CA1175914A - Chambre de soudage a vide pour le soudage bout a bout par faisceau d'electrons de pieces allongees et procede d'utilisation d'une telle chambre - Google Patents

Abstract

Une chambre de soudage où l'on fait le vide pour souder par faisceau d'électrons des pièces allongées défilant au centre la chambre. Elle se caractérise par des joints d'étanchéité rétractables pouvant séparer temporairement l'enceinte en un sas central de passage des pièces à souder et en une sous-enceinte périphérique toujours sous vide. Cette chambre s'applique notamment au soudage de tronçons de conduite posés en mer. Et un procédé de mise sous vide une chambre de soudage.

Description

`` 1175914 La presente invention concerne une chambre de sou-dage a vide destinee au soudage bout a bout par faisceau :~
d'electrons de deux pieces allongees qui defilent selon leur direction longitudinale au centre de cette chambre de soudage.
Le soudage par faisceau d'electrons presente des avantages appreciables du fait qu'il convient ~ des pièces de fortes épaisseurs, qu'il permet des operations de sou-dage rapides et automatisees et qu'il n'exige pas de traite-ment thermique, mais il necessite l'installation d'uneenveloppe étanche pour créer une enceinte dans laquelle on peut faire le vide indispensable à l'opération de soudage.
Or, l'enceinte ainsi créée présente, lorsqu'il s'agit de pièces allongées.de grandes dimensions, un volume tres impor-tant qu'il est long et coûteux de remettre sous vide a chaqueopération de soudage apres la mise a la pression atmospherique qu'entra~ne l'introduction dans la chambre de soudage d'une nouvelle piece allongee.
La présente invention se propose de reduire le volume alternativement mis a la pression atmospherique et soumis au vide, tout en bénéficiant d'un grand volume de dégazage.
Selon la présente invention, il est prévu une chambre de soudage a vide pour le soudage bout a bout, par faisceau d'electrons, de deux pieces allongées qui défilent selon leur direction longitudinale au centre de cette chambre, comprenant une enveloppe qui est munie a ses extremites .longitudinales de fermetures d'étanchéité rétractables pou-. vant s'appliquer respectivement sur l'une et l'autres des dPux pieces allongées et qui définit une enceinte contenantun canon ou des canons a électrons et un equipage associé
de support, de positionnement et de déplacement de ce cAnon ou ces canons à électrons, ladite enceinte étant divisée par un ensemble de joints d'étanchéité répartis longitudinale-ment entre ladite enveloppe et ledit équipage et ~ l'intérieur - 1 - .~' i~

' dudit équipage, en deux parties: un sas central qui permet le passage des pièces allongées lorsque lesdites fermetures d'étanchéité sont retractees et une sous-enceinte periphé- -rique qui contient le canon ou les canons ~ electrons et S ledit équipage associe, caracterisee en ce que les joints d'étanchéité sont des joints retractables permettant aux deux parties de communiquer entre elles lorsque ces joints sont rétractes.
Ces joints d'etancheite retractables sont de préférencé des joints -~

