FR2743613A1

FR2743613A1 - Entretoise pour le soudage d'un tube a un raccord

Info

Publication number: FR2743613A1
Application number: FR9609514A
Authority: FR
Inventors: Goodwin Arthur Lycan
Original assignee: Individual
Current assignee: Amber Lycan Us; Goodwin A Lycan Trust Us; Kelly Lycan Us
Priority date: 1996-01-17
Filing date: 1996-07-29
Publication date: 1997-07-18
Anticipated expiration: 2016-07-29
Also published as: US5915737A; JPH09196250A; JP3914285B2; RU2159384C2; FR2743613B1; US6059320A

Abstract

L'invention concerne une entretoise de soudage. Elle se rapporte à une entretoise destinée à être positionnée entre une extrémité (52) d'un tube et un épaulement annulaire interne (50) d'un raccord. L'entretoise (10) comprend un organe élastique ayant un diamètre externe approximativement égal au diamètre externe du tube et ayant des extrémités espacées circonférentiellement (22, 24) et délimitant un espace (20) entre elles, des parties de corps espacées circonférentiellement, et une paire de segments axialement décalés (36-46) entre deux des parties de corps et dépassant en sens opposés, l'organe étant suffisamment élastique pour empêcher la mise en butée inélastique de l'extrémité (52) du tube et de l'entretoise (10) lorsque le tube se dilate en cours de soudage. Application au raccordement de tubes.

Description

L'invention concerne une entretoise utilisée pour séparer deux pièces de métal qui doivent être soudées l'une à l'autre.

Les tubes sont souvent soudés sur des raccords ayant un épaulement interne proche de l'extrémité du tube lorsque celui-ci est introduit dans le raccord. Lors du soudage, il faut laisser un espace prédéterminé entre le tube et l'épaulement interne du raccord. Cependant, le tube se dilate au cours du soudage et, à moins que le tube ne soit retenu afin qu'il ne vienne pas au contact de l'épaulement du raccord, la dilatation peut provoquer une fissuration du raccord ou de la soudure entre le tube et le raccord. Des procédés connus empêchent le contact du tube avec l'épaulement du raccord par disposition d'une entretoise annulaire flexible placée entre l'extrémité du tube et l'épaulement du raccord.

L'entretoise est en général plate, et elle est fendue à un emplacement, le long de son corps, les extrémités de l'entretoise étant formées de manière qu'elles possèdent des faces perpendiculaires au corps de l'entretoise et séparées l'une de l'autre. L'entretoise comporte des saillies placées sur sa longueur et qui dépassent vers l'extérieur du plan du corps de l'entretoise. Ces saillies sont en butée contre la surface du tube et le corps de l'entretoise est en butée contre l'épaulement du raccord afin qu'un espace soit formé entre le tube et l'épaulement du raccord. Lors du soudage, les saillies sont comprimées entre le tube qui se dilate et le raccord, avec conservation d'un espace entre le tube et l'épaulement du raccord.

Bien que les entretoises de la technique antérieure empêchent efficacement la fissuration du raccordant de la soudure, de telles entretoises présentent un certain nombre d'inconvénients. L'utilisateur doit positionner l'entretoise dans le raccord de manière que les saillies, et non le corps de l'entretoise, soient au contact de l'extrémité du tube.

Cette disposition est nécessaire car il arrive que, à la suite d'opérations imparfaites d'usinage, l'extrémité du tube coupé ne soit pas perpendiculaire à l'axe longitudinal du tube ou soit irrégulière du fait de la présence de protubérances ou de bavures, si bien qu'un ou plusieurs points hauts sont formés à la circonférence de l'extrémité.

Si les saillies de l'entretoise sont tournées vers l'épaulement du raccord et non à l'extrémité du tube, lorsqu'une telle extrémité de tube usinée de façon imparfaite est introduite dans le raccord, il est probable qu'un point haut vienne au contact du corps plat de l'entretoise et provoque un basculement de celle-ci qui n'est plus alignée parallèlement sur l'épaulement, si bien qu'un espace initial non convenable existe entre l'extrémité du tube et l'épaulement.

