FR2529107A1 - Procede et installation de fabrication de tube d'acier soude en helice - Google Patents

Abstract

L'INVENTION CONCERNE UN PROCEDE ET UNE INSTALLATION DE FABRICATION DE TUBES D'ACIER SOUDES EN HELICE. L'INVENTION EST CARACTERISEE EN CE QUE L'ON PROCEDE A UN SOUDAGE ELECTRIQUE D'AGRAFAGE PAR RESISTANCE DES BORDS DE LA BANDE CONFORMEE EN HELICE ET DU TUBE FORME, PUIS A UN REPROFILAGE DU CORDON DE LA SOUDURE PAR RESISTANCE AVANT D'ACHEVER LE POINT DE SOUDURE HELICOIDAL PAR UNE SOUDURE A L'ARC. L'INVENTION PERMET GRACE AU STADE DE SOUDAGE PAR RESISTANCE QUI ASSURE SEULEMENT L'AGRAFAGE DES BORDS LATERAUX DE LA BANDE MISE EN FORME ET DU TUBE FORME, LE SOUDAGE FINAL ETANT ASSURE PAR UN SOUDAGE A L'ARC APRES REPROFILAGE DU CORDON, D'ACCROITRE LA VITESSE DE FABRICATION ET DE REGLER FACILEMENT L'INSTALLATION LORS DES MODIFICATIONS DES DIMENSIONS DU TUBE.

Description

Procédé et installation de fabrication de tube d'acier soudé en hélice
La présente invention concerne un procédé et une installation de fabrication d'un tube d'acier soudé en hélice en utilisant une bande ou tôle d'acier laminée a chaud comme matière première.

Un tube d'acier soudé en hélice est fabriqué sur un banc pour tubes soudés en hélice, une bande ou tle étant formée de façon continue en hélice sous la forme d'un tube et ses bords latéraux jointifs étant soudés ensemble pour fermer le joint hélicoïdal.

Le soudage est couramment effectué par le procédé de soudage a l'arc immergé du fait qu'il permet d'obtenir une bonne forme de cordon et plusieurs autres avantages.

Cependant le soudage à l'arc immergé pose certains problèmes.

Lorsqu'il est effectué sur le banc pour tubes soudés en hélice, la vitesse de soudage est limitée (approximativement 3 m/min. au maximum), en imposant des restrictions considérables à la productivité. Des soufflures et d'autres défauts internes résultant d'une pénétration d'air diminuent la qualité de la zone soudée.

Pour améliorer la vitesse de soudage et la qualité de la soudure, des essais ont été effectués pour souder le joint par le procédé à l'arc immergé à électrodes multiples. Cependant, lorsque l'opération de soudage à l'arc immergé est effectuée de l'intérieur en même temps que le formage, il est difficile de choisir une position de soudage appropriée et par conséquent d'améliorer la vitesse de soudage et la qualité de la soudure.

Pour augmenter la vitesse de soudage, on effectue habituellement un soudage à 11 intérieur et un soudage à l'extérieur en des points 7 et 8 qui sont placés sur le coté amont (ou négatif), qui est opposé à la direction selon laquelle le joint 5 d'un tube en hélice 2 progresse, du point le plus bas 3 et du point le plus haut 4 du tube 2, comme illustré sur les figures I et 2. La-raison pour laquelle on choisit de telles positions de soudage 7 et 8 est qu'une soudure effectuée sur le côté d'aval (ou positif) atteindrait une position inclinée avant que l'acier fondu par la chaleur de soudage ait eu suffisamment de temps pour se solidifier. En conséquence, l'acier fondu fluerait vers l'extérieur en donnant une forme imparfaite au cordon.En d'autres termes, les positions de soudage 7 et 8, qui pourraient être situées sur le côté positif lorsque le soudage est effectué à basse vitesse, doivent être décalées vers le côté négatif à mesure que la vitesse de soudage augmente. Lorsque la vitesse de soudage est augmentée, la distance Lycose entre la position de soudage interne 7 et la point le plus bas 3 ainsi que la distance L'cosO entre la position de soudage externe 8 et le point le plus haut 4 augmentent.

Cependant il est à noter que le soudage interne est effectué en un point où une extrémité latérale de la bande 1 qui vient en alignement tangentiel avec le tube 2 rejoint l'extrémité latérale la plus en arrière du tube formé 2. Une augmentation de la distance Lycose agrandit par conséquent le jeu existant entre les deux extrémités latérales, avec pour résultat un percement par fusion ou un autre soudage imparfait.

Pour l'amélioration de la productivité, on a proposé a d'assurer une soudure d'agrafage en continu a grande vitesse par le procédé de soudage a l'arc sous atmosphère protectrice de gaz CO, dans un banc a tube soudé en hélice puis d'effectuer un soudage a l'arc immergé en dehors de la chaine.

Avec ce procédé également, il existe une forte probabilité de formation de soufflures et d'autres défauts. En outre, il est nécessaire d'enlever une grande quantité de projections de soudure et d'éliminer beaucoup de fumées et gaz nocifs. Quoique la vitesse de soudage dans ce procédé (approximativement 9 m/min au maximum) soit plus grande que celle du soudage à l'arc immergé, on a souhaité atteindre une vitesse encore supérieure pour obtenir une plus grande productivité.

