Procédé de fabrication d'un tube métallique et appareil pour la mise en aeuvre de ce procédé. I@a présente invention a pour objet un pro cédé de fabrication d'un tube métallique à partir d'une bande métallique enroulée en hélice de façon à obtenir un cylindre dans le quel les bords de spires adjacentes de cette bande sont jointifs. Elle a également pour objet un appareil pour la mise en ceuvre de ce procédé.
Il est connu de fabriquer -un tube métallique à partir d'une bande métallique enroulée de façon à former un cylindre dans lequel les bords de spires adjacentes de cette bande sont jointifs, en soudant bout à bout lesdits bords jointifs. Jusqu'ici, cette opéra tion de soudage avait pour effet de provoquer une extrusion de métal au-delà de la paroi du tube et du côté de cette paroi opposé à l'arc de soudage ou au dispositif utilisé pour effectuer le soudage, ce métal formant ainsi des perles de racine de soudage. Ces perles rendent la paroi du tube rugueuse et, étant donné qu'on effectue le soudage depuis l'exté rieur du tube, il en résulte que l'intérieur du tube est rugueux.
Si un tel tube doit être utilisé pour conduire un fluide, sa rugosité provoque des turbulences dans l'écoulement de ce fluide et, si celui-ci est corrosif, cela peut provoquer de graves difficultés dues à une corrosion sélective de la soudure ou des par ties de tube voisines de la soudure. En con séquence, des opérations coûteuses d'usinage et de meulage sont nécessaires pour rendre lisse la surface intérieure du tube soudé.
Lorsque, pour la fabrication du tube,<B>-</B>on utilise une bande composite comprenant une substance métallique de base, c'est-à-dire un métal ou un alliage de base revêtu- d'une autre substance métallique, c'est-à-dire d'un autre métal ou alliage, par exemple une bande d*acier revêtue de nickel, le métal de revête ment est, généralement contaminé par le mé tal de base du fait de la fusion et de l'inter pénétration ou diffusion des métaux au cours de l'opération de soudage.
Une telle contami nation est indésirabl*.P- Le procédé faisant l'objet de la présenté invention est caractérisé en ce qu'on soude bout à bout lesdits bords jointifs,. partielle ment .à partir de l'extérieur et partiellement à partir de l'intérieur dudit cylindre, les pro fondeurs respectives des deux soudures ainsi formées étant telles que ces soudures se re joignent sans qu'il se produise de diffusion notable entre elles, au moins une de ces sou dures étant une soudure autogène, afin qu'au moins une des deux surfaces extérieure et in térieure du tube ainsi obtenu soit lisse.
Par soudure autogène , on entend une soudure dont le métal est entièrement fourni par les parties soudées.
De .préférence, on effectue tout d'abord une première soudure à partir de l'intérieur. du tube, cette soudure ne s'étendant naturel lement pas jusqu'à l'extérieur du tube, et on effectue ensuite une seconde soudure à partir de l'extérieur du tube, de faon que cette se conde soudure rejoigne la première sans dif fuser de faon notable dans celle--ci. De cette façon,. on évite complètement la formation de perles de racine de soudure à la surface du tube opposée à celle à partir de laquelle la soudure est effectuée.
Si la bande métallique utilisée est une bande composite, on peut com mander les conditions de soudage de façon que les deux soudures se rejoignent à la li mite commune de la substance métallique de base et de la substance métallique de revête ment. Afin qu'il n'y ait pas d'interdiffusion notable entre les deux soudures, il est néces saire de régler les constituantes du soudage, par exemple la tension et le courant, en cor rélation avec la vitesse de déplacement de la bande.
Grâce au procédé indiqué ci-dessus et en utilisant un mode de soudage autogène, il est possible de produire un tube dont les surfaces intérieure et extérieure sont toutes deux lisses.
Le soudage est, de préférence, effectué au moyen d'arcs électriques entourés par du gaz inerte, par exemple de l'hélium ou de l'argon. Pour le ou les soudages autogènes, il est indi qué d'utiliser une ou des électrodes de tungs tène qui ne sont pas consumées dans l'arc électrique.
Si l'on exige principalement que la sur face intérieure du tube soit lisse, mais si la soudure dans son ensemble doit présenter une grande résistance mécanique, comme c'est le cas, par exemple, pour des tubes de catalyse destinés à fonctionner à de hautes tempéra tures, la soudure extérieure peut être renfor cée au moyen d'un. élément allongé, tel qu'un fil ou qu'une bande,
de métal d'apport qu'on fond dans l'arc où il peut être amené au moyen d'un mécanisme automatique. Dans ce but, on peut également utiliser une électrode qui fond dans l'arc. La surface extérieure du tube n'a alors pas besoin d'être lisse et une chenille de soudure de renfort en saillie, telle que celle qui est obtenue .lorsqu'on utilise un fil ou une bande de matière de remplissage, augmente la solidité de la soudure sans nuire aux qualités qu'on exige du tube.
