<Desc/Clms Page number 1>
La présente invention concerne un tuyau et elle a trait notamment à un procédé de fabrication d'un tuyau ayant une paroi, en plusieurs épais- seurs relativement épaisse par rapport au diamètre du tuyau, de sorte que celui-ci est apte à résister à une pression intérieure relativement élevée et qu'il est par ailleurs d'une structure robuste.
Le but de l'invention est de réaliser un procédé perfectionné dans lequel une structure de tuyau intérieur est prévue à l'intérieur d'une structure de tuyau extérieur, et dans lequel les surfaces extérieures de la structure de tuyau intérieur se trouvent en contact avec .les surfacesinté- rieures de la structure de tuyau extérieur, les interfaces étant réunies par un métal de liaisono De plus, la structure du tuyau intérieur comporte des parties en contact par leurs surfaces et qui sont de même réunies par un métal de liaison.
Selon la présente invention, la structure du tuyau intérieur est formée et terminée sous forme d'une structure tubulaire, tandis qu'il est à l'intérieur de la structure du tuyau extérieure Les interfaces des structu- res de tuyaux intérieur et extérieur, ainsi que les interfaces des parties de la structure du tuyau intérieur, sont amenées en contact serré interfa- cial pendant que le métal desdits tuyaux se trouve à l'état froid. Ensuite, toutes les interfaces sont réunies par un métal de liaison en un seul trai- tement thermiqueo
En outre, selon la présente invention, le tuyau extérieur peut être en métal ferreux tel qu'un acier approprié, et le tuyau intérieur peut de même être en acier, avec un revêtement de cuivre, avant le traitement thermique, sur ses surfaces extérieure et intérieure.
On peut employer des matières autres que l'acier, ainsi qu'un métal de liaison autre que le cuivre.
Le tuyau extérieur ou le tuyau intérieur peut être en métal Monel, au cas où l'on désirerait que la structure du tuyau présente une résistance élevée à la corrosion, soit à l'intérieur, soit à l'extérieur, et la matière de liaison peut être autre que le cuivre et, par exemple, de la matière de brasure ou un métal de soudure, notamment une soudure dite dure pouvant être un alliage d'argent susceptible de résister à des températures relativement élevéeso Le tuyau intérieur est inséré dans. le tuyau extérieur sous forme d'une bande recourbée présentant une forme inachevée de tuyau et; par une opération de resserrement effectuée sur le tuyau extérieur, la structure intérieur prend la forme d'un tuyau terminé, sans que les interfaces soient fixées.
De cette façon, par la réalisation d'un seul traitement thermique ou d'une seule opération de brasage, opération qui est un facteur important, les interfaces sont liées ou brasées ensemble. Ensuite, on peut réduire la structure du tuyau composite à la grosseur voulue. Cette réduction pouvant être obtenue par étirage ou par filage.
On comprendra mieux les particularités du procédé et du tuyau ob- tenu, en se reportant aux dessins annexés, dans lesquels.-
La figo 1 est une coupe transversale d'un tuyau extérieur de con- struction soudée.
La figo 2 est une vue du tuyau extérieur après avoir subi sa pre- mière opération.
La figo 3 montre une bande recourbée placée à l'intérieur du tuyau extérieur.
La figo 4 est une' coupe transversale agrandie montrant le revête- ment sur la bande intérieureo
<Desc/Clms Page number 2>
La figo 5 est une vue montrant la structure composite du tuyau après l'opération d'étirage.
La figo 6 est une vue analogue à la figo 5, montrant le tuyau a- près le traitement thermique, toutes les interfaces étant liées entre elles.
La figo 7 est une vue du tuyau terminé, étiré à la grosseur voulue.
Dans la mise en oeuvre de l'invention, on commence par former un tuyau extérieur. Un tuyau de ce genre est représenté à la fig. 1. Il est formé, de préférence, en partant d'une bande de métal tel que, par exemple, un acier approprié, pour constituer le corps tubulaire 1. Les bords de la bande s'appliquent l'un contre l'autre et ils sont réunis par une soudure représentée en 2.
