FR2704166A1 - Procédé et dispositif pour effectuer le soudage de tronçons de tube à l'aide de rayons laser. - Google Patents

Abstract

L'invention est relative à un procédé et un dispositif pour réunir par soudure laser deux tronçons de tube. On maintient les deux tronçons de tube (1, 2) bord à bord par leurs extrémités (3); on solidarise de l'extrémité d'un tronçon de tube (1) un plateau (11) tournant sensiblement autour de l'axe des tronçons de tube; on solidarise dudit plateau (11) un dispositif (13) qui concentre le rayon laser en vue de réaliser le soudage en permettant audit dispositif de concentration (13) d'être déplacé par rapport au plateau (11); on déplace le dispositif (13) de concentration du rayon laser par rapport au plateau tournant (11) pour le maintenir constamment dans la position qu'il doit avoir pour réaliser un soudage optimal, tandis que l'on fait tourner le plateau (11) autour des tronçons de tube à une vitesse qui correspond à la vitesse de soudage; on transmet le rayon laser à partir d'un générateur (8) au dispositif de concentration (13) à l'aide d'un chemin optique (14) comportant un bras articulé (14b, 14c).

Description

La présente invention a pour objet un procédé et un dispositif pour effectuer le soudage de tube à l'aide de rayons laser.

La présente invention est en particulier destinée à souder des tronçons de tube destinés à réaliser des canalisations pour le transport des hydrocarbures, notamment sur les fonds marins.

On sait que pour la réalisation de telles canalisations, les tubes sont soudés manuellement, ce qui est un inconvénient important du fait que, d'une part la qualité des soudures ntest pas toujours satisfaisante et nécessite un contrôle rigoureux et que, d'autre part la réalisation de telles soudures nécessite une main d'oeuvre spécialisée abondante.

On sait par ailleurs que la projection d'un rayon laser sur une surface métallique entraîne un échauffement important de cette dernière, et lton a déjà réalisé des soudures par rayons laser qui présentent l'avantage d'obtenir une chauffe très ponctuelle qui modifie peu la structure du métal au voisinage de la soudure. Cependant, la soudure au laser nécessite un très bon positionnement du rayon laser par rapport aux pièces à souder.

La présente invention vise à réaliser, à l'aide d'un rayon laser et de manière automatique et rapide le soudage de tronçons de tube qui peuvent avoir des diamètres importants, en particulier dans des conditions difficiles comme cela est le cas sur une barge qui est soumise aux mouvements communiqués par la mer et à de nombreuses vibrations engendrées par les équipements et les moteurs qu'elle supporte.

La présente invention a pour objet un procédé pour réunir par soudure laser deux tronçons de tube, caractérisé par le fait que par un dispositif de serrage approprié on maintient les deux tronçons de tube bord à bord par leurs extrémités; que lton solidarise de l'extrémité d'un tronçon de tube un plateau tournant sensiblement autour de l'axe des tronçons de tube; que lton solidarise dudit plateau un dispositif qui concentre le rayon laser en vue de réaliser le soudage en permettant audit dispositif de concentration d'être déplacé par rapport au plateau à la fois selon la direction de l'axe des tronçons de tube à souder et selon une direction radiale par rapport auxdits tronçons de tube; qutà l'aide d'un détecteur de position tel qu'un détecteur électromagnétique, on déplace le dispositif de concentration du rayon laser par rapport au plateau tournant pour le maintenir constamment par rapport aux deux tronçons de tube dans la position qu'il doit avoir pour réaliser un soudage optimal, tandis que lVon fait tourner le plateau autour des tronçons de tube à une vitesse qui correspond à la vitesse de soudage; que l'on transmet le rayon laser à partir d'un générateur au dispositif de concentration en vue de réaliser le soudage par un chemin optique comportant un bras articulé qui peut avoir une longueur variable de sorte que le chemin optique puisse se déplacer sensiblement radialement et parallèlement par rapport à l'axe des tronçons de tube.

Avantageusement, on utilise un double bras articulé en forme de compas dont une extrémité est montée pivotante autour de l'axe du rayon laser sortant du générateur, tandis que son autre extrémité est articulée sur le dispositif de concentration, une partie du chemin optique ayant une longueur variable dans la direction de l'axe des tronçons de tube.

