Procédé de fabrication de tuyaux à parois cylindriques multiples. La présente invention a pour objet un procédé qui permet de réaliser un tuyau à Inirois cylindriques multiples, par exemple en acier, c'est-à-dire formé par la conjugaison d'au moins deux parois concentriques, appli quées étroitement l'une contre l'autre, de ma- nière à constituer un seul bloc.
Ce procédé se caractérise par le fait. que les parois cylindri- clttes sont introduites l'une dans l'autre, la pa roi externe ayant. une limite d'élasticité plus élevée que la paroi interne, et. que la paroi interne est, après sa mise en place, soumise à une action d'expansion transversale, de façon.
qu'elle subisse un allongement qui dépasse la limite primitive des allongements élastiques proportionnels, tandis que l'allongement. de la paroi externe est supérieur à la nouvelle lignite des allongements élastiques proportion nels de la paroi interne, limite qui est. déter minée par ladite action d'expansion transver sale, le tout dans le but. que lorsqu'on relâche la pression, la paroi externe est. tendue et la paroi interne comprimée.
Sur le dessin annexé, et à titre d'exemple seulement Les fig. 1 et 2 montrent les diverses parois avant et après expansion.
La fig. 3 représenté le moyen qui peut. être utilisé lors de la fabrication du tuyau à parois multiples.
La fig. 4 représente un graphique expli- i-atif.
A l'intérieur de la paroi externe 1, avec le ;jeu nécessaire à la facilité de l'emboîte ment, on introduit une autre paroi cylindri- que 2, laquelle, afin d'être moulée sur la pre mière 1, est. soumise à une pression qui déter mine son expansion. Ces opérations d'inter pénétration, puis d'expansion, peuvent être reproduites plusieurs fois .jusqu'à ce que la paroi soit constituée par le nombre désiré de parois adjacentes 2, 3. L'expansion des diffé rentes parois internes peut aussi se faire d'une seule opération.
La paroi externe 1 peut comporter des frettes rigides ou souples. Elle pourrait égale ment être écrouie en la. soumettant, dans lin moule démontable l'enrobant, à une pression intérieure; les parois de renforcement 2, 3, qui sont disposées successivement. à l'intérieur de celle externe 1 et à l'intérieur les unes des autres, peuvent être constituées en un même matériau, mais présentant des caractéristi- ques physiques différentes (limites élastiques, par exemple).
Ces matériaux peuvent aussi être différents, à condition toutefois que la limite de leurs allongements proportionnels
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Re
<tb> i <SEP> = <SEP> Ë <SEP> oii
<tb> Re <SEP> = <SEP> Limite <SEP> d'élasticité
<tb> E <SEP> = <SEP> Module <SEP> d'élasticité
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soit.
<SEP> inférieure <SEP> à <SEP> la <SEP> limite <SEP> des <SEP> allongements
<tb> proportionnels <SEP> de <SEP> la <SEP> paroi <SEP> externe <SEP> 1.
<tb> Pour <SEP> permettre <SEP> la <SEP> mise <SEP> en <SEP> pression, <SEP> la <SEP> pa roi <SEP> interne <SEP> 2 <SEP> doit, <SEP> naturellement, <SEP> être <SEP> fermée
<tb> en <SEP> ses <SEP> deux <SEP> extrémités <SEP> par <SEP> des <SEP> fonds <SEP> et <SEP> des
<tb> joints <SEP> d'étanchéité <SEP> appropriés <SEP> ou <SEP> introduits
<tb> avec <SEP> les <SEP> autres <SEP> parois, <SEP> entre <SEP> les <SEP> plateaux <SEP> 1, <SEP> 5
<tb> d'une <SEP> presse <SEP> hydraulique.
Cette mise en pression s'effectue de pi,éfé- rence progressivement à l'intérieur de la pa roi la plus interne, au moyen; par exemple, de la canalisation 6 amenant un fluide sous pression. Sous la pression croissante, les pa rois internes 2, 3 prennent successivement contact les unes avec les autres, puis, ensem ble, avec la paroi externe 1 (fig. 2) provo quant la mise en tension de celle-ci.
Au cours de cette opération, les parois internes subis sent des allongements qui dépassent. leiïr limite primitive des allongements élastiques proportionnels, ce qui entraîne une augmen tation de ces limites. La pression est poussée jusqu'à ce que la paroi extérieure subisse un allongement supérieur aux nouvelles limites des allongements élastiques proportionnels des parois internes, en étant de préférence infé rieur à sa propre limite des allongements pro portionnels, ce qui est. possible puisque cette limite est supérieure à celles correspondantes des parois internes.
