FR2955794A1 - Procede de fabrication d'un tube a surface interne augmentee utilise dans des fours, et tubes correspondants. - Google Patents

Abstract

L'invention concerne un procédé de soudage sur la face interne d'un tube (1) d'au moins une barrette (11, 12, 14) s'étendant sensiblement longitudinalement sur la face interne de la paroi du tube (1), le procédé mettant en œuvre un chariot de soudage (2) introduit dans le tube (1), et portant au moins deux têtes de soudage placées des deux côtés de la zone de contact entre la paroi interne du tube (1) et la barrette (11, 12, 14), le chariot (2) étant déplacé le long du tube (1) de façon que les têtes des soudage soudent simultanément les deux côtés de la zone de contact entre la paroi interne du tube (1) et ladite barrette (11, 12, 14).

Description

1. Domaine de l'invention La présente invention concerne un procédé de fabrication d'un tube à surface interne augmentée qui peut être utilisé dans des fours.

L'invention porte également sur un tube à surface interne augmentée pouvant être fabriqué avec ce procédé. Le tube à surface interne augmentée selon l'invention peut notamment être utilisé dans des fours de pétrochimie ou dans des fours de réchauffage d'installation de réduction directe de minerai de fer, dénommé également four de "DRI" (de l'anglais "DIRECT REDUCTION IRON"). 2. Art antérieur Les usines de pétrochimie mettent en oeuvre des fours de craquage, ou vapocraquage, produisant de l'éthylène, et des fours de reformage à la vapeur, produisant de l'hydrogène et du monoxyde de carbone. Ces fours comportent une partie de convexion servant au préchauffage des produits à traiter et une partie de radiation dans laquelle a lieu la réaction de reformage du craquage. La partie de radiation est constituée de tubes de grande longueur à l'entrée desquels on injecte le produit à traiter préalablement préchauffé dans la partie de convexion, à savoir du méthane pour le reformage, et de l'éthane, du propane, du butane, du naphta et des hydrocarbures plus lourds pour le craquage. De la vapeur d'eau est également injectée avec le produit à traiter. Ces tubes, faits dans un matériau réfractaire, sont chauffés par radiation. La chaleur à l'intérieur des tubes provoque la rupture des chaînes carbonées des produits à traiter, ce qui permet de récupérer en sortie de tube de l'éthylène et du propylène pour les fours de vapocraquage. Dans les fours de reformage, de l'hydrogène et du monoxyde de carbone sont obtenus par réaction catalytique à partir de méthane et de vapeur d'eau.

Les fours de "DRI" fonctionnent de façon similaire aux fours de reformage et de craquage précédemment décrits. Dans ces fours, du gaz de réduction de minerais de fer préalablement élaboré dans un four de reformage circule dans des tubes de grande longueur similaire à ceux des fours de pétrochimie. Les tubes utilisés pour les fours de pétrochimie ou de "DRI" doivent être réalisés dans un alliage permettant de fonctionner à des températures de l'ordre de 1000°C ou 1100°C. Leur pression interne peut atteindre 30 bars, dans le cadre des fours de reformage. Dans ces conditions, les tubes doivent résister au fluage, c'est-à-dire aux déformations mécaniques à haute température, ainsi qu'à l'oxydation due à l'atmosphère des fours. Dans le cas des fours de vapocraquage, le matériau utilisé doit également permettre de limiter la carburation au niveau des dépôts de coke sur la surface interne du tube. Depuis de nombreuses années, la demanderesse développe des alliages de structure austénitique, fait à base de fer, de nickel et de chrome, répondant à ces critères. Ces alliages lui permettent d'obtenir des tubes de haute qualité, utilisables dans les fours de vapocraquage, de reformage à la vapeur et de "DRI".

Ces tubes présentent généralement une section circulaire interne et externe. Leur diamètre intérieur est de l'ordre de 35 à 250 mm. Leur longueur peut atteindre 6 m. Pour augmenter l'efficacité de ces tubes dans les fours de vapocraquage, de reformage à la vapeur et de "DRI", il est connu d'augmenter la surface interne des tubes. A cet effet, la demande de brevet FR 0 758 445 au nom de la demanderesse propose de fixer par soudage à la face interne de la paroi du tube plusieurs barrettes uniformément réparties sur la circonférence de la paroi interne du tube.