Selon une variante de l'invention, on utilise deux générateurs de rayon laser, disposés de part et d'autre des tronçons de tube, ainsi que deux dispositifs de concentration du rayon laser monté diamétralement opposés sur le plateau tournant et reliés chacun à l'un des générateurs par un chemin optique constitué par un bras articulé de longueur variable apte à pivoter autour d'au moins deux axes sensiblement parallèles à ceux des tronçons de tube, et de préférence également autour d'un axe sensiblement perpendiculaire à celui des tronçons de tube.

Selon un mode de réalisation préféré de l'invention, les parties télescopiques du chemin optique à longueur variable sont munies d'éléments et comportent de préférence un dispositif d'assistance et de compensation tel que toute sollicitation tendant à déplacer le chemin optique parallèlement à l'axe des tubes ou tendant à modifier la longueur d'au moins un de ses tronçons, entraîne le déplacement correspondant sans qu'un effort externe notable ait à être exercé.

Conformément au procédé selon l'invention, on peut avantageusement utiliser pour assurer le positionnement correct du dispositif de concentration du rayon laser, un détecteur placé à proximité des extrémités des tronçons de tube qui doivent être soudés à une faible distance en avant de la soudure. Des détecteurs de type connu utilisent des phénomènes électromagnétiques tels que les courants de Foucault pour se positionner de manière rigoureuse par rapport à l'espace situé entre les deux extrémités des tronçons de tube, aussi bien parallèlement à l'axe des tronçons de tube que dans une direction radiale par rapport à cet axe.

La présente invention a également pour objet un dispositif pour mettre en oeuvre le procédé ci-dessus décrit, qui est caractérisé par le fait qu'il comporte en combinaison : des moyens pour supporter les deux tronçons de tube qui doivent être soudés l'un à l'autre; un dispositif pour maintenir les bords d'extrémité des deux tronçons de tube en face l'un de l'autre et à une distance permettant leur soudage par un rayon laser; un plateau tournant autour d'un axe sensiblement parallèle à l'axe des deux tronçons de tube en étant supporté par une pièce rendue solidaire des tronçons de tube; un châssis supportant un générateur de rayon laser; un moyen pour entraîner en rotation le plateau tournant par rapport aux tronçons de tube à souder; un dispositif de concentration du rayon laser en vue de réaliser le soudage, assujetti sur le plateau tournant mais pouvant se déplacer par rapport à ce dernier à la fois parallèlement à l'axe des tronçons de tube à souder et radialement par rapport à ces derniers; un chemin optique constitué par un bras articulé dont l'une des extrémités est reliée de manière pivotante au générateur de rayon laser, et dont l'autre extrémité est reliée de manière pivotante au dispositif de concentration du rayon laser, ce chemin optique comportant un premier tronçon télescopique lui permettant de modifier sa longueur parallèlement à l'axe des tronçons de tube, ainsi qu'un second tronçon télescopique lui permettant de modifier sa longueur perpendiculairement à 1V axe des tronçons de tube; un détecteur de positionnement solidaire du dispositif de concentration du rayon laser qui, par un dispositif d'asservissement est susceptible de déplacer le dispositif de concentration du rayon laser radialement et axialement par rapport aux tronçons de tube pour assurer en permanence un soudage correct; et un moyen permettant de faire tourner le plateau qui supporte le dispositif de concentration du rayon laser à une vitesse convenable pour réaliser le soudage.

Selon un mode de réalisation préféré de l'invention, le dispositif qui vient d'être décrit est monté sur un chariot de manière à pouvoir se déplacer parallèlement à l'axe des tubes, ledit chariot étant solidarisé avec un des tronçons de tube de manière à pouvoir effectuer le soudage pendant un déplacement longitudinal des tronçons de tube en cours de soudage.

Conformément à l'invention, il est avantageux de maintenir les extrémités des deux tronçons de tube à l'aide d'un dispositif connu sous le terme anglais de ttclamptt qui est disposé à l'intérieur des tubes, et qui comporte des barrettes d'appui disposées à cheval sur les deux extrémités des tronçons de tube, le long de la périphérie interne de ces derniers, lesdites barrettes étant repoussées fortement vers l'extérieur, par exemple à l'aide de vérins hydrauliques.

Un tel dispositif a pour effet d'aligner les surfaces internes des deux tronçons de tube tout le long de leur périphérie, quelle que soit la forme initiale de la section des extrémités des tronçons de tube.

Conformément à l'invention, les deux extrémités des tronçons de tube sont appliquées l'une contre l'autre en exerçant un effort axial suffisant sur un des tronçons de tube dont on peut modifier ltorientation angulaire par rapport à l'autre tronçon de tube, par exemple à l'aide de galets déplaçables.

