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- R."1. , I3'.ILTTtT
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SOUDAGE i# COISUSU DE TUBES ILiLI.Üiaf.7 ,' La présente invention concerne la fabrication des, . tubes en acier soudé et notamment des tubes en aciers spé- ci.aux - ou -inoxydables.
D'une manière générale, dans une installation de type-classique, une bobine de feuillard est déroulée en continu et la bande traverse un poste de formage qui la -conforme en tube, puis un poste de soudage pour souder les ; rives entre elles, et enfin, un laminoir calibreur précé- j dant une cisaille, qui découpe des longueurs .déterminées
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de tube... - , jus-qu'à présent, le soudage était effectué pri-acipal-e.-" -ment par souc!6gw-à 1"aroe sons atmosphère inerte;, ou io1JÏ- santé.
Cette technique particulière présente des avantages mais a l'inconvénient, entre autres, d'Imposer une limita0 tion de la vitesse de défilements
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L'invention a pour objet un moyen de soudage des
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rives du feuillard permettant notamment à'attllnàriàes vitesses de défilement considérablement accrues-par- rep- port ju-squ-*à-- pr4sent, -de réaliser'- . des soudures de très bonne qualité mène avec des -métaux-- difficiles à souder-ou pour la fabrication de.tubes à pa- rois multiples avec des métaux différents, de souder des- :
tubes' de plus grande épaisseur tout en réalisant des pro-
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l dui 4s da¯ mwe qualité que les tubes soudés sans métal- d* apport, et dans certains cas, notamment pour les petits tubes, d'éviter l'opération de raclage ou d'écrasage du. cordon de soudure.
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-Mivont l'invention#on-appliqae à la fabrication continue des tubes métalliquas la technique du soudage sous vide par bombardement électronique. Cette dernière tech-
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nique me t en jeu un canon à électrons qui émet des électro2m capables de-prcduire une soudure dans la mesure où le fais- ceau d'électrons ne traverse pas une zone où règne une
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pression trop élevée. Par-exemple, il con's'isnt généralement que le vide-centre le canon et le plan de travail soit de
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l'ordre de 10-1 à flC Torr, pression pour laquelle il n'est bullenent besoin d'utiliser de TET (très haute ten- sion) et qui,¯ de ce fait, -n'Entraîne pas de protection -exagérée contre les rayons X.
Par suite, le soudage par bombardement électronique- ne pouvait être effectué jusqu'à présent que sur des pièces
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de longueur limitée suscepti d'être -oJrbenneo àn.nté==# rieur d'une enceinte dans laquelle on réalise un vide suffi- sant.
Pour pouvoir appliquer la technique du soudage sous
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vide par bombardement électronique à des tubes en défilement
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continu, il- a faI-rsoâr u certain nombre de pr{)blèm6s' A. ê il la nàture même de ces-produits. - .. /-::: JLa ce. .dexase a tout .d'abord jcis à profit-saphé- .,'*
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Îroliiènë parti:cù1:rer pour e=e zï ce gúe--és- piéces à 1¯
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souder ont'une longueur pratiquement infinie.
On constate en 6.tféti- q-ue si l'on branche -!lune des -extrémités bzz ' tuyau sur une pompe à vide, 1'* autre extrémité êtent-nuverte à-1 ''air 3dbre, on peu-c-x-t-iser au voisinesq de l'extrémité reliée 41-à Po=-De un. vide satisfaisant si 1s longue-=-du t-uyau est suffisamment îl est pratiquement- -inutile ¯ Sëprevoir-une Parfaite à l'extrémité ouverte ' du tuyau< l ' Dl autre part étant donné la forme méme du tuyau,.
-,.-f-auc prëvoir une telle étanchéité non seulement à l'exté- f rieur du tube mais encore à l'intérieur. Or, cela est pos- sible. si on écarte les rives du feuillard avant l'entrée
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dans le poste de soudage, de façon' à 1ogéhFYintérîeur du -tube, en-particulier à l'aval du poste de soudage lorsque -la soudure est, effectuée, des moyens assurant une certaine
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étanchéité.