Le soudage de ces barrettes à l'intérieur du tube est une opération qui, au vu du peu d'espace disponible, est particulièrement difficile à réaliser. La demande de brevet FR 0 758 445 citée ci-dessus propose d'effectuer ce soudage par projection d'un faisceau d'électrons ou d'un faisceau laser sur la face externe du tube. Une telle méthode de soudage nécessite l'utilisation de matériel coûteux et délicat à mettre en oeuvre. De plus, selon le matériau utilisé, un tel soudage peut être long et consommer une grande quantité d'énergie. Par ailleurs, cette méthode de soudage crée un angle droit, sans rayon de raccordement, entre la barrette et la paroi interne du tube, ce qui peut générer un effet d'entaille thermomécanique entre la barrette et le tube. Dans les fours de vapocraquage, des dépôts de coke se forment sur les parois du tube. Pour éviter la carburation de l'alliage formant le tube, ces dépôts de coke sont régulièrement éliminés lors d'opérations de décokage, pendant lesquelles on introduit de l'air et de la vapeur d'eau dans le tube pour consumer le coke. Au niveau de l'angle droit formé entre la barrette et la paroi interne du tube, les dépôts de coke sont particulièrement difficiles à brûler entièrement. Ils risquent alors de détériorer la jonction entre le tube et la barrette. Une demande de brevet FR 7 324 295 proposait une autre méthode de soudage de barrettes sur les faces intérieures d'un tube d'échangeur de chaleur, réalisé au moyen d'électrodes enrobées de grande longueur, introduites sur toute la longueur du tube et dont l'extrémité repose, par gravité, sur une jonction entre le tube et la barrette. Pendant que l'extrémité de l'électrode enrobée réalise le soudage, la longueur de l'électrode diminue, ce qui déplace le point de soudage jusqu'à ce que toute la longueur du tube soit soudée. Cette méthode de soudage par électrode enrobée n'est pas efficace avec les matériaux utilisés pour la fabrication des tubes mis en oeuvre pour les fours de pétrochimie ou de "DRI". Une telle soudure présente également un risque de fissuration incompatible avec les conditions de service des fours de pétrochimie.

Par ailleurs, cette méthode ne permet de réaliser qu'un seul cordon de soudure à la fois. Les contraintes thermiques générées par ce cordon de soudure sont susceptibles de déformer le tube ou la barrette de telle sorte qu'il est impossible que le tube formé présente une section symétrique. En conséquence, cette méthode ne permet pas le soudage de barrettes dans un tube utilisable dans un four tel que décrit ci-dessus. 3. Objectifs de l'invention La présente invention a pour objectif de pallier ces inconvénients de l'art antérieur. En particulier, la présente invention a pour objectif de proposer un procédé de fabrication de tube à surface interne augmentée utilisable dans un four, dans lequel le soudage de barrettes sur la face interne des tubes est plus facile et plus efficace que dans l'art antérieur. L'invention a également pour objectif de proposer un tel procédé de fabrication dans lequel le soudage des barrettes sur la face interne des tubes ne génère pas de contrainte asymétrique ni de déformation des tubes, et dans lequel le risque de fissuration des soudures est réduit. 4. Exposé de l'invention Ces objectifs, ainsi que d'autres qui apparaîtront plus clairement par la suite, sont atteints par un procédé de soudage sur la face interne d'un tube d'au moins une barrette s'étendant sensiblement longitudinalement dans le tube, le procédé mettant en oeuvre, selon l'invention, un chariot de soudage introduit dans le tube, et portant au moins deux têtes de soudage placées des deux côtés de la zone de contact entre la paroi interne du tube et la barrette, le chariot étant déplacé le long du tube de façon que les têtes des soudage soudent simultanément les deux côtés de la zone de contact entre la paroi interne du tube et ladite barrette. Ce procédé de soudage permet ainsi de souder une 5 barrette sans que celle-ci ne soit déformée sous l'effet de la chaleur du soudage. Avantageusement, ce procédé réalise simultanément le soudage d'au moins deux barrettes uniformément réparties sur la circonférence de la face interne du 10 tube, le chariot de soudage portant une paire de têtes de soudage associée à chacune desdites barrettes soudées simultanément, les deux têtes de soudage de chaque paire étant placées des deux côtés de la zone de contact entre la paroi interne du tube et la barrette correspondante, 15 le chariot étant déplacé le long du tube de façon que les têtes des soudage soudent simultanément les deux côtés de la zone de contact entre la paroi interne du tube et lesdites barrette. Le soudage simultané de plusieurs barrettes 20 réparties uniformément sur la circonférence du tube, par exemple deux barrettes diamétralement opposées, trois barrettes écartées les unes des autres d'angles de 120°, ou quatre barrettes écartées les unes des autres d'angles de 90°, permet d'éviter que ces soudages n'engendrent de 25 contraintes asymétriques dans le tube, déformant fortement celui-ci. Selon une solution avantageuse, ce procédé réalise simultanément le soudage de deux barrettes diamétralement opposées sur la circonférence de la face interne du tube. 30 Cette solution permet d'utiliser un chariot de petite dimension, adapté pour le soudage de barrettes dans un tube de faible diamètre. De façon préférentielle, le chariot de soudage comprend un moyen de guidage permettant de maintenir 35 lesdites barrettes en position pendant leur soudage.

Préférentiellement, le moyen de guidage comprend au moins une rainure ménagée dans le corps du chariot de soudure, pouvant entourer partiellement une barrette. De façon avantageuse, le fond de ladite rainure est équipé de moyens de pression repoussant la barrette vers la paroi du tube. Ces moyens de pression garantissent un bon contact entre les deux éléments à souder, ce qui permet un soudage satisfaisant.

Avantageusement, lesdits moyens de pression sont constitués par au moins un galet monté en rotation dans le corps du chariot de soudure et associé à des moyens de rappel. Ces galets, en plus de la fonction de moyen de pression, peuvent avantageusement faciliter le déplacement du chariot le long du tube et des barrettes. De façon préférentielle, les parois latérales de ladite rainure sont équipées de moyens de positionnement de la barrette.

