FR2507508A1 - Procede de fabrication de tubes bimetalliques - Google Patents

Abstract

L'INVENTION CONCERNE LA FABRICATION DE TUBES BIMETALLIQUES. SELON L'INVENTION, UN TUBE INTERNE 2 EST INTRODUIT DANS UN TUBE EXTERNE 1 ET L'ENSEMBLE RESULTANT EST CHAUFFE ALORS QUE L'INTERIEUR DU TUBE INTERNE 2 EST MIS SOUS PRESSION PAR UN GAZ, EN PRESENCE OU EN L'ABSENCE D'UNE MATIERE DU TUBE EXTERNE EST CHOISIE AVEC UN COEFFICIENT DE DILATATION THERMIQUE SUPERIEUR A CELUI DE LA MATIERE DU TUBE INTERNE. APPLICATION A LA FABRICATION DE TUBES BIMETALLIQUES POUR L'INDUSTRIE CHIMIQUE ET PARACHIMIQUE.

Description

La présente invention concerne un procédé de fabri-

cation de tubes revêtus ou tubes bimétalliques, et plus préci-

sément un procédé de fabrication de tubes bimétalliques com-

prenant l'ajustage d'un tube interne ayant de bonnes proprié-

tés de résistance à la corrosion ou à la chaleur à l'intérieur

d'un tube externe peu coûteux.

En général, les tubes doivent avoir diverses pro-

priétés qui dépendent des'applications prévues, si bien qu'on les fabrique à partir de matières correspondant aux propriétés voulues les propriétés demandées aux tuyauteries sont de plus en plus diverses et sévères, étant donné les progrès-des diverses industries et notamment de l'industrie chimique et

des techniques voisines ou corrélées, si bien qu'on doit l-tutl-

lement utiliser une matière très coûteuse afin qu'elle possède

toutes les propriétés qui doivent être présentées par une ma-

tière unique.

D'autre part, on a proposé différents procédés de fabrication de tubes multicouches par combinaison de matières

ayant des propriétés différentes afin de supprimer l'augmenta-

tion de coût due à l'utilisation de la matière coûteuse pré-

citée, et ces divers procédés peuvent être rangés de façon générale en différents groupes qui sont les suivants

(i) deux tubes ayant des diamètres légèrement dif-

férents sont emmanchés mécaniquement l'un dans l'autre par

-25 utilisation des propriétés de dilatation thermique et de re-

trait ou par utilisation d'un lubrifiant solide tel que Pt', Zn ou analogues; (ii) un tube ayant un petit diamètre est introduit dans un tube de diamètre plus grand et ils sont raccordés l'un à l'autre par soudage par explosion, par laminage à chaud ou par laminage à froid; (iii) une bande d'acier est enroulée autour de la surface externe d'un tube et est soudée à son extrémité sur ce tube; (iv) une tige de soudage est revêtue par soudage à à la face interne ou externe d'un tube et elle est formée d'une matière différente de celle du tube, ou le tube revêtu d'une matière différente estsoumis à un laminage à chaud ou à froid afin qu'il forme un long tube (v) plusieurs bandes d'acier sont superposées les unes sur les autres et sont mises sous forme d'un tube, ou elles sont enroulées en hélice et soudées. Cependant, les procédés précités présentent les inconvénients indiqués dans la suite du présent mémoire et n'ont pas toujours présenté les propriétés satisfaisantes

voulues sous forme d'un tube multicouches.

Dans le procédé (i), le tube bimétallique obtenu

prend du jeu dans la partie de raccordement, lors d'une utili-

sation à température élevée ou lors d'utilisations répétées à des températures élevée et faible, ou l'ajustement par lubrification par Pb, Zn ou analogues est difficile pour la combinaison de tubes ayant une épaisseur relativement faible ou lors de la fabrication de tubes bimétalliques de grandes

dimensions Ainsi, ce procédé présente une limite à la dimen-

sion des tubes qui peuvent être fabriqués.

Dans le procédé (ii), la fabrication de tubes bi-

métalliques de grandes dimensions est possible, mais celle de tubes bimétalliques de petites dimensions est difficile En particulier, la soudage par explosion présente des difficultés et des restrictions sur le diamètre et la longueur du tube ainsi que sur la productivité, alors que le laminage à chaud

ou à froid complique la fabrication.