Il peut éga lement être désirable d'obtenir des tubes dans lesquels la soudure intérieure est renforcée au moyen d'un fil ou d'une bande de matière de remplissage ou par du métal provenant de l'électrode, pour augmenter la solidité de la soudure, la soudure extérieure devant être sensiblement lisse et à fleur de la surface extérieure du tube. De tels tubes peuvent éga lement être fabriqués au moyen du procédé.
Le procédé selon l'invention est en parti culier applicable à la fabrication de tubes de nickel, d'alliages de nickel contenant du cui vre ou du chrome, d'aciers inoxydables et d'alliages de cuivre contenant du cuivre et du nickel. Des bandes composites auxquelles ce procédé est particulièrement applicable sont des bandes d'acier revêtues de nickel, ou d'un alliage de nickel et de cuivre ou d'un alliage de nickel, de chrome et de fer ou des bandes de nickel revêtues d'un alliage de nickel et de cuivre ou d'un alliage de nickel, de chrome et de fer.
L'invention comprend également un appa reil pour la mise en oeuvre du procédé spé cifié ci-dessus. Cet appareil est caractérisé en ce qu'il comprend un cylindre de façonnage présentant une ouverture en forme de fente destinée à recevoir la bande métallique, de manière que celle-ci, au fur et à mesure qu'elle est avancée à travers ladite ouverture, forme une fourrure qui se déplace à travers ledit cylindre et hors de celui-ci, une pre mière tête de soudage électrique à l'arc com prenant au moins une électrode qui s'étend à l'intérieur du cylindre, cette tête étant des tinée -à effectuer ladite soudure partielle à partir de l'intérieur,
et une seconde tête de soudage électrique .à l'arc disposé à l'extérieur du cylindre et destinée à effectuer ladite sou dure partielle à partir de l'extérieur.
Le dessin annexé illustre le procédé et re présente, à titre d'exemple, une forme d'exé cution de l'appareil objet de l'invention.
La fig. 1 est une vue schématique de la dite forme d'exécution.
La fig. 2 est une vue en coupe transver sale: La fig. 3 est une vue en coupe selon III-III de la fig. 2. , La fig. 4 est une vue en perspective de la première tête de soudage électrique à l'arc de cette forme d'exécution, et la fig. 5 est une cite en coupe axiale de la tête de soudage représentée à la fig. 4.
Le principe de fonctionnement de l'appa reil représenté est illustré de façon schémati que à la fig. 1. Une bande métallique 10 est avancée tangentiellement jusqu'à l'intérieur d'un cylindre de façonnage 11, à travers une ouverture en forme de fente que présente ce cylindre et selon un angle tel par rapport à l'axe du cylindre que cette bande formé, nu fur et à mesure qu'elle est avancée à travers ladite ouverture, une fourrure cylindrique intérieure au cylindre 11. Autrement dit, la bande est façonnée en une hélice tubulaire à bords jointifs. Ces bords sont soudés intérieu rement au moyen d'une première tête de sou dage 15, de sorte qu'un tube 14 partiellement soudé sort du cylindre 11.
Le soudage est ensuite achevé extérieurement au moyen d'une seconde tête de soudage<B>18.</B> Les fig. 2 et 3 montrent la façon dont la bande 10 de la fig. 1 est avancée jusqu'à l'in térieur du cylindre 11. Cette bande est de section transversale rectangulaire et elle est avancée au moyen de galets 32 et en passant en regard d'un guide à autoalignage 31 re présenté à l & fig. 3, jusque dans une fente 13 à travers laquelle elle pénètre dans le cy lindre 11.
La fente 13 est parallèle à l'axe du cylindre et elle est tangente .à la surface cy lindrique intérieure de ce cylindre. L'angle latéral 1.2 selon lequel la bande 10 pénètre à l'intérieur du cylindre 11, c'est-à-dire l'angle compris entre la ligne médiane de la bande et une ligne parallèle à l'axe du cylindre, doit être tel que les bords de spires adjacentes de la bande enroulée en hélice soient jointifs. Cet angle est déterminé par la largeur de la bande et par le diamètre extérieur du tubé qu'on désire obtenir et, pour une largeur donnée de la bande et pour un diamètre final donné du tube, l'angle 12 est déterminé de façon univoque.
La bande 10 glisse sur la surface inté rieure du cylindre 11 et, pour faciliter ce glissement, un lubrifiant tel que du graphite en. flocons ou en écailles peut être appliqué sur la surface de la bande.