Le tuyau soudé possède un renflement ou cordon intérieur 3 formé par du métal déplacé sous l'effet de la chaleur et de la pression lorsqu'on exécute la soudure 2 L'extérieur du tuyau, à la soudure, peut aussi présenter initialement du métal déplacé sous forme de renflement ou de cordon, qui, toutefois, peut facilement être enlevé par usinage et qui est enlevé sur la fig. 1, Ce tuyau soudé peut être exécuté sur une machine électrique à souder les tuyaux, connue des hommes de l'arto
On soumet ensuite le tuyau 1 à une opération d'étirage. Le tuyau est étiré à travers une matrice et sur un mandrin. Le but principal de cet étirage du tuyau est de façonner exactement les surfaces intérieures, en déplaçant le métal du renflement 3. Ainsi, les surfaces intérieures du tuyau 1 sont lisses sur toute sa circonférence.
On insère alors une bande de méàl, désignée en 5, dans le tuyau 1. Cette bande de métal peut avoir une forme recourbée, généralement circu- laire, mais ses bords ne se touchent pas. Au contraire, les bords sont main- tenus écartés, comme on le voit en 6. Là bande 5 est revêtue d'un métal de liaison, au moins sur sa surface extérieure, comme on le voit en 8, et, de préférence, sur ses deux surfaces, intérieure et extérieure, le revêtement intérieur étant représenté en 9. De cette façon, un tuyau inachevé ou ébau- che de tuyau est disposé à l'intérieur du tuyau extérieur 1.
La phase suivante du procédé consiste à soumettre la structure composite, telle qu'elle est représentée sur la fige 3, à ce qu'on appelle l'opération de resserremento Cette opération consiste à étirer la structure composite à travers une matrice qui appuie sur les surfaces extérieures et en réduit le diamètre. Cette opération s'effectue sans mandrin intérieur.
Dans cette opération de resserrement, l'épaisseur des parois des éléments de la structure composite ne se trouve pas matériellement réduite. On peut employer d'autres procédés que le resserrement pour réduire le diamètre de la structure composite. On peut obtenir la réduction du diamètre du tuyau par estampage ou par laminage. Toutefois, la réduction des dimensions du tuyau 1 est telle que l'ébauche recourbée intérieure 5 est pressée en forme entière de tuyau, les bords de la bande 5 s'appliquant l'un contre l'autre et venant en contact interfacial comme on le voit en 11. Les surfaces exté- rieures du tuyau intérieur 5 et les surfaces intérieures du tuyau extérieur 1 viennent en contact serré interfacial, comme on le voit en 12.
Cette opé- ration de resserrement est bien connue des hommes de l'art et une représen- tation de la matrice ou des matrices de resserrement ou de filage n'est pas nécessaire.
La structure composite étant ainsi formée, on soumet la structure à un traitement thermique. Lorsqu'on utilise du cuivre ou un métal à braser, ce traitement thermique est couramment considéré comme un brasage. On fait passer une longueur du tuyau composé, de préférence dans le sens.de la lon- GUENR, à travers une zone de chauffage où la température transmise au tuyau
<Desc/Clms Page number 3>
est suffisamment élevée pour faire fondre le métal de liaison. Ce métal de liaison est déjà en place entre les épaisseurs. Une partie du métal de li- aison9 lorsqu'il fond, s'écoule par capillarité entre les interfaces à la soudure 11. Une partie du métal de liaison entre les épaisseurs peut remplir les interfaces de la soudure 11.
Toutefois, les interfaces à la soudure 11 peuvent tirer sur le revêtement 9 de façon à fournir la quantité qui con- vient. Dans le cas du cuivre, plus les interfaces en 11 et 12 sont amenées en contact serré entre elles, plus la soudure résultante est bonne, et il semble que plus les bords sont serrés l'un contre l'autre, plus la tendance du cuivre fondu à s'écouler entre eux est grande.
Le tuyau étant ainsi formé, il se trouve achevéo On peut le ré- duire à toute grosseur voulue, par exemple au moyen d'une opération de res- serrement ou de filage dans laquelle, comme il a été indiqué ci-dessus, le tuyau est étiré à travers une matrice qui appuie sur les surfaces extérieu- res pour réduire le diamètre extérieur du tuyau. Ce resserrement réduit le diamètre intérieur, mais il n'affecte pas matériellement l'épaisseur de la paroio
Il est estimé qu'il est peut être avantageux de donner un exemple de grosseurs et de diamètres de tuyau, bien que l'invention ne soit évidem- ment pas limitée aux grosseurs indiquées.