Selon le procédé (iii), le raccord formé entre les tubes interne et externe est bon dans la partie soudée, mais le tube interne n'est pas raccordé au tube externe dans la partie autre que celle qui est soudée, si bien que la partie

de raccordement risque de se séparer ou la partie soudée ris-

que de se fissurer en cours d'utilisation à température élevée ou lors d'une utilisation répétée à des températures élevée et faible En outre, les matériaux choisis doivent ne pas se

fissurer pendant le soudage, si bien qu'il existe une restric-

tion à la sélection des matériaux qui peuvent être combinés.

Selon le procédé (iv), le soudage par recouvrement ne peut être appliqué qu'aux tubes bimétalliques de grandes dimensions, si bien que la dimension des tubes à fabriquer

est limitée inférieurement En outre, la fissuration peut ap-

paraître lors du dépôt d'un métal courant par soudage par revêtement et aussi l'usinabilité de la partie soudée est

mauvaise, si bien que la combinaison de la matière de revête-

ment et du tube en métal courant présente des restrictions.

Selon le procédé (v), la fabrication de tubes bi-

métalliques de petites dimensions est difficile, et le tube

bimétallique résultant se sépare aussi dans des parties au-

tres que la partie soudée, lors d'une utilisation à tempéra-

ture élevée Il est en outre difficile de souder des tubes

ayant des épaisseurs de paroi extrêmement différentes ou for-

més de matières différentes, même lors de la fabrication de tubes bimétalliques de grandes dimensions, si bien 'que la dimension et les matières des tubes à combiner présentent

inévitablement des restrictions.

L'invention élimine les inconvénients précités des

procédés connus et concerne un procédé perfectionné de fabri-

cation de tubes bimétalliques L'invention concerne, dans un

mode de réalisation, un procédé de fabrication de tubes bimétal-

liques comprenant l'insertion d'un tube interne dans un tube externe et le raccordement, ce procédé étant tel que, après l'insertion du tube interne dans le tube externe, une matière

de soudure est introduite dans l'espace délimité entre l'inté-

rieur du tube externe et l'extérieur du tube interne, et l'en-

semble résultant est brasé dans la partie de recouvrement, par un chauffage local de la partie de recouvrement alors que l'intérieur du tube interne est mis sous pression par

un gaz, la partie à chauffer étant déplacée sur toute la lon-

gueur de l'ensemble formé par les tubes.

L'invention concerne aussi, dans un second mode de réalisation, un procédé de fabrication de tubes birétalliques

par insertion d'un tube interne dans un tube externe et rac-

cordement dest ubes, les matières des tubes interne et externe étant choisies de manière que le coefficient de dilatation

thermique du tube in-terne soit inférieur à celui du tube ex-

terne et, après l'insertion du tube interne dans le tube ex-

terne, l'ensemble résultant est chauffé alors que l'intérieur du tube interne est mis sous pression par un gaz, puis est

refroidi afin que le tube interne soit fixé au tube externe.

D'autres caractéristiques et avantages de la pré-

sente invention eront mieux compris à la lecture de la descrip-

tion qui va suivre d'exemples de réalisation et en se référant aux dessins annexés sur lesquels les figures 1 et 2 sont des

coupes d'un appareillage destiné à la mise en oeuvre d'un pro-

cédé selon l'invention.

Dans un premier mode de réalisation de l'invention,

on peut utiliser toutes les matières de tube capables de per-

mettre un traitement classique par brasage En outre, il èst avantageux qu'au moins une zone de raccordement des tubes

interne et externe soit soumise à un revêtement ou une pulvé-

risation d'un métal, à l'aide d'au moins une matière de sou-

dure choisie parmi Ni, Cr, Cu et Fe Lorsque l'espace délimité entre l'intérieur du tube externe et l'extérieur du tube interne est rempli de la matière de soudure, cet espace peut être maintenu à pression réduite ou en atmosphère de gaz inerte et/ou de gaz réducteur le cas échéant Dans le chauffage par zones, une force de compression peut être appliquée au tube interne à partir des deux extrémités de celui-ci dans sa direction axiale, alors que l'intérieur du tube interne est mis sous pression par de l'air ou un gaz inerte, si bien que les tubes interne et externe peuvent être facilement brasés

l'un sur l'autre.