De cette manière, il suffit que les extrémités de chaque tronçon soient usinées de manière plane, et que les deux tronçons de tube aient des périphéries sensiblement égales pour que l'on puisse appliquer l'une contre l'autre les extrémités des deux tronçons en s'assurant que la surface interne de la canalisation est sensiblement continue.

Pour des tubes d'épaisseur relativement importante, il peut être préférable de réaliser les extrémités de chaque tronçon de tube en leur donnant une première partie intérieure plane et une seconde partie extérieure chanfreinée.

Ainsi, les deux extrémités des tronçons de tube sont amenées au contact l'une de l'autre par leurs parties planes, une gorge en V, de 1 à 4 degrés par exemple, étant formée à la périphérie de la jonction par les parties chanfreinées desdites extrémités.

On peut, dans ces conditions, souder ensemble les deux tronçons de tube en effectuant un premier tour de soudage sans métal d'apport, puis un second tour de soudage, ou une pluralité de tours si nécessaire, avec une faible quantité de métal d'apport.

Suivant la puissance du générateur de rayon laser utilisé, on détermine l'épaisseur de la partie plane à souder sans métal d'apport.

D'une manière surprenante, le procédé et le dispositif qui viennent d'être décrits permettent de réunir par soudure laser deux tronçons de tube de manière rapide et automatique On obtient ainsi une soudure qui présente la double caractéristique d'être de grande qualité et d'un faible prix de revient, compte tenu de ce qu'elle se réalise rapidement et d'une façon automatique en ne nécessitant que peu de main d'oeuvre.

De surcroît, la mise en oeuvre du procédé selon ltinvention est possible dans un environnement difficile tel que celui que l'on rencontre sur des barges qui travaillent en haute mer et qui sont soumises à de nombreuses vibrations et à des mouvements divers.

Conformément à l'invention, le chemin optique est muni de dispositifs d'équilibrage, de compensation et d'assistance de types connus qui lui permettent d'être indifférent à l'action de la pesanteur et d'avoir son parcours modifié sans avoir à exercer sur lui d'efforts notables.

Ce résultat est obtenu notamment par le fait que le positionnement du dispositif qui assure la concentration du rayon laser s'effectue directement à partir des tronçons de tube qui doivent être soudés, tandis que le chemin optique qui conduit le rayon laser depuis son générateur jusqu' au dispositif de concentration ne joue aucun rôle dans le positionnement de ce dernier dispositif qui est directement solidaire des tronçons de tube à souder.

Par ailleurs, il est surprenant de constater qu'avec le dispositif et le procédé selon l'invention, il est possible de réaliser dans d'excellentes conditions des soudures laser sur la totalité du pourtour du tube, y compris dans la partie basse de ce dernier, ce qui implique de réaliser une soudure "au plafond", c'est-à-dire de souder les parties des tronçons de tube qui sont situées directement au-dessus du dispositif de concentration du rayon laser qui est dirigé verticalement vers le haut.

De plus le dispositif selon l'invention peut être utilisé en plaçant les tronçons de tube à souder dans une position autre qu'horizontale, ce qui permet de réaliser le soudage des tubes en position fortement inclinée ou quasi verticale.

Dans le but de mieux faire comprendre l'invention on va en décrire maintenant à titre d'illustration, et sans aucun caractère limitatif, un mode de réalisation pris comme exemple et représenté sur le dessin annexé.

Sur ce dessin,
- la figure 1 représente une vue schématique en élévation d'un dispositif selon l'invention.

- la figure 1A est une vue agrandie de la partie A de la figure 1,
- la figure 2 est une vue de droite du dispositif de la figure 1,
- la figure 3 est une vue correspondant à la figure 2, le chemin optique étant dans une position différente,
- la figure 4 est une vue en coupe longitudinale du dispositif qui assure l'alignement des surfaces intérieures des tronçons de tube en cours de soudage,
- la figure 5 est une vue schématique de droite du dispositif de la figure 4.

- la figure 6 est une vue schématique d'un autre mode de réalisation de l'invention, et
- la figure 7 est une vue de dessus de la figure 6.

On a représenté schématiquement sur la figure I un mode de réalisation particulier du dispositif selon l'invention.

Sur cette figure, on voit les tronçons de tube 1 et 2 qui sont destinés à être réunis par soudure à leurs extrémités 3.

