FR2505227A1 - Procede de jonction de tubes par soudage a explosion avec une enclume desagregeante - Google Patents
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Abstract
L'INVENTION CONCERNE UN PROCEDE POUR JOINDRE UN TUBE METALLIQUE INTERIEUR AVEC UNE PARTIE TUBULAIRE METALLIQUE EXTERIEURE ENVIRONNANTE PAR SOUDAGE PAR EXPLOSION, SUIVANT LEQUEL UNE ENCLUME DE CONTACT EST PLACEE A L'INTERIEUR DU TUBE INTERIEUR POUR LE SUPPORTER EN COURS DE SOUDAGE; L'ENCLUME ETANT EN PLACE, LES TUBES SONT SOUMIS A UN SOUDAGE PAR EXPLOSION DE MANIERE QUE LA SURFACE EXTERIEURE DU TUBE INTERIEUR SOIT JOINTE METALLURGIQUEMENT AVEC LA SURFACE INTERIEURE DE LA PARTIE TUBULAIRE EXTERIEURE; L'ENCLUME EST FORMEE D'UN SULFATE D'ALUMINIUM HYDRATE, DE PREFERENCE UN ALUN DU COMMERCE SOLUBLE DANS L'EAU, QUI NON SEULEMENT SE DESAGREGE EN COURS DE SOUDAGE MAIS QUI EST EGALEMENT SOLUBLE DANS L'EAU.
Description
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samioj 4 uos sj Tssem suodms 4 sel equeuemiad u Tapuem un ammoo oqn 4 np ana Taaq U Tl e iaqsai 10 Ga Tel -nqnq amaoj eun snos jaques Gid es Imed alla ua Tq no a &a Tua Oç eq.Tnsue Isa Tnb j Tssem uodme; unp emioj el snoe jaquaspad es qned amnjoua a 44 ej e 2 epnos op sanoo ue ana Tialu T aqn 4 np luemess Tlelde-un aeqogdme inod uo Tsoldxail wd agap -ua Bua aojoj el -f 4 uesoddos uo T 4 ouai aun ea Tnpoid -q uo 5 ej op ina Tiaqu T eqnq np ina Taq 4 u Tl 1 Iouiuoo op u Tipuem no amnjoue aun amwoo qj 2 u TC ap T 2 Ta uodmeq unip uo T 4 us TIT;nl a::Tssaoau amaqsús puooas el isnssep-To gnb Tpu T ammoo oseipu TI o op alqmasue,1 op Ina-gag 4 xail 1-a -ina Tzpqu T&l i 4 uama &Tqoedsax sapoeld sa &Tso-ldxa sa 2 a Bqo xnop ae 4 ulop 4 Taj: uoinbsiol sapnos:uos xiv Txuoo seipu TI Xo xnop slonbsel suep samqqs,&s sep (TTT) q.a 11 ina Tia 4 xa aqnq np ame-Taeqxa azej: zns el ans a A Tsoldxa 92 jeqo eun jacelop 4 Tej uoinbsaol S 9 pnos %uos ep TST i uodme; un jed salaoddns ixn B Txeoo seipu Tl úo xnep slonbsal suep semq;sús sep (TT) : jn G Tj P:u T eapu Tlúo np noj 4 el suep a &Tsoldxe a Sj Bqo eun jaeloe jjuj uoinb -siol sqpnos Imog az Ta 4- am aun jed:uamajna Tja 4 xa enuelu Tem xnu Txeoo saqn; xnep slanbsel suep semq 4 sús sep (T) ZTOA-es O q 4 a 2 upnos op xneluam Bpuoj samq 4 s Xs s Toil a Toldme uo osau Tladîd sep suep ses TIT 4 N xnez anb sla 4 S 2 uol 4 a soj 2 seqn 4 sep aipu Top inod a IT In,uameaq Tlno T 4 aed aje Ae qsats gpgooid e D 'uo Tsoldxe i e 2 epnos jud saqnq, op suobuoig, sep ja Tlaa saquue sesnaaqmou op s Tndep I Tes uo 9 le 4 uea Saa 2 vsap emnjoua aun es TIT 4-n uo lanbal suep uo Tsoldxa j Bd a 2 epnos op pppooid un 1 ;uameaq Tlno
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ZZZSO- ?.
-2-
peut être éliminé par fusion après terminaison du soudage.
Cependant, le plomb fondu ne constitue pas un matériau facile à manipuler, en particulier lorsqu'on a à joindre des tuyaux de longueurs extrêmement grandes Le mandrin permanent présente l'inconvénient de créer un étranglement à l'intérieur du tube Cela peut être toléré pour des canalisations de transmission et distribution de gaz mais cela est intolérable pour des pipelines qui canalisent une diversité de produits, à la fois liquides et gazeux, du fait que le mandrin permanent gêne l'opération de
"raclage" utilisée pour le nettoyage des p pelines.