Quand on relâche la pres sion, ce sont les parois intérieures qui, les pre mières, cessent d'être tendues, alors que la pa roi extérieure l'est encore. Par suite, quand on continue à relâcher la pression, les parois intérieures se compriment en empêchant la paroi extérieure de se détendre complètement. Quand la pression est complètement relà.ehée, la paroi extérieure est tendue, alors que les parois intérieures sont. comprimées, de sorte qu'on a réalisé ainsi un tuyau à parois nnil- t.iples fretté, dont les parois constituent un seul bloc.
Ci-après sont. décrits deux exemples de réalisation du procédé dans le cas où le tuyau comprend trois parois.
Exemple <I>1:</I> Les parois 1, 2 et 3 sont. respectivement en acier au Cr-Cu à 54 kg et ayant une limite élastique de 34 kg/mm2, en acier au C-Mn à 48 kg et ayant une limite élastique de 28 kg/mm2, et en acier extra-doux à 35 kg de limite élastique 22 kg/mm2. Le module d'élasticité est le même pour les trois aciers et égal à. 20 000.
On enlmanelie la paroi =' qui a un dia mètre extérieur de l.-1:50 111111, une épaisseur de 1..5 min et un diamètre intérieur de l.-120 111111, dans la paroi 1. qui a un diamètre extérieur de 1.500 nim, une épaisseur de<B>15)</B> niin et un diamètre intérieur de 1.-170 min. On voit qu'il existe entre les deux parois un jeu de 20 m111.
Pour résorber le jeu entre les deux parois 1 et 2, il faut allonger la paroi interne de
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ee q111 eorre@pond à llne IlOll- velle limite élastique de 30 k@, h11111'=, et exereer sur cette paroi une pression (le
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On exerce à cet effet, à l'intérieur de l'en semble (les deux parois, une pression de 130 kg/em2,
ce qui réalise dans la paroi 1 une tension de 34 kg/mni2, puis on enlève la pres sion. Comme les épaisseurs des parois sont les mêmes, la paroi 1 est soumise à une tension de
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et la paroi 2 à une compression de
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le dia mètre intérieur de l'ensemble est de 1.440 111111.
On emmanche alois dans ces deux parois la. paroi 3 qui a un diamètre extérieur de 1420 min, une épaisseur de 15 mm et un dia mètre intérieur de 1390 min.
Pour résorber le jeu entre les deux parois 2 et 3, qui est de 20 min, il faut. donner à la paroi 3 une nouvelle limite élastique de 23 kg/mm2, donc exercer sur cette paroi une pression de 49 kg/cm2. A cet effet, on exerce à l'intérieure de l'ensemble des trois parois une pression de 179 kg/enl2. Dans ces condi tions, les parois 1, 2 et 3 sont soumises respec tivement à, une tension de 34 et 23 kg/min2. Puis, on relâche la pression.
Les parois 1 et 2 sont alors soumises respectivement à une ten sion de 5 et. 1. kg/mm', alors que la paroi 3 est soumise à une compression de 6 kg/m1112. Exemple. ?: Les parois 1, 2 et. 3 ont les mêmes caracté ristiques qu'à l'exemple 1 ; les parois 1. et 2 (,lit les mêmes dimensions qu'à l'exemple 1, alors que la paroi 3 a un diamètre extérieur de 1400 innl et une épaisseur de<B>15</B> min, ainsi (lu'tiri diamètre intérieur de 13 70 mm.
On emmanche les trois parois les unes dans les autres. Le diamètre de la paroi 3 doit aug- urenter <B>(le</B> 40 mm, c'est-à-dire de \_',86 /o, ce qui correspond à une nouvelle limite élasti que de ?4 kg/rniri\=. On exerce à cet, effet, à l'intérieur de l'ensemble des trois parois, une pression de 7.81 hg /cm=. Sous cette pression, les parois 1, '? et. 3 sont. soumises respective ment à une tension de 34, 30 et 34 kg/Mm2. Puis, oir relâche la pression.
Les parois 1 et \,2 sont alors soumises à, une tension de 4,66 et 0,66 kg/min'=, alors que la paroi 3 est soumise à une compression de 5,33 kg/mm?.
Le graphique fig. 4 représente de faon schématique le travail qui est effectué dans le tube extérieur et le tube intérieur adjacent.
En ordonnée, on a reporté les tensions, et en abscisse les déformations.
