BE633376A

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Info

Publication number: BE633376A
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Description

Raccordement de tubes.

La présente invention concerne des procédés pour raccor- der des tubes.

Lorsque des liquides corrosifs sont passés dans des tubes métalliques, tous les joints doivent être mécaniquement robustes, complètement étanches au fluide et éventuellement à l'épreuve d'un cyclage thermique. Dans certaines applications, par exemple dans la manutention de matières radio-actives, il est important d'éviter la formation de crevasses dans le joint. Ces propriétés peuvent habituellement être obtenues dans un joint soudé, mais la soudure n'est pas toujours possible. Par exemple, dans certains appareils chimiques traitant des solutions de sels métalliques dans de l'acid nitrique concentré chaud, des tubes de titane et d'acier inoxydable

se suivent les uns les autres et doivent être raccordés.

Cependant, le titane et l'acier inoxydable août difficiles à souder par luit@ de la formation de composés intermétalliquescassants:ils peuvent être soudés au moyen d'une couche intermédiaire de vanadium par exe ple, mais le vanadium est sujet à une attaque chimique dans un tel milieu.

On a suggéré d'utiliser des joints boulonnés ou vissés avec un bourrage d'étanchéité déterminé ; mais il est très difficile d'obtenir un bourrage satisfaisant exempt de crevasses et chimique- ment résistant.

Jusqu'à présent, la façon la plus satisfaisante de réali- ser ces joints a pratiquement consisté à meuler des brides prévues sur les tubes jusqu'à obtenir un fini optiquement plat et à les boulonner ensemble;mais c'est là un procédé coûteux et difficile'
La présente invention procure un procédé pour raccorder des parties d'extrémité de tubes métalliques bout à bout, suivant lequel on emmanche les deux parties d'extrémité l'une dans l'autre et on déforme radialement les parties d'extrémité chevauchante* en contact étroit l'une avec l'autre de manière à former un joint entre elles dans des conditions telles qu'aucun composé intermétal- lique cassant ne se forme dans la région du joint.

Le terme "bout à bout" signifie que le fluide peut passer d'un tube à l'autre. Le terme -tubes' couvre des organes tubulaire$ longs à paroi mince et des organes tabulaires courts à paroi épais *
Le procédé est habituellement réalisé à température ambian te mais il est possible de l'exécuter à des températures modérément élevées et, dans certains cas, il vaut mieux agir ainsi parce qu'on obtient un certain ramollissement du métal.

De plus, lorsque les tubes à raccorder sont en des métaux différents, on peut utili- ser des différences dans la dilatation thermique des tubes pour obtenir un meilleur ajustage au @@froidissement si le procédé est exécuté à des températures élevées Des températures suffisamment élevées pour produire une interdiffusion des matières du tube ou une fusion locale doivent cependant être évitées 'il existe une

possibilité de formation de composée intermétalliques cassante de deux métaux incompatibles.

La déformation radiale est de préférence appliquée aux tubes de l'intérieur de manière à dilater la partie d'extrémité intérieure en contact de jointoiement avec la partie d'extrémité extérieure. Un procédé commode pour dilater les tubes consiste à 1 laminer intérieurement au moyen de galets montés sur une tête de mandrin conique.

On peut obtenir une sécurité supplémentaire centre un déplacement longitudinal relatif des tubes en munissant au moins une des surfaces à réunir d'une gorge circonférentielle, la dfor- mation amenant le métal à fluer dans la gorge et établissant ainsi un joint par agrafage.

Suivant une forme d'exécution préférée de l'invention, les parties d'extrémité chevauchantes des tubes sont entourées par un anneau extérieur ou virole. La virole extérieure est de préféren- ce suffisamment épaisse pour servir de contre-organe pondant le processus de déformation. Les parties d'extrémité des tubes peuvent être chacune réunies à la virole et peuvent se rencontrer dans un joint par rapprochement et, dans ce cas, la virole peut être considérée comme un organe tubulaire court à paroi épaisse et peut donc être incluse dans le terme "tube" utilisé.

Si les tubes à raccorder sont en des métaux différente ayant des coefficients de dilatation thermique différents, des fui- tes peuvent se développer dans un joint sous l'effet du cyclage ther- mique. Pour éviter ces fuites, on peut utiliser une virole de ma- tière ayant un coefficient de dilatation thermique choisi pour com- penser des variations dimensionnelles dans le joint. Par exemple, la virole peut être faite de la même matière que le tube intérieur et toute tendance du tube extérieur à se dilater en 'écartant du tube intérieur sous l'effet d'une variation de température est com- pensée par une force de rétreintè accrue de la part de la virole.

