WO2022254151A1 - Dispositif de soudage de tube, ligne de production le comprenant, et procédé de soudage de tubes associé - Google Patents

Dispositif de soudage de tube, ligne de production le comprenant, et procédé de soudage de tubes associé Download PDF

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welding
tubes
station
tube
face
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PCT/FR2022/051045
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Jean-Yves Loreau
Julien LAVAUX
Damien ROLLOT
Nuno PEPE
Laurent POMIE
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Serimax Holdings
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Definitions

  • TITLE Tube welding device, production line comprising it, and associated tube welding method
  • the invention relates, in general, to the welding of tubes.
  • the invention relates in particular to the butt welding of metal tubes covered with a metallic coating on their internal surface for the manufacture of long pipelines for the transport of gas or oil.
  • the invention is however applicable to all sectors requiring the welding of tubes comprising a coating.
  • the non-destructive tests required after welding remain conservative due to the presence of several materials and specifically austenitic materials.
  • an additional operation such as for example the grinding of the weld beads is necessary so that the weld is sufficiently qualitative, which generates a loss of time in the process. of production or even a technical impossibility.
  • the object of the present invention is therefore to overcome the aforementioned drawbacks by increasing the productivity and the quality of the weld between two tubes comprising an internal coating and also to increase the characteristics of the final assembly.
  • the subject of the present invention is a device for automatic welding of butt tubes comprising a welding station intended to enter into a tube and a command and control station intended to be outside the tube, the welding station comprising : an orbital laser welding head with a supply of filler metal, a visual welding control system, and at least one system for blocking the position of the welding station in the tube, the command and control station comprising a laser power source, an electrical power source, a source of shielding fluids, and a control unit.
  • the production of a long tube comprising an internal coating is rapid and controlled in real time thanks to the invention.
  • the welding is more homogeneous due to its automation and especially the internal welding.
  • grinding operations are no longer necessary.
  • the welding device comprises an extraction means exiting from the welding station and configured to be gripped in order to cause the welding station to exit or enter the tube.
  • the means is a rigid rod which could also be replaced by a remote-controlled or radio-controlled motorization.
  • the welding device comprises a connection system between the welding station and the command and control station.
  • the filler metal supply is configured to bring a welding consumable to where the welding operation takes place.
  • the present invention also relates to a production line for welding tubes comprising a welding device as previously described, and comprising tube conveyors, welding stations, tube alignment systems, a feed system new tubes, a positioning system and a laser protection system intended to be positioned around the outer surface of two tubes to be welded with the welding device.
  • the production line includes equipment for welding the outside of the tubes.
  • the present invention also relates to a process for butt-welding tubes comprising the following steps:
  • the step of preparing the ends of the tubes comprises the formation of an external chamfer and an internal chamfer at the end of each face of the tube.
  • the step of performing the at least one welding pass from the outside is performed before and/or after the step of performing at least one welding pass from the inside.
  • the tubes coated on the inside with a stainless metal must first undergo a first external pass.
  • the step of visual inspection of the at least one welding pass through the interior of the tubes includes an inspection of the coloring and of the geometry of the weld bead.
  • the welding method comprises a step of installing a laser protection system on the outside of the tubes before the step of carrying out at least one welding pass through the inside of the tubing.
  • the welding station is disconnected from the command and control station of the welding device so as to align the tubes face to face, the welding station remaining in the tube previously welded while waiting to be reconnected to the command and control station.
  • the welding station is removed from the previously welded tube so as to align the tubes face to face before reintroducing the welding station into the tube.
  • FIG 1 schematically illustrates various elements of a welding device according to the invention
  • FIG 2 schematically illustrates various elements of a production line according to the invention
  • FIG 3 illustrates the different steps of the tube welding process according to the invention
  • FIG 4 illustrates different welding steps of the process according to the invention.
  • the device 1 for automatic welding of tubes 2 makes it possible to connect tubes 2 end to end and comprises a welding station 3 and a command and control station 4.
  • the orbital laser welding is carried out around the axis of the said tube to be welded.
  • the welding station 3 is intended to enter a tube 2 in order to weld the tubes 2 end to end from the inside of these tubes 2.
  • the tubes 2 to be welded are for example tubes 2 whose interior comprises a coating (not shown), for example anti-corrosion, in order to transport fluids such as gas or oil without damaging the tubes 2.