Dans ce mode de réalisation de l'invention, il est avantageux que la matière de soudure choisie convienne à la

-combinaison des matières des tubes qui sont choisies en fonc-

tion des circonstances d'utilisation du tube bimétallique et de la température d'utilisation de ce tube On peut utiliser comme matière de soudure celles qui sont représentées dans le tableau I qui suit, d'une manière qui correspond aux matières

des tubes interne et externe et de la température d'utilisation.

TABLEAU I

Type Forme Ingrédients (%) Plage de tempéra Application tures de fusion, o C Soudure de cuivre Tige et bande P: 5-7 640 900 Pas de flux pour contenant du coulées ou la Ag: 5-15 le cuivre Utilisé phosphore minées à chaud Cu: le reste pour le brasage du

ou poudre cuivre et des al-

liages de cuivre.

Ne convient pas à la fonte et à l'acier Brasage au

chalumeau, par im-

mersion, au four.

Soudure à l'ar Bande, fil et Cd: 0-24 600 790 Brasage des allia-

gent poudre Cu: 15-35 ges de cuivre, des Zn: 0-28 alliages de nickel autres:0-5 et dés alliages de Ag: le reste fer La présence d

phosphore ne con-

vient pas au brasage du cuivre, de la fonte ou d'autres

alliages de fer.

Brasage au chalu-

meau, par immer-

sion, au four.

Soudure au Poudre et mor Zn: 30-55 800 900 Convient au brasag maillechort ceaux Ni: 0-10 des alliages de

Cu: le reste cuivre, des allia-

ges de nickel, du cuivre et de la fonte Brasage au

chalumeau, par im-

mersion, au four.

-.4 oe Type Forme Ingrédients (%) Plage de tempéra Application tures de fusion, oc- Soudure au lai Bande, tige, Zn: 0-48 850 980 Convient au brasage

ton fil, poudre Autres: 0-11 des alliages de cui-

et morceaux Cu: le reste vre, des alliages de nickel, de la fonte et de l'acier Le raccord nécessite une résistance mécanique convenable Soudure à l'or Bande et fil Cu: 20-63 880 960 Utilisation au cours

Au: le reste du brasage d'une par-

tie de tube par souda-

ge par électrons.

Atmosphère réductrice,

pression réduite, bra-

sage sous vide.

Soudure à Bande, tige Si: 5-12 ' 520 640 Utilisation pour al-

l'aluminium et fil Cu: 0-4 liages d'aluminium.

Al: le reste Brasage au chalumeau, par immersion, au four

Flux indispensable.

Soudure ré Bande, tige, Ni: 70 1000 1070 Convient à l'acier ino

fractaire fil et pou Cr: 17 xydable et aux allia-

dre B: 3,5 ges à teneur élevée en

Se+Si+C 10 nickel Atmosphère ré-

Ag: 85 960 970 ductrice, brasage au g Mn * 15 four en présence Mn 15 'd'hydrogène ô (Y% Ln N> Un c OJ oe Au cours du brasage, l'utilisation d'un flux est favorable afin que l'oxydation soit évitée pour l'essentiel et que fluidité de la matière de soudure soit réduite A cet effet, on peut utiliser selon le cas du chlorure de

-5 zinc, une résine, du borax, de l'acide borique, du chloru-

re de sodium, du chlorure de lithium, des composés du

fluor et analogues, comme flux suivant la nature des matiè-

res de soudure et des tubes à raccorder.

Au cours du chauffage par zones de l'ensemble des tubes, la température de chauffage est comprise dans une

plage de températures de travail de la matière de soudure choi-

sie, comme décrit précédemment En outre, une pression P est appliquée à l'intérieur du tube interne avec une valeur

qui suffit juste à l'expansion de ce tube interne étant don-

né la déformation élastique ou plastique, ce tube venant

étroitement au contact de la surface interne du tube exter-

ne Cette pression varie dans une certaine mesure avec l'es-

pace séparant les tubes interne et externe, et il est avanta-

geux qu'elle corresponde à l'équation suivante 2 ti /Di < P/100 < 2 a0/D O dans laquelle ai représente la limite élastique ou contrainte d'épreuve de la matière du tube interne à la température de travail, ti représente l'épaisseur du tube interne, Di le diamètre externe du tube interne, (% une contrainte de fracture de la matière du tube externe à la température de brasage, to l'épaisseur du tube externe et Do le diamètre interne du tube externe, les dimensions étant exprimées en

millimètres et les pressions et contraintes en 105 Pa.

