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Perfectionnements aux tubes métalliques minai' de grand diamètre et à leur procède de fabrication" Les tubes de grand diamètre A paroi mince actuellement fabriquée en grande série, pour l'industrie pétrolière notamment* demandent à être toujours plus résistants tout en continuant 4 être fournie par les installations existantes, dites "chaïnes à tubes".
Il en est ainsi, en particulier, des tubes d'acier servant au transport des hydrocarbures liquides ou gaseux, Ce* tube., dont l'épaisseur est en gênerai inférieurs à 12,7 milli- mètres, ont un diamètre compris entre 0,5 et 1 mètre'et une longueur importante (afin de réduire autant que possible le nombre des soudures sur le chantier de pose d'un pipe-Une dans la pratique, cette longueur est de 12 mètres).
Afin d'Accroître les pressions de pompage et le débit dea conduites d'un diamètre donne sans toute-fois modifier trop profondément les outillages existant$ et en particulier le$ presses à former, employées de préférence aux machinée à cintrer
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ou à rouler lorsqu'on recherche des cadences de fabrication
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élevées$ la tendance actuelle *et de mettre en couvre des acier# de nuances différente , aux caraotdristiques de réeittanoe aocru...
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C'est ainsi que la nuance d'acier ulull:18, normalisée sous la référence X 52 par 1 American Petroleum Institut* et correspondant & une limite élastique de 36 kg/mm2, tend à être remplacée par les nuances X 56 et X 60 correspondant respective-
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ment à des limites élastiques de 3,2 et 42,0 k&/mm2. Cette augmentation de limite élastique permet, pour une pression donnée, . de diminuer l'épaisseur donc d'alléger les conduites et de diminuer leur prix au mètre.
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La présente invention a pour objet la fabrication, A partir des chaînas A tubes existantes, de tubes possédant de bonnes caractéristiques mécaniques et en particulier une limite élastique élevée et présentant une très bonne résistance à l'effet d'entaille.
Elle consiste essentiellement à compléter les différen-
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ton opérations effectuées le long d'une chaîne à tubes usuelle par un traitement thermique de trempe et de revenu.
Or, dans les procédés actuellement utilisés, le point
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final des différentes opérations effectuées dans une ohaine à tubes moderne se trouve âtre une opération d'expansion qui est destinée à arrondir le tube tout en ajustant son diamètre* Cette
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expansion à froid du métal crée des contraintes internes très importantes que l'on peut imputer en particulier à l'hétérogénéité .géométrique du tube due au cordon de soudure et qui s'ajoutent A celles dues au formage et au soudage..
Si l'on porte un tube expansé de grand diamètre et à
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paroi mince de la température ambiante à la température dtauisti- niaatlon par un chauffage relativement lent (par exemple dans un four classique), aux environs* d'une température de 60"0t il 1. produit une relaxation des contraintes et le tube se déforme ; d'autre parti pour des températures plus élevées, de l'ordre de
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600 t 90tC* le tube s'affaisse tous son propre poids.
Il en
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recuite que, dans l'état actuel de la technique, il tout pas possible de soumettre un tubs expansé à un traitement thermique de trempe et de revenu sans qu'il se déforme.
Par ailleurs, le formage de tôles préalablement soumises . un traitement thermique de trempe et de revenu nécessitarait des presses et un expanseur d'une puissance considérable et augmente- rait sensiblement les contraintes internée.
La présente invention fournit un moyen qui permet d'effectuer un traitementthermique de trempe et revenu sur un tube préalablement expansé et d'éviter, à l'occasion du chauffage, les déformations résultant soit de la relaxation de contrainte, soit de l'affaissement du tube sous l'effet de la pesanteur*
A cet effet, suivant l'invention, on exécute un chauffage rapide et à coeur du métal du tube en mouvement.
Le chauffage rapide, local et momentané du tube cet réalisé par induction de courants électriques à basse fréquence, à l'aide d'un appareillage approprié, et, par exemple, d'une ou plusieurs bobinée d'induction traversées par le tube*
De cette façon, le métal cet porté en un temps très court à une température dépassant la température de relaxation des contraintes (environ 650 C), ce qui évite au tube de se déformer lorsque Ion tensions sont relaxées. Par exemple, on choisit une température voisine de 950 C de façon qu'elle permette une austénisation du métal maigre la rapidité du traitement*
Le tube qui défile dans un ou plusieurs inducteurs est porté rapidement mais progressivement de l'ambiante à la tempéra- ture de trempe.
Il existe donc un tronçon du tube qui ae trouve dans un intervalle de température (650 à 950)C où l'on peut craindre les déformations.
Néanmoins, la position de cette bande chauffée entre une partie moins chaude et une partie froide font que le tube n'est pats déformé malgré l'influence de la pesanteur et la libération des contraintes.
