d'acier à haute teneur en carbone, d'acier faiblement allié ou moyennement allié. La c'ouche structurelle appliquée par procédé sous laitier, sera de métal de soudure en acier à haute ou moyenne teneur en carbone ou en aciers faiblement ou moyennement alliés. En effectuant des dépôts réduits qui évitent la surchauffe du métal de base et permettent de contrôler la solidification de la soudure, la masse du métal de base est maintenu à basse température ce qui réduit la pénétration de la soudure et donc la dilution du métal d'apport. Naturellement, dans la construction de réservoirs,à pression très grande, l'apport de métal peut être plus important; mais il restera toujours faible comparativement aux dimensions des réservoirs. Quoique l'épaisseur de revêtement représente souvent la totalité des épaisseurs de la charpente métallique au dos d'un métal plaqué travaillé, elle peut de toutes façons être obtenue en deux ou trois passes successives. Les dimensions horizontales des accroissements de mctal déposé chaque fois et plus particulièrement l'épaisseur perpendiculairement à la paroi des réservoirs et la largeur des cordons mesurée suivant la dimension longitudinale du réservoir sera limitée à 100mm X 100 mm quoique des résultats satisfaisants puissent déjà être obtenus avec des dimensions horizontales de 150 mm X 300 mm ou 300 mm X 150 mm voire de 300 mm X 600 mm ou 600 mm X 300 mm pour des dépôts successifs sur de très grands réservoi rs. D'autre part, un métal de soudure en acier faiblement allié à haute résistance peut être économiquement déposé en épaisseur de 25 mm voire 12.5 mm si la résistance de l'alliage était telle que la renforcement obtenu serait équivalent à plusieurs dizaines de millimètres d'acier doux. Des grains coaxiaux sont formés dans la soudure en ours de solidification, par l'action trempante du métal froid avec lequel elle vient en contact tandis qu'un traitement à chaud ou un effet de revenu s'exerce sur les couches antérieurement déposées au contact du nouvel apport de soudure. Une seule dimamion de patin ou de moule permettra de souder des réservoirs de toutes dimensions et il ne sera pas nécessaire d'utiliser des moules spéciaux pour chaque réservoir. L'exécu 71 31752 17 2109733 tion progressive «le revêtement permet d'utiliser des couches de métal composite plus minces en évite au réservoir tout danger de pénétration et sans utiliser de moyens artificiels de refroidissement de la couche métallique de renforcement car le degré de rrch.iuffornent et de pénétration pouvant être contrôlés aux limites inférieures. Tout compte ,3e principe de l'accroissement progressif du revêtement rend pratiquement possible la fabrication progressive de très grands réservoirs résistant à la pression et à la corrosion, au moyen d'échafaudage correspondant aux possibilités d'ateliers de soudage île petite capacité. L'invention est applicable à toute pièce bi-métal1ique dont il est désirable d'accroître l'épaisseur du métal de renforcement au-delà de celle qui se trouve sur le marché. Le métal plaqué peut, par ailleurs être obtenu par laminage, projection, brasage sous vide, ou tout autre procédé de laçage par laminage. Le soudage ou la fus.on sous laitier peuvent être utilisés pour déposer une couche illimitée de m 71 31752 18 2109733 - REVENDICATIONS - 1.- Procédé de fabrication de réservoirs à pression à paroi épaisse, de tronçons de tubes ou de tôles à tubes, à parois épaisses, dont l'une au moins des surfaces résiste à la corrosion ou présente un revêtement résistant n la corrosion, c a r a c — tériséenceque dans un premier stade on a préparé un réservoir, un tronçon de tube ou bien une tôle à tubes à parois bi-métal.lique plaque par les moyens connus tle construction et dans lequel un des deux métaux constitue le matériau de renforcement, et dans un second stade un matériau additionnel est appliqué par soudage sur la Surface découverte du matériau de renforcement. 2.- Procédé suivant la revendication 1, caractérisé en ce que l'opération de soudage par laquelle le matériau additionnel est appliquée au second stade, est le procédé de soudage sous laitier. 3.- Procédé suivant les revendications 1 ou 2, caract érie sé en ce que l'application de matériau de recouvrement a lieu par passes suivies droites ou en spirale contigiies, suivant qu'il s'agisse soit de tôle à tubes, soit de réservoirs ou de tronçons de tubes. k,- Procédé suivant la revendications 1, c as r a C t éri s é en ce q u 'il comprend le soudage d'une couche de revêtement par le soudage sous laitier, la couche de renforcement se trouvant entre la soudure déposée par lo procédé sous laitier ; et le refroidissement de la couche résistant à la corrosion du4 rant l'opération de soudage. 5.- Procédé de fabrication d'un tube, suivant la revendication 2, caractérisé en ce qu 'il consiste à disposer verticalement un tube à paroi bi-métallique qui a déjà été recouvert d'une couche de renforcement extérieurement par soudage à sa partie inférieure, et à entourer ledit tube à paroi bi-métallique d'un moule annulaire sans fond, de manière à ce qu'il soit en contact avec la partie inférieure et que la partie au-dessus de la couche de renforcement appliquée à la partie inférieure du tube laisse un espace entre elle et le moule afin d'y déposer des couches annulaires croissantes au moyen de plusieurs électrodes séparées, introduites de haut en bas dabs 1'anneau. 6.— Procédé suivant l'une ou l'autre des revendications précé- 71 31752 19 2109733 dentas caractérisé en ce que la composition ou la résistance de la couche de renforcement du matériau bi-métallique peut être différente ou la môme que celle de la couche de revêtement. 5 7»- Réservoir métallique à paroi épaisse, tronçon de tube ou tôle à tubes, réalisé selon le procédé de la revendication 1, caracétrisé en ce qu 'il comprend une couche résistant à la corrosion, une couche de renforcement liée à l'arrière de la couche résistant à la corrosion et une cou-10 che de soudure déposée par passes croissantes liées à la couche de renforcement. 8Réservoir suivant la revendication 7» caractéris en ce que la couche résistant à la corrosion et la couche de renforcement sont constituées de métaux liés par 15 laminage^ possédant la microstructure des tôles liées par lami nage, et en ce que la couche soudée présente une structure den tritique et les caractéristiques de pureté des métaux de soudu re déposés par le procédé sous laitier. 9.- Réservoir suivant la revendication 7j caractéris 20 en ce que la composition ou la résistance de la couche de renforcement du matériau bi-métallique peut être différente ou la même que celle de la couche extérieure de revêtement . 10.- Réservoir suivant la revendication 8, c aracééri-25 sé en ce que la couche de soudure déposée a une composition différente de la structure. 11.- Moule sans fond de section .en U, utilisé dans le procédé pour l'application de matériau pas passes successives, selon la revendication 3,caractériséen ce qu 'un 30 des côtés opposés dudit moule est amovible et peut être remplacé par une extension prolongeant le côté dudit moule en U commun aux deux côtés opposés. 12.- Moule suivant la revendication 11, caractérisé en ce. que la partie du côté amovible dudit moule 35 en contact avec le côté commun aux deux côtés, présente une saillie longitudinale s'engageant et pivant coulisser dans une rainure longitudinale creusée dans la partie correspondante dudit côté commun.