Dans un second mode de réalisation de l'invention, l'ensemble chauffé par les tubes peut être chauffé sur toute sa longueur en une seule fois, ou la zone de chauffage local peut être déplacée sur toute la longueur de l'ensemble Dans

ce dernier cas, l'élargissement du tube peut encore être fa-

cilité par application d'une force de compression au tube

interne, vers sa direction axiale.

Selon l'invention, la dimension du tube dimétalli-

que résultant peut être réglée par augmentation ou réduction

du diamètre du tube bimétallique, de manière classique.

Les figures 1 et 2 sont des coupes longitudinales schématiques de l'appareil utilisé pour la mise en oeuvre

du procédé selon l'invention.

Sur la figure 1, un tube interne 2 est introduit dans un tube externe 1 et une poudre 3 de soudure est char- gée dans l'espace délimité entre les deux tubes 1 et 2 avec un flux le cas échéant Lorsque les deux extrémités du tube interne 2 ont été fermées hermétiquement par un capuchon 4

d'étanchéité, l'ensemble résultant est mis dans une cham-

bre 5 de préparation de l'atmosphère Le cas échéant, l' es-

pace intermédiaire et l'intérieur du tube interne 2 peu-

vent être mis sous vide à l'aide d'un appareillage 13 de

mise sous vide ou un gaz inerte ou réducteur peut être in-

troduit à partir d'un récipient 14 de réglage de la nature de l'atmosphère, relié à l'intérieur de la chambre 5 De l'air ou un gaz inerte est alors pompé d'un récipient 12 vers l'intérieur du tube interne 2, sous pression, alors que l'ensemble formé par les tubes est chauffé par zones par

application d'une tension d'une alimentation 10 à haute fré-

?O quence à une bobine 6 de chauffage à haute fréquence et par déplacement de la bobine 6 à l'aide d'un appareil 11 de

déplacement convenable, si bien que le tube interne 2 se di-

late à chaque endroit auquel la bobine 6 est déplacée, et est ainsi brasé au tube externe 1 Lorsque la position de chauffage est déplacée sur toute la longueur du tube, le tube interne peut être brasé sur le tube externe au cours

de la fabrication d'un tube bimétallique En outre, le bra-

sage des tubes interne et externe peut être facilité par appli-

cation d'une force de compression aux deux extrémités du tu-

be interne 2, vers sa direction axiale, à l'aide d'un appa-

reillage 7 d'application d'une force de compression, d'un

instrument 8 de mesure de charge et d'un piston 9 de com-

pression, pendant le chauffage de la zone.

En outre, lorsque le tube bimétallique fabriqué

ne doit pas mettre en oeuvre une matière de soudure, on uti-

lise des tubes interne et externe ayant des coefficients différents de dilatation thermique Lorsque de tels tubes sont utilisés dans l'appareil représenté sur la figure 1, le tube interne 2 se dilate et se raccorde au tube externe

1 pendant le chauffage par zones Ensuite, lorsque l'ensem-

ble des tubes est refroidi après chauffage le tube interne

se raccorde étroitement au tube externe étant donné la dif-

férence entre les coefficients de dilatation thermique des

tubes interne et externe, et il se forme un tube bimétallique.

La figure 2 représente un autre mode de fabrica-

tion de tubes bimétalliques dans lequel un tube interne de est introduit dans un tube externe 1 et les deux extrémités

du tube interne 2 sont fermées de manière étanche par des ca-

puchons 4, et l'ensemble est ensuite placé dans un four tubu-

laire électrique 15 Lorsque de l'air ou un gaz inerte est pompé d'un récipient 12 à l'intérieur du tube interne 2 alors que l'ensemble est chauffé dans le four 15, le tube interne 2 se dilate et se raccorde au tube externe Lorsque l'ensemble est refroidi après chauffage, le retrait du tube externe 1

est supérieur à celui du tube interne 2 étant donné la dif-

férence des coefficients de dilatation thermique, si bien que le tube externe 1 icomprime encore le tube interne 2 et les tubes externe etinterne se raccordent étroitement l'un

à l'autre.

On considère maintenant des exemples donnés à titre

purement illustratif et non limitatif.

Exemple 1

Dans cet exemple, on utilise un tube externe d'acier inoxydable SUS 304 TP ayant un diamètre externe de 17,3 mm et une épaisseur de 1,2 mm, et un tube interne soudé d'"Inconel" dont le diamètre externe est égal à 14,0 mm et l'épaisseur à 0,3 mm La matière de soudure est une soudure réfractaire sous forme d'une poudre B Ni-4 (série Ni-Si-B) et on n'utilise

pas de flux.