Le procédé de la présente invention est particulièrement utile pour des tubes de métaux difficiles à souder, par exemple de l'acier inoxydable et du titane qui forment des composes intermétal- liques cassants lorsqu'ils sont soudés.

Suivant une autre particularité de l'invention, il est prévu un raccord portable comprenant deux petits tronçons, par exemple de 6 pouces (15 cm) de tubes de métaux différente réunis par l'un quelconque des procédés de la présente invention. Un tel rac- cord est facile à fabriquer et peut être amené dans des endroits inaccessibles où il peut être facilement raccordé à d'autres équi- pements, par exemple dans des installations chimiques.

La présente invention comprend également un procédé pour former un raccordement tubulaire entre un premier métal et un se- cond métal, les métaux étant difficiles à souder l'un à l'autre, caractérisé en ce qu'on choisit un raccord portable comme décrit plus haut dans lequel un tronçon de tube peut être soudé au premier métal et l'autre tronçon de tube peut être soudé au second métal et on soude chaque tronçon de tube au métal approprié de manière à former le raccordement tubulaire. Les métaux sont habituellement choisis de façon que des soudures soient formées entre deux pièces du même métal. Par exemple, si un long tronçon de tube d'acier inoxydable doit être raccordé à un long tronçon de tube de titane, il faut utiliser un accord portable fait de deux tronçons de tubes, un tube d'acier inoxydable et un tube de titane.

Ce procédé permet de réaliser facilement des raccordements sur place.

Le terme "métal" comprend des alliages.

Certaines formes d'exécution préférées de l'invention seront décrites ci-après, à titre d'exemple, avec référence aux dessins annexés, dans lesquels : la fig. 1 est une coupe longitudinale de la partie d'extrémité de deux tubes prêts à être raccordés; la fig. 2 est une coupe semblable d'un autre type de joint;

la fig. 3 est une coupe longitudinale d'un joint de tube avec un outil expanseur en place; et, la fig. 4 est une coupe semblable aux fisc. 1 et 2 d'un autre type de joint après exécution.

Sur la fig. 1 des dessins, une partie d'extrémité 11 d'un tronçon de tube d'acier inoxydable 1 est ajustée à glissement dans une partie d'extrémité 12 d'un tronçon de tube de titane 2. La par- tie d'extrémité 12 est contre-alésée pour recevoir la partie d'extrémité 11, la face d'extrémité radiale 3 du tube d'acier inoxydable 1 venant contre un épaulement radial 4 sur la surface intérieure du tube de titane 2. La partie d'extrémité 11 est égale- ment contre-alésée et les extrémités 5 et 6 du contre-alésage sont chanfreinées pour rendre la variation de diamètre de l'alésage à la jonction plus progressive et pour diminuer tout dérangement dans le passage du liquide dans les tubes.

L'alésage de la partie d'extrémité 12 comporte des gorges semi-circonférentielles 7 Une virole extérieure 8 en acier inoxydable entoure la partie d'ex- trémité 12 et comporte également des gorges circonférentielles 9 dans sa surface intérieure.

Le raccord de tube représenté sur la tig.2 est en général semblable à celui représenté sur la fig.l. Les parois de la partie d'extrémité 20 du tube 2 sont épaissies et reçoivent à coulisse la partie d'extrémité 21 du tube 1. Les diamètres intérieurs des tubes 1 et 2 sont identiques de sorte que leurs surfaces intérieure sont à niveau et que la circulation du liquide passant dans les tubes n'est en aucune façon dérangée. La face d'extrémité radiale 2. du tube 1 vient contre un épaulement 23 dans l'alésage de la partie d'extrémité 20.

Sur la tige 3,, des galets 30 sont montés dans une cage 31 et tournent autour d'un mandrin conique 32, le mandrin et la cage étant introduits dans les tubes de sorte que les galets 30 roulent en contact avec le mandrin et avec la surface intérieure des tubes 1 et 2. Les galets et la cage sont maintenus en place dans le tube
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par des épaulements 33 et le mandrin 32 est long1tufj..11

par rapport aux tubes et aux galetas
En fonctionnement, le mandrin conique 32 est enfoncé dans les tubes, repoussant ainsi les galets 30 vers l'extérieur et défor mant les tubes par dilatation radiale.

Le tube 1 est dilaté en contact étroit avec le tube 2 et l'extension longitudinale résul- tante repousse la face d'extrémité radiale et l'épaulement (3,4 fig. 1, 22, 23 Figs. 2 et 3) l'un tout contre l'autre de manière à éliminer toute crevasse. Du métal est repoussé dans les gorges circonférentielles 7 et 9 et empêche les tubes de se déplacer longitudinalement par rapport à la virole 8. Les galets 30 sont soigneusement maintenus en place avant l'expansion au moyen des épaulements 33 et sont plus courts que la virole 8. Ils peuvent être façonnes de manière à maintenir un alésage uniforme dans le jointe autant que possible.