L'utilisateur, lorsqu'il dirige les saillies vers l'extrémité du tube, s'assure que l'entretoise reste alignée sur l'épaulement et que les saillies empêchent toute irrégularité ou tout point haut à l'extrémité du tube de venir au contact du corps plat de l'entretoise puisqu'il ne fléchit pas. Ainsi, l'utilisateur doit vérifier l'orientation convenable de l'entretoise chaque fois qu'il place une entretoise entre un tube et un épaulement de raccord.

Les aciers inoxydables, tels que l'acier inoxydable formé à froid de la série 300, sont très sensibles à la fissuration par corrosion sous contrainte dans certaines conditions d'utilisation. Ainsi, la surface relativement étendue du corps plat d'entretoise qui est au contact de l'épaulement du raccord est indésirable car une grande surface de contact augmente la probabilité d'une corrosion par formation de crevasses et par piquage de l'entretoise et du raccord. Le contact entre l'entretoise et l'épaulement du raccord gêne aussi la passivation par obstruction de la circulation de l'agent de passivation entre les surfaces en contact. En outre, cette grande surface de contact accroît l'apparition d'un défaut d'alignement de l'entretoise dû à la saleté présente entre l'entretoise et l'épaulement du raccord.

En outre, lorsque l'acier dans l'entretoise est déformé pour la formation des saillies sur le corps plat d'entretoise, l'acier conserve des contraintes résiduelles. Ces contraintes affaiblissent l'entretoise au niveau des parties arrondies formées entre les parties plates du corps et les saillies et peuvent provoquer une fissuration par corrosion sous contrainte dans certaines conditions d'utilisation.

Enfin, la séparation formée dans le corps de l'entre- toise doit être suffisamment large pour permettre une dilatation circonférentielle de l'entretoise sans que ses extrémités ne viennent en contact. Cependant, un espace initial minimal entre les extrémités de l'entretoise est souhaitable car plus l'espace initial est grand et plus le risque d'enroulement des extrémités de l'entretoise vers le trajet de circulation dans le tube est élevé lorsque l'entretoise se dilate au cours du soudage. Comme les extrémités plates formant la partie séparée ne peuvent pas se dilater au-delà de leur point de rencontre, l'espace initial entre les extrémités doit être relativement grand.

Selon la présente invention, une entretoise flexible de forme annulaire possède des ensembles de segments appariés décalés, espacés circonférentiellement et disposés suivant la longueur du corps de l'entretoise. L'entretoise est plane, à l'exception de ces segments décalés appariés.

Chaque paire de segment s décalés délimite deux saillies dépassant axialement. L'une des saillies est bombée vers l'extérieur afin qu'elle soit au contact de l'extrémité du tube, et l'autre saillie est bombée vers l'extérieur du côté opposé afin qu'elle soit au contact de l'épaulement du raccord, si bien que la séparation voulue est obtenue entre l'extrémité du tube et l'épaulement du raccord. Lorsque le tube se dilate en cours de soudage, les deux saillies de chaque paire de segment s décalés sont comprimées et provoquent une dilatation circonférentielle de l'entretoise. La partie de séparation de l'entretoise détermine deux extrémités distantes de l'entretoise. L'une des extrémités distantes a une gorge. L'autre extrémité a une languette correspondant à cette gorge. Lorsque l'entretoise se dilate circonférentiellement sous la force de compression du tube qui se dilate, les extrémités distantes se rapprochent au point que la languette pénètre dans la gorge, mais sans être à son contact.

Ainsi, l'invention a pour objet la réalisation d'une entretoise qui assure la conservation de l'espace convenable entre un tube et un raccord pendant le soudage.

L'invention a aussi pour objet la réalisation d'une entretoise qui empêche la fissuration de la soudure entre un tube et un raccord au cours du soudage.

L'invention a aussi pour objet la réalisation d'une entretoise qui maintient un espace convenable entre un tube et un raccord lors du soudage indépendamment du côté de l'entretoise qui est au contact de l'extrémité du tube.

L'invention a aussi pour objet une entretoise qui évite les effets de corrosion d'un contact prolongé avec un tube ou un épaulement de raccord.

