Procédé pour souder bout à bout deux tubes depuis l'intérieur et torche de soudure à l'arc électrique pour la mise en #uvre de ce procédé La présente invention a pour objets un procédé pour souder bout à bout deux tubes depuis l'inté rieur et une torche de soudure à l'arc électrique pour la mise en oeuvre de ce procédé.
Il arrive fréquemment que la soudure bout à bout de tubes ,à d'autres tubes ou à des collecteurs ou des plateaux ne soit pas faisable facilement ou même pas faisable du tout depuis l'extérieur. Il est alors nécessaire de souder depuis l'intérieur. Dans certains cas, la soudure intérieure est préférée -parce qu'elle donne un meilleur résultat que la soudure externe.
Les torches utilisées aujourd'hui pour la soudure intérieure comprennent un support d'électrode qui peut être inséré dans l'uns des parties à souder et qui peut tourner dans cette partie. La présence de moyens nécessaires pour produire cette rotation con duit à des complications qu'il serait désirable d'éviter.
L'invention concerne donc un procédé permet tant d'effectuer une soudure intérieure avec une électrode fixe.
Le procédé objet de l'invention est caractérisé en ce qu'on dispose une électrode non consumable à l'intérieur des tubes -et en regard de leur jonction, on amorce un arc entre les tubes et l'électrode, et on applique un champ magnétique à l'arc de manière que celui-ci décrive une orbite autour de l'électrode qui reste fixe.
La torche pour la mise en oeuvre de ce procédé est caractérisée en ce qu'elle comprend une électrode non consumable fixe et des moyens magnétiques agencés de façon à obliger un arc amorcé entre l'électrode et les parois internes des tubes à d'écrire une orbite .autour de l'électrode. On entend ici par < c tubes non seulement des tubes proprement dits, mais aussi toutes parties à souder présentant des alésages cylindriques telles que celles usinées ou autrement formées sur les collec teurs et les plateaux utilisés dans les tuyauteries et qui sont en réalité de courts tubes.
Les moyens magnétiques peuvent comprendre deux aimants disposés de part et d'autre de l'élec trode qui est ainsi placée entre eux, l'électrode pou vant avoir la forme d'un disque dont l'axe se confond pratiquement avec celui des deux tubes. La torche peut être .disposée de manière que l'électrode soit au niveau ode la jonction entre les tubes, ou entre un tube et un plateau de tube ou un collecteur, et la soudure est effectuée en envoyant un courant à l'élec trode de manière qu'un arc s'amorce entre l'électrode et la jonction sur laquelle la soudure doit être faite.
Par ,suite du champ magnétique produit par les aimants, l'arc se déplace autour de l'électrode à haute vitesse, effectuant la soudure très rapidement.
Il est hautement désirable que la soudure soit protégée contre l'oxydation, de sorte que l'arc peut être avantageusement protégé au moyen d'un gaz inerte tel que l',argon qui peut être amené dans le voisinage de la soudure à travers des passages m6na- gés dans le corps de la .torche de soudure.
La soudure :produit une grande quantité de cha leur et il est essentiel que la température de l'élec- trode soit maintenue suffisamment basse pour éviter l'endommagement de l'électrode. Celle-ci peut être refroidie au moyen d'un liquide, de l'eau par exem ple, qui peut circuler à travers des passages ménagés dans le ,corps de la torche. La dissipation de la cha- leur peut être augmentée si l'électrode est portée par une pièce métallique d'une masse importante et faite d'un matériau à haute conductibilité thermique, du cuivre par exemple.
La figure unique du dessin annexé représente à titre d'exemple, en coupe, une forme d'exécution de la torche objet de l'invention et illustre, également à titre d'exemple, une mise en aeuvre du procédé objet de l'invention.
Il s'agit de souder bout à bout un tube 10 à un plateau de tube 12, ce dernier présentant dans le voisinage de la soudure un court tube 14.
La torche comprend une partie cylindrique 16 constituée en un matériau isolant et qui s'ajuste faci lement dans le trou que présente le ,plateau de tube. Un support d'électrode 18 tubulaire est monté dans cette partie cylindrique et se projette en dehors de celle-ci, le support -portant à son extrémité supérieure une électrode 20 et deux aimants 22. L'électrode a la forme d'un disque dont la périphérie est biseautée et disposée en face de la jonction entre le tube 10 et le court tube 14 où la soudure doit être faite. A l'autre extrémité de la partie cylindrique 16 est fixée une boîte 24 d'un matériau isolant.