  • the welding station 3 comprises a 360° orbital laser welding head 5, a supply 6 of filler metal making it possible to supply the metal necessary for welding, a visual welding control system (not shown), and a system of locking in position (7a, 7b, 7c, 8a, 8b) of the welding station 3 in the tube 2.
  • the command and control station 4 is intended to be placed outside the tube 2.
  • the command and control station 4 comprises a laser power source 9, an electrical power source 10, a source of protection and ideally cooling fluids 11, a control unit 12.
  • the fluids of protection can be various, for example: water, air, inert gas and their operation can be simultaneous through different operating and circulation circuits.
  • the welding consumable is embedded in the welding equipment.
  • the automatic welding device 1 also comprises a rigid rod 14 coming out of the welding station 3 towards the outside of the tubes 2 and configured to be gripped in order to bring the welding station 3 out of or enter the tube 2.
  • the rod 14 is several meters long and includes a handle 15 at its end emerging from tube 2.
  • the rod can be replaced by a remote control system capable of controlling a motor connected to the displacement means of the welding device.
  • the automatic welding device 1 comprises a connection system 16 between the welding station 3 and the command and control station 4.
  • This connection system 16 makes it possible to quickly disconnect and then reconnect the welding station 3 to the command station and control 4 each time a new tube 2 is positioned at the end of the previous tube 2 to be welded together.
  • the connection is made by means of a cable 17 comprising wires comprising the laser beam, the protective and ideally cooling fluids, the electric current, as well as the control cables containing the information necessary to control the machine.
  • the 360° orbital laser weld head includes a copper nozzle through which the laser beam passes. It can rotate 360° so as to weld over the entire internal perimeter of the tubes 2 to be welded. It is completed by the filler metal inlet 6 which comes out at the same place.
  • the tube welding device thus makes it possible to focus a laser beam between the two tubes to be welded while bringing a filler metal in the form of a metal wire into the same area.
  • the filler metal feed 6 makes it possible to bring the filler metal through a wire sheath from a source of filler metal 13 to close to the orbital welding head 5.
  • the visual welding control system makes it possible to define the area to be welded before welding, to control the welding during the operation and to check that the welding is correctly carried out after the welding operation.
  • the visual welding control system is a camera or a laser profilometer.
  • the locking system in position of the welding station 3 in the tube 2 comprises a first group of three locking elements 7a, 7b and 7c and a second group of two locking elements 8a and 8b.
  • a blocking element this is not limiting, preferably there is a multitude.
  • the blocking elements 7a, 7b, 7c, 8a and 8b comprise rods or mechanisms moving radially from the central axis of the tube 2 towards the wall interior of the latter to bear against said wall in order to block the welding station 3 in its axial position along the tube 2.
  • the first group of three blocking elements 7a, 7b and 7c comprises, for each of the blocking elements, three rollers positioned at 120°, the spacing of which relative to the axis of the tube 2 is adjustable.
  • the second group of two blocking elements 8a and 8b comprises, for each of the blocking elements placed on either side of the joint 18 to be welded, a piston ramp making it possible to hold the two tubes 2 face to face and to stabilize the welding station 3. The welding is thus carried out with more precision, the welding station 3 not being able to move.
  • the blocking system is for example a pneumatic blocking system and comprises a tank 19 of compressed air.
  • the laser power source 9 is placed outside the tubes 2 and makes it possible to generate a laser beam which is then directed to the welding head 5.
  • the source of protection fluids 11 is placed outside the tubes 2 and makes it possible to send fluids such as water for a cooling circuit, air, for example for the pneumatic blocking system and welding gas to protect the environment of the welding area.
  • the control unit 12 automatically monitors and controls all welding parameters. Furthermore, the control unit 12 can automatically monitor and control, for example, the welding head positioning, rotation, and visual control mechanisms.
  • the positioning system of the welding head makes it possible in real time to properly center the device according to the invention and the associated laser welding head throughout the welding with respect to the joint plane between the tubes to be joined.
  • FIG. 2 There is shown in Figure 2 a production line 20 for welding tubes 2 comprising an automatic welding device 1 previously described.
  • the production line 20 makes it possible, from medium-sized tubes 21, to assemble these tubes 21 by butt welding so as to produce a long tube 22 for the transport of fluids.