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` gonflables et formes d'une paire de deux joints elemen-taires disposes parallelement l'un a l'autre en prevoyant un moyen de pompage de l'espace intermediaire compris entre ces deux joints elementaires.
Les conduits de.liaison entre d'une part les joints gonflables ou lesdits espaces intermediaires se trouvant a l'interieur dudit equipage et d'autre part l'ex-terieur de l'enveloppe comportent avantageusement au moins ::
une portion flexible et extensible.
Les joints d'etancheit~e retractables disposes entre l'enveloppe et l'equipage sont de preference places dans des chicanes et exercent leur action transversalement.
Ils ont avantageusement sensiblement une disposition et des dimensions identiques à l'une et à l'autre des extremites longitudinales de l'enveloppe.
Il est avantageux, pour la mise sous vide de l'enceinte, de prevoir d'une part au moins un conduit de pompage debouchant dans le sas central et relie a une pre-miere installation de pompage et d'autre part au moins un conduit de pompage débouchant dans la sous-enceinte peri-phérique et relié à une deuxième installation de pompage.
Selon la présente invention, il est egalement prévu un procédé de mise sous vide d'une chambre de soudage bout a bout, par faisceau d'électrons, de deux pièces allon-gées qui défilent selon leur direction longitudinale dans un sas central de cette chambre, séparé par des joints d'étanchéité d'une sous-enceinte périphérique contenant un canon ou des canons à électrons et un équipage associe de support, de positionnement et de deplacement de ce canon ou ces canons à ~lectrons, caractérisé en ce que la sous-enceinte périphérique reste constamment sous vide tandis que l'on isole le sas central de la sous-enceinte periphérique entre les operations de soudage en rendant actifs lesdits joints d'etancheite et que l'on met en communication le sas .~ - 2 -..

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~ 1175914 central avec cette sous-enceinte périphérique pendant les opérations de soudage en rendant inactifs lesdits joints d'étanchéité.
D'autres particularités et avantages de l'inven-5 tion ressortiront de la description que lion va donner, à
titre non limitatif, d'un exemple de réalisation de l'in-vention, en se référant à la figure ci-jointe dans laquelle on a représenté én coupe longitudinale une chambre de sou-dage plus particulièrement destinée au soudage de tronçons de conduite'de transport d'hydrocarbures, notamment lors .d'une pose dite en J de conduite en mer, mais il est évi-dent que des dispositions analogues s'appliquent au soudage a terre de'pièces allongées, pleines ou creuses, defilant selon une direction longitudinale d'inclinaison quelconque.
, Sur cette igure, une première pièce allongee ou un premier tronçon de conduite 1 doit recevoir à son extre-mité supérieure une deuxième pièce allongée ou un deuxième tronçon de conduite 2, et la liaison de ces deux tronçons doit s'eectuer au moyen d'un soudage par aisceau d'elec-trons réalisé a l'intérieur d'une enceinte 3 délimitée par une enveloppe 4 et des ermetures étanches, constituées par des éléments gonflables S et 6, portées par les extré-mités Iongitudinales de l'enveloppe 4'et venant s'appliquer, à l'état gon~lé, contre les tronçons de conduite 1 et 2, un organe d'étanchéité interne non représenté étant inséré
à ~'intérieur des pièces allongées, dans le cas de pièces creuses comme ici, pour y assurer l'étanchéité interne de la zone de soudage en s'appuvant sur les sur'aces internes des tronçons 1 et'2 .. ,, _ _ . --, ..... _, . , . .. , _ . _ . ...................... _ .. ...