On applique d'abord une pâte de soudure en poudre dans un solvant organique à la face externe du tube interne

qu'on introduit alors dans le tube externe Les deux extré-

mités du tube interne sont alors brasées sur un capuchon d'étanchéité d'acier inoxydable SUS 304 L'ensemble résul-,

tant est alors placé-dans une chambre de préparation d'atmos-

phère du type représenté sur la figure 1, la chambre-étant vidée et maintenue ensuite en atmosphère contenant Ar et % de H 2 L'intérieur du tube interne est mis sous vide et mis sous une pression avec de l'argon gazeux, jusqu'à 10 bars L'ensemble des tubes est alors chauffé par zones

jusqu'à 11500 C par une bobine de chauffage à haute fréquen-

ce ayant des spires doubles et la zone de chauffage est déplacée à une vitesse de 200 mm/min Le tube métallique

ainsi obtenu est complètement brasé comme l'indique l'ins-

pection d'une coupe longitudinale.

Exemple 2

On utilise un tube externe d'acier inoxydable SUS 304 TP dont le diamètre externe est de 17,3 mm et

l'épaisseur de 1,2 mm; et un tube interne soudé de cupro-

nickel ayant un diamètre externe de 14,0 mm et une épais-

seur de 0,5 mm La matière de soudure est une soudure à l'argent sous forme d'une poudre B Ag-8 mélangée à un flux

du commerce et appliquée à la face externe du tube interne.

On répète alors les opérations décrites dans l'exemple 1, mais l'intérieur de la chambre est mis sous vide ( 10-3 Torr), l'intérieur du tube interne est mis sous pression de 50 bars par de l'argon gazeux, la température

de chauffage de la zone est de 8500 C et la vitesse de dé-

placement est de 200 mm/min Le tube double ainsi obtenu est totalement brasé comme le confirme une inspection d'une

coupe longitudinale.

Exemple 3

On utilise un tube externe d'acier inoxydable

SUS 304 TP dont le diamètre externe est de 17,3 mm et l'épais-

seur 1,2 mm, et un tube interne de cuivre dont le diamètre externe est de 14,0 mm et l'épaisseur de 0,5 mm La matière de soudure utilisée est une soudure " 50 " de poudre d'étain mélangée à un flux du commerce destiné à l'acier et appliqué

à la surface externe du tube interne.

On suit alors les mêmes opérations que dans l'exem-

ple 1, mais l'intérieur de la chambre est maintenu dans une atmosphère d'air, l'intérieur du tube interne est mis à une

pression de 50 bars par de l'air, la température de chauf-

fage de la zone est de 3000 C et la vitesse de déplacement

est de 200 mm/min En outre, on applique une force de com-

pression d'environ 1000 N aux deux extrémités du tube inter-

ne, dans sa direction axiale Le tube bimétallique ainsi. obtenu est totalement brasé comme le confirme l'inspection

-d'une coupe longitudinale.

Exemple 4

On utilise un tube externe d'acier inoxydable

SUS 304 TP dont le diamètre externe est de 17,3 mm et l'épais-

seur de 1,2 mm, et un tube interne soudé d"'Inconel" dont

le diamètre externe est de 14,0 mm et l'épaisseur de 0,3 mm.

Lorsque les surfaces de raccordement de ces tubes, c'est-à-

dire la surface interne du tube externe et la surface externe du tube interne, sont soumises à un revêtement de cuivre,

une poudre de soudure à l'argent B Ag-8 et un flux sont appli-

qués à la face externe du tube interne.

On suit alors les mêmes opérations que dans l'exem-

ple 1, mais l'intérieur de la chambre est purgé par de l'ar-

gon gazeux, l'intérieur du tube interne est mis à une pres-

sion de 50 bars par de l'argon gazeux, la température de

chauffage de la zone est de 8500 C et la vitesse de déplace-

ment est de 200 mm/min Le tube bimétallique ainsi obtenu est totalement brasé comme le confirme une inspection d'une

coupe longitudinale.

Exemple 5

On utilise les mêmes opérations que dans l'exemple 1, mais la pression à l'intérieur du tube interne est de bars Dans le tube bimétallique ainsi obtenu, le diamètre externe du tube est porté à 18,0-18,5 mm Le diamètre de ce tube bimétallique est alors réduit à 17,5 mm de manière classique Une inspection d'une coupe longitudinale montre

que les tubes interne et externe sont totalement brasés.