Il n'y a pas très longtemps que le soudage par résistance a été appliqué à la fabrication de tubes soudés en hélice. L'équipement utilisé jusqu'ici a peu différé, excepté quelques modifications, de celui utilisé pour un tube soudé par résistance avec joint rectiligne, qui fait intervenir deux électrodes entrant en contact intégral avec la surface du tube. Pour cette raison, l'angle de contact entre une extrémité latérale de la bande de matériau et l'autre extrémité latérale de celle-ci (ou extrémité latérale la plus en arrière du tube forme) est réglé manuellement. En outre, la position de l'embout de contact doit être réglée manuellement dans toutes les directions pour l'adapter à la caractéristique d'angle de formage intervenant dans la technologie de fabrication des tubes soudés en hélice.L'embout de contact proprement dit doit également être agencé de manière a s'adapter à l'angle de formage. A cause de tous ces paramètres, l'équipement conventionnel n'a pas donné satisfaction pour la fabrication de tubes soudés en hélice.

Les conditions de l'art antérieur seront exposées avec référence aux figures 3 à 5 des dessins et dans lesquelles la figure 3 est une vue en plan schématique illustrant le dispositif d'alimentation en courant d'une machine de soudage par résistance actuelle; la figure 4 est une vue en élévation latérale détaillée montrant l'embout de contact, le sabot de contact et le support de sabot de contact en cours d'utilisation, et la figure 5 est une vue en coupe de face montrant comment l'embout de contact touche en cours d'utilisation la bande dans le sens de la largeur.

Dans ces figures, on a désigné par 1 une bande, par 2 un tube soudé en hélice, par 61 une machine de formage et par 62 et 63 respectivement un bâti de pré-traitement rotatif et un b ti rotatif d'évacuation. Les bâtis tournants de pré-traitement et d'éva cation 62, 63 sont reliés à un élément rotatif central 64 placé à une extrémité de la machine de formage 61 fixée sur la fondation de manière que l'angle de formage puisse être modifié lors d'un changement du diamètre de tube.La référence 65 désigne un oscillateur haute fréquence, 66 un transformateur de puissance haute fréquence, 67 et 68 des barres omnibus entre lesquelles est disposé un isolateur et qui alimentent en courant électrique des embouts de contact 69 et 72 qui soudent ensemble les extrémités latérales de la bande et du tube forme.

Lors du réglage de la position des embouts de contact quand l'angle de formage est modifié, non seulement le transformateur de puissance haute fréquence 66, la barre omnibus 67 et les embouts de contact 69 et 72 doivent être déplacés à la fois parallèlement et perpendiculairement à l'axe du tube å réaliser mais également les embouts de contact doivent être remplacés par des embouts s'adaptant au nouvel angle de formage. Les éléments 70 et 73 sont des sabots d'embouts de contact qui sont montés sur des supports 71 et 74. Les supports de sabots sont tirés autour d'arbres rotatifs 75 et 76 par des ressorts 79 et 80 montés sur des boulons 77 et 78, afin d'appliquer les embouts de contact 69 et 72 contre les extrémités latérales du tube formé et de la bande. Quand le diamètre de tube est modifié, la hauteur de l'embout de contact touchant l'extrémité latérale de bande change à peine tandis que la hauteur de l'embout de contact touchant l'extrémité latérale de tube varie largement.

Dans l'exploìtation réelle, le mauvais positionnement de l'embout de contact résultant d'une modification du diamètre de tube est corrigé par interposition d'une cale plate en dessous du sabot de contact 70 du côté du tube. Cette solution ne peut cependant pas entre adoptée lorsque le diamètre du tube fabriqué sur la même chaine varie dans uneilarge gamme. La mauvaise position de l'embout de contact résultant de la déformation du tube et des extrémités latérales de la bande dans le sens de la largeur ainsi que de celle qui se produit dans la direction d'avancement de la bande, peuvent provoquer un contact imparfait en engendrant des arcs électriques et des marques de sabot importantes.

L'invention a pour but de fournir un procédé de fabrication de tubes d'acier soudé en hélice produisant une soudure d'excellente qualité avec une grande vitesse de soudage.

L'invention a également pour but de fournir un procédé de fabrication d'un tube d'acier soudé en hélice qui permette de choisir librement la position de soudage du joint interne du tube, en évitant ainsi une limitation de la vitesse de soudage par la position du point de soudage.

L'invention a en outre pour but de fournir#un-dispositif de fabrication d'un tube d'acier soudé en hélice qui permette de modifier rapidement et aisément le positionnement de la machine de soudage et des autres composants lorsque le diamètre de tube est modifié.

Conformément au procédé objet de l'invention, -une bande alimentée selon sa direction longitudinale est cintrée de façon continue en hélice sous forme d'un tube circulaire, une extrémité latérale de la bande et l'extrémité latérale la plus en arrière du tube formé étant soudées électriquement par résistance au point où les deux extrémités latérales se rejoignent. Les deux bords sont maintenus de l'intérieur et de l'extérieur du tube par une paire de rouleaux presseurs soit simultanément au soudage, soit immédiatement après ledit soudage par résistance. Le cordon de soudure en résultant est reprofilé soit simultanément, soit immédiatement après ledit maintien des bords. Les extrémités latérales soudées par résistance sont ensuite soumises à un soudage à l'arc-.