L'invention a aussi pour objet la réalisation d'une entretoise qui conserve les contraintes minimales à la suite de l'opération de mise en forme afin que la fissuration par corrosion sous contrainte soit évitée pendant l'utilisation.

L'invention a aussi pour objet la réalisation d'une entretoise qui assure le maintien d'un alignement convenable par rapport à un épaulement de raccord ayant une surface contaminée ou irrégulière.

L'invention a aussi pour objet la réalisation d'une entretoise qui facilite la passivation des réseaux de conduites.

D'autres caractéristiques et avantages de l'invention ressortiront mieux de la description qui va suivre, faite en référence aux dessins annexés sur lesquels
la figure 1 est une vue en perspective de l'entretoise selon l'invention
la figure 2a est une coupe en élévation latérale d'un tube et d'un raccord avant soudage avec l'entretoise de la figure 1 placée entre eux, le tube étant fixé par de points de soudure au raccord
la figure 2b est une coupe en élévation latérale d'un tube et d'un raccord après soudage sur l'entretoise de la figure 1, introduite entre eux
la figure 3a est une coupe en perspective d'un tube et d'un raccord avant soudage, l'entretoise de la figure 1 étant introduite entre eux
la figure 3b est une coupe en perspective d'un tube et d'un raccord après soudage lorsque l'entretoise de la figure 1 a été introduite entre eux
la figure 4 est une vue partielle en élévation latérale de l'entretoise selon l'invention, pratiquement suivant la ligne 4-4 de la figure 1, indiquant en trait interrompu la séparation de l'entretoise lorsque celle-ci a subi une dilatation circonférentielle maximale
la figure 5 est une vue en plan d'une entretoise dans un second mode de réalisation de l'invention, introduite dans un raccord
la figure 6 est une coupe en élévation latérale de l'entretoise selon l'invention suivant la ligne 6-6 de la figure 3a, lorsque le tube est retiré du raccord
la figure 7 est une coupe en élévation latérale du second mode de réalisation d'entretoise selon l'invention, suivant la ligne 7-7 de la figure 5 pratiquement.

On se réfère maintenant aux dessins et plus précisément à la figure 1 ; une entretoise pour tube portant la référence générale 10 comprend des parties 12, 14, 16 et 18 de corps aplati de forme annulaire. Un espace 20 est délimité entre une extrémité 22 de la partie 14 de corps et une extrémité 24 de la partie 16 de corps. L'extrémité 22 possède une languette 26 qui en dépasse. L'extrémité 24 possède une gorge 28 correspondant à la languette 26.

L'entretoise 10 a aussi une première paire de segments décalés 30, formés entre les parties de corps 12 et 14 et interconnectant celles-ci, une seconde paire de segments décalés 32 formés entre les parties de corps 16 et 18 et raccordant celles-ci, et une troisième paire de segments décalés 34 formés entre les parties de corps 18 et 12 et les raccordant. Les segments décalés 36, 38, 40 sont bombés vers l'extérieur de l'entretoise 10 dans un sens, et les segments restants 42, 44, 46 sont bombés vers l'extérieur dans l'autre sens. Tous les segments décalés 36, 38, 40, 42, 44 et 46 dépassent pratiquement d'une même distance les parties adjacentes de corps 12, 14, 16 et 18 de l'entretoise 10. Les paires de segments décalés 30, 32, 34 sont placées à intervalles angulaires égaux les unes par rapport aux autres afin que l'entretoise 10 puisse prendre une orientation pratiquement parallèle à l'épaulement 50, entre l'épaulement 50 du raccord 12 et l'extrémité 52 du tube 54, comme indiqué sur les figures 2a et 2b. L'entretoise 10 est formée d'un matériau flexible, par exemple un fil de soudage d'acier inoxydable, si bien que les segments décalés 36, 38, 40, 42, 44 et 46 fléchissent lorsque le tube 54 se dilate longitudinalement, c'est-à-dire lorsque le tube 54 absorbe la chaleur dégagée pendant la formation de la soudure 58.