  • the production line 20 comprises tube conveyors 23, welding stations 24, tube alignment systems 25, a supply system 26 for new tubes 21 and a laser protection system 27 intended to be positioned around the outer surface of two tubes to be welded with the welding device 1.
  • the production line includes an operator protection system.
  • the production line 20 also includes equipment for welding the outside of the tubes, not shown.
  • the welding equipment from the outside of the tubes makes it possible to complete the internal welding of the welding device 1.
  • the conveyors 23 include, for example, rollers making it possible to center and circulate along its axis the long tube 22 formed by placing medium-sized tubes 21 end to end.
  • the welding stations 24 are the locations at which the internal welding devices 1 or the external welding equipment are placed.
  • the systems for aligning 25 tubes 21 are systems for centering new medium-sized tubes 21 when they are placed end to end with the tubes already welded.
  • the supply system 26 for new tubes makes it possible to bring the medium-sized tubes 21 to the alignment systems 25.
  • the laser protection system 27 is a system placed outside the joint 18 to be welded by the welding station 3. For example, it is an opaque ring. It allows, during welding, not to let the laser beam of the welding station 3 diverge outwards and injure an operator or damage equipment.
  • the production line 20 provided with the automatic welding device 1 makes it possible to implement the method represented in FIGS. 3 and 4.
  • the method according to the invention makes it possible, among other things, to increase the mechanical characteristics of the welds, in particular on so-called inconel-clad tubes, ie metal plated with inconel, by producing the combination of a first external welding pass with a steel filler metal, then a reconstitution of the clad layer with a nickel base filler metal, then finalization of the weld from the outside with an steel supply.
  • the process for butt-welding tubes includes a first step 31 of preparing the ends of the tubes 2 to be welded.
  • Step 31 of preparing the ends of the tubes 2 to be welded comprises the formation of an exterior chamfer 28 and an interior chamfer 29 at the end of each tube 2.
  • the method then comprises a step 32 of positioning and face-to-face alignment of the tubes 2 to be welded.
  • the method then comprises welding steps with in the first place the realization (step 33) of a welding pass with the welding equipment from the outside of the tubes 2.
  • a laser protection system 27 is installed on the outside of the tubes 2 at the location where the internal welding of the following step 35 takes place.
  • a welding pass is carried out through the interior of the tubes 2 with the welding station 3.
  • the previous step 35 is repeated to carry out a second pass of welding through the inside of the tubes 2 with the welding station 3.
  • the internal chamfer 29 is filled with the welding metal, of composition metallurgically compatible with the inner lining of the tube.
  • step 33 of carrying out a welding pass is repeated with the welding equipment from the outside of the tubes 2, and this enough times to fill the external chamfer 28.
  • the welding passes are visually checked through the interior of the tubes 2 with the visual welding control system. For example, the coloring and geometry of the weld bead are checked.
  • the welding station 3 is disconnected from the command and control station 4 of the welding device 1 so as to align the tubes 2 face to face, the welding station 3 remaining in the tube 2 previously welded while waiting to be reconnected to the command and control station 4.
  • the welding station 3 is removed from the tube 2 between each welding of two tubes 2 so as to align the tubes 2 face to face before reintroducing the welding station 3 from the welding device 1 .
  • the method implemented in the context of the invention makes it possible to dispense with the grinding step during the reconstitution of the cladding layer, which is an advantage of the invention.

Abstract

La présente demande concerne un dispositif de soudage (1) automatique de tubes (2) bout à bout. Ce dispositif (1) comprend un poste de soudage (3) destiné à entrer dans un tube (2) et un poste de commande et de contrôle (4) destiné à être à l'extérieur du tube (2), le poste de soudage (3) comprenant : une tête de soudage (5) orbital laser avec une amenée (6) de métal d'apport, un système de contrôle visuel de soudage, et au moins un système de blocage en position (7a; 7b; 7c; 8a; 8b) du poste de soudage (3) dans le tube (2), et le poste de commande et de contrôle (4) comprenant une source de puissance laser (9), une source de puissance électrique (10), une source de fluides de protection (11), et une unité de commande (12).