Le procédé selon l'invention empêche parfaitement la formation de soufflures et autres défauts internes dans la soudure alors que ces défauts sont couramment causés par le soudage a l'par immergé ou le soudage à l'arc sous atmosphère protectrice de CO2, du fait que les extrémités latérales qui se rejoignent sont d'abord soudées ensemble par le procédé de soudage par résistance électrique comme mentionné ci-dessus. Le maintien du joint à l'aide des rouleaux pres#seurs simultanément au soudage ou immédiatement après ledit soudage par résistance empêche le tube d'être imparfaitement forme sous l'effet de l'apparition d'une pointe ou d'un excentrement, ce qui, à son tour, permet d'atteindre le diamètre extérieur désiré du tube avec une haute précision.

Avec une grande vitesse de soudage, le procédé de soudage par résistance électrique permet d'obtenir une bien plus grande profondeur de gorge que le soudage a l'arc. Cela permet de régler le degré de pénétration dans l'opération de soudage a l'arc ultérieure en fonction de la qualité imposée au tube final. On peut augmenter la vitesse de soudage en réduisant le degré de pénétration,
Le soudage à l'arc est effectué après un reprofilage correct du cordon formé dans l'opération précédente de soudage par résistance afin d'éviter une variation de la longueur d'arc qui pourrait se produire si le cordon n'était pas uniforme, ce qui conduirait à un soudage défectueux.

Puisque le soudage à l'arc est précédé par un soudage par résistance, il est possible de sélectionner à volonté la position de soudage du joint interne, sans être limité par la vitesse de soudage.

Le procédé selon l'invention peut être mis en oeuvre en utilisant un banc pour tubes soudés en hélice classique auquel on ajoute seulement une soudeuse par résistance, des rouleaux presseurs et un dispositif de reprofilage du cordon. Cela permet de réaliser une grande économie en capitaux d'investissement. Par comparaison avec le procédé classique, ce procédé permet d'augmenter notablement la production de tubes en hélice avec le même nombre d'ouvriers.

La soudeuse par résistance du banc à tubes soudés en hélice conforme à l'invention comporte une barre omnibus d'alimentation en courant du côté-tube et du côté-bande qui est fixée, avec possibilité d'un mouvement alternatif dans la direction d'avance de la bande, sur un bâti de pré-traitement de la bande qui peut tourner autour d'un point où l'extrémité de côté gauche de la bande, en considérant la direction d'avancement de la bande, coupe le plan vertical passant par l'axe du-tube formé, un mécanisme d'alimentation en courant du côté-tube est fixé, avec possibilité de mouvement alternatif, sur la barre omnibus située du côté-tube et un mécanisme d'alimentation en courant du côté bande est fixé sur la barre omnibus située du côté-bande.Chaque mécanisme d'alimentation en courant comprend un embout de contact agencé pour entrer en contact avec la surface périphérique du tube et avec une extrémité latérale de la bande, un élément qui maintient de façon amovible ledit embout de contact, un dispositif pour faire monter et descendre ledit support d'embout de contact et un dispositif pour incliner ledit support d'embout de contact vers l'avant et vers l'arrière.

Comme décrit ci-dessus, le mécanisme d'alimentation en courant conforme a l'invention est placé sur le bâti rotatif de prétraitement de façon à éviter d'avoir à modifier l'angle du mécanisme d'alimentation en courant quand l'angle de formage de tube est changé. Quoique le mécanisme d'alimentation en courant soit mobile parallèlement à l'extrémité latérale de la bande, l'embout de contact situé du côté-tube peut aussi être déplacé indépendam ment.Cela permet de régler aisément la position relative des deux embouts de contact. Le mauvais positionnement des embouts de-contact qui pourrait se produire lors d'une modification du diamètre de tube, est empêché en faisant en sorte que les hauteurs des supports des sabots de contacts situés'au côté-tube et du côté-bande en leurs points de support, puissent être réglées séparément. Du fait que la surface de base des sabots de contact est incurvée pour s'adapter a la courbure des deux extrémités latérales, on évite le mauvais positionnement des embouts de contact dans le sens de la largeur, ce qui permet de maintenir une stabilité de l'alimentation en courant.

Grâce aux caractéristiques décrites ci-dessus, le banc pour tubes soudés. en hélice conforme à l'invention est applicable à la fabrication de tubes ayant des diamètres compris entre 500mm et 2800mm et des épaisseurs de.paroi comprises entre 6mm et 30mm, qui sont soit soudés par agrafage -, soit soudés complètement par le procédé de soudage par résistance. Même lorsque le diamètre d~ tube et/ou l'épaisseur de la bande sont modifiés, la position des embouts de contact peut être commodément ajustée en concordance avec les variations en résultant dans l'angle de formage, la direction d'avancement de la bande, la position verticale de la bande, du tube formé et des extrémités latérales de la bande.

Cela permet d'éliminer les arcs électriques indésirables sur les embouts de contact de sorte qu'il est possible d'effectuer un soudage stable.