Comme l'indiquent les exemples qui précèdent, la combinaison des matières des tubes interne et externe peut être choisie selon l'invention et la matière de soudure peut aussi être choisie convenablement selon l'invention d'après la combinaison choisie En outre, il est avantageux que la surface du raccord des tubes soit soumise à un revêtement d'un métal ou d'une pulvérisation d'un métal ayant le même effet qu'un dépôt de métal, ou qu'une force de compression

soit appliquée aux deux extrémités du tube interne en di-

rection axiale afin que le brasage soit facilité En outre, il est évident que la pression appliquée à l'intérieur du tube interne peut être modifiée en fonction de la déformation plastique ou élastique de la matière du tube interne à la

température de chauffage au cours du brasage car la fabrica-

tion du tube bimétallique met en oeuvre la déformation élas-

tique ou plastique du tube interne à température élevée.

Cependant, lorsque la pression à l'intérieur du tube interne est supérieure à celle qui correspond à la limite élastique ou à la contrainte des d'épreuve du tube externe à cette

température élevée, le tube externe s'élargit comme représen-

té dans l'exemple 5 En conséquence, il est souhaitable que

la pression appliquée à l'intérieur du tube interne ne dépas-

se pas celle qui correspond à la contrainte de rupture du tube externe à la température de brasage Ainsi, la pression

à l'intérieur du tube interne a de préférence une valeur cal-

culée d'après J'équation indiquée précédemment.

Bien qu'on ait décrit les exemples qui précèdent dans le cas de tubes ayant une petite dimension puisque le

* diamètre est de 17,3 mm, l'invention convient aussi à la fa-

brication de tubes de plus grandes dimensions, par exemple aux tubes des puits de pétrole et analogues L'invention s'applique aussi à la fabrication de récipients multicou Whes

en forme de caissons et analogues.

Exemple 6

On utilise dans cet exemple un tube externe d'acier au carbone (STBA 22) dont le diamètre externe est de 50,8 mm et l'épaisseur de 5,0 mm, et un tube interne de titane pur (seconde classe selon la norme JIS) ayant un diamètre externe de 38,0 mm et une épaisseur de 0,5 mm, utilisé pour le soudage

à l'arc à électrode de titane et sous gaz protecteur.

On réalise un tube bimétallique à l'aide de ces

tubes interne et externe de la manière suivante Comme in-

diqué sur la figure 2, on introduit le tube interne dans le tube externe 1 et on ferme de manière étanche les deux extrémités du tube interne 2 par des capuchons 4 qui sont soudés à l'arc avec des électrodes de tungstène et sous gaz

protecteur L'ensemble résultant est logé dans un four élec-

trique tubulaire 15 dans lequel l'ensemble est porté à une température de chauffage de 8000 C, et l'intérieur du tube interne 2 est alors mis sous pression par de l'argon gazeux provenant d'un réservoir 12 à une pression de 15 bars Après maintien de l'ensemble à 8000 C durant 5 minutes, on le retire

du four et il se refroidit à pression réduite Le tube bi-

métallique ainsi obtenu est totalement raccordé comme le

confirme l'inspection d'une section de toute la longueur.

Exemple 7

On utilise une tuyauterie d'acier au carbone (STBA 22) ayant un diamètre externe de 50,8 mm et une épaisseur de 5,0 mm comme tube externe et un tube d'acier inoxydable ferritique très pur (Fe-30 % Cr-2 % Mo) ayant un diamètre externe de 38,0 mm et une épaisseur de 0,45 mm, utilisé par

soudage à l'arc à électrode de tungstène et sous gaz protec-

teur, comme tube interne.

On réalise un tube métallique à partir de ces tubes interne et externe de la manière suivante Comme indiqué sur la figure 1, on soude des capuchons 4 d'étanchéité aux deux extrémités du tube interne 2 qu'on introduit alors dans le

tube externe 1 L'ensemble résultant est placé dans la cham-

bre 5 de préparation d'atmosphère, et l'intérieur est vidé par l'appareillage 13 puis est rempli d'argon gazeux provenant d'un récipient sous pression 14 L'intérieur du tube 2 est mis à une pression de 10 bars par de l'argon gazeux provenant

d'un récipient sous pression 12 Ensuite, on porte l'ensem-

ble à 10500 C par déplacement de la bobine 6 de chauffage par zones à une vitesse de 200 mm/min sur toute la longueur du

tube Le tube bimétallique ainsi formé est totalement rac-

cordé comme l'indique l'inspection d'une section formée sur

toute la longueur.