Le cylindre de façonnage doit être suffi samment long pour supporter le tube enroulé en hélice et partiellement soudé jusqu'à ce que la première soudure se soit solidifiée. Pour des conditions de soudage normales et pour une vitesse normale de déplacement de la bande, le cylindre ne sera pas plus long qu'une partie .de tube correspondant à une et demie à deux spires de la bande.
La première tête de soudage 15 comprend une électrode 16 qui est maintenue entre une paire de rouleaux 19 qui sont rainurés pour recevoir cette électrode. Plusieurs jeux de rai nures circulaires de diverses sections sont mé nagés dans .ces rouleaux pour permettre d'uti liser des électrodes .de différents diamètres. Les rouleaux 19 sont supportés par un bloc 35, refroidi par une circulation d'eau, et une vis 21, vissée dans ce bloc, permet d'appliquer une pression- aux rouleaux et de maintenir fer mement l'électrode 16 entre eux.
Les rouleaux sont munis de pignons coopérants 22, et l'un d'eux est solidaire d'un arbre 24 qui porte une poignée à son extrémité libre. Cet arbre fait saillie à l'extérieur du cylindre, de ma nière qu'on puisse le faire tourner pour ré gler la distance entre l'extrémité de l'élec trode 16 et la bande.
Un manchon 25 présen tant un alésage de même diamètre que l'élec trode 16 est vissé dans le bloc 35 et sert de guide pour empêcher l'électrode de se dépla cer latéralement lorsqu'on règle sa position. Du gaz inerte, par exemple de l'hélium ou de L'argon, est amené à travers un passage 23 ménagé dans le bloc 35 jusque dans une rai nure circulaire 37 ménagée dans l'extrémité interne du manchon 25.A partir de cette rai nure,
le gaz s'écoule à travers d'étroits pas- sages 34 ménagés dans le manchon 25 jusqu'à l'intérieur d'une enveloppe 26 qui dirige @ ce gaz .autour de l'arc de soudage. Le bloc 35 est porté par un tube 27 dont la position verticale et la position horizontale sont réglables, de sorte qu'on peut non seule ment déplacer l'électrode 16 par rapport au bloc 35, mais également ce bloc dans son en semble dans tous les sens, .de manière à obte nir un. réglage précis de sa position.
Le tube 27 renferme l'arbre 24 et également un tube 36 à travers lequel de l'eau de refroidisse ment passe dans le bloc 35, et un tube 38 à travers lequel le gaz inerte est amené au pas sage, 23.
La seconde tête de soudage 18 est portée par un tube 28 et elle est de construction sem blable à celle de la première tête.
A titre d'exemple, un tube peut être fa briqué à partir d'une bande d'in alliage nickel-cuivre contenant environ deux parties de nickel pour une partie de cuivre dans les conditions suivantes:
Epaisseur de la bande 6 mm Vitesse de soudage 0,24 m/minute Courant de soudage Première soudure 235 ampères et continu Seconde soudure 235 ampères et continu Tension de soudage 20 volts Gaz inerte de protection hélium à 99,8 /o A titre d'exemple de fabrication d'un tube à partir d'une bande métallique composite en acier de 5 mm d'épaisseur recouvert de nickel de 1,25 mm d'épaisseur, l'opération de sou dage peut être effectuée de façon satisfaisante dans les conditions suivantes:
Vitesse de soudage . 0,5 m/minute Courant de soudage Première soudure 160 ampères et continu Seconde soudure 320 ampères et continu Tension de soudage 20 volts Gaz inerte de protection hélium à 99,8 /o La largeur de la bande n'a pas d'impor tance. Des largeurs comprises entre 15 et 30 cm sont appropriées pour la fabrication de tubes présentant un diamètre intérieur compris entre 7,5 et 45 cm.
Des tubes de diamètres et d'épaisseurs très divers peuvent être fabriqués de la façon dé crite et, en particulier, on peut ainsi fabri quer industriellement des tubes de plus grands diamètres que ceux qu'on peut fabri quer au moyen d'autres procédés connus, par exemple par extrusion, par perçage ou par étirage. Le plus petit diamètre intérieur des tubes qu'on peut produire au moyen de la première tête de soudage représentée aux fig. 4 et 5 est d'environ 10 cm.
Des tubes pré sentant :des diamètres intérieurs de 10 mm seulement peuvent être fabriqués en n'intro duisant que l'électrode proprement dite à tra vers l'extrémité ouverte du cylindre de façon- nage et en supportant et commandant cette électrode depuis l'extérieur de ce cylindre. L'électrode peut être entourée d'une chemise destinée à conduire du gaz inerte vers l'arc ou, si le tube devant être fabriqué est de très petit diamètre, ce tube peut être entièrement rempli d'un gaz inerte.