On considère maintenant le mode de fonctionnement.

Comme l'indiquent les figures 2a et 3a, l'entretoise 10 est placée dans le raccord 48 et est positionnée contre l'épaulement 50. Le tube 54 est alors introduit dans l'embout 48 jusqu'à ce que l'extrémité 52 du tube soit au contact de l'entretoise 10 et comprime légèrement celle-ci entre le tube 54 et I'épaulement 50. Le tube 54 est légèrement fixé par soudure par points au raccord 48, pour la préparation du soudage.

Les figures 2b et 3b représentent la disposition relative de l'entretoise 10 et du tube 54 lorsque la soudure 58 est formée entre le tube 54 et le raccord 48. Le tube 54 absorbe la chaleur au cours du soudage et se dilate dans la direction 56. Cette dilatation repousse l'extrémité 52 du tube en contact par compression avec les segment s décalés 42, 44, 46. La compression provoque un aplatissement partiel des segments décalés 36, 38, 40, 42, 44, 46 avec un aplatissement partiel qui provoque une dilatation circonférentielle de l'entretoise 10. Lorsque la chaleur de soudage provoque une dilatation importante du tube 54 dans la direction 56, la dilatation circonférentielle résultante peut provoquer une pénétration de la languette 26 dans la gorge 28 comme mieux représenté sur la figure 3b. Cependant, l'espace initial entre les extrémités 22, 24, avant formation de la soudure 58, suffit pour que, même lorsque des segments décalés 36, 38, 40, 42, 44, 46 sont totalement comprimés pendant le soudage, la languette 26 de l'extrémité 22 ne soit pas au contact de la gorge 28 de l'extrémité 24 lors de la dilatation circonférentielle de l'entretoise 10. En outre, la dilatation diamétrale de l'entretoise 10 peut être faible lorsqu'un espace diamétral initial existe entre l'entretoise 10 et le raccord 48.

La hauteur totale dans l'entretoise 10, mesurée à partir des crêtes des segments décalés 36, 38, 40 et jusqu'aux crêtes des segments 42, 44, 46 est déterminée afin qu'elle dépasse la dilatation maximale calculée du tube 54 et du raccord 48 au niveau de l'entretoise 10 pendant le soudage, si bien que les segments décalés 36, 38, 40, 42, 44, 46 ne sont jamais suffisamment comprimés pour permettre un contact non élastique entre l'extrémité 52 du tube, l'entretoise 10 et l'épaulement 50 du raccord. Ainsi, même sous la compression maximale, l'extrémité 52 du tube et l'épaulement 50 du raccord ne sont pas au contact des parties 12, 14, 16, 18 du corps de l'entretoise.

La figure 4 représente les extrémités 22, 24 de 1'entretoise qui forment 1'espace 20. Les traits pleins représentent la disposition relative de la languette 26 et de la gorge 28 avant le soudage, comme indiqué sur les figures 2a et 3a. L'espace 20 est délimité par le bout de languette 26 et la partie supérieure des nervures formant la gorge 28. Lorsque l'entretoise 10 s'allonge du fait de la compression du tube 54 au cours du soudage, la languette 26 et la gorge 28 se déplacent l'une vers l'autre. Les traits interrompus de la figure 4 indiquent la relation entre la languette 26 et la gorge 28 après soudage, pour la compression maximale, comme indiqué sur les figures 2b et 3b. La languette 26 s'étend dans la gorge 28 mais n'est pas à son contact. Comme l'indique le dessin, l'espace 20 doit être plus large pour permettre une même dilatation circonférentielle lorsque les extrémités 22, 24 sont plates et perpendiculaires, par rapport à des extrémités en forme de languettes et de gorges coopérantes représentées sur la figure 4. Ainsi, comme l'espace initial 20 est plus étroit, la languette 26 et la gorge 28 réduisent la probabilité que les extrémités 22, 24 se recourbent dans le trajet d'écoulement à l'intérieur du tube, pendant le soudage.