D'autres avantages et caractéristiques de l'invention seront mis en evidence dans la suite de la description, donnée à titre d'exemple non limitatif et faite ci-après avec référence aux dessins annexés dans lesquels :
La figure 1 est une vue en plan d'un tube en cours de
fabrication par le procédé classique; la figure 2 est
une vue de face du tube représenté sur la figure 1;
la figure 3 est une vue en plan schématique montrant l'agencement-du dispositif d'alimentation en courant d'une soudeuse par résistance sur un banc a tubes soudEs en hélice classique; la fiqure 4 est une vue iEtaillEe montrant le dispositif d'alimentation en courant du banc pour tubes soudes en hélice classique, qui comprend des embouts de contact, des sabots de contact, des supports de sabots, etc.; la figure 5 est une vue de face schématique montrant comment les embouts de contact du banc pour. tubes soudés en hélice classique entrent en contact avec les extrémités latérales de la bande et du tube dans le sens de la largeur; la figure
C est une vue en perspective montrant un tube en cours de fabrication par le procédé conforme a l'invention, ainsi que la partie principale d'un banc pour tubes soudés en hélice conforme a l'invention; les figures# 7a 7c sont des vues en coupe~~ échelle agrandie montrant comment les extrémités latérales de la bande sont rappr.chees l'une de l'autre et soudées; la figure 8 est une vue en plan schEmatique montrant un exemple d'un banc pour tubes soudEs en hélice utilisable dans la mise en oeuvre du procédé conforme à l'invention; la figure 9 est une vue de face montrant le banc pour tubes soudEs en hélice représente sur la figure 8; la figure 10 est une vue de face montrant un exemple d'un rouleau presseur, la figure îOa était une vue partiellement agrandie du meme rouleau presseur; la figure 11 est une vue de face montrant un autre exemple d'un rouleau presseur; la figure 12 est une vue de face montrant encore un autre exemple d'un rouleau presseur; la figure 13 montre comment le cordon est reprofilé par enleve- ment d'une partie dudit coron; la figure 14 est un graphique donnant la relation entre le nombre de cordons bombés et la fréquence des défauts du soudage a l'arc; la figure 15 montre comment sont effectués un soudage par résistance sur la chaste et un soudage par résistan- ce hors channe; la figure 16 compare la fréquence des
soufflures résultant du procédé selon l'invention avec
celui résultant du procédé classique; la figure 17 est
une vue en plan schématique montrant l~asencement du
dispositif d'alimentation en courant; la fissure 18 est
une vue en élévation latérale schematique montrant
l'agencement des embouts de contact situés du côté-tube
et du côté-bande; la figure 19 est une vue en plan sché-
matique montrant un mécanisme qui corrige la condition
d'établissement du contact par les embouts de contact
lorsque les extrém#tés latérales du tube et de la bande
sont déformées; la figure 20 est une vue en élévation
latérale montrant ensemble du dispositif d'alimenta
tion en courant, y compris le transfermateur de puis
sance haute fréquence et les embouts de contact; la
figure 21 est une vue en plan du dispositif d'alimenta-
tion en courant représenté sur la figure 29; la figure
22 est plane vue partielle de détail du dispositif d'ali
mentation en courant du côté-tube; la figure 23 est
une vue partielle de détail du dispositif d'alimentation
en courant du côté-bande On va maintenant donner une description détaillée des modes pré ferdes de réalisation de l'invention.Comme représenté sur la figure 6, une bande plane 1 est introduite, comme indiqué par la flèche A, dans un intervalle forme par trois rouleaux de formage 21 qui sont placés aux sommets d'un triangle. les rouleaux de formage 21 assurent le formage en hélice de la bande 1 introduite obliquement par rapport à l'axe du tube à fabriquer.

Bextremite latérale précédente 11 de la bande 1 formée en hélice rejoint l'extremite latérale suivante 14 située sur l'autre côté de la même bande dans la zone où les rouleaux de formage 21 sont places, une extrémité latérale chevauchant légèrement l'autre.

Les deux extrémités latérales 11, 14 sont soumises dans cette zone a un soudage électrique par résistance. Le soudage électrique par résistance est effectué au moyen d'un chauffage par résistance qui est engendré en appliquant aux deux bords un courant de soudage de haute ou moyenne fréquence. Le courant de soudage appliqué auxdits bords est fourni par deux embouts de contact 23 qui sont placées à l'extérieur du tube et sur le côté d'entrée des rouleaux de formage 21.

La position où le soudage électrique par résistance est -assuré correspond à celle où le soudage interne était effectué conformément au procédé classique de fabrication de tubes soudés en hélice.

Les figures 7a à 7c montrent un processus dans lequel les entre mités latérales 11, 14 de la bande sont progressivement amenées en contact l'une avec l'autre et soudées par le procédé de soudage électrique par résistance.

Une gorge de profil en X est usinée sur l'une des extrémités latérales 14 et sur l'autre extrémité latérale li qui a déjà été formée en hélice. A mesure que la bande avance, l'extremité latérale 11 précédente descend, comme indiqué sur les figures 7a et 7b, pour rejoindre l'extrémité latérale suivante 14 pour réaliser le soudage par résistance.

Les deux extrémités latérales 11, 14 doivent être correctement alignées et appliquées l'une contre l'autre comme illustré sur lafigure 7c. Pour obtenir ce contact étroit, les deux bords 12, 15 sont maintenus assemblés à la fois de l'intérieur et de l'exterieur du tube à l'aide d'une paire de rouleaux presseurs superieur et inférieur 25, 26 en même temps que l'opération de soudage ou immédiatement après ladite opération de soudage, comme illustré sur les figures 6, 8 et 9. Comme le montre la figure 9, le rouleau presseur intérieur 25 est fixé sur une poutre intérieure de formage 27 tandis que le rouleau presseur extérieur 26 est fixé sur la machine de formage 28.