Il a par conséquent été nécessaire d'utiliser dans ce domaine une forme perfectionnée d'enclume ou mandrin amovible. Une tentative de production d'une telle forme perfectionnée d'enclume a été décrite dans le brevet US No 4 228 941, délivré le 21 Octobre 1980 Dans ce cas,
l'enclume est formée d'un sel qui est soluble dans l'eau.
Cette enclume en sel pourrait être enlevée par dissolution dans l'eau après terminaison du soudage par explosion Bien que le brevet US décrive ce qui est fondamentalement une bonne idée, le seul exemple donné d'un sel approprié pour l'objectif à atteindre est un mélange de sels constitué de nitrite de sodium, de nitrate de sodium et de nitrate de potassium L'inventeur a suggéré que l'enclume en sel puisse être enfermée dans un revêtement protecteur non
perméable, ou bien puisse être pourvue d'une couche pro-
tectrice non perméable Il a en outre proposé d'utiliser une matière plastique pour le revêtement et un latex ou
vernis pour la couche protectrice Il a spécifié en par-
ticulier que le revêtement ou la couche ne devait pas être
soluble dans l'eau.
-3- Le p iésent inventeur a trouvé que le mélange de
sels utilisé dans le brevet US était fortement hygro-
scopique et devait 4 tre protégé contre l'humidité en cours de stockage et d'utilisation L'inconvénient le plus important du revêtement protecteur insoluble, obligatoire à cause de l'hygroscopie citée, consiste en ce que l'enclume n'est plus complètement soluble et qu'il subsiste des parties du revêtement insoluble dans le pipeline après que l'enclume a été dissoute à la suite du soudage par
explosion.
L'invention a en conséquence pour but de fournir un sel capable de produire une enclume qui possède les caractéristiques nécessaires de résistances pour être
utilisée dans le soudage par explosion et qui soit complè-
tement soluble dans l'eau, tout en ne présentant pas
l'inconvénient d'être fortement hygroscopique.
Conformément à la-présente invention, on a trouvé
qu'une matière très appropriée pour une enclume désagré-
geante était un sulfate d'aluminium hydraté Elle peut se présenter en particulier sous la forme d'alun broyé du commerce. En conséquence, la présente invention se rapporte, sous son aspect le plus général, à un procédé de jonction d'un tube métallique intérieur avec me partie tubulaire
métallique extérieure environnante par soudage par explo-
sion, procédé suivant lequel une enclume de contact est placée à l'intérieur du tube intérieur pour le supporter en cours de soudage puis le tube et la partie tubulaire sont soumis à un soudage par explosion de telle sorte que la surface extérieure de la partie de tube intérieur soit jointe métallurgiquement avec la surface intérieure de la partie tubulaire extérieure La nouvelle caractéristique consiste à utiliser un sulfate d'aluminium hydraté comme
ingrédient principal de l'enclume.
-4- L'autre partie tubulaire environnante extérieure peut commodément se présenter sous la forme d'une extrémité de tube à assembler qui est évasée vers l'extérieur ou bien elle peut 4 tre constituée par un manchon tubulaire pourvu de parties évasées vers l'extérieur qui s'emboîtent sur les
extrémités de deux tubes à Joindre.
De préférence, la matière utilisée est un sulfate d'aluminium disponible dans le commerce et qui donne comme produit final A 12 ( 504)3 x H 2, la valeur de "wx étant comprise entre 50 % et 55 % i 20 de cristallisation On a trouvé que, en dessous d'environ 50 %, l'enclume a tendance à se fissurer en cours de fabrication alors qu'au-dessus d'environ 55 %, l'enclume ne possède pas une résistance ou une dureté suffisante Une gamme particulièrement préférée
est comprise entre environ 52 % et 54 % N 20 de cristallisa-
tion (combinée) Cette plage se situe à peu près au milieu
de l'intervalle entre A 12 (SO 4)3 18 H 20 et A 12 ( 504)3 24 R 20.
Au lieu de partir du sulfate d'aluminium, il est également possible de faire réagir soit du trihydrate d'alumine avec de l'acide sulfurique ou de la bauxite (contenant par exemple 40 à 50 % A 1203, 5 à 15 % Fe 203, 3 à 5 % Si O 2) avec un acide sulfurique usé (par exemple
de l'acide de décapage), en même temps qu'avec de l'eau.