Description

DESCRIPTION
TITRE : Dispositif de soudage de tube, ligne de production le comprenant, et procédé de soudage de tubes associé
Domaine technique
L’invention concerne, de manière générale, le soudage de tubes.
L’invention concerne en particulier le soudage bout à bout de tubes en métal recouverts d’un revêtement métallique sur leur surface interne pour la fabrication de canalisations longues pour le transport de gaz ou de pétrole.
L’invention est cependant applicable à tous les secteurs requérant le soudage de tubes comprenant un revêtement.
Techniques antérieures
La production de longues canalisations, par exemple pour le transport de gaz ou de pétrole, nécessite de souder bout à bout plusieurs tubes ayant parfois un diamètre de plusieurs dizaines de centimètres de diamètre et une longueur de plusieurs mètres.
La complexité de soudage de ces tubes bout à bout est augmentée lorsque les tubes sont recouverts d’un revêtement métallique sur leur surface interne. Ce revêtement est par exemple de l’ acier inoxydable, et permet d’empêcher une dégradation du tube par son contenu. Ce tube de soudage est rendu complexe par la combinaison de plusieurs matériaux différents aux propriétés métallurgiques, mécaniques et thermiques différentes.
Dans les systèmes actuels de production de ces canalisations, le soudage de tubes est effectué majoritairement par l’extérieur de la canalisation. Les propriétés mécaniques d’une soudure bout à bout de deux tubes claddés, c’est-à-dire de tubes avec un revêtement métallique intérieur, sont donc limitées par les propriétés des consommables de soudage existants si le soudage ne s’effectue que de l’extérieur.
De plus, les contrôles non destructifs nécessaires après soudage restent conservatifs du fait de la présence de plusieurs matériaux et spécifiquement de matériaux austénitiques. Par ailleurs, lorsque le soudage comprend une étape de soudage depuis l’intérieur des tubes, une opération additionnelle comme par exemple le meulage des cordons de soudure est nécessaire afin que la soudure soit suffisamment qualitative, ce qui génère une perte de temps dans le processus de production voire même une impossibilité technique.
Exposé de l’invention La présente invention a donc pour but de pallier les inconvénients précités en augmentant la productivité et la qualité de la soudure entre deux tubes comprenant un revêtement interne et aussi d’ augmenter les caractéristiques de l’ assemblage final.
La présente invention a pour objet un dispositif de soudage automatique de tubes bout à bout comprenant un poste de soudage destiné à entrer dans un tube et un poste de commande et de contrôle destiné à être à l’extérieur du tube, le poste de soudage comprenant : une tête de soudage orbital laser avec une amenée de métal d’ apport, un système de contrôle visuel de soudage, et au moins un système de blocage en position du poste de soudage dans le tube, le poste de commande et de contrôle comprenant une source de puissance laser, une source de puissance électrique, une source de fluides de protection, et une unité de commande.
Ainsi, la production d’un long tube comprenant un revêtement interne, par exemple composé de plusieurs tubes de longueur définie et raboutés entre eux, est rapide et contrôlée en temps réel grâce à l’invention. De plus, le soudage est plus homogène du fait de son automatisation et surtout du soudage interne. En outre, les opérations de meulage ne sont plus nécessaires. Avantageusement, le dispositif de soudage comprend un moyen d’extraction sortant du poste de soudage et configurée pour être agrippée afin de faire sortir ou entrer le poste de soudage dans le tube. De manière préférentielle, le moyen est une tige rigide qui pourrait aussi être remplacée par une motorisation télécommandée ou radiocommandée. Avantageusement, le dispositif de soudage comprend un système de connexion entre le poste de soudage et le poste de commande et de contrôle.
Avantageusement, l’ amenée de métal d’ apport est configurée pour amener un consommable de soudage là où s’ opère l’ opération de soudage.
La présente invention a également pour objet une ligne de production pour soudage de tubes comprenant un dispositif de soudage tel que précédemment décrit, et comprenant des convoyeurs de tubes, des stations de soudages, des systèmes d’alignement de tubes, un système d’ amenée de nouveaux tubes, un système de positionnement et un système de protection laser destiné à être positionné autour de la surface externe de deux tubes à souder avec le dispositif de soudage.
Avantageusement, la ligne de production comprend un équipement de soudage par l’extérieur des tubes.