Les tronçons de tube 1 et 2 sont supportés de manière conventionnelle par des galets tournants 4.

Le tronçon de tube 2 est lui-même soudé à un tronçon de tube non représenté situé vers le gauche, alors que le tronçon de tube 1 est destiné à allonger la canalisation déjà réalisée.

- Un dispositif par exemple hydraulique, situé à l'extrémité droite non représentée du tronçon de tube 1, permet de le déplacer à volonté simultanément dans deux directions perpendiculaires, comme schématiquement représenté par les flèches F1.

I1 est ainsi possible d'appuyer l'extrémité plane du tronçon 1 contre l'extrémité plane du tronçon 2, même si ces extrémités ne sont pas rigoureusement perpendiculaires à l'axe des tronçons de tube.

Un dispositif placé à l'intérieur des tronçons de tube 1 et 2, à cheval sur leurs extrémités 3 qui sera décrit ultérieurement permet d'aligner les surfaces internes des tronçons 1 et 2, tandis que l'on exerce sur l'extrémité du tronçon 1 une force sensiblement axiale représentée schématiquement par la flèche F2 pour placer les extrémités 3 des deux tronçons dans la position qu'elles doivent occuper pour le soudage.

On a schématiquement représenté sur les figures 1 et 2 un châssis 5 muni à sa partie inférieure de galets 6 de manière à pouvoir se déplacer horizontalement sur des rails 7.

Ce châssis 5 supporte à sa partie supérieure un générateur de rayon laser 8 qui dans le mode de réalisation décrit, émet un faisceau 9 dans une direction 10 sensiblement parallèle à l'axe des tronçons de tube 1 et 2.

Pour la clarté de la description, le faisceau 9 a été représenté sur le dessin sous le forme d'un rayon concentré 9 mais il est clair que le rayon sortant du générateur 8 est le plus dispersé possible de manière à limiter les échauffements des miroirs placés sur son chemin optique, la concentration du faisceau n'étant effectuée qu'au point de soudure, au bout du chemin optique.

Un plateau tournant 11 est monté par un roulement à billes ou à galets autour d'une couronne 12 solidaire du tronçon de tube 2, de telle sorte que ce plateau puisse tourner autour d'un axe sensiblement confondu avec l'axe des tronçons de tube 1 et 2.

Le plateau tournant 11 supporte un dispositif de concentration 13 du rayon laser, par l'intermédiaire de glissières appropriées de manière à ce que ce dispositif puisse être déplacé à l'aide de servomoteurs à la fois radialement par rapport aux tronçons de tube 1 et 2, (comme représenté par la double flèche F3) et parallèlement à l'axe des tronçons de tube 1 et 2, (comme représenté par la double flèche F4).

Un chemin optique désigné dans son ensemble par le chiffre de référence 14 permet de conduire le rayon laser 9 du générateur 8 jusqu'au dispositif de concentration 13 qui le focalise sur le point de soudage.

Le chemin optique 14 comporte une première partie télescopique 14a qui peut s'allonger ou se raccourcir grâce à un servomoteur, et qui permet également au tronçon 14b qui lui succède, de pivoter autour de l'axe de sortie 10 du rayon laser 9.

Le tronçon 14b est lui-même télescopique de manière à ce que sa longueur puisse varier avec l'assistance d'un servomoteur.

Le tronçon 14b est relié au tronçon 14c du chemin optique, de manière à ce que les tronçons 14b et 14c puissent pivoter l'un par rapport à l'autre autour d'un axe parallèle à l'axe 10 du générateur de rayon laser.

Le tronçon 14c du chemin optique est relié au dispositif de concentration 13 du rayon laser de manière à pouvoir pivoter par rapport à ce dernier autour d'un axe parallèle à l'axe 10 du générateur de rayon laser 9.

Comme expliqué précédemment, le dispositif de concentration 12 du rayon laser est monté sur le plateau tournant 11 par l'intermédiaire de glissières qui permettent son déplacement radial et sensiblement axial par rapport aux tronçons de tube 1 et 2.

En particulier, le déplacement sensiblement axial (flèche F4) est assuré par un servomoteur qui fonctionne simultanément, en étant par exemple en relation matre-esclave, avec celui assurant l'allongement ou le raccourcissement du tronçon 14a du chemin optique. Ainsi, le chemin optique 14 ne subit aucun effort mécanique tenant à déformer la trajectoire du rayon laser lorsque le dispositif de concentration 13 se déplace axialement sur les tronçons de tube 1 et 2 en suivant leurs extrémités qui ne sont généralement pas situées dans un plan perpendiculaire à leurs axes.