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Une trempe brute. suivie d'un revenu fait nuit* ce', chauffage.
Un tel traitement thermique réduisant 1.. contraint.. locales du tube après soudage et expansion se combine donc avec
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la deformtion à froid et Ilderouissage produite par ladite' expansion pour accroître les caractéristique mécanique du tube, en même temps que non homogénéité* Il en résulte un
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élargissement du domaine d'emploi des tubes mince formés à 3A presse, vers les hautes pressions de pompage, A..oo1' toutefois z une sûreté de fonctionnement accrue \ l'importunée industrielle du progrès ainsi réalisé n'échappera pas au tochnïcioné La description qui va suivre, donnée seulement À titre d'exemple non limitatif de l'invention,
fera bien comprendre les différentes particularités de cette dernière et l'art de les réaliser. Toute disposition ressortant du texte demeure, bien entendu, dans le cadre de la présente invention
Les nuances d'acier adaptées à la mine en oeuvre du procéda de l'invention sont bien connues du métallurgiste, ainsi d'ailleurs que la composition des électrodes qui permettent la soudure des divers tronçons de tube sur le chantier de pose
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aussi sera-t-il seulement indiqua que ces aciers, peu ou non alliés,
peuvent avoir avant traitement une limite élastique de
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35 à 45 kg/mm2 et que cette limite peut être portée suivant l'invention entre 70 et 60 kg)nm2.
Les tubes minces de diamètre important sont usuellement fabriquée en grande série suivant le procédé o1-deaaoul , les rives longitudinales d'une tôle ayant une largeur égale au périmètre du tube subissent d'abord un rabotage suivi d'un
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ohanfreinage et d'un "oroquage', ou recourbement en rayon du tube sur une certaine largeur @ la tôle est.ensuite formée à froid à la presse et prend successivement la forme d'un U, puis telle d'un O ; - le soudage des rives est effectué ensuite, en général nous flux mais aussi parfois électriquement, par résistance ;
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-.le tube est soumis à une expansion à froid, hydraulique ou mécanique ;
- enfin, les extrémités du tube sont préparées, en vue de leur soudage sur le chantier même de pose. les presses à former sont seules capables de réaliser rapidement le fommage à froid nécessaire, le roulage utilise en chaudronnerie étant beaucoup plus lent. Cependant, l'adaptation infime d'un tel outillage rend difficile, voire impossible sans créer de décohésion. locales du métal, le forcée de t$les d'une épaisseur et/ou d'une résistance supérieure. à la normale.
Aussi applique-t-on, suivant l'invention, les différent tes étapes du procédé de fabrication qui vient d'être rappelé, eau± peut-être la dernière, à un acier susceptible.d'être durci par traitement thermique ;après quoi le tube ainsi obtenu cet chauffé rapidement au pansage, sur une longueur relativement petite, trempé et éventuellement soumis à un revenu* Le tube soutenu par des galets multiples est déplacé à vitesse convenable à travers un dispositif de chauffage annu- laire qui entoure ainsi momentanément chacune de ses sections,
Le dispositif de chauffage est avantageusement constitué par au moins une bobine d'induction alimentée par un courant électrique industriel à basse fréquence (50 hertz). Un dispositif de refroidissement accéléré par projection d'un fluide de trempe usuel et une bobine de revenu, également annulaire, peuvent être disposés à la suite du dispositif de chauffage.
Les caractéristiques mécaniques d'un tube traité par ce procédé sont notablement accrues ainsi d'ailleurs que la résis- tance à l'effet d'entaille, en particulier dans la soudure où. la résilience est près de deux fois ce qu'elle était dans la soudure brute.
La rapidité de ce traitement et l'amélioration des caractéristiques du métal traité donnent un intérêt accru aux chaînes à tubes existantes qu'il est aisé de modifier pour qu'elle mettent en oeuvre le procédé de l'invention.
Les résistances .ainsi obtenues dépassent de loin les normes actuelles*
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II va de soi que l'invention n'est pas limitée au mode de réalisation explicitement décrit, mais quelle couvre également ceux qu'on peut obtenir par la mise en oeuvre de moyen techniques équivalents, En particulier, on pourrait à la rigueur concevoir un dispositif annulaire de chauffage par combustion, ou répartir des bobines d'induction sur une certaine longueur, à condition .
que la vitesse de passage du tube soit accrue en conséquence (de quelques centimètre. à quelques dizaines de centimètres par seconde) )! on pourrait également chauffer le tube moine fort mais plue longtemps, soudure en haut, en tablant sur une compen- sation mutuelle de l'ovalisation par relaxation et de l'aplatisse-; ment sous l'action de la pesanteur.
L'invention couvre également tous les tubes pinces obtenus suivant le procédé qui vient d'être décrit, en partiou- lier les tubes servant au transport de produite pétroliers et dont le diamètre est supérieur à 0,50 m.
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