.En outre, la forme même du -tube a conduit la demande-
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resse à prévoir une .masse réfractaîre à .l'intérieur du tube à l'endroit de la soudure pour protéger à la fois les ' Noyens servzns à assurer une certaine étanchéité à 3'ixxb- ' rieur du tube, et également la face inférieure'du tube nQa$re le Jaiscesn d'électrons.
-Un poste de soudage sous vide par bonbaryemenflélec-fi ironique d'un tube métallique en défilement continu, selon l'invention, comprend donc un canon à électrons branché sur
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un cârter étanche capable de contenir les jeux de galets nécessaires au guidage et à la soudure du tube et prolongé à chaque extrémité par des manchons de longueur suffisante pour que, compte tenu des moyens d'étanchéité supplémen- taires éventuellement prévus aux extrémités libres des man- chons et/ou de vides partiels réalisés dans lesdits man- chons, le vide obtenu par au moins une ponpe principale 'branchée au voisinage de la zone de soudage-soit .suffisant pour permettre ledit soudage, des moyens d'étanchéité étant prévus à l'intérieur du tube à l'amont et à l'aval du poste de soudage,
et des moyens étant prévus à l'inté- rieur du tube pour assurer au moins la protection de la face inférieure du tube contre Inaction du faisceau d'élec- trons délivré par ledit canon.
Le long des manchons et plus particulièrement au voisinage des extrémités, il peut en effet être avantageux de prévoir des moyens complétant l'action de pompage de la pompe à vide branchée sur le carter. Ces moyens peuvent - comprendre d'une part des moyens d'étanchéité mécaniques, hydrauliques ou pneumatiques au contact du tube traversant ' le poste de soudage, et d'autre part, un vide peu poussé réalisé, par exemple, par dès-pompes à palettes branchées sur l'espace compris entre le tube en défilement et les manchons.
Les moyens d'étanchéité intérieurs peuvent comprendre des moyens mécaniques tels que des cylindres en matière plastique à faible coefficient de frottement, comme le polytétrafluoréthylène. S'il est prévu un outil poux racler . on écraser intérieurement,la cordon de soudure, ces-moyens d'étanchéité sont avantageusement portés par la tringle -
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servant à supporter ledit outil.
II convient alors de disposer des galets assurant une ouverture convenable du tube juste avant 'l'entrée du poste de soudage, puis des galts avec des moyens plaçant les rives dans une position correcte par rapport au faisceau d'électrons, et enfin des galets refermant le tube juste avant le soudage et des galets maintenant les rives ser- rées l'une contre l'autre après le sondage. De cette ma-
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nière, les moyens d4étanchéità peuvent être supportés, à l'intérieur du tube, par un support passant entre les rives du feuillard écartées avant l'entrée du poste'de soudage.
Les moyens assurant la protection d'au moins la face inférieure du tube sont de préférence constitués par une pièce en molybdène, par exemple sous la¯ forme d'un barreau-
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Dans le cas -cï'une tringle, ou support analogue, disposé à l'intérieur du tube, il faut aussi assurer la protection de cette tringle contre le faisceau"d'électrons. Il est alors avàiil-lageux de faire en sorte que la tringle'soit constituée en partie par un matériau réfractaire tel que le molybdène, ou bien que ladite tringle comporte une .nacelle dans la- quelle est logé le barreau de molybdène ou analogue.
Par ailleurs, selon une particularité supplémentaire
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de l'invention, il est préférable dappliquer¯-axr 4ube, au voisinage de le zone de soudage, un -Dréchauff,- connu en soi pour les tubes en acier aussi pour les tubes en acier inoxydable soudés sous atmosphère.inerte
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,ou 4. 3.iljiJ.L7pJZ VL 1 - '"'' - Divers .modes de réalisation de ce préel1àùfSégp sont possibles. -Un premier iaefyen C6,àsistê à.déformer le faisceau-
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d'électrons fourni par le canon pour réaliser la-soudure, de-façon gue la déformation du spot assure un préchauffage des rives. On peut aussi disposer un canon supplémentaire en amont du canon principal. On peut enfin réaliser le préchauffage par induction à moyenne fréquence ou à fré- quence radio.