Avec les deux bords ainsi maintenus par les rouleaux presseurs 25, 26, on empêche une déformation du tube, par exemple par excentre ment et apparition d'un sommet, Les rouleaux presseurs 25, 26 doivent exercer une pression appropriée pour serrer efficacement l'un contre l'autre les deux extrémités laterales llr 14,
Quoique les rouleaux presseurs 25, 26 décrits cirdessus ne sont pas entrasses, ils peuvent être entra-inés dans la direction dans laquelle la bande 1 avance.

Puisque les extrémités latéral#s 11, 14 sont maintenues étrotter ment et déformées sous-pression comme indiqué sur la figure 7c, le profil du cordon 17 n'est pas symétrique par rapport au joint.

Cette asymétrie devient plus prononcée à mesure que l'épaisseur de la bande augmente. S;L le profil du cordon 17 n'est pas uniforme et régulier, il est impossible de maintenir une condition stable de soudage dans l'opération suivante de soudage à l'arc, car la longueur d'arc varie avec les irrégularités du cordon. Il en résulte la formation d'inclusions de laitier et/ou de soufflures dans la soudure.

Le procédé selon l'invention résout ce problème par un reprofilage du cordon faisant saillie vers l'intérieur ou vers l'extérieur du tube effectué simultanément avec ledit maintien des bords ou immédiatement après. Le reprofilage est effectué soit par correction de la forme du cordon en utilisant lesdits rouleaux presseurs, soit par enlevement de l'excès de matière du cordon par usinage, par meulage, par découpage à l'arc à plasma ou par d'autres méthodes
La figure 10 montre le bord 15 de la bande et le bord 12 du tube formé qui sont soudés ensemble par le -procédé de soudage électrique par résistance et qui sont maintenus assemblés en un point 45 situé directement au-dessus ou en dessous de l'axe central du tube soudé en spirale (voir figure 8), en utilisant une paire de rouleaux presseurs 31 disposés verticalement. La figure 10a est une vue partielle a échelle agrandie de la figure 10.

L'acier fondu forme, dans un joint bord-à-bord LB d'une épaisseur 1, un cordon 18 dans un espace S laissé entre la saillie 32 des rouleaux presseurs 31 et la gorge en forme de X.

La figure 11 montre une condition de compression dans laquelle l'épaisseur du joint bord-à-bord est augmentée de l à Q' (Q < (# <
Dans ce cas, le volume v' de l'acier fondu se trouvant dans le joint bord-à-bord L'B est plus grand que le volume V' de l'espace
S' (v'#V') avec comme résultat que l'acier fondu flue hors de la gorge. Pour empêcher ce fluage vers l'extérieur et la forma t ion en résultant d'un gradin sur le joint bord-à-bord, il est prévu une gorge 36 dans les rouleaux presseurs 35.

La figure 12 montre une condition intermédiaire entre celles représentées sur les figures 10 et 11, dans laquelle on utilise des rouleaux presseurs 38 à surface plane.

Un rouleau presseur d'un profil approprié est choisi de manière que le volume v, v' ou v" dans le joint bordA-bord LB , L'B ou L"B soit plus petit que le volume V, V' ou V" de l'espace S, S' ou S#, laissé entre la rainure et les rouleaux presseurs (c'est-à-dire que, v < V, v' < - V' ou v" < V" > .

I1 est également possible d'usiner des gorges asymétriques sur le côté intérieur et le côté extérieur du tube. Notamment, on forme une gorge plus profonde sur le côté intérieur que sur le côté extérieur, en réduisant ainsi la quantité d'excès de cordon sur le côté intérieur. Cela permet d'utiliser un rouleau presseur à surface plate sur le côté intérieur et un rouleau à surface en saillie, tel que celui de la figure 10, sur le côté extérieur. La partie en excès du cordon qui s'est échappée vers l'extérieur est alors reprofilée par usinage, par meulage ou par découpage avec l'arc à plasma. Ce procédé est applicable lorsqu'il est difficile d'effectuer un reprofilage du cordon interne.

Dans le mode de réalisation représenté sur la figure 13, le cordon est reprofilé en utilisant une paire de rouleaux presseurs 35 et alors une partie du cordon est enlevée en utilisant un outil de coupe 41 sur le côté intérieur et un outil de fraisage 42 sur le côté extérieur, ce qui facilite le soudage à l'arc ultérieur.

L'enlèvement du cordon peut être effectué en un endroit quelconque a condition qu'il soit situé entre la position où sont installés les rouleaux presseurs et la position où est effectué le soudage à l'arc externe ou interne. Cependant du point de vue de la conservation de l'énergie, il est préférable d'effectuer l'enlèvement de matière du cordon alors que celui-ci se trouve dans un état encore relativement mou en un point 46, ou au voisinage de ce point, situé immédiatement après l'achèvement du soudage électrique par résistance. Le reprofilage et l'usinage du cordon formé par le soudage par résistance sont indispensables pour l'exécution satisfaisante du soudage à l'arc ultérieur.

La figure 14 illustre la relation entre le nombre de cordons qui ont débordé (bombements du cordon) qui résultent du soudage électrique par résistance et la fréquence des défauts internes dans la soudure obtenue à la suite du soudage à l'arc ultérieur. Ces données montrent comment les bombements des cordons formés par le soudage électrique par résistance affectent le résultat du soudage à l'arc ultérieur.