Selon une variante de ce mode de réalisation, on pourrait remplacer le tronçon téléscopique 14a par un tronçon de longueur constante et placer un tronçon téléscopique entre les deux miroirs parallèles 15 qui se situent entre le tronçon 14c et le dispositif de concentration 13. Dans ce cas, un seul servomoteur suffirait pour assurer les déplacements axiaux du dispositif de concentration 13.

Les articulations du chemin optique 14 qui lui permettent de faire pivoter ses différents tronçons autour d'axes parallèles à l'axe 10 du générateur du rayon laser sont constituées de manière habituelle par des miroirs parallèles 15 qui ont été schématiquement représentés.

La figure 1A donne une vue à plus grande échelle, bien que schématique, d'une des articulations du chemin optique 14.

On voit clairement sur cette figure que les miroirs 15 parallèles sont montés pivotants l'un par rapport à l'autre autour d'un axe 10' parallèle à l'axe 10 grâce à un moyen pivotant schématisé sur la figure par des roulements 15a.

On retrouve sur les figures 2 et 3 le châssis 5 monté sur les galets 6 qui roulent sur les rails 7 ainsi que le générateur de rayon laser 8.

On a également schématiquement représenté le tronçon 14a du chemin optique 14 dont l'axe 10 est perpendiculaire au plan des figures 2 et 3, et le tronçon 14b qui peut pivoter autour de cet axe 10 perpendiculaire au plan de la figure.

Le tronçon 14b du chemin optique est constitué par deux tubes télescopiques de manière à ce que sa longueur puisse varier.

On a schématiquement représenté sur les figures 2 et 3, le vérin 16 qui, à la manière connue, permet de compenser l'action de la pesanteur sur le chemin optique et de modifier à volonté la longueur du tronçon 14b du chemin optique sans avoir à exercer d'efforts notables sur ce dernier.

Un tel vérin compensateur existe également pour assister les allongements et les raccourcissements du tronçon 14a du chemin optique qui est situé dans l'axe 10 du générateur de rayon laser.

Le chemin optique est ainsi soustrait aux efforts de la pesanteur et son parcours peut être modifié sans avoir à exercer sur lui des efforts notables.

On comprend d'après le description qui vient d'être donnée que le chemin optique 14 comporte deux tronçons 14b et 14c qui sont articulés l'un sur l'autre à la manière d'un compas autour d'un axe 17 parallèle à l'axe 10 du rayon laser à la sortie du générateur 8 tandis que le tronçon 14b du chemin optique est de longueur variable.

Le tronçon supérieur 14b de ce compas est raccordé à un tronçon 14a du chemin optique qui est coaxial avec l'axe 10 du rayon laser 9 sortant du générateur de manière à ce que ce tronçon 14 puisse pivoter librement autour de l'axe du rayon laser 10 et être déplacé selon l'axe de ce rayon laser 10.

De même, le tronçon inférieur 14c du chemin optique 14 est relié au dispositif de concentration 13 du rayon laser par une articulation 18 dont l'axe est parallèle à l'axe 10 du rayon laser sortant du générateur 8.

On comprend que grâce au dispositif qui vient d'être décrit, il est possible de conférer au dispositif de concentration des rayons lasers 13:
1") des mouvements de déplacement dans une direction radiale par rapport à l'axe des tubes à soudeur, selon la flèche 13,
2") des mouvements selon l'axe des tronçons de canalisations 1 et 2 (flèche F4), et
30) des mouvements circulaires autour de l'axe des tronçons de tube (double flèche F5), ceci grâce au plateau 11 qui tourne autour du collier 12 qui est solidaire du tronçon 2.

On a enfin représenté schématiquement sur la figure 1 comment le châssis 5 est rendu solidaire des déplacements axiaux des tronçons de tube 1 et 2 grâce à un collier 20 solidaire du tronçon de canalisation 2 qui est réuni au châssis 5 par des biellettes 20.

On a représenté schématiquement à plus grande échelle sur les figures 4 et 5, la manière dont le dispositif de concentration 13 du rayon laser est assujetti sur le plateau tournant 11.

On voit sur la figure 5 comment ce dispositif 13 est solidaire d'un détecteur de positionnement 21 qui peut de manière connue se positionner avec une grande précision par rapport à la fente existant entre les extrémités 3 des tronçons de tube 1 et 2 en utilisant par exemple un phénomène électromagnétique tel que les courants de Foucault.