Ces moyens de positionnement, par exemple constitués par des galets, permettent d'assurer le positionnement correct des têtes de soudage par rapport à la barrette, ce qui permet un soudage satisfaisant. Selon un mode de réalisation avantageux, le chariot présente une forme adaptée pour son introduction dans le tube quand des barrettes distinctes de celles devant être soudées sont placées dans le tube. Cette forme adaptée, présentant par exemple des zones évidées, permet que le chariot effectue plusieurs passes de soudage dans le tube en étant orienté différemment par rapport à celui-ci. Des barrettes peuvent ainsi être soudées lors de chacune des passes de soudage. De préférence, le chariot est déplacé le long du tube une première fois en soudant les deux côtés de la zone de contact entre la paroi interne du tube et au moins une barrette, et au moins une seconde fois, dans une position angulaire différente, en soudant les deux côtés de la zone de contact entre la paroi interne du tube et au moins une autre barrette. Il est ainsi possible, en utilisant par exemple un chariot permettant de souder simultanément deux barrettes diamétralement opposées, de souder dans un même tube, en plusieurs passes, quatre, six, huit ou dix barrettes. Préférentiellement, le procédé de soudage met en oeuvre un soudage à l'arc à électrode non fusible.

Ce procédé permet le soudage correct des alliages de haute qualité utilisés pour les tubes de fours. Par ailleurs, il peut être mis en oeuvre avec des têtes de soudage de dimensions réduites, pouvant être introduites dans les tubes de faible diamètre.

Avantageusement, le tube est placé en position verticale pendant le soudage, le chariot de soudage étant déplacé du haut vers le bas du tube afin de réaliser le soudage. Ce soudage du haut vers le bas permet d'obtenir des 20 cordons de soudure de bonne qualité. De façon avantageuse, l'extrémité supérieure des barrettes est retenue, avant leur soudage, au niveau de l'extrémité supérieure du tube. Les barrettes restent ainsi en position le long du 25 tube sous l'effet de leur propre poids. Ainsi, leurs extrémités inférieures restent libres pendant le soudage et peuvent se dilater librement. Selon un mode de réalisation avantageux de l'invention, le procédé met en oeuvre une barrette 30 présentant, sur sa face destinée à être soudée à la paroi interne du tube, une rainure longitudinale dans laquelle est rapporté un fil d'alliage favorisant le soudage. Cette solution permet de pré-positionner un métal d'apport au niveau de la soudure, quand il n'est pas 35 possible d'utiliser des têtes de soudage avec un apport de métal. Cette solution permet d'éviter l'apparition de retassures dans les soudures.

Avantageusement, lesdites barrettes sont produites par un procédé d'extrusion. Ce procédé permet de disposer facilement de barrettes présentant la forme la plus adaptée.

Selon un mode de réalisation particulier de l'invention, le chariot de soudage est soumis, pendant son déplacement le long du tube, à un mouvement de rotation par rapport à l'axe du tube, de façon à souder la barrette en lui donnant une forme hélicoïdale inclinée par rapport à l'axe du tube. La présente invention concerne également un tube à surface interne augmentée, constitué d'alliage réfractaire de structure austénitique, présentant une teneur en carbone au moins égale à 0,30%, afin d'être utilisable dans un four à des températures supérieures à 1000°C, présentant au moins une barrette s'étendant sensiblement longitudinalement sur la face interne de sa paroi, la barrette étant fixée, selon l'invention, à la face interne de sa paroi par des cordons de soudure des deux côtés des zones de contact entre la paroi interne du tube et la barrette. Ce tube constitué d'alliage spécial très résistant peut ainsi présenter des jonctions présentant des rayons de raccordement entre les barrettes et la surface interne du tube. La fixation des barrettes est par ailleurs de bonne qualité. Avantageusement, les cordons de soudures forment des rayons de raccordement au moins égaux à 1 mm entre les barrettes et la face interne de la paroi du tube.

Ce rayon de raccordement permet de faciliter l'élimination du coke pouvant apparaître au niveau de la jointure. Préférentiellement, les cordons de soudure de ce tube sont obtenus par le procédé de soudage décrit ci- dessus.