I1 apparaît, d'après la description qui précède, que l'introduction de l'entretoise 10 dans le raccord 48 avec les segments décalés 36, 38, 40 au contact de l'épaulement 50, comme indiqué sur les figures 2a, 2b, 3a et 3b, ou de manière que les segments décalés 42, 44, 46 soient au contact de l'épaulement 50, n'a pas d'importance. Dans les deux cas, les segments décalés opposés sont au contact de l'extrémité 52 du tube si bien qu'un espace acceptable est formé entre l'épaulement 50 et l'extrémité 52 du tube, avec une orientation sensiblement parallèle de l'entretoise 10 et de l'épaulement 50 même lorsque l'extrémité 52 du tube a une forme irrégulière ou n'est pas perpendiculaire à l'axe longitudinal du tube 54. Ainsi, il n'est pas nécessaire que l'utilisateur vérifie l'orientation de l'entretoise avant de l'installer dans le raccord.

Comme l'extrémité 52 du tube et l'épaulement 50 ne sont chacun qu'au contact d'une petite surface de chacun des trois segments décalés quelle que soit l'orientation, le risque de corrosion est réduit, et le risque de perturbation par la saleté entre l'entretoise 10 et l'épaulement 50 est minimal. Enfin, comme la déformation ou l'allongement nécessaire pour la formation de segment s décalés suffisamment en saillie donnant un espace convenable entre l'extrémité 52 du tube et l'épaulement 50 est partagé également entre les segments décalés opposés de chaque paire, la contrainte résiduelle de l'entretoise 10 est réduite au minimum.

On se réfère maintenant au mode de réalisation des figures 5 à 7 sur lesquelles les éléments identiques ou analogues à ceux des modes de réalisation des figures 1 à 3b sont désignés par les références numériques correspondantes mais augmentées d'une centaine. L'entretoise 110 a des plats 60, 62 et 64 correspondant aux paires de segments décalés 130, 132, 134. Comme tous les segments décalés 136, 138, 140, 142, 144, 146 sont placés le long de l'un des plats 60, 62, 64, les lignes de contact des crêtes des segments décalés 136, 138, 140 et de l'épaulement 150 sont plus éloignées de la paroi interne 66 que les lignes correspondant aux segments décalés 36, 38, 40 du mode de réalisation des figures 1 à 3b. Cet espace supplémentaire empêche la suspension des segments décalés 136, 138, 140 au-dessus de l'épaulement 150 sur le rayon 68 qui peut être formé entre la paroi interne 66 et l'épaulement 150 lorsque les outils utilisés pour l'usinage de l'épaulement 150 sont usés. Comme l'indiquent les figures 5 et 6, les plats 60, 62, 64 évitent ainsi une erreur 70 d'espacement qui peut s'ajouter lors du soudage d'une série de tubes dans une direction, et permettent à l'entretoise 110 de déterminer un espace constant et prédéterminé entre les crêtes des segments décalés 142, 144 et 146 et l'épaulement 150, même en présence d'un rayon 68.

Ainsi, suivant une caractéristique avantageuse, un premier segment est contigu à un autre segment, les segments ayant ensemble une section longitudinale de forme pratiquement sinusoidale. Suivant une autre caractéristique avantageuse, l'une des extrémités distantes a une saillie qui dépasse et l'autre des extrémités a une cavité destinée à loger la saillie lorsque l'entretoise se dilate circonférentiellement au cours du soudage.

Il est bien entendu que l'invention n'a été décrite et représentée qu'à titre d'exemple préférentiel et qu'on pourra apporter toute équivalence technique dans ses éléments constitutifs sans pour autant sortir de son cadre.

Claims

REVEND a CBTI ONS

1. Entretoise destinée à être positionnée entre une extrémité (52) d'un tube et un épaulement annulaire interne (50) d'un raccord dans lequel l'extrémité (52) du tube est introduit avant le soudage du tube au raccord, l'entretoise (10) étant caractérisée en ce qu'elle comprend un organe élastique destiné à être positionné entre le tube et l'épaulement (50) afin que l'espace entre ceux-ci soit réglé, et ayant une dimension diamétrale externe approximativement égale à la dimension diamétrale externe du tube, l'organe ayant des extrémités espacées circonférentiellement (22, 24) et délimitant un espace (20) entre elles, des parties de corps espacées circonférentiellement, et une paire de segments axialement décalés (3046, 130-146) entre deux des parties de corps, les segments (3046, 130-146) dépassant dudit organe en direction axiale en sens opposés, si bien que l'un des segments (3046, 130-146) est destiné à être au contact de l'extrémité (52) du tube et un autre segment à être au contact de l'épaulement (50), l'organe étant suffisamment élastique pour empêcher la mise en butée inélastique de l'extrémité (52) du tube et de l'entretoise (10) lorsque le tube se dilate en cours de soudage.