Le reprofilage du cordon est suivi par le soudage à l'arc. Sur les figures 8 et 9, on a désigné par laréférence 47 la zone où un soudage à l'arc externe est effectué comme dans le procédé classique. La référence 29 désigne une poutre de soudage portant une soudeuse à l'arc intérieure (non représentée) à son extrémité avant, le soudage à l'arc intérieur étant effectué en un point 48 qui est situé approximativement une spire au-delà de la position de soudage pour le procédé classique. Les positions extérieure et intérieure de soudage peuvent chacune être situées respectivement à plus d'une spire au-delà des points 47, 48. L'ordre dans lequel le soudage extérieur et le soudage intérieur sont effectués diffère avec le type de l'opération de formage.Lorsque la position de la bande est inversée par rapport à ce qui est indiqué sur la figure 7, l'ordre du soudage extérieur et du soudage intérieur peut aussi être inversé.

Le soudage à l'arc peut être effectué par l'un quelconque des procédés connus tels que le soudage à l'arc immergé, le soudage à l'arc avec baguette métallique sous protection par gaz inerte, le soudage l'arc sous atmosphère protectrice de CO2, le soudage à l'arc avec électrode de tungstène sous protection par gaz inerte et par d'autres procédés.

Lorsque le joint soudé est ainsi comprimé depuis le dessus et depuis le dessous à l'aide des rouleaux presseurs 25, 26, le tube 2 a tendance à s'aplatir légèrement dans la direction horizontale. On peut contrebalancer efficacement cette tendance en prévoyant des rouleaux de bridage 3#0, comme illustré sur la figure 6. Les rouleaux de bridage 30 sont disposés de manière à comprimer exactement transversalement le tube 2 depuis l'exte- rieur. A savoir on dispose une première paire de rouleaux de bridage 30 dans une position écartée d'environ 900 de celle des#rou- leaux presseurs sur la circonférence, cette paire étant suivie par un nombre approprié d'autres paires réparties à des intervalles angulaires appropriés.Les rouleaux de bridage 30 empêchent une déformation transversale du tube 2, en évitant ainsi son aplatissement et en améliorant l'effet de serrage des rouleaux presseurs 25, 26. Cependant, il n'est pas absolument obligatoirede prévoir les rouleaux de bridage 30.

La figure 15 représente un autre mode de réalisation de l'invention dans lequel un tube forme en hélice semi-fini, qui-a été réalisé en utilisant le soudage électrique par résistance, des rouleaux presseurs de maintien et un reprofilage de cordon, est découpé à longueur et est soudé à l'arc en dehors de la chaîne.

Un dispositif de distribution 52 part d'un banc pour tubes soudés en hélice 51, avec une découpeuse à chalumeau mobile 53 placée à proximité de ce dispositif.

Un système de transfert 54 s'étend sur le côté du dispositif de distribution 52 et quatre lignes de soudage 55 sont disposées perpendiculairement par rapport à ce système. Chacune des lignes de soudage 55 comprend un chariot de transport 56, une soudeuse à l'arc extérieure 57 et une soudeuse à l'arc intérieure 58.

La bande 1 est mise en forme en continu suivant un tube semifini 6 dans le banc pour tubes soudés en hélice 51 et elle est transférée dans le dispositif de distribution 52.

Le dispositif de distribution 52 envoie le tube semi-fini 6 coupe à la longueur désirée par la découpeuse à chalumeau mobile 53 a la ligne de soudage 55 ou les soudeuses à l'arc 57, 58 effectuent le soudage externe et le soudage interne afin de terminer la fabrication du tube soudé en hélice.

Le nombre des lignes de soudage doit être suffisamment grand pour obtenir une vitesse de soudage égale ou supérieure à celle du soudage par résistance précédent.

La figure 16 est un graphique dans lequel le procédé conforme à l'invention est comparé avec le procédé classique, l'epaisseur de bande étant indiquée en abscisse et la fréquence (%) de défauts par unité de longueur de soudage en ordonnent On voit que le procédé conforme a 11 invention surpasse dans une large mesure le procédé classique.Cette supériorité est imputable au fait ~que le soudage a'agrafage~ ! par résistance des extrémités latérales du tube formé et de la bande avant le soudage à l'arc empêche la séparation de la bande du tube forme sous l'influence de l1élas- licité, que le soudage à l'arc ultérieur peut être effectué dans la position optimale et qu'une soudure satisfaisante est réalisée par suite du reprofilage de cordon qui permet de maintenir une distance constante entre l'électrode de soudage et le cordon ou le métal de base pendant le soudage à l'arc,
Ce procédé peut être mis en oeuvre non seulement sur un banc nouvellement conçu mais également sur un banc pour tubes soudésen hélice existant de type classique si on lui ajoute une soudeuse par résistance, des rouleaux presseurs et un reprofileur de cordon enlevant une partie du cordon et si on modifie de façon appropriée la position de la soudeuse a l'arc existante.

On va maintenant décrire en détail une installation de fabrication de tuyaux soudés en hélice conforme a l'invention.