Le tube peut être ainsi obtenu plus facilement que les procédés d'obtention de tubes à surface augmentée de l'art antérieur. 5. Liste des figures D'autres buts, avantages et caractéristiques de l'invention apparaîtront plus clairement dans la description qui suit de modes de réalisation préférés, non limitatifs de l'objet de la portée de la présente demande de brevet, accompagnés de dessins dans lesquels : - la figure 1 est une vue en perspective d'une extrémité d'un tube selon un mode de réalisation de l'invention ; - la figure 2 est une vue en perspective d'un chariot de soudage utilisable pour réaliser le tube de la 15 figure 1 ; - la figure 3 est une vue en perspective éclatée du chariot de soudage de la figure 2 ; - la figure 4 est une vue en perspective éclatée du tube de la figure 1 dans lequel est introduit le 20 chariot de soudage de la figure 2 ; - la figure 5 est une vue en perspective d'une bague de positionnement des barrettes ; - la figure 6 est une vue de coupe partielle d'un tube selon un mode de réalisation alternatif de 25 l'invention, avant son soudage. 6. Description d'un mode de réalisation 6.1 Tube à surface interne augmentée La figure 1 représente l'extrémité d'un tube 1 selon un mode de réalisation de l'invention, utilisable 30 dans un four de pétrochimie, comme un four de vapocraquage, un four de reformage à la vapeur, ou dans un four de "DRI". Pour résister aux contraintes d'un tel four, et notamment pouvoir être utilisé à des températures supérieures de 1000°C en présentant une 35 bonne résistance au fluage, ce tube est constitué d'un alliage réfractaire de structure austénitique, présentant une teneur en carbone au moins égale à 0,30%. De tels tubes ne peuvent pas être produits par extrusion, comme les tubes fabriqués dans des nuances d'acier communes, mais doivent être moulés centrifugés. Ils présentent ainsi un gros grain, considérablement plus gros que dans les aciers classiques, ce qui leur assure une meilleure résistance au fluage Ce tube 1 présente un diamètre intérieur généralement compris entre 35 et 250 mm. Pour augmenter l'efficacité du four, la surface interne de ce tube 1 est augmentée par la présence de quatre barrettes 11, 12, 13 et 14 qui sont fixées chacune longitudinalement sur la paroi interne du tube 1, sur toute la longueur du tube. Ces quatre barrettes sont uniformément réparties sur la circonférence du tube en formant les unes avec les autres des angles de 90°. Ainsi, la barrette 11 fait face à la barrette 13, et la barrette 12 fait face à la barrette 14. Les barrettes mises en place dans le tube représenté sont radiales, c'est-à-dire s'étendent selon le rayon du tube 1. De façon plus générale, toute barrette s'étendant dans le tube et augmentant sa surface interne peut être mise en oeuvre. Le tube 1 et les barrettes 11 à 14 sont constitués d'acier de haute qualité adapté à l'utilisation dans un four de pétrochimie. A titre d'exemple, le tube peut être constitué d'acier de nuance Manaurite (marque déposée) XM = 25 Cr/35Ni/0,45C (soit 25% de Chrome, 35% de Nickel et 0,45% de Carbone) et les barrettes d'acier de nuance Inox 310 = 25Cr/20Ni/0,10C (soit 25% de Chrome, 20% de Nickel et 0,10% de Carbone) ou de nuance INCOLLOY (marque déposée) 800 = 20Cr/32Ni/0,10C (soit 20% de Chrome, 32% de Nickel et 0,10% de Carbone). La fixation de ces barrettes 11 à 14 à la face intérieure du tube 1 se fait avantageusement selon un procédé de soudage à l'arc avec une électrode non fusible, usuellement appelée TIG (acronyme pour "Tungsten Inert Gaz"). Ce soudage des barrettes dans l'espace réduit de l'intérieur du tube est particulièrement difficile à réaliser. Il doit de plus présenter une bonne qualité pour assurer une bonne conductivité thermique entre les barrettes et le tube et une bonne résistance aux contraintes thermomécaniques et à la corrosion. 6.2. Chariot de soudage Ce soudage peut être réalisé, selon un mode de réalisation de l'invention, en utilisant un chariot de soudage tel que celui représenté à la figure 2. Ce chariot de soudage 2 comporte un corps 20 portant quatre têtes de soudage. Chacune de ces têtes de soudage comprend une électrode de soudage, respectivement 31, 32, 33 et 34, portée par une buse, ou torche de soudage, respectivement 21, 22, 23 et 24. Le corps 20 présente une forme s'inscrivant dans un cylindre de diamètre légèrement inférieur au diamètre intérieur du tube 1. Il comporte ainsi quatre portions arrondies 25, dont la forme est complémentaire à la surface intérieure cylindrique du tube 1.

Ce corps 20 présente également deux rainures 26, diamétralement opposées l'une de l'autre, s'étendant chacune longitudinalement entre deux des surfaces 25. Chacune de ces rainures 26 présente une forme et des dimensions adaptées pour chevaucher une des barrettes 11 à 14 devant équiper l'intérieur du tube 1. Le corps 20 comporte également deux zones évidées 27 par rapport à la forme cylindrique, espacées d'un angle de 90° avec les deux rainures 26. Ainsi, le corps 20 peut être inséré dans le tube 1 quand deux barrettes 11 et 13 sont en place à l'intérieur de ce tube, ces barrettes étant alors enserrées par les rainures 26. Cette insertion du corps 20 dans le tube peut également se faire quand les deux autres barrettes 12 et 14 sont également en place dans le tube, les zones évidées 27 du corps lui permettant d'éviter ces barrettes. 6.3. Tubes et tiges support de têtes de soudage Les torches de soudage 21, 22, 23 et 24 sont montées à une extrémité 28 du corps 20, les torches 21 et 22 étant placées de part et d'autre de l'extrémité d'une des rainures 26 et les torches 23 et 24 étant placées de part et d'autre de l'extrémité de l'autre rainure 26. Quand le chariot de soudage 2 est inséré dans le tube 1, les électrodes de soudage 31, 32, 33 et 34 peuvent ainsi être positionnées au niveau des jonctions des barrettes passant dans les rainures 26 avec la surface interne cylindrique du tube. La figure 3 est une vue arrachée du chariot de soudage 2. Cette figure permet de voir la conduite 240, prolongeant la torche de soudage 24 et s'étendant longitudinalement dans le corps 20. Cette conduite 240 permet le passage de canalisations acheminant vers la torche de soudage 24 le gaz nécessaire au soudage TIG et l'eau permettant le refroidissement de la tête de soudage, ainsi que des fils électriques permettant d'apporter l'énergie à l'électrode de soudage 34. Chacune des torches de soudage est avantageusement prolongée par une conduite similaire. Cette figure 3 permet également de voir deux galets 281 et 282, montées en rotation dans le corps 20 de telle façon que leur périphérie dépasse légèrement du niveau du fond 261 d'une des rainures 26. Quand le chariot de soudage 2 inséré dans le tube 1 et que la rainure 26 chevauche l'une des barrettes 11 à 14, le bord libre de cette barrette, qui n'est pas en contact avec la surface interne du tube, n'est ainsi pas en contact avec le fond 261 de la rainure mais avec les roues 281 et 282. Ces roues permettent donc de faciliter le coulissement du chariot de soudage 2 dans le tube 1 en limitant les frottements entre le chariot et les barrettes.