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de part et d'autre de la surface de jonction 7 de ceux-ci.
Les canons ~ electrons, non representes, sont portés par un équipa~e 8 comprenant notamment une couronne norte-canons 9, un plateau d'inclinaison 10 et une couronne 1I qui porte des bras, non representés, pouvant enserrer le tronçon de conduite I et eixer rigidement sur celui-ci 1'ensemble de I'equipage 8.
Les éléments constituant l'équipage 8 sont en quelque sorte empilés longitudinalement et les couronnes 9 et 11, qui sont séparées l'une de l'autre pour permettre une inclinaison et une rotation de la couronne 9 par rapport a la couronne 11, peuvent constituer une paroi étanche s'étendant d'une extrémite longitudinale à l'autre de l'enveloppe 4, grace à un joint d'etancheite rétractable 12 constitue par une paire de joints elementaires annulaires gonflables 13 et 14 entre lesquels se trouve un espace intermediaire 15 soumis au vide. Ce joint 12 a un tébattement qui permet de conserver l'étanchéite lorsque, la sous-enceinte périphérique étant seule sous vide, les couronnes 9 et 1I se déplacent l'une par rapport à l'autre pour la mise en position exacte du canon ou des canons a electrons, à la suite d!une operation de palpage te la section du troncon de conduite I à laquelle doit etre raccorde le tronçon de conduite 2, par exemple.
Les joints élémentaires 13 et 14 exercent leur action (pression) en direction longitudinale. Ils sont pottés par la couronne 11 et s'appuient contre la couronne 9 par tes surfaces rainurees 16, 17. Le vite est réalisé dans l'espace intermédiaire 15 par l'intermediaire d'un conduit 18 comportant une portion 19 flexible et extensible et sortant de l'enceinte 3 par un raccord 20. Les installations de pompage exte-rieures à l'enveloppe 4, qui sont de type classique, n'ont pas ete representées. Le gonflage des joints élémentaires 13 et 14 est effectue par l'intermédiaire de conduits 21 et 22 que l'on a supposé réunis dans un conduit 23, muni d'une portion flexible et extensible 24, sortant de l'enceinte 3 par un raccord 25, mais qui pourraient etre reliés à
l'extérieur séparément, le joint élémentaire 14, qui, en fonctionnement, est entouré par du vide, pouvant etre gonflé à une pression moindre ou m~me etre mis simplement à la pression atmospherique, Les installations de gonflage extérieures à l'enveloppe 4, qui sont classiques, n'ont pas été representées. Aux extremites longitudinales de l'enveloppe 4, des joints d'étanchéite retracSables 26 et 27 assurent l'etancheité entre cette enveloppe 4 et respectivement la couronne 11 et la couronne 9.

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`~ 4 Comme ces deux joines 2fi et 27 sont identiques, on ne décrira que l'un d'eux, le joint 27. Celui-ci se compose d'une paire de joints él~Den-taires annulaires gonflables 28 et 29~portés par des nervures cylindri-ques 30 et 3I solidaires de l'enveloppe 4 et faisant chicanes avec des 5 nervures cylindriques 32 et 33 portees par la couronne 9. Ces joints elementaires 28, 29 e~ercent leur action dans une direction transversale et ratiale et leur face d'appui contre les nervures 32 et 33 est rainu-ree.
L'espace 34 intermediaire compris entre le~ ioints elementaires 28 10 et 29 est mis 90U8 vide par un conduit 35 sortant de l'enceinte 3 par un raccord 36. Le gon~lage des joints elementaires 28 et 29 s'effectue par l'intermédiaire de conduits 37 et 38 qui sont reunis dans un conduit 39 sortant de l'enceinte 3 par un raccord 40, mais qui pourraient etre sépares pour appliquer des pressions diferentes dans les deux joints 15 élémentaires, comme on l'a déja explique au sujet des joints elementaires 13 et 14.
Une action radiale des joints élémentaires 28, 29 a ete preferee à
une action longitudinale pour reduire les debattements au niveau des joints lors de la mise en place exacte-du canon ou des canons à élec-20 trons. Il est important que les joints 26 et 27 aient une disposition ettes dimensions sensiblement identiques pour eviter des surcharges méca-niques lorsque la sous-enceinte périphérique est seule sous vide.
L'ensemble des joints 12, 26 et 27 divise l'enceinte 3 en deux parties : un sas central 41 et une sous-enceinte périphérique 42 qui 25 peuvent soit etre separees l'une de l'autre soit mises en communication entre elles selon la position non rétractée ou rétractée de ces joints.
Un tube 43 muni d'une portion ~lexible et extensible 44 relie le sas 41 a une vanne d'entree d'air 45 qui permee, notamment, d'introduire lorsqu'on le désire, l'air sec dans le sas central 41, co~me on le verra plus loin.
Au moins un conduit de pompage tel que le conduit 46 debouche dans la sous-enceinte périphérique 42 et au moins un conduit de pompage tel que le conduit 47 débouche dans le saS central 41. Le conduit 47 comporte une portion 4~ flexible et extensible et il se poursuit par un passage 35 dans la couronne 1I debouchant dans le sas 4I par au moins une ouverture 49.
Le conduit de pompage 46 est relié a une installation de pompage, non représentée, établissant un vide poussé, par exemple de l'ordre de ~75914 , s torr. Le conduit de pompage 47 est relié à une autre installation de po~page, non représentée, etablissant plu9 rapidement un vide relati-vement moins elevé, par exemple de l'ordre de 10 torr.
Lorsqu'on doit remettre sous vide la totalité de l'enceinte 3, on peut tout d'abord envoyer par le tube 43 un courant d'air sec dans le sas 41, puis, les éléments gonflables 5 et 6 étant appliqués contre les tronçons de conduite 1 et 2, on effectue un premier vide dans le sas 41 par l'intermédiaire du conduit de pompage 47, après quoi les joints 12, 26 et 2~ sont rétractés et le vide nécessaire au soudage est obtenu par l'installation de pompage reliee au conduit de pompage 46, qui agit à
partir d'un vide intermédiaire entre le premier vide et le vide néces-saire au soudage, obtenu par dilution dans toute l'enceinte 3 de l'air restant dans le sas central 41, et qui fonctionne ainsi dans d'excellen-tes conditions.
Cn remarquera que le sas central 4I presente, outre l'interêt de diminuer le volume mis periodiquement à la pression atmospherique, l'avantage de reduire les surfaces métalliques soumises à un regazage lors de cette mise à la pression atmospherique.
Les dispositions de réalisation qui ont été decrites dans cet exemple n'ont évide~ment aucun caractère limitatif, de nombreuses ~odi-fications pouvant y être apportées sans sortir du cadre de l'invention.