Cette boîte présente une entrée 26 pour de l'eau de refroidisse ment qui, une fois admise dans la boîte 24, passe vers le haut à travers un tube 28 disposé dans le support d'électrode 18 jusqu'au voisinage de l'élec trode 20, l'eau redescendant ensuite à travers l'espace compris entre le tube 28 et le support 18 -et sortant de la boite à travers une sortie 30. Le courant de soudure e@st amené par un conducteur 32 disposé dans l'entrée 26 et qui alimente l'électrode à travers un bloc 34 disposé dans la boîte et le support 18.
La boîte 24 présente aussi une entrée 36 pour un gaz inerte protecteur qui passe au voisinage de l'élec trode 20 dans l'espace intérieur de la partie cylin drique 16 et dans des passages 38 ménagés dans la tête de cette partie.
On peut noter que la torche est constituée uni quement par des parties fixes. Pour effectuer la sou dure, il suffit d'insérer la torche dans les alésages du tube et du plateau du tube, comme représenté, de façon que l'électrode se trouve au niveau désiré, et de lancer le courant. L'arc amorcé entre l'élec trode et les tubes se déplace rapidement autour de l'axe de la torche et effectue ainsi la soudure très rapidement.
La rapidité de la soudure est d'une grande importance parce qu'elle permet d'éviter le danger de craquelures et de .distorsions du métal soudé qui existe si on utilise, comme c'est le cas avec les torches connues, une électrode qui tourne dans les tubes pour obliger l'arc à tourner autour de l'axe de ces derniers.
Il peut être avantageux que le gaz protecteur ne passe pas à travers l'arc à grande vitesse. Cela peut être réalisé en limitant l'espace au-dessus de l'élec trode à travers lequel le gaz doit passer ou en con duisant le gaz au voisinage de la soudure à travers un tube qui monte dans la partie cylindrique 16 et présente un orifice de sortie au-dessus du niveau de l'électrode. Cette dernière construction peut être utilisée en palus de celle représentée assurant le pas sage d'un courant de gaz vers le haut.
Une certaine quantité de chaleur est dissipée à partir de l'électrode à travers le support d'électrode 18 et par l'eau<B>de</B> refroidissement. La dissipation thermique ;peut être favorisée en augmentant la masse du support 18 et en faisant ce dernier en un maté riau à haute conductibilité thermique, en cuivre par exemple.
La partie cylindrique 16 doit évidemment s'ajus ter dans le plateau de tube et peut être fixée de manière amovible à la boîte 24 de façon que cette partie 16 et l'électrode, ses aimants et son support puissent être remplacés par d'autres pièces sembla bles, la partie cylindrique devant toujours présenter un diamètre approprié à celui des tubes à souder. L'électrode est avantageusement alignée avec préci sion avec la jonction des tubes à souder, ce qui peut être fait par l'emploi de rondelles ou de cales entou rant la partie cylindrique 16 et reposant sur la bride formée à l'extrémité inférieure de celle-ci.
Les aimants 22 peuvent être des aimants per manents, comme représenté sur le dessin, ou des électro-aimants qui permettent de régler le champ afin de régler la vitesse de déplacement de l'arc autour de l'électrode. Il est certain que la pénétration correcte de la soudure est une affaire de réglage du courant de soudure relativement à la vitesse de l'arc.
Il est évident que la torche décrite pourrait ser vir à souder des tubes non circulaires, l'électrode devant avoir une forme s'adaptant à la section droite des tubes.
Method for butt welding two tubes from the inside and electric arc welding torch for the implementation of this method The present invention relates to a method for butt welding two tubes from the inside. and an electric arc welding torch for implementing this method.
It often happens that butt welding of tubes, to other tubes or to manifolds or trays is not easily feasible or even not feasible at all from the outside. It is then necessary to weld from the inside. In some cases, internal welding is preferred because it gives a better result than external welding.
Torches used today for interior welding include an electrode holder which can be inserted into any of the parts to be welded and which can rotate in that part. The presence of the means necessary to produce this rotation leads to complications which it would be desirable to avoid.
The invention therefore relates to a method which makes it possible to carry out an internal weld with a fixed electrode.
The method which is the subject of the invention is characterized in that a non-consumable electrode is placed inside the tubes - and facing their junction, an arc is initiated between the tubes and the electrode, and a field is applied. magnetic arc so that it describes an orbit around the electrode which remains fixed.