La figure 17 est une vue en plan schématique montrant l'agencement d'un dispositif d'alimentation en courant. Lorsque le diamètre du tuyau et/ou la largeur de bande sont modifiés, l'angle de formage o du bâti rotatif de pré-traitement 62 est réglé en correspondance. Cependant avec le dispositif d'alimentation en courant monté sur le bâti rotatif de pré-traitement 62, il n'est plus nécessaire, de déplacer et ajuster en fonction de l'angle de formage, l'oscillateur haute fréquence 85, le-transformateur de puissance haute fréquence 86, les barres omnibus 87, 88 et les embouts de contact 89, 93.

La figure 18 est une vue en élévation latérale-schématique qui met en évidence la longueur Lo existant entre le point 9 où les extrémités latérales du tube forme et de la bande se rejoignent pour la premiere fois et le centre du tube, les longueurs L11 B entre le point 9 et les embouts de contact pour l'alimentation en courant et la différence de hauteur H entre les embouts de contact situés respectivement du côté-bande et du côté-tube. Dans ce cas, il est possible de calculer la longueur Li entre le centre du tube et le point 9 à partir du diamètre du tube et de l'épaisseur de la bande.

Pour maintenir les extrémités latérales du tube et de la bande uniformément chauffées, il est préférable que L1 soit égale d L2 et qu'à la fois L1 et L2 restent sensiblement constantes indépen- damment du diamètre de tube et de l'êpaisseur de la bande La différence horizontale a3.-entr# L1 et L2 est déterminée par le calcul comme la valeur de Lo Quoique la relation réelle entre le diamètre de tube et L1 soit exprimez par une courbe, on peut la considérer en toute sécurité comme une relation linaire dans des applications pratiques.

La figure 19 représente un mécanisme agencé pour empêcher la création dlune décharge électrique par un mauvais positionnement des embouts de contact du fait d'une déformation des extrémités latérales du tube et de la bande dans le sens de la largeur. Les surfaces de montage des sabots de contact 90, 94 et des supports de sabots 91, 95 sont incurvées de façon que les embouts de contact puissent être positionnés en concordance avec la courbure des deux extrémités latérales. Quoique la figure représente deux embouts de contact qui sont respectivement placés du côté-tube et du côté-bande, plusieurs embouts de contact peuvent être prévus de chaque côté lorsqu'on désire obtenir une plus grande efficacité du soudage.

Les figures 20, 21, 22 et 23 sont respectivement une vue en élévation latérale, une vue en plan et des vues partielles de détail du dispositif d'alimentation en courant et on va expliquer, avec référence auxdites figures, le mécanisme de réglage des positions lo, L1 et L2 des embouts de contact et la différence H.

Le transformateur de puissance haute fréquence 86, les barres omnibus 87, 88 et les embouts de contact 89, 93 peuvent coulisser sur une glissière 101 montée sur le bâti rotatif de pré-traitement 62. Une vis-mère 102, une noix filetée 103 et un moteur 104 assurent, en combinaison, le déplacement de l'ensemble du dispositif d'alimentation en courant vers l'avant et vers l'arrière dans la direction d'alimentation de la bande, en permettant ainsi de modifier la valeur de o en fonction de la modification du diamètre de tube. La distance horizontale t3 entre l'embout de contact 89 situé du côté-tube et l'embout de contact 93 situé du côté-bande est réglée en faisant sortir ou rentrer la tige de piston 107 d'un vérin 105.

Les figures 22 et 23 sont des vues en élévation latérale de détail montrant des mécanismes de réglage des positions respectives des embouts de contact situés du côté-tube et du côté-bande.

Sur la figure 22, une extrémité du vérin 105 est fixée sur la barre omnibus 27 et la tige de piston 107 est fixée sur la partie femelle d'un coulisseau métallique 109 à l'aide d'une broche 108.

Le coulisseau métallique 109 se déplace vers l'avant et vers l'arrière lorsque la tige de piston sort et rentre. Pour empecher le mauvais positionnement de l'embout de contact qui pourrait se produire lors d'une modification du diamètre du tube, la position du point autour duquel le support de sabot de contact 91 tourne, est modifiée. Ce réglage est effectué en faisant tourner une vis mâle 112 en utilisant un moteur 111. La rotation de la vis mâle 112 fait déplacer une vis femelle 113 qui provoque à son tour une oscillation autour de paliers 115, 117 d'un bras 118, relié à des bielles 114, 116. En conséquence, la position du point 119 autour duquel tourne le support de sabot de contact 91 est modifiée. On peut obtenir le même résultat en utilisant un vérin hydraulique. La référence 120 désigne un vérin pneumatique qui applique l'embout de contact 89 contre le tube forme enhélice 2.

La figure 23 représente la bande et un mécanisme qui règle la position verticale de l'embout de contact situé du côté-bande. La structure et le fonctionnement de ce mecanisme sont les mêmes que ceux du mécanisme placé du côté-tube et qui vient d'être dé- crit. En conséquence les pièces semblables ont été désignées par les mêmes références que sur la figure 22-. Cependant ce mécanisme ne comporte pas de dispositif qui produit un mouvement de sortie et de rentrée dans la direction de déplacement de la bande.