Un tel détecteur de positionnement 21 permet, grâce à des servomoteurs, de déplacer constamment le dispositif 13 de concentration du rayon laser, selon les flèches F3 et F4, pour maintenir le point de focalisation du rayon laser dans la position exacte qu'il doit occuper lors du soudage, tandis qu'un dispositif moteur non représenté fait tourner le plateau Il autour de l'axe des tronçons de tube 1 et 2 à une vitesse correspondant à celle du soudage.

On a également schématiquement représenté sur les figures 4 et 5 un mode de réalisation du dispositif qui permet de maintenir alignées les surfaces internes des tronçons de tube 1 et 2.

Ce dispositif est généralement connu sous le terme anglais de "clamp".

Il comporte un noyau central 22 muni à sa périphérie de deux couronnes de pistons hydrauliques 23 qui agissent deux par deux sur des pièces d'appui 24 dont une extrémité s'applique à l'intérieur du tronçon de tube I tandis que l'autre extrémité s'applique à l'intérieur du tronçon de tube 2.

En envoyant un fluide sous pression dans la canalisation 25, on repousse les pistons 23 vers l'extérieur et l'on applique fortement les pièces d'appui 26 sur les surfaces internes des tronçons de tube 1 et 2, ce qui a pour effet de placer leurs génératrices correspondantes dans l'alignement l'une de l'autre, et de compenser ainsi les irrégularités qui existent dans la rotondité des tronçons de tube.

On a représenté sur les figures 2 et 3 deux des positions que peut occuper le chemin optique 14 lors du soudage de la périphérie des tronçons de tube 1 et 2, la tête de soudage qui est essentiellement constituée par le dispositif 13 de concentration des rayons laser et son support étant entraînée en rotation autour des tubes par le plateau tournant 11.

Conformément à l'invention, le soudage au rayon laser peut s'effectuer dans d'excellentes conditions malgré les déplacement brutaux et les vibrations auxquels le dispositif selon l'invention peut être soumis, comme cela est notamment le cas lorsqu'il travaille sur une barge en mer, ceci grâce au fait que le positionnement du point de focalisation du rayon laser est obtenu avec une grande précision en raison de l'asservissement du dispositif de concentration du rayon laser par rapport au plateau tournant dont la position est rigoureusement déterminée par rapport au tronçon de tube à souder, le chemin optique 14 du rayon laser étant totalement indépendant du positionnement du dispositif de concentration du rayon laser qui assure le soudage.

Pour mettre en oeuvre le procédé selon l'invention, on commence par mettre bout à bout les deux extrémités 3 des tronçons de tube 1 et 2 en faisant en sorte que leurs extrémités planes soient correctement appliquées l'une contre l'autre en tous leurs points, les surfaces internes des deux tronçons étant maintenues dans l'alignement l'une de l'autre par le dispositif représenté sur les figures 4 et 5. Après quoi on commence le soudage de préférence en plaçant le dispositif 13 de concentration du rayon laser en un point que l'on peut voir sur la figure 3 et qui correspond au déploiement maximum du chemin optique dans le sens des aiguilles d'une montre.

A la suite de quoi, en partant de ce point, il suffit de mettre en fonctionnement le dispositif générateur de rayon laser, et de faire tourner le plateau d'au moins 360" dans le sens inverse des aiguilles d'une montre pour réaliser automatiquement la soudure qui réunit les deux tronçons de tube.

Sur les figures 6 et 7, on a représenté un autre mode de réalisation du dispositif selon l'invention.

Dans ce mode de réalisation, deux générateurs à rayon laser 8' sont disposés de part et d'autre des tronçons de tube 1 et 2.

Le plateau tournant 11 supporte deux dispositifs de concentration du rayon laser 13' qui sont chacun raccordés à un générateur 8' par un chemin optique 14'.

Chaque chemin optique 14' comporte un seul tronçon téléscopique de grande longueur, ce qui est suffisant du fait qutil ne parcourt environ qu'un seul demi-périmètre lors de la rotation du plateau tournant 11.

Outre la simplicité des chemins optiques 14', ce mode de réalisation présente les avantages de réaliser une soudure environ deux fois plus vite que le mode de réalisation précédent et, grâce à ses articulations supplémentaires 26 à la sortie de chaque générateur, d'admettre des tronçons de tube d'axe d'orientation variable.