Par ailleurs, les axes de ces roues peuvent être associés à un système de ressort permettant d'exercer une pression sur les barrettes en les poussant vers la paroi interne du tube 1. Chacune des deux rainures 26 est avantageusement équipée d'un système de galets similaire. Le corps 20 peut également inclure des éléments d'appui latéraux, non représentés sur les figures, qui sont placés de part et d'autre de chacune des rainures 26 de façon à maintenir les barrettes, lors du soudage, dans une position correcte par rapport au chariot. Ces éléments d'appui latéraux peuvent par exemple être constitués par des galets similaires aux galets 281 et 282, montés perpendiculairement à ceux-ci et affleurant au niveau des parois latérales des rainures 26. 6.4. Procédé de soudage Le chariot 2 est introduit dans le tube 1 pour y réaliser le soudage des barrettes. La figure 4 montre le tube 1 arraché de telle façon que l'on puisse voir le chariot de soudage 2 qui est introduit. Pour réaliser ce soudage, le tube 1 est placé en position verticale et les barrettes 11, 12, 13 et 14 (la barrette 13 n'est pas représentée sur la figure 4) sont introduites dans le tube et sont maintenues en position par une bague de positionnement 4 placée à l'extrémité supérieure du tube. Comme le montre la figure 4, le chariot de soudage 2 est introduit dans le tube de façon à ce que ses rainures 26 chevauchent deux des barrettes 11 et 13, les têtes de soudage étant placées au-dessus du corps du chariot 2. Les électrodes de soudage sont alors positionnées des deux côtés des zones de contact entre les barrettes 11 et 13 (la barrette 13 n'est pas représentée sur la figure 4) et la face intérieure du tube 1, à proximité de l'extrémité supérieure du tube et de la bague de positionnement 4. Il est à noter que des tuyaux, non représentés sur les figures, sont reliés à l'extrémité des conduites 210, 220, 230 et 240 ménagées dans le corps 20 du chariot de soudage 2, pour permettre l'alimentation des torches et des électrodes de soudage en gaz, en eau et en électricité. Les électrodes de soudage peuvent alors commencer le soudage des barrettes 11 et 13 au tube, pendant que les galets intégrés dans le corps du chariot de soudage appuient les barrettes 11 et 13 contre la surface interne du tube. Les guides latéraux pouvant être intégrés dans les rainures 26 peuvent également participer au maintien en position des barrettes pendant ce soudage.

Pendant le soudage, le chariot 2 est déplacé vers le bas du tube à une vitesse appropriée en réalisant un cordon de soudure 6 des deux côtés de la zone de contact entre le tube de chacune des barrettes 11 et 13, grâce à un système d'entrainement (non représenté) pouvant par exemple être constitué de chaines reliées aux deux extrémités du chariot, ou d'un système de vis sans fin. Ce système d'entrainement peut avantageusement être piloté automatiquement. Après que le chariot 2 a parcouru la totalité de la longueur du tube 1, il peut être retiré du tube, puis y être réintroduit pour y effectuer un second passage dans une position tournée d'un quart de tour par rapport à sa position pendant le premier passage. Le chariot soude alors les deux autres barrettes 12 et 14.