Exemple 8

On utilise un tube d'acier inoxydable SUS 316 ayant.

un diamètre externe de 50,8 mm et une épaisseur de 5,o mm comme tube externe, et un tube d'alliage à base de nickel ("Inconel"' 625) de soudage à l'arc à électrode de tungstène et sous gaz protecteur, ayant un diamètre externe de 38,0 mm

et une épaisseur de 0,5 mm, comme tube interne.

On répète les opérations de l'exemple 7, mais la

température de chauffage est égale à 10000 C, la pression-

dans le tube interne est égale à 30 bars et une force de compression d'environ 1000 N est aussi appliquée au tube

interne dans la direction axiale de celui-ci par l'appareil-

lage 7 de mise en compression, l'instrument 8 de mesure de charge et le piston 9 de compression Le tube bimétallique

ainsi obtenu est totalement accordé comme le confirme l'ins-

pection de section formée sur toute sa longueur.

Exemple 9

On porte le diamètre externe du tube bimétallique

obtenu dans l'exemple 8 à 52,8 mm par une opération d'élargis-

sement hydraulique D'autre part, on réduit à 49,0 mm le diamètre externe du tube bimétallique obtenu dans l'exemple 6 par étirage à froid Les deux tubes doubles élargis et

rétrécis sont totalement raccordés comme le confirme l'ins-

pection d'une section formée sur toute leur longueur.

Exemple comparatif 1 On utilise à nouveau les opérations décrites dans l'exemple 7, mais on utilise comme tube externe un tube d'acier au carbone(STBA 22) dont le diamètre externe est de 50,8 mm et l'épaisseur de 5,0 mm, et, comme tube interne, un tube d'acier inoxydable SUS 304 de soudage à l'arc avec

électrode de tungstène et sous gaz protecteur, ayant un dia-

mètre externe de 38,0 mm et une épaisseur de 0,5 mm, la température de chauffage est de 11000 C, et la pression dans

le tube interne est égale à 15 bars.

Une inspection d'une section montre que le tube bimétallique résultant présente un espace d'environ 0,1 mm et que les tubes interne et externe ne sont pas étroitement

raccordés l'un à l'autre.

Le tableau II qui suit indique des combinaisons de matières de tubes, la relation entre les coefficients de dilatation thermique et les résultats du raccordement

obtenu dans les exemples 6 à 8 et dans l'exemple compara-

tif 1.

TABLEAU II

Le tableau II montre que la combinaison des ma-

tières des tubes interne et externe peut être très diverse

lorsque le coefficient de dilatation thermique du tube ex-

terne est supérieur à celui du tube interne La tempéra-

ture de chauffage, la pression dans le tube interne, la for-

ce de compression et analogues sont des paramètres utilisés pour l'élargissement du tube interne à pression élevée afin qu'il soit en contact intime avec le tube externe, si bien que ces paramètres peuvent être facilement déterminés d'après la résistance mécanique à la température de chauffage, le diamètre et l'épaisseur du tube interne, et les propriétés analogues. Relation entre les coefficients Etat I de dilatation thermique raccord Tube Tube externe interne Exemple 6 acier au carbone Ti bon Exemple 7 acier au carbone acier inoxy bon

dable ferri-

tique (Fe-30 Cr-2 Mo) Exemple 8 acier inoxydable alliage à bon (SUS 316) base de Ni ("Inconel 625 Exemple com acier au carbone acier inoxy mauvais paratif 1 dable

(SUS 304)

Selon l'invention, le tube interne est comprimé avec le tube externe par utilisation de la différence entre les coefficients de dilatation thermique des tubes interne et externe, si bien que les matières des deux tubes doivent pouvoir résister à des températures de chauffage élevées.

Cependant, lors de la mise en oeuvre de l'invention, la pla-

ge des températures acceptable est plus grande que dans le procédé classique d'emmanchement par rétreint, si bien que

l'entretien de l'opération de production est facilité.

