<Desc/Clms Page number 1>
PERFECTIONNEMENTS AUX PROCEDES DE SOUDURE
DES TUBES.
L'invention se rapporte à des perfectionnements aux procédés de soudure des tubes. Ces perfectionnements consis- tent à assurer un ohauffage complet de toute la section du tu- be qui, en supprimant l'écrouissage, réduit par suite ou sup- prime les tensions et annule la tendance à s'ouvrir des lè- vres du tube.
On sait que, dans la teohnique aotuelle, il existe de nombreux procédés de soudure électrique des tubes et, lors- qu'on les considère au point de vue de la direction suivie par le courant, on peut les classer, tout au moins la plupart d'en-
<Desc/Clms Page number 2>
tre eux, dans une des trois catégories suivantes: a) Soudure transversale: le courant amené par les ga- lets électrodes 1 et 2 suit une direction normale à la géné- ratrice de soudure (schéma représenté sur la figure 1); b) Soudure longitudinale: le courantsuit la direc- tion de la génératrice a de soudure (schéma représenté sur la figure 2); c) Soudure mixte:
le courant issu de la génératrice a de soudure se dirige vers les galets latéraux 2-3 destinés à assurer la pression des lèvres de soudure l'une contre l'au- tre (schéma représenté sur la figure 3).
Chacun de ces procédés a des avantages et des inconvé- nients particuliers, mais tous, toutefois, présentent l'incon- vénient de fournir un produit fini dans lequel la zone de sou- dure constitue une cause d'hétérogénéité physique et mécani- que.
En effet, le feuillard servant de matière première a été écroui par suite des déformations auxquelles il a été sou- mis: d'autre part, ses divers points sont soumis à des tensions mécaniques dues à l'enroulage; ces tensions sont réparties inégalement dans toute la section du tube enroulé, mais on peut admettre, tout au moins en première approximation, qu'el- les sont les plus importantes sur les bords du feuillard.
Le tube soudé a été chauffé à une température très élevée le long de la génératrice de soudure; les calories apportées dans cette zone par l'énergie électrique du cou- rant de soudure se sont dispersées, en partie dans le milieu ambiant, en partie dans le tube suivantdes lois fonctions de la conductibilité thermique des corps et de la vitesse d'apport. @
Lorsqu'il s'agit de souder des tubes de dimensions @ très faibles en métal bon conducteur, la chaleur se répartit
<Desc/Clms Page number 3>
assez rapidement dans les.'zones voisines de la génératrice de soudure et il en résulte une modification de l'écrouissage dans cette région en même tempsqu'une réduction plus ou moins importante des tensions et de la tendance du tube à s'ouvrir.
Par oontre, lorsque les dimensions augmentent ou lorsque la cohduotibilité thermique du métal diminue, la zone de répartition de la chaleur devient relativement faible par rapport à la section totale du tube, celui-ci conserve la quasi totalité de son écrouissage et de ses tensions; il éprouve donc à s'ouvrir une tendance qui peut être importante.
Enfin, les tubes soudés, chauffés seulement suivant une zone plus ou moins étroite le long de la génératrice, se déforment au cours du refroidissement et prennent à la sortie de la machine une courbe d'autant plus accentuée que l'hétérogénéité du chauffage précitée est plus importante.
L'amélioration qui fait l'objet de la demande consiste à assurer un chauffage complet de toute la section du tube.
Ce chauffage supprime l'écrouissage, réduit ou supprime les tensions et annule la tendance du tube à s'ouvrir. il est réalisé en disposant une ou plusieurs électrodes 1 sur une génératrice diamétralement opposée à la génératrice de soudure, comme représenté sur le schéma, figure 4.
Cette disposition qui oblige le courant à parcourir la totalité de la section du tube entraîne une élévation de température dans la totalité de celle-ci et a donc tout à la fois les effets d'un préchauffage et d'un recuit.
Ces deux opérations facilitent en particulier la soudure des tubes en aciers spéciaux car on a remarqué, en effet, qu'un grand nombre de ceux-ci présentent une conductibilité thermique faible. L'énergie électrique transmise à la zone de soudure se localise donc dans une zone étroite. Comme sa
<Desc/Clms Page number 4>
transformation en énergie calorifique dépend des conditions du milieu (variations de conductibilité, d'épaisseur, etc...) et que l'influence des variations dans ces conditions est d'au- tant plus importante que la zone d'action est plus réduite, il en résulte qu'une précision considérable doit être appor- tée au réglage de la quantité d'énergie, faute de quoi l'opé- ration de soudure se transforme en surchauffe ou ne s'éxécute pas.
La modification actuelle, en augmentant l'étendue de la zone d'action, autorise des variations plus larges dans la transmission d'énergie et facilite les opérations de soudu- re qui étaient des plus aléatoires jusqu'à présent.
Elle diminue d'autre part la tendance du tube à s'ou- vrir et réduit donc les difficultés qui se présentaient de ce chef, notamment dans la soudure des aciers spéciaux.