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<I>01 <SEP> Dl <SEP> C."1:</I> <SEP> Courbe <SEP> d'allongement <SEP> du <SEP> tube
<tb> externe.
<tb> <I>0 <SEP> :1 <SEP> b <SEP> C.':</I> <SEP> Courbe <SEP> d'allongement <SEP> du <SEP> tube
<tb> interne.
<tb> 0 <SEP> 01: <SEP> Jeu <SEP> initial <SEP> existant <SEP> entre <SEP> les <SEP> deiux
<tb> tubes.
<tb> 0 <SEP> À': <SEP> Limite <SEP> initiale <SEP> de <SEP> proportionnalité
<tb> entre <SEP> la <SEP> tension <SEP> et. <SEP> la <SEP> déformation
<tb> du <SEP> métal <SEP> constituant <SEP> le <SEP> tube.
<tb> 0 <SEP> B': <SEP> Tension <SEP> dans <SEP> le <SEP> tube <SEP> interne <SEP> au
<tb> moment. <SEP> du <SEP> contact <SEP> avec <SEP> le <SEP> tube
<tb> externe.
<tb> 0 <SEP> C":
<SEP> Tension <SEP> dans <SEP> le <SEP> tube <SEP> externe <SEP> don née <SEP> par <SEP> la <SEP> pression <SEP> maximum, <SEP> dé terminant <SEP> la <SEP> nouvelle <SEP> limite <SEP> de
<tb> proportionnalité <SEP> du <SEP> métal <SEP> consti tuant <SEP> le <SEP> tube <SEP> interne.
<tb> 0 <SEP> C"l <SEP> : <SEP> Tension <SEP> dans <SEP> le <SEP> tube <SEP> externe <SEP> don née <SEP> par <SEP> la <SEP> pression <SEP> maximum.
<tb> <I>0 <SEP> D'l <SEP> :</I> <SEP> Tension <SEP> dans <SEP> le <SEP> tube <SEP> externe <SEP> après
<tb> la <SEP> fabrication.
<tb> <I>0 <SEP> D':</I> <SEP> Compression <SEP> dans <SEP> le <SEP> tube <SEP> interne
<tb> après <SEP> la <SEP> fabrication.
<tb> <B>Il,:</B> <SEP> Limite <SEP> des <SEP> allongements <SEP> élastiques
<tb> proportionnels <SEP> de <SEP> l'acier <SEP> du <SEP> tube <SEP> I,
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A111:
<SEP> Limite <SEP> primitive <SEP> des <SEP> allongements
<tb> élastiques <SEP> proportionnels <SEP> de <SEP> l'acier
<tb> du. <SEP> tube <SEP> II.
<tb> I <SEP> l <SEP> <B>-Il:</B> <SEP> Nouvelle <SEP> limite <SEP> des <SEP> allongements
<tb> élastiques <SEP> proportionnels <SEP> de <SEP> l'acier
<tb> du <SEP> tube <SEP> II, <SEP> déterminée <SEP> par <SEP> la. <SEP> ten sion <SEP> 0 <SEP> C" <SEP> (fig. <SEP> 4) <SEP> que <SEP> subit. <SEP> le <SEP> tube
<tb> II <SEP> ensuite <SEP> de <SEP> l'action <SEP> d'expansion.
A method of manufacturing pipes with multiple cylindrical walls. The present invention relates to a method which makes it possible to produce a pipe with multiple cylindrical Inirois, for example of steel, that is to say formed by the combination of at least two concentric walls, applied closely against one another. the other, so as to constitute a single block.
This process is characterized by the fact. that the cylindrical walls are introduced one into the other, the external pa king having. a higher elastic limit than the internal wall, and. that the inner wall is, after its installation, subjected to a transverse expansion action, so.
that it undergoes an elongation which exceeds the original limit of the proportional elastic elongations, while the elongation. of the outer wall is greater than the new lignite of the proportional elastic elongations of the inner wall, limit that is. determined by said transverse expansion action, all for the purpose. that when the pressure is released, the outer wall is. stretched and the inner wall compressed.
In the accompanying drawing, and by way of example only, FIGS. 1 and 2 show the various walls before and after expansion.
Fig. 3 represented the means which can. be used when fabricating the multi-wall pipe.
Fig. 4 represents an explanatory graph.
Inside the outer wall 1, with the clearance necessary for ease of fitting, another cylindrical wall 2 is introduced, which, in order to be molded on the first 1, is. subjected to a pressure which determines its expansion. These interpenetration and then expansion operations can be repeated several times until the wall is formed by the desired number of adjacent walls 2, 3. The expansion of the different internal walls can also be done. of a single operation.