En outre, le tube interne est intimement raccordé au tuble externe par application d'une pression à l'intérieur du tube interne, si bien que le diamètre interne du tube externe et le diamètre externe du tube interne ne doivent pas être fixés avec une précision très grande, surtout compte tenu

des procédés classiques d'emmanchement par rétreint, ce pro-

cédé étant très avantageux pour la fabrication des tubes bi-

métalliques de grandes dimensions; bien que les exemples qui précèdent concernent des tubes dont le diamètre est de mm environ, l'invention s'applique à la fabrication de tubes bimétalliques ayant divers diamètres autres que ceux des tubes de grandesdimensions et de petites dimensions destinés à des applications spéciales En outre, la limite supérieure

de la température d'utilisation sous forme d'un tube bimétal-

lique peut être accrue par augmentation de la température

du tube interne au cours de l'élargissement sous pression.

Comme indiqué précédemment, le procédé de fabrica-

tion des tubes bimétalliques selon l'invention est optimal

pour le raccordement d'un tube interne d'une matière coûteu-

se ayant une résistance élevée à la corrosion ou à la chaleur, à un tube externe d'une matière peu coûteuse, en présence ou en l'absence d'une matière de soudure,,si bien que les tubes bimétalliques fabriqués peuvent avoir avantageusement

un coût relativement faible En outre, les tubes bimétalli-

ques formés conviennent à des appareils et à des tubes qu'on a déjà dû réaliser en matière coûteuse résistant bien'à la

corrosion, si bien que les tubes bimétalliques selon l'in-

vention permettent une réduction des coûts.

Bien entendu, diverses modifications peuvent être apportées par l'homme de l'art aux dispositifs et procédés qui viennent d'être décrits uniquement à titre d'exemples

non limitatifs sans sortir du cadre de l'invention.

Claims (7)

REVENDICATIONS

1 Procédé de fabrication de tubes bimétalli-

ques par introduction d'un tube interne ( 2) dans un tube ex-

terne ( 1) et par raccordement des deux tubes, ledit procédé étant caractérisé en ce que, après introduction du tube in- terne ( 2) dans le tube externe ( 1), une matière de soudure ( 3) est placée dans l'espace délimité entre l'intérieur du tube externe et l'extérieur du tube interne, et l'ensemble

résultant est brasé dans la partie de recouvrement par chauf-

fage par zones de la partie de recouvrement, avec mise sous pression de l'intérieur du tube interne à l'aide d'un gaz et déplacement de la partie à chauffer sur toute la longueur

de l'ensemble des tubes.

2 Procédé de fabrication de tubes bimétal-

liques par introduction d'un tube interne ( 2) dans un tube externe ( 3) et par raccordement mutuel des deux tubes, ledit procédé étant caractérisé en ce que les'matières des tubes interne et externe ( 1, 2) sont choisies de manière que le coefficient de dilatation thermique du tube interne soit inférieur à celui du tube externe, et, après introduction du tube interne dans le tube externe, l'ensemble résultant est chauffé alors que l'intérieur du tube interne est mis sous pression par un gaz, et l'ensemble est ensuite refroidi

afin que le tube interne soit fixé dans le tube externe.

3 Procédé selon la revendication 1, caracté-

risé en ce que la matière de soudure ( 3) est d'abord mélan-

gée à un flux.

4 Procédé selon la revendication 1, caracté-

risé en ce que, après mise en place de la matière de soudure ( 3), ledit espace est maintenu sous pression réduite ou en

atmosphère de gaz inerte ou réducteur.

Procédé selon la revendication 1, caracté- risé en ce qu'une surface de raccordement au moins des tubes interne et externe ( 1, 2) est soumise à un revêtement d'un métal ou à une pulvérisation d'un métal à l'aide d'au moins

une matière de soudure choisie parmi Ni, Cr, Cu et Fe.

6 Procédé selon la revendication 2, caracté-

risé en ce que-l'ensemble des tubes est chauffé par zones, par déplacement de la zone de chauffage sur toute la longueur

de l'ensemble des tubes.

7 Procédé selon l'une des revendications 1 et

6, caractérisé en ce qu'une force de compression est appli-

quée aux deux extrémités du tube interne ( 2) dans la direc-

tion axiale de celui-ci pendant le chauffage de l'ensemble

des tubes.

8 Procédé selon l'une quelqonque des reven-

dications 1 à 7, caractérisé en ce que le diamètre du tube

bimétallique est élargi ou rétréci à une dimension prédé-

terminée.