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Claims (16)

Les réalisations de l'invention au sujet desquelles un droit exclusif de propriété ou de privilège est revendiqué, sont définies comme il suit:

1. Chambre de soudage à vide pour le soudage bout à bout, par faisceau d'électrons, de deux pièces allongées qui défilent selon leur direction longitudinale au centre de cette chambre, comprenant une enveloppe qui est munie à
ses extrémités longitudinales de fermetures d'étanchéité
rétractables pouvant s'appliquer respectivement sur l'une et l'autres des deux pièces allongées et qui définit une enceinte contenant un canon ou des canons à électrons et un équipage associé de support, de positionnement et de déplace-ment de ce canon ou ces canons à électrons, ladite enceinte étant divisée par un ensemble de joints d'étanchéités répartis longitudinalement entre ladite enveloppe et ledit équipage et à l'intérieur dudit équipage, en deux parties: un sas central qui permet le passage des pièces allongées lorsque lesdites fermetures d'étanchéité sont rétractées et une sous-enceinte périphérique qui contient le canon ou les canons à électrons et ledit équipage associé, caractérisée en ce que ces joints d'étanchéité sont des joints rétractables permettant aux deux parties de communiquer entre elles lorsque ces joints sont rétractés.

2. Chambre de soudage selon la revendication 1 caractérisée en ce que lesdits joints d'étanchéité rétrac-tables sont des joints gonflables.

3. Chambre de soudage selon la revendication 1, caractérisée en ce que chaque joint d'étanchéité
rétractables est formé d'une paire de deux joints élémentaires disposés parallèlement l'un à l'autre avec un moyen de pompage de l'espace intermédiaire compris entre ces deux joints élémentaires.

4.- Chambre de soudage selon la revendication 2, caractérisée en ce que les joints d'étanchéité rétractables gonflables disposés à l'intérieur dudit équipage sont reliés à l'extérieur de l'enveloppe par des conduits dont au moins une portion est flexible et extensible.

5.- Chambre de soudage selon la revendication 3, caractérisée en ce que le moyen de pompage de l'espace inter-médiaire compris entre deux joints élémentaires d'une paire disposée à l'intérieur dudit équipage comporte un conduit dont au moins une portion est flexible et extensible.