The outer wall 1 can include rigid or flexible hoops. It could also be hardened in the. subjecting, in the removable mold, the coating to an internal pressure; the reinforcing walls 2, 3, which are arranged successively. inside the external one 1 and inside each other, can be made of the same material, but having different physical characteristics (elastic limits, for example).
These materials may also be different, provided, however, that the limit of their proportional elongations
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Re
<tb> i <SEP> = <SEP> Ë <SEP> oii
<tb> Re <SEP> = <SEP> Yield strength <SEP>
<tb> E <SEP> = <SEP> Modulus <SEP> of elasticity
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is.
<SEP> lower <SEP> to <SEP> the <SEP> limit <SEP> of the <SEP> elongations
<tb> proportional <SEP> of <SEP> the <SEP> wall <SEP> external <SEP> 1.
<tb> For <SEP> allow <SEP> the <SEP> put <SEP> in <SEP> pressure, <SEP> the <SEP> by internal <SEP> king <SEP> 2 <SEP> must, <SEP> naturally, <SEP> be <SEP> closed
<tb> in <SEP> its <SEP> two <SEP> ends <SEP> by <SEP> of the <SEP> funds <SEP> and <SEP> of
<tb> appropriate <SEP> seals <SEP> <SEP> or <SEP> introduced
<tb> with <SEP> the <SEP> other <SEP> walls, <SEP> between <SEP> the <SEP> trays <SEP> 1, <SEP> 5
<tb> of a <SEP> hydraulic <SEP> press.
This pressurization is carried out progressively by reference to the interior of the most internal pa king, by means of; for example, the line 6 supplying a pressurized fluid. Under increasing pressure, the internal walls 2, 3 successively make contact with each other, then, together, with the external wall 1 (FIG. 2) causing the tensioning thereof.
During this operation, the internal walls are subjected to protruding elongations. the original limit of the proportional elastic elongations, which leads to an increase in these limits. The pressure is pushed until the outer wall experiences an elongation greater than the new limits of the proportional elastic elongations of the inner walls, preferably being less than its own limit of the proportional elongations, that is. possible since this limit is higher than the corresponding ones of the internal walls.
When the pressure is released, the inner walls are the first to cease to be stretched, while the outer wall still is. As a result, when the pressure is continued to be released, the inner walls compress preventing the outer wall from fully relaxing. When the pressure is completely released, the outer wall is tight, while the inner walls are. compressed, so that a hooped pipe with nnil- t.iples walls, the walls of which constitute a single block, has thus been produced.
Hereafter are. described two embodiments of the method in the case where the pipe comprises three walls.
Example <I> 1: </I> Walls 1, 2 and 3 are. respectively in Cr-Cu steel at 54 kg and having an elastic limit of 34 kg / mm2, in C-Mn steel at 48 kg and having an elastic limit of 28 kg / mm2, and in extra-mild steel at 35 kg elastic limit 22 kg / mm2. The modulus of elasticity is the same for the three steels and equal to. 20,000.
The wall = 'which has an outer diameter of l.-1: 50 111111, a thickness of 1..5 min and an inner diameter of l.-120 111111, is enclosed in the wall 1. which has an outer diameter of 1,500 nim, a thickness of <B> 15) </B> niin and an internal diameter of 1.-170 min. It can be seen that there is a clearance of 20 m11 between the two walls.
To reduce the clearance between the two walls 1 and 2, the internal wall must be lengthened by
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ee q111 eorre @ lays at llne IlOllvel elastic limit of 30 k @, h11111 '=, and exert on this wall a pressure (the
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For this purpose, inside the assembly (the two walls, a pressure of 130 kg / em2,
which achieves in the wall 1 a tension of 34 kg / mni2, then the pressure is removed. As the thicknesses of the walls are the same, the wall 1 is subjected to a tension of
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and the wall 2 to a compression of
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the internal diameter of the assembly is 1.440 111111.
We join alois in these two walls. wall 3 which has an outer diameter of 1420 min, a thickness of 15 mm and an inner diameter of 1390 min.
To reduce the clearance between the two walls 2 and 3, which is 20 min, it is necessary. give the wall 3 a new elastic limit of 23 kg / mm2, therefore exert on this wall a pressure of 49 kg / cm2. To this end, a pressure of 179 kg / enl2 is exerted inside all three walls. Under these conditions, the walls 1, 2 and 3 are respectively subjected to a tension of 34 and 23 kg / min2. Then we release the pressure.