D'autres particularités faisant également partie de- l'invention apparaîtront au cours de la description qui va suivre avec le dessin-annexé à l'appui donné surtout à titre d'exemple et sur lequel : la figure 1 est une vue schématique avec coupe d'une partie de'la chaîne de fabrication d'un tube soudé selon l'invention; " la figure 2 montre -:schématiquement l'intérieur d'un tube en cours de fabrication et ----les figures 3A et 33 montrent des variantes de réali- sation des moyens de protection de la face inférieure du tube.. -
Sur la figura 1, on a désigné par 1 un feuillard en défilement continu qui a été déjà conformé, par des postes précédents non représentés, en un tube de section circu- laire.
Un jeu. de galets 2 combinés avec une lame fixe ou mobile 2a assure une ouverture convenable du tube à l'en- trée du poste de soudage, afin que les moyens susceptibles d'assurer le vide voulu à l'intérieur du tube puissent être introduits dans celui-ci.
Le poste de soudage comprend un canon à électrons désigné d'une manière générale par 2', formé d'un filament 3, une cathode 4, une anode 5, avec des câbles d'alimenta- tion 6 pour le filament et la cathode. Dans l'axe du canon,
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est placée une bobine de concentration ? -reliée à une source de tension convenable..
Le canon à électrons, dans- lequel règne le vide nécessaire grâce à une pompe (non représentée)' est branché sur un carter tubulaire 8 capable de contenir un jeu de galets convenables, et prolongé à chaque extrémité par des manchons 9 et 10 respectivement, de grande longueur, soit quelques mètres. Au voisinage de la zone de soudage, une ¯pompe à vide 11 est branchée sur le carter 8.
'Les galets contenus dans le carter 8 peuvent com- prendre un premier jeu 12 coopérant avec une lame 13 pour placer les rives du feuillard dans une position correcte par rapport au faisceau d'électrons émis par le canon 2.
Ce, premier jeu de galets est suivi d'un second jeu 14 servant à refermer le¯tube¯juste avant le soudage, et d'un jeu de galets presseurs 15 maintenant les rives serrées l'une contre l'autre juste après le soudage.
Au voisinage des extrémités libres des manchons, on réalise de préférence un vide peu poussé entre le manchon et le tube, grâce à une pompe telle qu'une pompe à palettes 16, 17 respectivement, aspirant dans des chambres annu- laires 18 et 19 respectivement, prévues à cet effet. En outre des moyens mécaniques, hydrauliques ou pneumatiques '
20 et 21, au contact du tube, assurent une étanchéité à l'extrémité -des-manchons -;-----
A l'intérieur du tube, il convient de--disposer, dans certains cas, un cutil 22 servant normalement: à râcler ou ' écraser'le cordon de- soudure..
Cat outil, est porté par une barre ou un élément tubulaire 23 qui sert -alors simultané- ment de support aux moyens d'étanchéité intérieurs 24 et 25.
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Si un tel outil n'est pas in5-ispehsiDle, on prévoit :.3 support correspondent* - "j..¯ . Ses..moyens 'à'"6ÉcÉéïté sont aîsdoses-au contact de, - la surfsce interne du tube pour cmg. 4sr . act-i c' c.ëtan- chéité des moyens extérieurs 20 et 2?.
Le moyen d'étancaêité intérieur 24, disposé sensible# ment au droit du dispositif extérieur 20 peut être avanta-
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composé d'un cylindre en matière plastique par¯¯¯ sxenpie avec une nervure longi#- tudinale extérieure osi.i-a T:â 1a partie supérieure dus tube et venant obstruer partiellement l'ouverture assurée par la lame 2.