The torch for implementing this method is characterized in that it comprises a fixed non-consumable electrode and magnetic means arranged so as to force an arc initiated between the electrode and the internal walls of the tubes to write a orbit around the electrode. By <c tubes is meant here not only tubes proper, but also all parts to be welded having cylindrical bores such as those machined or otherwise formed on the manifolds and trays used in the piping and which are in reality short tubes .
The magnetic means may comprise two magnets arranged on either side of the electrode which is thus placed between them, the electrode being able to have the form of a disc whose axis practically coincides with that of the two tubes. . The torch can be arranged so that the electrode is at the junction between the tubes, or between a tube and a tube tray or collector, and the weld is effected by sending a current to the electrode. so that an arc starts between the electrode and the junction on which the weld is to be made.
As a result of the magnetic field produced by the magnets, the arc moves around the electrode at high speed, making the weld very quickly.
It is highly desirable that the weld be protected against oxidation, so that the arc can be advantageously protected by means of an inert gas such as argon which can be brought into the vicinity of the weld through. passages in the body of the welding torch.
Welding: produces a large amount of heat and it is essential that the temperature of the electrode is kept low enough to prevent damage to the electrode. This can be cooled by means of a liquid, for example water, which can circulate through passages formed in the body of the torch. The heat dissipation can be increased if the electrode is carried by a metal part with a large mass and made of a material with high thermal conductivity, for example copper.
The single figure of the appended drawing represents by way of example, in section, an embodiment of the torch object of the invention and illustrates, also by way of example, an implementation of the method object of the invention .
This involves butt-welding a tube 10 to a tube plate 12, the latter having in the vicinity of the weld a short tube 14.
The torch comprises a cylindrical part 16 made of an insulating material and which easily fits into the hole in the tube tray. A tubular electrode support 18 is mounted in this cylindrical part and projects outside the latter, the support carrying at its upper end an electrode 20 and two magnets 22. The electrode has the shape of a disc whose the periphery is bevelled and disposed opposite the junction between the tube 10 and the short tube 14 where the weld is to be made. At the other end of the cylindrical part 16 is fixed a box 24 of an insulating material.
This box has an inlet 26 for cooling water which, once admitted into the box 24, passes upwards through a tube 28 disposed in the electrode holder 18 up to the vicinity of the electrode. 20, the water then descending again through the space between the tube 28 and the support 18 and exiting the box through an outlet 30. The welding current is supplied by a conductor 32 disposed in the inlet. 26 and which feeds the electrode through a block 34 disposed in the box and the support 18.
The box 24 also has an inlet 36 for an inert protective gas which passes in the vicinity of the electrode 20 in the interior space of the cylindrical part 16 and in passages 38 formed in the head of this part.
It can be noted that the torch is constituted only by fixed parts. To perform hard welding, simply insert the torch into the bores of the tube and the tube tray, as shown, so that the electrode is at the desired level, and start the current. The arc initiated between the electrode and the tubes moves rapidly around the torch axis and thus performs the weld very quickly.
The speed of the weld is of great importance because it avoids the danger of cracks and distortions of the welded metal which exists if one uses, as is the case with known torches, an electrode which rotates in the tubes to force the arc to rotate around the axis of the latter.
It may be advantageous if the shielding gas does not pass through the arc at high speed. This can be achieved by limiting the space above the electrode through which the gas must pass or by con ducting the gas to the vicinity of the weld through a tube which rises in the cylindrical part 16 and has an orifice. output above the level of the electrode. This latter construction can be used in conjunction with that shown ensuring the wise passage of a stream of gas upwards.
A certain amount of heat is dissipated from the electrode through the electrode holder 18 and by the cooling <B> water. Heat dissipation can be promoted by increasing the mass of the support 18 and by making the latter in a material with high thermal conductivity, for example copper.
The cylindrical part 16 must obviously fit into the tube tray and can be removably attached to the box 24 so that this part 16 and the electrode, its magnets and its support can be replaced by other parts. similar, the cylindrical part must always have a diameter appropriate to that of the tubes to be welded. The electrode is advantageously aligned with precision with the junction of the tubes to be welded, which can be done by the use of washers or wedges surrounding the cylindrical part 16 and resting on the flange formed at the lower end of that. -this.
The magnets 22 can be permanent magnets, as shown in the drawing, or electromagnets which allow the field to be adjusted in order to adjust the speed of movement of the arc around the electrode. To be sure, correct weld penetration is a matter of adjusting the weld current relative to the arc speed.
It is obvious that the torch described could be used to weld non-circular tubes, the electrode having to have a shape adapting to the cross section of the tubes.