The walls 1 and 2 are then subjected respectively to a tension of 5 and. 1. kg / mm ', while the wall 3 is subjected to a compression of 6 kg / m1112. Example. ?: Walls 1, 2 and. 3 have the same characteristics as in Example 1; walls 1. and 2 (, read the same dimensions as in example 1, while wall 3 has an outside diameter of 1400 innl and a thickness of <B> 15 </B> min, thus (read ' tiri internal diameter of 13 70 mm.
We fit the three walls into each other. The diameter of the wall 3 must increase <B> (the </B> 40 mm, that is to say by \ _ ', 86 / o, which corresponds to a new elastic limit of? 4 kg / rniri \ =. To this end, a pressure of 7.81 hg / cm = is exerted inside all three walls. Under this pressure, the walls 1, '? and. 3 are. respectively at a tension of 34, 30 and 34 kg / Mm2, then release the pressure.
The walls 1 and \, 2 are then subjected to a tension of 4.66 and 0.66 kg / min '=, while the wall 3 is subjected to a compression of 5.33 kg / mm ?.
The graph in fig. 4 shows schematically the work which is carried out in the outer tube and the adjacent inner tube.
On the ordinate, we have plotted the tensions, and on the abscissa the deformations.
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<I> 01 <SEP> Dl <SEP> C. "1: </I> <SEP> Elongation <SEP> curve <SEP> of the <SEP> tube
<tb> external.
<tb> <I> 0 <SEP>: 1 <SEP> b <SEP> C. ': </I> <SEP> Elongation <SEP> curve <SEP> of the <SEP> tube
<tb> internal.
<tb> 0 <SEP> 01: <SEP> Initial <SEP> set <SEP> existing <SEP> between <SEP> the <SEP> two
<tb> tubes.
<tb> 0 <SEP> TO ': <SEP> Limit <SEP> initial <SEP> of <SEP> proportionality
<tb> between <SEP> the <SEP> voltage <SEP> and. <SEP> the <SEP> deformation
<tb> of the <SEP> metal <SEP> constituting <SEP> the <SEP> tube.
<tb> 0 <SEP> B ': <SEP> Voltage <SEP> in <SEP> the <SEP> tube <SEP> internal <SEP> at
<tb> moment. <SEP> from <SEP> contact <SEP> with <SEP> the <SEP> tube
<tb> external.
<tb> 0 <SEP> C ":
<SEP> Tension <SEP> in <SEP> the <SEP> tube <SEP> external <SEP> given <SEP> by <SEP> the <SEP> pressure <SEP> maximum, <SEP> determining <SEP> the <SEP> new <SEP> limit <SEP> of
<tb> proportionality <SEP> of the <SEP> metal <SEP> constituting <SEP> the internal <SEP> tube <SEP>.
<tb> 0 <SEP> C "l <SEP>: <SEP> Voltage <SEP> in <SEP> the <SEP> tube <SEP> external <SEP> given <SEP> by <SEP> the <SEP> maximum pressure <SEP>.
<tb> <I> 0 <SEP> D'l <SEP>: </I> <SEP> Voltage <SEP> in <SEP> the <SEP> tube <SEP> external <SEP> after
<tb> the <SEP> manufacture.
<tb> <I> 0 <SEP> D ': </I> <SEP> Compression <SEP> in <SEP> the internal <SEP> tube <SEP>
<tb> after <SEP> the <SEP> manufacture.
<tb> <B> Il ,: </B> <SEP> Limit <SEP> of elastic <SEP> elongations <SEP>
<tb> proportional <SEP> of <SEP> steel <SEP> of <SEP> tube <SEP> I,
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A111:
<SEP> Limit <SEP> primitive <SEP> of the <SEP> elongations
<tb> elastic <SEP> proportional <SEP> of <SEP> steel
<tb> of. <SEP> tube <SEP> II.
<tb> I <SEP> l <SEP> <B> -Il: </B> <SEP> New <SEP> limit <SEP> of <SEP> elongations
<tb> elastic <SEP> proportional <SEP> of <SEP> steel
<tb> of <SEP> tube <SEP> II, <SEP> determined <SEP> by <SEP> la. <SEP> voltage <SEP> 0 <SEP> C "<SEP> (fig. <SEP> 4) <SEP> that <SEP> undergoes. <SEP> the <SEP> tube
<tb> II <SEP> then <SEP> of <SEP> the expansion <SEP> action.