6.- Chambre de soudage selon la revendication 1, caractérisée en ce que les joint d'étanchéité rétractables disposés à l'intérieur dudit équipage agissent longitudinale-ment.

7.- Chambre de soudage selon la revendication 1, caractérisée en ce que les joint d'étanchéité rétractables disposés entre l'enveloppé et l'équipage sont placés dans des chicanes et agissent transversalement.

8.- Chambre de soudage selon la revendication 7, caractérisée en ce que les joints d'étanchéité rétractables disposés entre l'enveloppe et l'équipage ont une diposition et des dimensions sensiblement identiques à l'une et à
l'autre des extrémités longitudinales de l'enveloppe.

9.- Chambre de soudage selon la revendication 1, caractérisée en ce qu'au moins un conduit de pompage débouche dans le sas central et au moins un autre conduit de pompage indépendant débouche dans la sous-enceinte périphérique.

10.- Chambre de soudage selon la revendication 9, caractérisée en ce qu'au moins un conduit de pompage débouchant dans le sas central sort de celui-ci en passant dans la sous-enceinte périphérique et comporte dans celle-ci au moins une portion flexible et extensible.

11. Chambre de soudage selon la revendication 10, caractérisée en ce qu'au moins un conduit de pompage débouche dans le sas central par au moins une ouverture ménagée dans une couronne dudit équipage, couronne formant une portion du passage de ce conduit dans la sous-enceinte périphérique.

12. Procédé de mise sous vide d'une chambre de soudage bout à bout, par faisceau d'électrons, de deux pièces allongées qui défilent selon leur direction longitu-dinale dans un sas central de cette chambre, séparé par des joints d'étanchéité d'une sous-enceinte périphérique conte-nant un canon ou des canons à électrons et un équipage associé de support, de positionnement et de déplacement de ce canon ou ces canons à électrons, caractérise en ce que la sous-enceinte périphérique reste constamment sous vide tandis que l'on isole le sas central de la sous-enceinte périphérique entre les opérations de soudage en rendant actifs lesdits joints d'étanchéité et que l'on met en commu-nication le sas central avec cette sous-enceinte périphéri-que pendant les opérations de soudage en rendant inactifs lesdits joints d'étanchéité.

13. Procédé selon la revendication 12, caracté-risé en ce que ledit sas central et ladite sous-enceinte périphérique font partie d'une enceinte.

14. Procédé selon la revendication 12, caracté-risé en ce qu'avant de mettre en communication le sas central avec la sous-enceinte périphérique, on réalise un premier vide dans le sas central, après quoi les joints d'étanchéité rétractables sont rétractés et le vide néces-saire au soudage est établi dans la totalité de l'enceinte.

15. Procédé selon la revendication 12, caracté-risé en ce que ledit sas central et ladite sous-enceinte périphérique font partie d'une enceinte délimitée par une enveloppe et des fermetures étanches constituées par des éléments gonflables, portées par des extrémités longi-tudinales de l'enveloppe et venant s'appliquer, à l'état gonflé, contre lesdites deux pièces allongées, un organe d'étanchéité interne étant inséré à l'intérieur desdites pièces allongées,qui sont des conduites creuses, pour y assurer l'étanchéité interne d'une zone de soudage en s'appuyant sur les surfaces internes des pièces allongées de part et d'autre d'une surface de jonction desdites pièces allongées.

16. Procédé selon la revendication 15, caracté-risé en ce que pour établir le vide dans la totalité de l'enceinte, on effectue les opérations suivantes:
- on envoie un courant sec dans le sas central, - on applique lesdits éléments gonflables contre lesdites conduites, - on effectue un premier vide dans le sas central, - on retracte les joints d'étanchéité, - on procède au vide nécessaire au soudage, qui agit à partir d'un vide intermédiaire entre le premier vide et le vide nécessaire au soudage, obtenu par dilution dans toute l'enceinte de l'air restant dans le sas central.