Selon un mode de réalisation alternatif, il est également possible de réaliser le soudage en ne plaçant dans le tube que deux premières barrettes 11 et 13 pour le premier passage du chariot de soudage. Les deux autres barrettes 12 et 14 ne sont alors mise en place qu'après que les deux premières barrettes 11 et 13 soient soudées, et sont soudées à leur tour lors d'un second passage du chariot de soudage. Le tube 1 peut avantageusement être maintenu, pour le soudage des barrettes, dans une structure de support appropriée. Selon un mode de réalisation avantageux de l'invention, la mise en place du tube dans cette structure de support, ainsi que la mise en place des barrettes et l'introduction du chariot de soudage 2 dans le tube peuvent être fait dans une position horizontale, afin de faciliter ces opérations. La structure de support est ensuite basculée de façon à ce que le tube soit en position verticale pour le soudage. La position verticale du tube pendant le soudage, associée au déplacement du haut vers le bas du chariot 2, permet d'éviter l'apparition de défaut dans la soudure. Le chariot de soudage 2 en effectuant simultanément le soudage des deux côtés de la zone de contact entre le tube et deux barrettes opposées diamétralement l'une de l'autre, permet de limiter les déformations du tube 1 et des barrettes lors du soudage. En particulier, le soudage simultané des deux côtés de la zone de contact entre le tube et une barrette permet d'éviter la déformation asymétrique de cette barrette lors de son soudage. Le soudage simultané des barrettes uniformément réparties sur la circonférence du tube, ici de deux barrettes opposées diamétralement l'une de l'autre, permet d'éviter les déformations asymétriques du tube. La figure 5 représente la bague de positionnement 4 des barrettes. Cette bague comporte un anneau 41 destiné à venir en appui contre l'extrémité supérieure du tube 1. Quatre éléments de maintien 42 sont régulièrement espacés sur la circonférence de cet anneau. Chacun de ces éléments de maintien 42 comprend une rainure 43 de largeur adaptée pour recevoir l'extrémité d'une des barrettes. Des vis peuvent être vissées dans des orifices 44 ménagées dans l'anneau 41, au niveau de chacun des éléments de maintien, afin de resserrer les rainures 43 pour immobiliser les barrettes qui y sont introduites. La bague de positionnement 4, en maintenant l'extrémité supérieure des barrettes au niveau de l'extrémité supérieure du tube, permet, quand le tube est placé verticalement, de maintenir les barrettes en position correcte par rapport au tube. Il est à noter que cette bague de maintien 4, ne maintenant que les extrémités supérieures des barrettes, ne fait pas obstacle à la dilatation longitudinale de la partie inférieure des barrettes lors de leur soudage. 6.5. Mode de réalisation avec métal d'apport Le soudage des barrettes à la face interne du tube est fait, selon le mode de réalisation décrit ci-dessus et adapté aux tubes de diamètre faible, avec une technologie TIG ne mettant pas en oeuvre de métal d'apport. En effet, du fait du faible diamètre du tube, il est particulièrement difficile de faire parvenir le métal d'apport au niveau des têtes de soudage. Dans certains cas, le soudage sans métal d'apport peut générer des retassures ou des fissures au niveau des cordons de soudure, pouvant être préjudiciables à la tenue mécanique de la soudure et à la conductivité thermique entre la barrette et la paroi du tube. Selon un mode de réalisation particulièrement avantageux de l'invention, représenté par la vue de coupe partielle d'un tube sur la figure 6, le bord de la barrette 11 qui est en contact avec la surface intérieure du tube 1 peut présenter une encoche 111 s'étendant longitudinalement sur toute la longueur de la barrette. Un fil 5 de métal d'apport est inséré dans cette encoche. A titre d'exemple, si le tube est constitué d'acier de nuance Manaurite (marque déposée) XM = 25Cr/35Ni/0,45C (soit 25% de Chrome, 35% de Nickel et 0,45% de Carbone) et les barrettes d'acier de nuance Inox 310 =25Cr/20Ni/0,10C (soit 25% de Chrome, 20% de Nickel et 0,10% de Carbone) ou de nuance INCOLLOY (marque déposée) 800 = 20Cr/32Ni/0, 10C (soit 20% de Chrome, 32% de Nickel et 0,10% de Carbone), le fil 5 de métal d'apport peut être constitué d'acier de nuance Manaurite (marque déposée) 900 = 20Cr/32Ni/0,10C (soit 20% de Chrome, 32% de Nickel et 0,10% de Carbone).

Lors du soudage, la chaleur de l'arc électrique entraine la fusion des bords 112 et 113 de la barrette 11, qui sont relativement fins. Elle entraine également la fusion du fil 5 constitué d'un métal dont la nuance facilite la fusion. La barrette 1, poussée par le chariot de soudage vers la paroi du tube 1, se déplace légèrement vers celui-ci en écrasant le métal fondu, jusqu'à ce que celui-ci remplisse parfaitement les interstices entre la barrette 11 et le tube 1. Après refroidissement, la soudure ne présente ainsi aucune retassure et aucune fissure. 6.6. Avantages de l'invention Le procédé de soudage selon l'invention permet d'obtenir un tube à surface interne augmentée présentant des avantages par rapport à l'art antérieur. Il permet ainsi de réaliser le soudage efficace des barrettes sans engendrer de déformation importante des tubes.