Dans les paragraphes suivants, on va décrire comment l'installation de fabrication de tube soudé en hélice conforme à l'invention est réglée en fonction d'une modification de la dimension du tube. La distance entre le centre du tube et l'embout de conr tact situé côté-bande doit être changée lorsque le diamètre du tube ou l'épaisseur de la bande est modifié. Notamment l'embout de contact situe du côté-bande est placé dans une position qui est définie par Lo + L2 la valeur de Lo étant déterminée par le calcul tandis que la valeur de L2 est déterminée expérimentalement.A ce moment, le moteur 104 est mis en oeuvre pour déplacer les dispositifs d'alimentation en courant situés côté-tube et côté-bande et comprenant chacun la série précitée d'éléments allant du transformateur de puissance haute fréquence.jusqu'à l'embout de contact. L'importance du déplacement et la position réelle de l'embout-de contact côté-bande sont indiquées sur une échelle, magnétique ou autre dispositif indicateur approprié (non représenté) qui est prévu sur la partie coulissante du transformateur de puissance haute fréquence.

La différence Q3 entre les positions des embouts de contact situés du côté-bande et du côté-tube selon la direction d'avancement de la bande, qui doit être modifiée lors d'un changement du diamètre de tube, est déterminée par le calcul comme la valeur de Lo~ Ensuite l'embout de contact situé côté-tube est déplacé, par sortie ou rentrée de la tige de piston 107 du vérin 105, vers ou jusqu'au centre du tube de manière que -la distance entre cet embout de contact et l'embout de contact situé du côté-bande devienne égale a 3.L'importance de déplacement et la position réelle sont indi queues par utilisation d'un transformateur différentiel ou d'un autre dispositif indicateur approprié (non représenté) placé entre les coulisseaux métalliques 109, 110.

La différence de hauteur H entre les embouts de contact côté-bande et côte-tube, qui doit également être modifiée lorsque le diamètre de tube est changé, est déterminée par le calcul. Le point 119 autour duquel le support de sabot de contact 91 tourne est déplacé en utilisant un moteur 111. L'importance du déplacement et la position réelle sont indiquées, comme dans le cas de la valeur t#,par un transformateur différentiel, etc. (non représenté) qui est placé entre la vis femelle 114 et une partie du coulisseau métallique 109. La position des embouts de contact peut être adaptée a l'extrémité latérale déformée du tube et/ou de la bande par desserrage du boulon 92 ou 96 pour permettre un mouvement du sabot de contact 90 ou 94. Le sabot de contact 90 ou 94 est fixé, après avoir été amené dans la position désirée, par resserrage du boulon 92 ou 96.

Après achèvement desdits réglages, les embouts de contact côté tube et côté-bande sont mis en pression contre les extrémités latérales du tube et de la bande en utilisant des vérins pneu Satiques respectifs 120.

Claims (5)

Revendications

1. Procédé de fabrication de tube d'acier soudé en hélice dans lequel on fait avancer de façon continue la bande selon sa direction longitudinale et forme la bande à la forme du tube en hélice et place en condition de recouvrement une extrémité latérale de la bande sur ou sous son autre extrémité latérale qui a déjà été formée en hélice, le joint à recouvrement étant soumis à un soudage électrique, caractérisé en ce que ce soudage électrique est un soudage par résistance effectué en appliquant l'un contre l'autre les bords de la bande et du tube formé, depuis l'extérieur et l'intérieur du tube formé, en utilisant une paire de rouleaux presseurs, soit en même temps que ledit soudage électrique par résistance, soit immédiatement après celui-ci et reprofile le cordon résultant dudit soudage soit en même temps que ladite mise en pression, soit immédiatement après, et soumet lesdites extrémités latérales soudées électriquement par résistance à un soudage à l'arc.

2. Procédé de fabrication de tube soudé en hélice selon la revendication 1, caractérisé en ce que le reprofilage du cordon est réalisé en utilisant des rouleaux presseurs pourvus d'une saillie.

3. Procédé de fabrication de tube soudé en hélice selon la revendication 1, caractérisé en ce que ledit reprofilage du cordon est effectué en enlevant une partie du cordon.

4. Procédé de fabrication de tube soudé en hélice selon la revendication 1, caractérisé en ce que le reprofilage du cordon est réalisé en corrigeant le profil du cordon par utilisation de rouleaux presseurs et en enlevant une partie du cordon.

5. Installation de fabrication de tube soudé en hélice, caractérisée en ce qu'elle comporte un dispositif de soudage électrique par résistance comprenant une barre omnibus (67) d'alimentation en courant côté-tube et une barre omnibus (68) d'alimentation en courant côté-bande, les barres omnibus étant fixées, de manière a pouvoir se déplacer dans l'une et l'autre directions selon la direction d'alimentation de la bande, sur un bâti de pré-traitement de la bande (62, 63) qui peut tourner autour d'un point où l'extrémité latérale de gauche de la bande, en regardant dans la direction de déplacement de cette dernière, recoupe le plan vertical qui passe par l'axe du tube, un mécanisme d'alimentation en courant côté-tube qui est fixé avec possibilité de mouvement dans l'une et' l'autre directions sur la barre omnibus côté-tube et un mécanisme d'alimentation en courant côté-bande qui est fixé sur ladite barre omnibus située côt6-bande, chaque mécanisme d'alimentation en: courant comprenant un embout de contact (69, 72)qui entre en contact avec la surface extérieure du tube et un côté de la bande, un élément (71, 74) pour supporter de façon amovible ledit embout de contact, des moyens (75, 76, 79,80) pour faire monter et descendre ledit élément support de l'embout de contact et un moyen pour incliner ledit élément support de l'embout de contact vers l'avant et vers l'arrière.