2. Entretoise selon la revendication 1, caractérisée en ce que les segments décalés (3046, 130-146) dépassent de distances égales dudit organe.

3. Entretoise selon la revendication 1, caractérisée en ce que ledit organe comprend plusieurs paires de segments décalés (30- 46, 130-146) placées sur ledit organe avec des intervalles angulaires.

4. Entretoise selon la revendication 1, caractérisée en ce qu'un premier segment est contigu à l'autre segment, les segments (30- 46, 130-146) ayant ensemble une section longitudinale de forme pratiquement sinusoïdale.

5. Entretoise selon la revendication 1, caractérisée en ce que l'une des extrémités espacées (22, 24) a une saillie (26) qui dépasse et l'autre des extrémités (22, 24) a une cavité (28) destinée à loger la saillie (26) lorsque l'entretoise (10) se dilate circonférentiellement au cours du soudage.

6. Entretoise selon la revendication 3, caractérisée en ce que ledit organe a une forme générale annulaire, à l'exception de plusieurs plats (60, 62, 64).

7. Entretoise selon la revendication 6, caractérisée en ce que chacune des paires de segments décalés (30-46, 130-146) est disposée sur un plat respectif.

8. Entretoise selon la revendication 7, caractérisée en ce que ledit organe a une première dimension radiale externe au niveau des segments décalés (30-46, 130-146) et une autre dimension radiale externe au niveau des parties de corps, la première dimension radiale étant inférieure à l'autre dimension radiale.

9. Entretoise destinée à maintenir à distance une extrémité (52) de tube et un épaulement annulaire interne (50) d'un raccord dans lequel l'extrémité (52) de tube est introduite avant soudage du tube au raccord, l'entretoise (10) étant annulaire et ayant une dimension diamétrale externe approximativement égale à la dimension diamétrale externe du tube, l'entretoise (10) étant caractérisée en ce qu'elle comprend

plusieurs parties aplaties et allongées de corps qui sont espacées et se trouvent dans un plan pratiquement commun, deux des parties de corps ayant des extrémités (22, 24),

plusieurs segments (30-46, 130-146) décalés axialement par rapport aux parties aplaties de corps, chacun des segments décalés (3046, 130-146) étant placé entre deux des parties aplaties de corps et raccordant ainsi les deux parties de corps, les segments (3046, 130-146) étant suffisamment élastiques pour s'aplatir partiellement sous l'action de la force de compression appliquée par l'extrémité (52) du tube lorsque celui-ci se dilate en cours de soudage, et

un espace (20) délimite par les extrémités (22, 24) des deux parties distantes de corps, cet espace (20) compensant ainsi la dilatation circonférentielle de l'entretoise (10) lorsque les segments décalés (30-46, 130-146) sont partiellement aplatis, l'une des extrémités (22, 24) ayant une saillie (26) qui dépasse et l'autre des extrémités (22, 24) ayant une cavité (28) destinée à loger la saillie (26) lorsque l'entretoise (10) se dilate circonférentiellement au cours du soudage.

10. Entretoise selon la revendication 9, caractérisée en ce que la saillie (26) forme une languette et la cavité (28) délimite une gorge.

11. Entretoise selon la revendication 9, caractérisée en ce que les segments décalés (30-46, 130-146) dépassent de distances égales du plan des parties allongées et aplaties de corps.

12. Entretoise selon la revendication 9, caractérisée en ce que les segments décalés (30-46, 130-146) sont disposés sur le corps avec des intervalles angulaires.