Cette soudure déjà difficile par elle-même en raison de la na- ture des métaux, demeurait soumise aussitôt après exécution aux tensions qui tendaient à ouvrir le tube et qui agissaient sur un métal chauffé localement à haute température, et il en résultait fréquemment des décollements à la sortie même de l'appareil à souder. La disposition actuelle supprime ces in- convénients en réduisant la tendance du tube à s'ouvrir et en augmentant la zone chauffée.
Enfin, ces deux opérations facilitent la soudure des tubes de grandes dimensions et en améliorent la qualité en as- surant la disparition des tensions et de l'écrouissage et en réduisant dans une large mesure le cintre du tube fini.
Le supplément de dépense résultant de la consommation d'énergie électrique est largement couvert par la suppression du recuit postérieur à la soudure.
<Desc / Clms Page number 1>
IMPROVEMENTS IN WELDING PROCESSES
TUBES.
The invention relates to improvements to the methods of welding tubes. These improvements consist in ensuring complete heating of the entire section of the tube which, by eliminating strain hardening, consequently reduces or eliminates the tensions and cancels the tendency of the lips of the tube to open.
It is known that in modern technology there are many methods of electrically welding tubes and, when considered from the point of view of the direction followed by the current, they can be classified, at least most of-
<Desc / Clms Page number 2>
They are in one of the following three categories: a) Transverse weld: the current supplied by the electrode rollers 1 and 2 follows a direction normal to the weld generator (diagram shown in FIG. 1); b) Longitudinal welding: the current follows the direction of the welding generator a (diagram shown in FIG. 2); c) Mixed weld:
the current coming from the welding generator α goes towards the lateral rollers 2-3 intended to ensure the pressure of the welding lips against each other (diagram shown in FIG. 3).
Each of these methods has particular advantages and disadvantages, but all, however, have the disadvantage of providing a finished product in which the weld zone is a cause of physical and mechanical heterogeneity.
Indeed, the strip serving as raw material has been work hardened as a result of the deformations to which it has been subjected: on the other hand, its various points are subjected to mechanical stresses due to winding; these tensions are unevenly distributed throughout the section of the wound tube, but it can be assumed, at least as a first approximation, that they are greatest on the edges of the strip.
The welded tube was heated to a very high temperature along the weld generator; the calories brought into this zone by the electrical energy of the welding current are dispersed, partly in the ambient medium, partly in the tube according to laws which are functions of the thermal conductivity of the bodies and the speed of supply. @
When it comes to welding tubes of very small dimensions @ made of metal that is a good conductor, the heat is distributed
<Desc / Clms Page number 3>
quite quickly in les.'zones neighboring the weld generator and the result is a modification of the strain hardening in this region at the same time that a more or less significant reduction in the tensions and the tendency of the tube to open.
On the other hand, when the dimensions increase or when the thermal cohduotibility of the metal decreases, the heat distribution zone becomes relatively small compared to the total section of the tube, the latter retains almost all of its work hardening and its tensions; he therefore experiences a tendency to open up which may be important.
Finally, the welded tubes, heated only along a more or less narrow zone along the generator, deform during cooling and take on the output of the machine a curve that is all the more accentuated as the heterogeneity of the aforementioned heating is more important.
The improvement which is the subject of the application consists in ensuring complete heating of the entire section of the tube.
This heating eliminates strain hardening, reduces or eliminates stresses and cancels the tendency of the tube to open. it is produced by placing one or more electrodes 1 on a generator diametrically opposed to the welding generator, as shown in the diagram, FIG. 4.
This arrangement, which forces the current to pass through the entire section of the tube, causes a rise in temperature throughout the latter and therefore has the effects of both preheating and annealing at the same time.
These two operations in particular facilitate the welding of special steel tubes because it has been observed that a large number of these have low thermal conductivity. The electrical energy transmitted to the weld zone is therefore localized in a narrow zone. Like that
<Desc / Clms Page number 4>
transformation into heat energy depends on the conditions of the medium (variations in conductivity, thickness, etc.) and that the influence of variations under these conditions is greater the smaller the action zone is As a result, considerable precision must be brought to the regulation of the amount of energy, otherwise the welding operation turns into overheating or does not take place.
The current modification, by increasing the extent of the zone of action, allows wider variations in the transmission of energy and facilitates the welding operations which have been very random until now.
On the other hand, it decreases the tendency of the tube to open and therefore reduces the difficulties which arise in this regard, in particular in the welding of special steels.
This weld, already difficult in itself owing to the nature of the metals, remained subjected immediately after execution to the tensions which tended to open the tube and which acted on a metal heated locally at high temperature, and this frequently resulted in detachment. at the outlet of the welding device. The current arrangement eliminates these drawbacks by reducing the tendency of the tube to open and increasing the heated area.
Finally, these two operations facilitate the welding of large tubes and improve their quality by ensuring the disappearance of tensions and strain hardening and by reducing to a large extent the bend of the finished tube.
The additional expense resulting from the consumption of electrical energy is largely covered by the elimination of annealing after welding.