On a trouvé que les caractéristiques de résistance de l'enclume conforme à l'invention étaient telles que l'enclume pouvait être réalisée soit sous la forme d'un tampon massif soit sous la forme d'une pièce rapportée annulaire La pièce rapportée annulaire présente l'avantage de se désagréger en petits morceaux au cours du soudage par explosion, en étant ainsi plus facile à dissoudre et
à enlever du pipeline.
On a également trouvé qu'une quantité considérable de matières insolubles pouvait exister dans l'enclume en -5-
même temps que le sulfate d'aluminium sans altérer sensi-
blement la facilité d'enlèvement de l'enclume Par exemple
il peut exister Jusqu'à 50 % en poids d'impuretés ou addi-
tifs nsolubles Comme exemples de telles charges solides, on peut citer la poudre de trihydrate d'alumine, l'anhydride (sulfate de calcium), le sable siliceux, etc Ces charges solides, bien qu'étant insolubles, ne semblent pas gêner l'agrégation des enclumes et les particules de charges relativement petites qui subsistent après que l'alun a été dissous sont éliminées du pipeline par lavage avec l'eau
de rinçage.
Il est en outre possible que l'enclume contienne une petite quantité, par exemplejusqu'à 10 % en poids, de
sels solubles additionnels sans altération de ses caracté-
ristiques Par exemple, on a obtenu de bons résultats avec des enclumes contenant, en plus du sulfate d'aluminium, % en poids de sulfate de sodium (c'est-à-dire 5 % Na 25 04 basés sur le poids de A 12 ( 504)3 existant, ou bien 10 % du poids total de parties égales de sulfate de sodium et de
sulfate de magnésium.
D'autres avantages et caractéristiques de l'inven-
tion seront mis en évidence dans la suite de la description
donnée à titre d'exemple non limitatif, en référence aux dessins annexés dans lesquels: La Figure 1 est une vue en élévation latérale d'une forme préférée d'enclume conforme à linvention; La Figure 2 est une vue en coupe et en élévation de l'enclume placée dans des tubes à joindre par soudage par explosion; et La Figure 3 est une vue en coupe et en élévation
d'un autre mode de réalisation de l'invention.
Comme le montre la Figure 1, l'enclume comprend un corps cylindrique principal 11 pourvu d'une extrémité 12 et -6-_ d'un trou central 13 s'étendant sur toute la longueur de l'enclume A l'extrémité de la partie cylindrique qui est éloignée de 1 'extrémité 12, il est prévu un épaulement
annulaire 15 en saillie qui forme une butée pour l'extré-
mité d'un tube Entre l'épaulement 15 et l'extrémité 14,
il est prévu une face tronconique 16.
La manière dont l'enclume 10 est utilisée pourra être mieux comprise en référence à la Figure 2, la partie cylindrique 11 étant montée à l'intérieur du tube 20 dont l'extrémité vient buter contre l'épaulement 15 Le second tube 21 comporte une extrémité 22 évasée vers l'extérieur
et dont la pente correspond à la pente de la face tronco-
nique 16, cette extrémité dépassant de l'extrémité du tube
pour former une zone à recouvrement Cette zone à recou-
vrement est entourée d'un enroulement de matière explosive
23, par exemple un cordon "primacord".
L'angle de conicité de la partie évasée 22 et de la face tronconique 16 est typiquement d'environ 4 à 8-, un angle d'environ 70 étant courant Le cordon "primacord" utilisé est typiquement un cordon "primacord" à 30 & grains qui est placé dans un manchon de positionnement
de charge et qui est enveloppé avec un ruban-tampon appro-
prié. La détonation du cordon "primacord" produit un soudage complet des tronçons de tubes et un joint étanche au gaz Lors de la détonation, l'enclume se rompt en petits morceux qui sont aisément dissous et éliminés du pipeline
par lavage On a constaté que l'enclume supportait correc-
tement le tube intérieur aussi bien lorsqu'elle est réa-
lisée avec une forme annulaire comme indiqué sur les dessins que lorsqu'elle est réalisée sous la forme d'un tampon massif. -7- Un autre mode de réalisation de l'invention a été représenté sur la Figure 3 o les extrémités du tube à
joindre-ne sont pas déformées en aucune manière En consé-
quence, les extrémités des tubes 25 et 26 sont disposées bout-à-bout avec un petit intervalle entre elleset une
enclume annulaire 27 est montée à l'intérieur des extré-
mités des tubes Cette enclume comporte une saillie péri-
phérique 28 servant d'entretoise d'espacement pour les
extrémités des deux tubes à assembler.