La présente invention a également pour objet un procédé de soudage de tubes bout à bout comportant les étapes suivantes :
- Préparation des extrémités des tubes à souder ;
- Positionnement et alignement face à face des tubes à souder ;
- Réalisation d’ au moins une passe de soudage par l’extérieur des tubes ;
- Réalisation d’ au moins une passe de soudage par l’intérieur des tubes avec un dispositif de soudage tel que décrit précédemment ;
- Contrôle visuel de l’ au moins une passe de soudage par l’intérieur des tubes avec le système de contrôle visuel de soudage.
Avantageusement, l’étape de préparation des extrémités des tubes comprend la formation d’un chanfrein extérieur et d’un chanfrein intérieur à l’extrémité de chaque face de tube.
Avantageusement, l’étape de réalisation de l’ au moins une passe de soudage par l’extérieur est réalisée avant et/ou après l’étape de réalisation d’ au moins une passe de soudage par l’intérieur. A noter que les tubes revêtus à l’ intérieur par un métal inoxydable doivent d’abord subir une première passe externe. Avantageusement, l’étape de contrôle visuel de l’ au moins une passe de soudage par l’intérieur des tubes comprend un contrôle de la coloration et de la géométrie du cordon de soudage.
Dans un mode de mise en œuvre, le procédé de soudage comprend une étape d’installation d’un système de protection laser à l’extérieur des tubes avant l’étape de réalisation d’au moins une passe de soudage par l’intérieur des tubes.
Dans un mode de mise en œuvre, entre chaque soudage de deux tubes, on déconnecte le poste de soudage du poste de commande et de contrôle du dispositif de soudage de manière à aligner les tubes face à face, le poste de soudage restant dans le tube soudé précédemment en attendant d’être reconnectée au poste de commande et de contrôle.
Dans un autre mode de mise en œuvre, entre chaque soudage de deux tubes, on retire le poste de soudage du tube soudé précédemment de manière à aligner les tubes face à face avant de réintroduire le poste de soudage dans le tube.
Brève description des dessins
D’ autres buts, caractéristiques et avantages de l’invention apparaîtront à la lecture de la description suivante, donnée uniquement à titre d’exemple non limitatif, et faite en référence aux dessins annexés sur lesquels :
[Fig 1] illustre schématiquement différents éléments d’un dispositif de soudage selon l’invention ;
[Fig 2] illustre schématiquement différents éléments d’une ligne de production selon l’invention ;
[Fig 3] illustre les différentes étapes du procédé de soudage de tubes selon l’invention ; et [Fig 4] illustre différentes étapes de soudage du procédé selon l’invention.
Exposé détaillé d’au moins un mode de réalisation On a représenté sur la figure 1 différents éléments d’un dispositif de soudage 1 automatique de tubes creux 2 selon l’invention.
Le dispositif de soudage 1 automatique de tubes 2 permet de relier bout à bout des tubes 2 et comprend un poste de soudage 3 et un poste de commande et de contrôle 4.
Il est précisé que le soudage orbital laser s’effectue autour de l’ axe dudit tube à souder.
Le poste de soudage 3 est destiné à entrer dans un tube 2 afin de souder des tubes 2 bout à bout depuis l’intérieur de ces tubes 2. Les tubes 2 à souder sont par exemple des tubes 2 dont l’intérieur comprend un revêtement (non représenté), par exemple anti-corrosion, afin de transporter des fluides tels que du gaz ou du pétrole sans endommager les tubes 2.
Le poste de soudage 3 comprend une tête de soudage 5 orbital laser à 360°, une amenée 6 de métal d’ apport permettant de fournir le métal nécessaire au soudage, un système de contrôle visuel de soudage (non représenté), et un système de blocage en position (7a, 7b, 7c, 8a, 8b) du poste de soudage 3 dans le tube 2.
Le poste de commande et de contrôle 4 est destiné à être placé à l’extérieur du tube 2.
Le poste de commande et de contrôle 4 comprend une source de puissance laser 9, une source de puissance électrique 10, une source de fluides de protection et idéalement de refroidissement 11 , une unité de commande 12. Il est à préciser, que les fluides de protection peuvent être divers, par exemple : eau, air, gaz inerte et leur fonctionnement peuvent être simultanés à travers des circuits de fonctionnements et de circulation différents. Le consommable de soudage est embarqué dans l’équipement de soudage.