Cet exemple est le suivant:
On peut exécuter le tuyau soudé de la fig. 1 avec un diamètre extérieur original d'environ 16 mm, l'épaisseur de la paroi étant d'environ 12,5 mmo Ce tuyau est étiré par la matrice et le mandrin de réduction par exemple à un diamètre extérieur de 13,6 mm et à une épaisseur de paroi d'en- viron 1 mmo La bande 5 peut avoir une largeur d'environ 29 mm et une épais- seur d'environ 0,9 mmo Le revêtement de cuivre, lorsqu'on utilise du cuivre peut être d'environ 60 gr par m2 de surface. On peut soumettre ensuite la structure composite de tuyau de la fig. 3 à une opération de resserrement jusqu'à ce que le diamètre extérieur varie entre environ 11 mm et environ 11,5 mm.
Le tuyau terminé et réduit, comme on le voit sur la figo 7, peut avoir un diamètre extérieur d'environ 5,5 mm, une épaisseur de-paroi d'en- viron 1,7 mm et un diamètre intérieur de 22 mm. La température de l'opéra- tion de brasage, lorsqu'on utilise du cuivre avec des tuyaux en acier, peut être d'environ 1120 C
Il est préférable que les surfaces devant venir en contact inter- facial et devant être liées soient nettoyées avant l'insertion de l'ébauche 5 dans le tuyau extérieur, pour enlever l'huile, les poussières, les oxydes et autres corps étrangerso L'épaisseur définitive de la paroi du tuyau peut être déterminée facilement, en choisissant l'épaisseur voulue de l'ébauche pour le tuyau intérieuro
Etant donné qu'une seule opération de brasage réunit toutes les interfaces,
c'est-à-dire les interfaces du tuyau intérieur et du tuyau ex- térieur et les interfaces des bords rapprochés du tuyau intérieur, il n'y a pas d'insuffisance de métal de liaison. Ceci est particulièrement impor- tant lorsqu'on utilise du cuivre comme métal de liaison. Lorsqu'on effectue plus d'un traitement thermique ou opération de brasage sur une structure dont les tuyauxsont en métal ferreux, et que le'métal de liaison est du cuivre, ce dernier peut diffuser de telle façon dans le métal ferreux, pen- dant la période de temps complémentaire de la deuxième ou opération de bra- sage suivante, que le joint aux interfaces se trouve appauvri en cuivre et, de ce fait, affaibli. Il peut en résulter la séparation des interfaces.
Par conséquent, l'opération de brasage unique est un facteur important.
Il y a lieu de signaler également que les interfaces des bords du tuyau intérieur, lorsque la structure de tuyau est en acier, peuvent
<Desc/Clms Page number 4>
être partiellement réunies par soudure; c'est-à-dire que les surfaces d'in- terfaces en métal ferreux, à la soudure 11, peuvent présenter quelques par- ties qui montrent un accroissement de la grosseur du grain de métal ferreux dans les interfaces.Il semble que cela soit dû au fait que les interfaces. au joint bout à bout sont amenées en contact serré et que la pression n'est pas entièrement supprimée au cours de l'opération de brasage. Toutefois, ce- la n'a aucune influence sur le taux de résistance du tuyau.
D'autres par- ties des interfaces sont pressées ensemble et le métal de brasure entoure complètement tout endroit ou tous endroits où apparaît une croissance de la grosseur du grain de métal ferreux dans les interfaces.
Le tuyau qu'on vient de décrive est considéré comme un tuyau pour hautes pressions. Bien entendu, le terme "hautes" peut être considéré comme relatif. Cependant, le tuyau, avec sa paroi à plusieurs épaisseurs liées entre elles, convient pour le transport de fluides sous des pressions rela- tivement hautes, comme par exemple dans les systèmes d'injection de combus- tible des moteurs à combustion interne. En outre, le tuyau a d'ailleurs une structure robuste et il est avantageux là où on a besoin de constructi- ons robustes. Le tuyau présente une grande sécurité contre les fuites, grâ- ce à la combinaison d'une soudure et d'une brasure.
<Desc / Clms Page number 1>
The present invention relates to a pipe and it relates in particular to a method of manufacturing a pipe having a wall, in several thicknesses which are relatively thick with respect to the diameter of the pipe, so that the latter is able to withstand a load. relatively high internal pressure and is otherwise robust in structure.