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Le moyen d'étanchéité 25, qui peut être de très gran- de longueur est éventuellement rendu plus efficace si l'on fait arriver sur l'extrémité haute aval de ce moyen, et à l'aide d'un petit tube 26, ir-corporé à la tringle 23 ou au tube porteur,'un débit régulier d'un liquide à très faible tension de vapeur, liquide qui imprègne l'ensemble de la surface intérieure du tube.
Il peut être également intéressant de disposer une
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pompe suppléBsenteire maintenant un vide partiel à 1' inb- - rieur néne du tube. Ce vide peut être créé par1'llîntermé- diapre de la tringle 23 servant tus support pour les moyens d'étanchéité intérieurs et éventuellement 3' outil de râ- clage du cordon de soudure.
Sur le trajet du faisceau d'électrons, au-dessous de la face supérieure du tube, il convient de mettre en place une masse protégeant à la fois la face inférieure du tube et-la tringle ou élément tubulaire 23. Cette masse est en matériau réfractaire, de préférence en molybdène. Elle peut
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présenter sous la forme, d'un barreau 27 constituant une 'partie de la tringle 23 (Fig. 3A). On peut aussi disposer
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sur la triple .;
3ìznb bui.aie- une nacelle -28' dans llépa* U--- ô-c- laquelle est iogé-le barreau de molyb- dème 29 (?ig< 3B)< - - . , . 11 peut $tre avantageux de refroï4ir la masse de protection par une circulation d'eau. --' ¯ 11-es'c préférable d'applique--- -au tube, au voisinage zone ne soudage, un préchauffage, mesutvoài est -#- déjà connue en soi pour le soudage des tubes en acier ordi-
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* naire et aussi pour le soudage des tubes en acier 3..a.ox dable sous atmosphère inerte ou ionisante Dans l'exemple représenté ce préchauffage est réalisé par un canon à élec- Irons supplémentaire 30, incliné par rapport à l'axe du canon principal 2' On peut aussi utiliser à cet effet des
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bobines d'induct;
-"-On 31 à moyennefléquenée ou a fréquence raàîo. , . / Bien entendu, la chaîne de fabrication de tubes sou-
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dés conformément à l*invention doit être moà.3.fïÉear-zap- : port à ce qui existe sur une chaîne classigue, non-seule- ment en remplaçant; le poste de soudage classique par un. poste de soudage par bombardement électronique, mais encore en augmentant la distance séparant le poste de soudage du poste de formage et du poste de calibrage respective- ment, de façon à permettre la mise en place des manchons de grande longueur lies au carter du poste de soudage.
En outre, le feuillard utilisé doit être propre et sec-'
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et en particulier, exempt d'huile pour éviter toute évapo- ration dans la zone de soudage.. -t . .¯,j'=jf)f;é,(fl']f..7"µ1" ration dans la zone '"'".,' z,¯ Il va de soi que le mode de réalisation'décrit a
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surtout été donné à titre d'exemple et qu'il peut recevoir de nombreuses Bonifications sans que l'on sorte pour cela du cadre ¯de l'invention.
C'est ainsi que d'autres pompes telles çue 16 et 17 peuvent être disposées au voisinage du carter 8 et que l'on peut prévoit-deux poupes telles que-11 de part et d'autre de l'exe du canon à électrons 2' De même, il peut être-avantageux de former des chicanes dans les manchons
9, 10 pour réaliser'des sortes de caissons sur chacun desquels est branchée une pompe, Enfin, pour-réaliser une étanchéité en 20, c'est-à-dire à l'aval du poste de soudage,
on peut disposer une pompe annulaire soufflant un voile--- ïluicze de façon sensiblement tangentielle sur le tube dans le sers du déplacement de celui-ci. -
En outre, on peut associer à la pompe 11, une pompe auxiliaire de régulation 11' commandée à partir d'un pressostat 11' mesurant le vide au voisinage de la zone de soudage. Cette pompe 11' complète l'action de la pompe principale 11 pour que le vide dans la zone de soudage soîr constant quelles que scient les fluctuations de pres- sion dues à la fabrication.