Dans ce mode de réalisation, l'élément de Jonction est un manchon tubulaire 29 qui est coudé de façon à avoir une section droite en forme de V peu profond, comme indiqué, afin de créer deux tronçons évasés 30 et 31 Ces tronçons évasés 30 et 31 sont enveloppés avec une matière explosive 32, telle qu'un cordon nprimacord" Lors de la détonation de la matière explosive, les tronçons évasés 30 et 31 sont liés métallurgiquement avec les tubes 25 et 26 en formant
des joints étanches au gaz.
Production des enclumes
On a utilisé comme matière un alun broyé ou pulvé-
rulent, de formule A 12 (SO) 3 16-17 H 2 ayant une densité apparente de 1, 56 On a placé dans un creuset environ ,5 parties en poids de l'alun pulvérulent ou broyé et environ 1,5 parties en poids d'eai et on a chauffé ce creuset pendant une à-deux heures jusqu'à ce que toute la masse solide fonde à une température de 1120 C On a fait bouillir la masse fondue pendant environ cinq minutes, puis on a supprimé la chauffe et on a laissé la masse se désaérer, puis la masse fondue a été coulée dans des moules multiples pour former les enclumes Au bout d'une heure, on a pu enlever les enclumes qui ont été prêtes
pour la mise à feu le jour suivant.
-8- Lors de la fabrication d'enclumes, en faisant réagir du trihydrate d'alumine ou de la bauxite avec de l'acide sulfurique, on peut utiliser (a) 32 parties de
H 2 SO 4 (concentré) mélangées avec 25 parties Veau aux-
quelles on a ajouté 16 parties de trihydrate d'alumine, ou (b) 32 parties de H 2 SP 4 (concentré) mélangées avec parties d'eau auxquelles on a ajouté 22 parties de bauxite broyée Dans les deux cas, on fait bouillir le mélange pendant une à deux heures avant coulée dans les
moules de fabrication d'enclumes.
05227
Claims (2)
1 Procédé de jonction d'un tube métallique intérieur avec une partie tubulaire métallique extérieure environnante par soudage par explosion, qui consiste à placer une enclume de contact à l'intérieur du tube intérieur pour supporter ledit tube intérieur en cours de soudage puis à soumettre le tube et la partie tubulaire à un soudage par explosion de telle sorte que la surface
extérieure du tube intérieur soit jointe métallurgique-
ment avec la surface intérieure de la partie tubulaire extérieure, caractérisé en ce que l'enclume contient du
sulfate d'aluminium hydraté.
2 Procédé selon la revendication 1, caracté-
risé en ce que l'enclume est formée par moulage d'alun
broyé du commerce.
3 Procédé selon la revendication 2, caracté-
risé en ce que l'alun contient jusqu'à 50 % en poids d'une
charge insoluble.
4 Procédé selon la revendication 1, caracté-
risé en ce que l'enclume est annulaire.
5 Procédé selon l'une des revendications 1, 2
ou 4, caractérisé en ce que le tube métallique et la par-
tie tubulaire métallique sont formés d'aluminium.
6 Procédé selon l'une des revendications 1,
2 ou 4, caractérisé en ce que l'enclume se rompt au cours du soudage par explosion et est enlevée des tubes après
soudage par dissolution dans l'eau.
7 Procédé selon la revendication 1, caracté-
risé en ce que ladite partie tubulaire métallique-exté-
rieure environnante est un tube pourvu d'une extrémité
évasée vers l'extérieur et en ce qu'une zone de ladite par-
tie évasée vers l'extérieur entoure une partie extrême du-
dit tube intérieur.
8 Procédé selon la revendication 7, caractérisé -10-
en ce que l'enclume est formée d'une face extérieure cy-
lindrique se terminant à une extrémité par une partie faisant saillie vers l'extérieur, un épaulement annulaire étant prévu entre ladite face cylindrique et la face de ladite saillie, et ladite face en saillie étant inclinée vers l'intérieur à partir dudit épaulement avec une pente
correspondant à la conicité de ladite partie évasée.
9 Procédé selon la revendication 8, ca-
ractérisé en ce que ladite enclume est positionnée de ma-
nière que sa partie cylindrique soit placée à l'intérieur
dudit tube intérieur et que sa saillie inclinée soit pla-
cée en correspondance avec une zone intérieure de ladite
partie évasée vers l'extérieur.
Procédé selon l'une des revendications 1,
2 ou 4, caractérisé en ce que la partie tubulaire exté-
rieure est un manchon tubulaire comportant des parties éva-
sées vers l'extérieur qui sont emboîtées sur les extrémi-
tés des deux tubes à joindre.
11 Procédé selon l'une des revendications 1,
2 ou 4, caractérisé en ce que l'enclume contient égale-
ment jusqu'à 10 % en poids d'un sel soluble additionnel.
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