Ainsi, le soudage simultané des deux cotés d'une barrette permet d'éviter les déformations de cette barrette lors du soudage. Il est ainsi possible de mettre en oeuvre cette méthode pour le soudage d'une seule barrette dans le tube. Il est cependant plus avantageux encore de souder simultanément les deux côtés de plusieurs barrettes réparties régulièrement sur la circonférence du tube, pour éviter les déformations du tube. De plus, les jonctions entre les barrettes et la surface interne du tube présentent des cordons de soudure 6 formant des rayons de raccordement évitant l'effet d'entaille thermomécanique pouvant générer des fissures, et facilitant l'élimination de coke, difficile à éliminer au niveau des jonctions. Le cordon de soudure forme ainsi un rayon de raccordement au moins égal à 1 mm. La jonction est ainsi protégée contre une carburation due à la présence continue de coke et pouvant la fragiliser. Par ailleurs, le soudage des barrettes à la surface interne du tube présente plusieurs avantages par rapport à l'usinage d'ailettes dans cette surface interne. Ainsi, il est possible de choisir les nuances de l'alliage formant les barrettes indépendamment de la nuance de l'alliage formant le tube. Cela permet d'adapter au mieux ces barrettes, notamment pour résister à la carburation, au cokage et au fluage. Enfin, ce procédé permet de mettre en oeuvre des barrettes plus large, dont les bords libres sont plus éloignés des parois du tube. Du fait de cet éloignement, ces bords sont, pendant l'utilisation du tube dans un four, légèrement moins chauds que les parois du tube. Cette température inférieure rend ces bords moins sensibles au fluage que le tube lui-même. Les barrettes, et particulièrement leurs bords libres, ont ainsi pour effet de renforcer mécaniquement le tube et de limiter leur déformation due au fluage. 6.7. Autres modes de réalisation de l'invention Dans les modes de réalisation représentés par les figures, les barrettes, de formes sensiblement rectangulaires, sont réalisées en découpant une plaque métallique. Selon un autre mode de réalisation possible de l'invention, ces barrettes peuvent également être produites par extrusion. Dans ce cas, elles peuvent bien évidemment présenter des formes non rectangulaires, par exemple trapézoïdales, sans que le procédé de soudage soit modifié. La forme du chariot de soudage sera dans ce cas adaptée à la forme des barrettes.

La forme de la barrette, et notamment la forme de son bord libre, opposé à son bord soudé à la paroi du tube, peut être choisie de façon à s'adapter au mieux aux conditions d'utilisation du tube. Ainsi, il peut être choisi d'éviter les angles vifs sur ce bord libre, en usinant ce bord ou en l'extrudant sans angle vif, pour y limiter les dépôts de coke. Selon un mode de réalisation particulier de l'invention, le bord de la barrette destiné à être soudé à la paroi du tube peut présenter un bourrelet, destiné à constituer un apport de matière lors du soudage, et ainsi à éviter l'apparition de retassure dans la soudure.

Les modes de réalisation représentés par les figures mettent en oeuvre deux paires de deux barrettes dans le tube. Selon d'autres modes de réalisation possible de l'invention, il pourrait être possible de souder dans le tube trois, quatre ou cinq paires de deux barrettes, sans sortir du cadre de l'invention. De même un chariot de soudage pourrait porter trois paires de tête de soudage pour souder trois barrettes simultanément. Il serait alors nécessaire, pour que le tube ne soit pas déformé par le soudage, que ces trois barrettes soient uniformément réparties sur la circonférence de la surface interne du tube, en formant entre elles un angle de 120°. Ce chariot pourrait également comporter quatre paires de têtes de soudage pour souder simultanément quatre barrettes uniformément réparties sur la circonférence de la surface interne du tube, en formant entre elles un angle de 90°. Les modes de réalisation représentés par les figures mettent en oeuvre un tube rectiligne. Il est cependant également possible de mettre en oeuvre l'invention pour le soudage de barrettes dans des tubes non rectilignes, par exemple en forme de U ou de S. Dans ce cas, les barrettes pourront ne s'étendre que sur une partie de la longueur des tubes. Il est également possible de produire de tels tubes non rectilignes en cintrant un tube rectiligne selon l'invention après le soudage de ses barrettes. Selon encore un autre mode de réalisation possible de l'invention, le chariot de soudage peut être soumis, pendant sa translation dans le tube, à un léger mouvement de rotation dans le tube. Ce mouvement à pour conséquence de tordre légèrement les barrettes au moment de leur soudage, et de leur donner une forme hélicoïdale inclinée par rapport à l'axe du tube. Suivant l'angle que l'on souhaite donner à l'hélicoïde, il peut être utile que les

Claims (19)