On obtient donc un joint étanche au fluide qui ne présen- te pas de fuite après un cyclage thermique.

Sur la fig.4, les tubes 1 et 2 sont aboutésen 42 dans la virole 8 qui comporte des gorges circonférentielles 41 dans sa surface intérieure entourant les extrémités des deux tubes., Le* extrémités des tubes sont dilatées en étant laminées en contact étroit avec la virole extérieure et une certaine partie de la matière des tubes ost déformée dans les gorges 41. Le laminage forme des épaulements peu profonds 43 et produit une certaine dé- formation longitudinale des extrémités du tube de manière à réalsel un joint par rapprochement exempt de crevasses en 41.

Quoique l'invention ait été représentée avec référence au raccordement de tubes de titane et d'acier inoxydable, d'autres métaux peuvent être réunis. De plus, d'autres moyens peuvent être utilisés pour produire une déformation radiale, par exemple une pression hydraulique, et la déformation peut être obtenue par un procédé utilisant une compression radiale au lieu d'une dilatation.

Claims

REVENDICATIONS. EMI7.1 11 1. W1 V 1.- Procédé pour- réunir des parties d'extrémité de tubes métalliques bout à bout, caractérise en ce qu'on emmanche les parties d'extrémité l'une dans l'autre et on déforme radialement- les parties d'extraite chevauchantes en contact étroit l'une avec l'autre de manière à former un joint entre elles dans des conditions telles qu'aucun composé intermétallique cassant ne se forme dans la région du joint.

2.- Procédé suivant la revendication 1, caractérisé en ce qu'on obtient la déformation radiale par des forces appliquées de l'intérieur de manière à dilater la partie d'extrémité intérieu- re en contact étroit avec la partie d'extrémité extérieure.

3.- Procédé suivant la revendication 2, caractérisé en ce qu'on applique la déformation radiale par un laminage intérieur au moyen de galets montés sur un mandrin conique.

4.- Procédé suivant l'une quelconque des revendications 1 à 3, caractérisé en ce qu'au moins une des surfaces à souder est pourvues d'une gorge circonférentielle de sorte que, lois de la dé- formation, du métal d'une surface pénètre dans la gorge pour former un joint par agrafage.

5.- Procédé suivant l'une quelconque des revendications 2 à 4, caractérisé en ce que les parties d'extrémité chevauchantes sont entourées par une virole extérieure.

6.- Procédé suivant la revendication 5, caractérisé en ce que la virole extérieure est suffisamment épaisse pour servir de contre-organe pendant une déformation radiale.

7.- Procédé suivant les revendications 5 ou 6, caractéri- sé en ce que les tubes sont en différentes matières comportant des coefficients de dilatation thermique différents et la matière de la virole est choisie de manière à avoir un coefficient de dilata- tion thermique diminuant la tendance du joint à présenter des fuites sous l'effet d'un cyclage thermique. <Desc/Clms Page number 8>

8.- Procédé suivant la revendication 7, caractérisé en ce que la virole extérieure a le même coefficient de dilatation que la partie d'extrémité intérieure du tube.

9,- Procédé suivant l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que les tubes sont en des métaux dit ficiles à souder ensemble.

10. - Procédé suivant la revendication 9 caractérisé en et que les métaux sont du titane et de l'acier inoxydable.

11.- Joint entre les parties d'extrémité de tubes réalisé par un procédé suivant l'une quelconque des revendications 1 à 10.

12.- Raccord portable, caractérisé en ce qu'il comprend deux petits tronçons de tubes comportant un joint entre leurs par- ties d'extrémité suivant la revendication 11.

13.- Procédé pour forcer un raccordement tubulaire entre deux métaux difficiles à souder, caractérisé en ce qu'on choisit un raccord portable suivant la revendication 12, dans lequel un tronçon de tube peut tre soudé à un métal et l'autre à l'autre métal et on soude chaque tronçon de tube au métal approprié.

14.- Procédé suivant la revendication 13, caractérisé en ce que le raccord portable comprend de petits tronçons de tubes des mêmes métaux que ceux entre lequel le raccordement tubulaire doit être réalisé.

15.- Procédé en substance comme décrit avec référence à la fig.1 des dessins annexée.

16.- Procédé en substance comme décrit aveo référence à la fig.2 des dessins annexés.

17.- Procédé en substance comme décrit avec référence à la fig.3 des dessins annexés.

18.- Procédé en substance comme décrit avec référence à la fig.4 des dessins annexés.