The object of the invention is to achieve an improved method in which an inner pipe structure is provided inside an outer pipe structure, and in which the outer surfaces of the inner pipe structure are in contact with it. .the inner surfaces of the outer pipe structure, the interfaces being joined by a bonding metal. In addition, the inner pipe structure has parts which are in contact by their surfaces and which are likewise joined by a bonding metal.
According to the present invention, the structure of the inner pipe is formed and finished as a tubular structure, while it is inside the structure of the outer pipe. The interfaces of the inner and outer pipe structures, thus that the interfaces of the structural parts of the inner pipe are brought into tight interfacial contact while the metal of said pipes is in the cold state. Then, all the interfaces are united by a bonding metal in a single heat treatment.
Further, according to the present invention, the outer pipe can be made of ferrous metal such as a suitable steel, and the inner pipe can also be of steel, with a copper coating, before heat treatment, on its outer surfaces and interior.
Materials other than steel can be used, as well as a bonding metal other than copper.
The outer pipe or the inner pipe can be Monel metal, in case it is desired that the pipe structure has a high corrosion resistance, either inside or outside, and the bonding material may be other than copper and, for example, solder material or a solder metal, in particular a so-called hard solder which can be a silver alloy capable of withstanding relatively high temperatures. The inner pipe is inserted into. the outer pipe in the form of a curved strip having an unfinished pipe shape and; by a tightening operation performed on the outer pipe, the inner structure takes the form of a finished pipe, without the interfaces being fixed.
In this way, by performing a single heat treatment or a single brazing operation, which operation is an important factor, the interfaces are bonded or brazed together. Then, the structure of the composite pipe can be reduced to the desired size. This reduction can be obtained by drawing or by spinning.
The particularities of the process and of the pipe obtained will be better understood by referring to the accompanying drawings, in which.
Figure 1 is a cross section of an outer pipe of welded construction.
Figo 2 is a view of the outer pipe after having undergone its first operation.
Figo 3 shows a curved strip placed inside the outer pipe.
Figo 4 is an 'enlarged cross section showing the coating on the inner stripo
<Desc / Clms Page number 2>
Figo 5 is a view showing the composite structure of the pipe after the stretching operation.
Figo 6 is a view similar to Figo 5, showing the pipe after the heat treatment, all the interfaces being linked together.
Figo 7 is a view of the finished pipe stretched to the desired size.
In implementing the invention, the first step is to form an outer pipe. A pipe of this kind is shown in fig. 1. It is preferably formed from a strip of metal such as, for example, a suitable steel, to form the tubular body 1. The edges of the strip are pressed against each other and they are joined by a weld shown at 2.
The welded pipe has an internal bulge or bead 3 formed by metal displaced by the effect of heat and pressure when performing the weld 2 The outside of the pipe, when welded, may also initially have displaced metal in the form of a bulge or a bead, which, however, can easily be removed by machining and which is removed in fig. 1, This welded pipe can be executed on an electric pipe welding machine, known to arto men
The pipe 1 is then subjected to a stretching operation. The pipe is stretched through a die and over a mandrel. The main purpose of this stretching of the pipe is to exactly shape the inner surfaces, moving the metal of the bulge 3. Thus, the inner surfaces of the pipe 1 are smooth over its entire circumference.
A strip of metal, designated at 5, is then inserted into the pipe 1. This metal strip may have a curved shape, generally circular, but its edges do not touch. On the contrary, the edges are kept apart, as seen at 6. The strip 5 is coated with a bond metal, at least on its outer surface, as seen at 8, and preferably on the outside. its two surfaces, inner and outer, the inner coating being shown at 9. In this way, an unfinished pipe or pipe blank is placed inside the outer pipe 1.
The next phase of the process consists in subjecting the composite structure, as shown in fig 3, to what is called the tightening operation. This operation consists in stretching the composite structure through a die which presses on the exterior surfaces and reduces their diameter. This operation is carried out without an internal mandrel.
In this tightening operation, the thickness of the walls of the elements of the composite structure is not materially reduced. Other methods than constriction can be used to reduce the diameter of the composite structure. The reduction in the diameter of the pipe can be achieved by stamping or rolling. However, the reduction in the dimensions of the pipe 1 is such that the inner curved blank 5 is pressed into an entire pipe shape, the edges of the strip 5 pressing against each other and coming into interfacial contact as required. seen at 11. The outer surfaces of the inner pipe 5 and the inner surfaces of the outer pipe 1 come into tight interfacial contact, as seen at 12.