Dans le cas où la puissance du générateur de rayon laser ne permet pas de réaliser la soudure de toute l'épaisseur des tronçons de tube, il est possible de réaliser le soudage en deux passes, en entraînant le plateau tournant 11 en sens inverse après qu'il ait réalisé une première révolution, la position du point de focalisation du rayon laser étant bien entendu réglée lors du retour, de manière à réaliser lors de la seconde passe le soudage de la partie externe des deux tronçons de tube.

Les essais qui ont été effectués avec le dispositif selon l'invention ont permis de vérifier que l'on obtenait une excellente qualité de soudure dans des temps très courts par rapport aux techniques conventionnelles de soudage des tronçons de canalisations pour le transport d'hydrocarbures.

Il est également important de souligner que, contrairement à ce qui pouvait être craint, la qualité de la soudure est homogène sur tout le pourtour des tronçons de tube, même dans les parties basses, ce qui implique la réalisation d'un cordon de soudure qui est situé au-dessus du dispositif de concentration du rayon laser.

Il est bien entendu que le mode de réalisation qui a été décrit ci-dessus ne présente aucun caractère limitatif et qu'il pourra recevoir toutes modifications désirables sans sortir pour cela du cadre de l'invention.

En particulier, il est clair que le chemin optique entre le générateur de rayon laser et le dispositif de concentration de ce rayon peut être réalisé de manière différente, les parties télescopiques de ce chemin optique pouvant être par exemple placées en des endroits différents.

De même l'axe du dispositif générateur de laser n'est pas obligatoirement parallèle à l'axe du tube et l'on comprend qu'il suffit que la cinématique du chemin optique soit respectée de manière à ce que le rayon laser puisse parvenir dans de bonnes conditions au dispositif qui effectue sa concentration, ceci durant toute la rotation du plateau tournant.

Claims (12)

REVENDICATIONS

1. Procédé pour réunir par soudure laser deux tronçons de tube, caractérisé par le fait que par un dispositif de serrage approprié (22,23,24) on maintient les deux tronçons de tube (1,2) bord à bord par leurs extrémités (3); que l'on solidarise de l'extrémité d'un tronçon de tube (1) un plateau (11) tournant sensiblement autour de l'axe des tronçons de tube; que l'on solidarise dudit plateau (11) un dispositif (13) qui concentre le rayon laser en vue de réaliser le soudage en permettant audit dispositif de concentration (13) d'être déplacé par rapport au plateau (11) à la fois selon la direction de l'axe des tronçons de tube (1,2), et selon une direction radiale par rapport à l'axe desdits tronçons de tube; qu'à l'aide d'un détecteur de position (22) tel qu'un détecteur électromagnétique, on déplace le dispositif (13) de concentration du rayon laser par rapport au plateau tournant (11) pour le maintenir constamment par rapport aux deux tronçons de tube (1,2) dans la position qu'il doit avoir pour réaliser un soudage optimal, tandis que l'on fait tourner le plateau (11) autour des tronçons de tube à une vitesse qui correspond à la vitesse de soudage; que l'on transmet le rayon laser à partir d'un générateur (8) au dispositif de concentration (13) en vue de réaliser le soudage à l'aide d'un chemin optique (14) comportant un bras articulé (14b, 14c) qui peut avoir une longueur variable, de sorte que le chemin optique puisse se déplacer sensiblement radialement et parallèlement par rapport à l'axe des tronçons de tube.

2. Procédé selon la revendication 1, caractérisé par le fait que l'on utilise, pour le chemin optique, un double bras articulé (14b,14c) en forme de compas (14) dont une extrémité est montée pivotante autour de l'axe (10) du rayon laser (9) sortant du générateur (8), tandis que son autre extrémité est articulée sur le dispositif de concentration du rayon laser (13) supporté par le plateau tournant (11), une partie (14a) du chemin optique (14) ayant une longueur variable dans la direction de l'axe de tronçons de tube (1,2)

3. Procédé selon la revendication 1, caractérisé par le fait que lton utilise deux générateurs (8') de rayon laser disposés de part et d'autre des tronçons de tube (1,2), ainsi que deux dispositifs de concentration (13') du rayon laser montés diamétralement opposés sur le plateau tournant (11) et reliés chacun à l'un des générateurs (8') par un chemin optique constitué par un bras articulé (14') de longueur variable apte à pivoter autour d'au moins deux axes sensiblement parallèles à celui des tronçons de tube (1,2).