1. REVENDICATIONS1. Procédé de soudage sur la face interne d'un tube 5 (1) d'au moins une barrette (11, 12, 13, 14) s'étendant sensiblement longitudinalement dans le tube (1), caractérisé en ce que le procédé met en oeuvre un chariot de soudage (2) introduit dans le tube (1), et portant au moins deux têtes de soudage placées des deux 10 côtés de la zone de contact entre la paroi interne du tube (1) et la barrette (11, 12, 13, 14), le chariot de soudage (2) étant déplacé le long du tube (1) de façon que les têtes des soudage soudent simultanément les deux côtés de la zone de contact entre 15 la paroi interne du tube (1) et ladite barrette (11, 12, 13, 14).
2. 2. Procédé de soudage selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'il réalise simultanément le soudage d'au moins deux barrettes (11, 12, 13, 14) uniformément 20 réparties sur la circonférence de la face interne du tube (1), le chariot de soudage (2) portant une paire de têtes de soudage associée à chacune desdites barrettes soudées simultanément, les deux têtes de soudage de 25 chaque paire étant placées des deux côtés de la zone de contact entre la paroi interne du tube (1) et la barrette correspondante (11, 12, 13, 14), le chariot de soudage (2) étant déplacé le long du tube (1) de façon que les têtes des soudage soudent 30 simultanément les deux côtés de la zone de contact entre la paroi interne du tube (1) et lesdites barrettes (11, 12, 13, 14).
3. 3. Procédé de soudage selon la revendication 2, caractérisé en ce qu'il réalise simultanément le soudage 35 de deux barrettes (11, 12, 13, 14) diamétralement opposées sur la circonférence de la face interne du tube (1).
4. 4. Procédé de soudage selon l'une quelconque des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que le chariot de soudage (2) comprend un moyen de guidage permettant de maintenir lesdites barrettes (11, 12, 13, 14) en position pendant leur soudage.
5. 5. Procédé de soudage selon la revendication 4, caractérisé en ce que le moyen de guidage comprend au moins une rainure (26) ménagée dans le corps (20) du chariot de soudure (2), pouvant entourer partiellement une barrette (11, 12, 13, 14).
6. 6. Procédé de soudage selon la revendication 5, caractérisé en ce que le fond (261) de ladite rainure (26) est équipé de moyens de pression repoussant la barrette (11, 12, 13, 14) vers la paroi du tube (1).
7. 7. Procédé de soudage selon la revendication 6, caractérisé en ce que lesdits moyens de pression sont constitués par au moins un galet (281, 282) monté en rotation dans le corps (20) du chariot de soudage (2) et associé à des moyens de rappel.
8. 8. Procédé de soudage selon l'une quelconque des revendications 5 à 7, caractérisé en ce que les parois latérales de ladite rainure (26) sont équipées de moyens de positionnement de la barrette (11, 12, 13, 14).
9. 9. Procédé de soudage selon l'une quelconque des revendications 1 à 8, caractérisé en ce que le chariot de soudage (2) presente une forme adaptée pour son introduction dans le tube (1) quand des barrettes (11, 12, 13, 14) distinctes de celles devant être soudées sont placées dans le tube (1).
10. 10. Procédé de soudage selon l'une quelconque des revendications 1 à 9, caractérisé en ce que le chariot de soudage (2) est déplacé le long du tube (1) une première fois en soudant les deux côtés de la zone de contact entre la paroi interne du tube (1) et au moins une barrette (11, 12, 13, 14), et au moins une seconde fois, dans une position angulaire différente, en soudant les deux côtés de la zone de contact entre la paroi internedu tube (1) et au moins une autre barrette (11, 12, 13, 14).
11. 11. Procédé de soudage selon l'une quelconque des revendications 1 à 10 caractérisé en ce qu'il met en oeuvre un soudage à l'arc à électrode non fusible (31, 32, 33, 34).
12. 12. Procédé de soudage selon l'une quelconque des revendications 1 à 11 caractérisé en ce que le tube (1) est placé en position verticale pendant le soudage, le chariot de soudage (2) étant déplacé du haut vers le bas du tube (1) afin de réaliser le soudage.
13. 13. Procédé de soudage selon la revendication 12, caractérisé en ce que l'extrémité supérieure des barrettes (11, 12, 13,
14. 14) est retenue, avant leur soudage, au niveau de l'extrémité supérieure du tube (1). 14. Procédé de soudage selon l'une quelconque des revendications 1 à 13, caractérisé en ce qu'il met en oeuvre une barrette (11, 12, 13, 14) présentant, sur sa face destinée à être soudée à la paroi interne du tube (1), une rainure longitudinale (111) dans laquelle est rapporté un fil (5) d'alliage favorisant le soudage.
15. 15. Procédé de soudage selon l'une quelconque des revendications 1 à 14, caractérisé en ce que lesdites barrettes (11, 12, 13, 14) sont produites par un procédé d'extrusion.
16. 16. Procédé de soudage selon l'une quelconque des revendications 1 à 15, caractérisé en ce que le chariot de soudage (2) est soumis, pendant son déplacement le long du tube (1), à un mouvement de rotation par rapport à l'axe du tube (1), de façon à souder à la barrette (11, 12, 13, 14) en lui donnant une forme hélicoïdale inclinée par rapport à l'axe du tube (1).
17. 17. Tube (1) à surface interne augmentée, constitué d'alliage réfractaire de structure austénitique, présentant une teneur en carbone au moins égale à 0,30%, afin d'être utilisable dans un four à des températures supérieures à 1000°C, présentant au moins une barrette(11, 12, 13, 14) s'étendant sensiblement longitudinalement sur la face interne de sa paroi, caractérisé en ce que la barrette (11, 12, 13, 14) est fixée à la face interne de sa paroi par des cordons de soudure (6) des deux côtés des zones de contact entre la paroi interne du tube (1) et la barrette (11, 12, 13, 14).
18. 18. Tube (1) à surface interne augmentée selon la revendication 17, caractérisé en ce que les cordons de soudures (6) forment des rayons de raccordement au moins égaux à 1 mm entre la barrette (11, 12, 13, 14) et la face interne de la paroi du tube (1).
19. 19. Tube (1) à surface interne augmentée selon l'une quelconque des revendications 17 et 18, caractérisé en ce que les cordons de soudure (6) sont obtenus par le procédé de soudage selon l'une quelconque des revendications 1 à 14.