This tightening operation is well known to those skilled in the art and a representation of the tightening or spinning die or dies is not necessary.
The composite structure being thus formed, the structure is subjected to a heat treatment. When using copper or a metal to be brazed, this heat treatment is commonly referred to as brazing. A length of the compound pipe is passed, preferably in the direction of the lon- GUENR, through a heating zone where the temperature transmitted to the pipe
<Desc / Clms Page number 3>
is high enough to melt the bond metal. This bonding metal is already in place between the layers. A part of the bond metal9 when it melts, flows by capillary action between the interfaces at the weld 11. A part of the bond metal between the layers can fill the interfaces of the weld 11.
However, the interfaces to the weld 11 can pull on the coating 9 so as to provide the correct amount. In the case of copper, the closer the interfaces at 11 and 12 are brought into contact with each other, the better the resulting solder, and it seems that the tighter the edges against each other, the greater the tendency of copper fade to flow between them is great.
The pipe being thus formed, it is completed. It can be reduced to any desired size, for example by means of a tightening or spinning operation in which, as indicated above, the pipe is stretched through a die which presses on the outside surfaces to reduce the outside diameter of the pipe. This constriction reduces the inner diameter, but it does not materially affect the thickness of the paroio
It is believed that it may be advantageous to give an example of pipe sizes and diameters, although the invention is of course not limited to the sizes indicated.
This example is as follows:
The welded pipe of fig. 1 with an original outer diameter of about 16mm, the wall thickness being about 12.5mm This pipe is stretched by the die and the reduction mandrel for example to an outer diameter of 13.6mm and to a wall thickness of about 1 mmo The strip 5 may have a width of about 29 mm and a thickness of about 0.9 mmo The copper coating, when using copper can be d 'approximately 60 gr per m2 of surface. The composite pipe structure of FIG. 3 in a tightening operation until the outer diameter varies between about 11 mm and about 11.5 mm.
The completed and reduced pipe, as seen in Fig. 7, may have an outer diameter of about 5.5mm, a wall thickness of about 1.7mm, and an inner diameter of 22mm. The temperature of the brazing operation, when using copper with steel pipes, can be around 1120 C
It is preferable that the surfaces to come in inter-facial contact and to be bonded are cleaned before inserting the blank 5 into the outer pipe, to remove oil, dust, oxides and other foreign matter. final pipe wall thickness can be easily determined by choosing the desired blank thickness for the inner pipe.
Since a single soldering operation unites all interfaces,
that is, the interfaces of the inner pipe and the outer pipe and the interfaces of the close edges of the inner pipe, there is no shortage of bond metal. This is particularly important when copper is used as the bonding metal. When more than one heat treatment or brazing operation is carried out on a structure whose pipes are made of ferrous metal, and the bonding metal is copper, the latter may diffuse in such a way in the ferrous metal, during the additional period of time of the second or following brazing operation, that the joint at the interfaces is depleted of copper and, therefore, weakened. This can result in the separation of interfaces.
Therefore, the single soldering operation is an important factor.
It should also be noted that the interfaces of the edges of the inner pipe, when the pipe structure is made of steel, may
<Desc / Clms Page number 4>
be partially joined by welding; that is, the ferrous metal interface surfaces at weld 11 may show some patches which show an increase in the grain size of ferrous metal in the interfaces. is due to the fact that interfaces. at the butt joint are brought into tight contact and the pressure is not entirely removed during the brazing operation. However, this has no influence on the resistance rate of the pipe.
Other parts of the interfaces are pressed together and the solder metal completely surrounds any place or places where a growth of ferrous metal grain size occurs in the interfaces.
The pipe which has just been described is considered to be a pipe for high pressures. Of course, the term "high" can be considered relative. However, the pipe, with its wall of several interconnected thicknesses, is suitable for conveying fluids under relatively high pressures, as for example in the fuel injection systems of internal combustion engines. In addition, the pipe has a sturdy structure besides, and it is advantageous where sturdy constructions are required. The pipe is very safe against leaks, thanks to the combination of solder and solder.