4. Procédé selon la revendication 3, caractérisé par le fait que chaque bras articulé (14') est apte à pivoter autour d'un axe sensiblement perpendiculaire à celui des tronçons de tube (1,2).

- 5. Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 4, caractérisé par le fait que les parties du chemin optique à longueur variable comportent deux éléments télescopiques.

6. Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 5, caractérisé par le fait que les parties à longueur variable (14a, 14b) du chemin optique (14) sont munies de dispositifs d'assistance et de compensation (16) tels que toute sollicitation tendant à déplacer le chemin optique parallèlement à l'axe des tubes ou tendant à modifier la longueur d'au moins une de ses parties, entraîne le déplacement correspondant sans qu'un effort externe notable ait à être exercé

7. Procédé selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé par le fait que pour assurer le positionnement correct du dispositif (13) de concentration du rayon laser, on utilise un détecteur (21) placé à proximité des extrémités (3) des tronçons de tube (1,2) qui doivent être soudées, à une faible distance en avant de la soudure.

8. Procédé selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé par le fait que le détecteur (21) utilise pour son fonctionnement des phénomènes électromagnétiques tels que les courants de

Foucault.

9. Procédé selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé par le fait que l'on utilise un détecteur de positionnement (21) qui positionne le point de focalisation du rayon laser aussi bien parallèlement à l'axe des tronçons de tube que dans une direction radiale par rapport à cet axe.

10. Dispositif pour mettre en oeuvre le procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 9, caractérisé par le fait qu'il comporte en combinaison : des moyens (4) pour supporter les deux tronçons de tube (1, 2) qui doivent être soudés l'un à l'autre, un dispositif (22,23,24) pour maintenir les extrémités (3) des deux tronçons de tube (1,2) en face l'une de l'autre, à une distance permettant leur soudage par le rayon laser; un plateau (11) tournant autour d'un axe sensiblement parallèle à l'axe des deux tronçons de tube (1,2) en étant supporté par une pièce (12) solidaire des tronçons de tube (1,2); un châssis (5) supportant un générateur de rayon laser (8); un moyen pour entraîner en rotation le plateau tournant (11) par rapport aux tronçons de tube à souder; un dispositif (13) de concentration du rayon laser en vue de réaliser le soudage, assujetti sur le plateau tournant (11) mais pouvant se déplacer par rapport à ce dernier à la fois parallèlement à l'axe des tronçons de tube à souder (Flèche F4) et radialement par rapport à ces derniers (Flèche F3); un chemin optique (14) comportant un bras articulé dont l'une des extrémités est reliée de manière pivotante au générateur de rayon laser (8) et dont l'autre extrémité est reliée de manière pivotante au dispositif (13) de concentration du rayon laser, ce chemin optique (14) comportant un premier tronçon télescopique (14a) lui permettant de modifier sa longueur parallèlement à l'axe des tronçons de tube, ainsi qu'un second tronçon télescopique (14b) lui permettant de modifier sa longueur perpendiculairement à l'axe des tronçons de tube; un détecteur de positionnement (21) solidaire du dispositif (13) de concentration du rayon laser qui, par l'intermédiaire d'un dispositif d'asservissement, est susceptible de déplacer le dispositif (13) de concentration du rayon laser radialement et axialement par rapport aux tronçons de tube pour assurer en permanence un soudage correct; et un moyen permettant de faire tourner le plateau (11) qui supporte le dispositif de concentration (13) du rayon laser à une vitesse convenable pour réaliser le soudage.

11. Dispositif selon la revendication 10, caractérisé par le fait qu'il est monté sur un chariot (5) de manière à pouvoir se déplacer parallèlement à l'axe des tronçons de tube, ledit chariot étant rendu solidaire d'un des tronçons de tube, de manière à pouvoir effectuer le soudage pendant un déplacement longitudinal des tronçons de tube (1,2).

12. Dispositif selon l'une quelconque des revendications 10 et 11), caractérisé par le fait qu'il comporte un dispositif de maintient (22,23,24) disposé à l'intérieur des tronçons de tube (1,2) qui comporte des barrettes d'appui (24) disposées à cheval sur les extrémités des tronçons de tube le long de la périphérie interne de ces derniers, lesdites barrettes étant repoussées fortement vers l'extérieur par exemple à l'aide de vérins hydrauliques, pour assurer l'alignement des génératrices des deux tronçons de tube.