Le dispositif de soudage 1 automatique comprend également une tige 14 rigide sortant du poste de soudage 3 vers l’extérieur des tubes 2 et configurée pour être agrippée afin de faire sortir ou entrer le poste de soudage 3 dans le tube 2. Par exemple, la tige 14 mesure plusieurs mètres de long et comprend une poignée 15 à son extrémité sortant du tube 2. De manière alternative, la tige peut être remplacée par un système de télécommande apte à contrôler un moteur relier aux moyens de déplacements du dispositif de soudage.
Le dispositif de soudage 1 automatique comprend un système de connexion 16 entre le poste de soudage 3 et le poste de commande et de contrôle 4. Ce système de connexion 16 permet de déconnecter puis de reconnecter rapidement le poste de soudage 3 au poste de commande et de contrôle 4 à chaque fois qu’un nouveau tube 2 est positionné au bout du tube 2 précédent pour être soudés ensemble. La connexion s’effectue par l’intermédiaire d’un câble 17 comprenant des fils comprenant le faisceau laser, les fluides de protection et idéalement de refroidissement, le courant électrique, ainsi que la câbles de commande contenant les informations nécessaires pour contrôler la machine.
La tête de soudage 5 orbital laser à 360° comprend une buse en cuivre au travers de laquelle passe le faisceau laser. Elle peut pivoter à 360° de manière à souder sur tout le périmètre interne des tubes 2 à souder. Elle est complétée par l’ amenée 6 de métal d’ apport qui débouche au même endroit.
Le dispositif de soudage de tube permet ainsi de faire focaliser un faisceau laser entre les deux tubes à souder tout en amenant dans la même zone un métal d’ apport sous la forme d’un fil métallique.
L’ amenée 6 de métal d’ apport permet d’ amener le métal d’ apport par une gaine fil depuis une source de métal d’ apport 13 jusqu’ à proximité de la tête de soudage 5 orbital.
Le système de contrôle visuel de soudage permet de définir la zone à souder avant le soudage, de contrôler le soudage pendant l’ opération et de vérifier que le soudage est correctement effectué après l’ opération de soudage. Par exemple, le système de contrôle visuel de soudage est une caméra ou un profilomètre laser.
Le système de blocage en position du poste de soudage 3 dans le tube 2 comprend un premier groupe de trois éléments de blocage 7a, 7b et 7c et un second groupe de deux éléments de blocage 8a et 8b. A noter, qu’il est possible d’ avoir un élément de blocage, ceci n’est pas limitatif, de préférence on en a une multitude. En particulier, les éléments de blocages 7a, 7b, 7c, 8a et 8b comprennent des tiges ou des mécanismes se déplaçant radialement de l’ axe central du tube 2 vers la paroi intérieure de ce dernier pour venir en appui sur ladite paroi afin de bloquer le poste de soudage 3 dans sa position axiale le long du tube 2. Par exemple, le premier groupe de trois éléments de blocage 7a, 7b et 7c comprend, pour chacun des éléments de blocage, trois roulettes positionnées à 120° dont l’écartement par rapport à l’ axe du tube 2 est ajustable. Le second groupe de deux éléments de blocage 8a et 8b comprend, pour chacun des éléments de blocage placés de part et d’autre du joint 18 à souder, une rampe de piston permettant de maintenir les deux tubes 2 face à face et de stabiliser le poste de soudage 3. Le soudage s’effectue ainsi avec plus de précision, le poste de soudage 3 ne pouvant pas se déplacer. Le système de blocage est par exemple un système de blocage pneumatique et comprend un réservoir 19 d’ air comprimé.
La source de puissance laser 9 est placée à l’extérieur des tubes 2 et permet de générer un faisceau laser qui est ensuite dirigé jusqu’ à la tête de soudage 5.
La source de fluides de protection 11 est placée à l’extérieur des tubes 2 et permet d’envoyer des fluides tels que de l’eau pour un circuit de refroidissement, de l’ air, par exemple pour le système de blocage pneumatique et du gaz de soudage pour protéger l’environnement de la zone de soudure.
L’unité de commande 12 contrôle et commande automatiquement tous les paramètres de soudage. En outre, l’unité de commande 12 peut contrôler et commander automatiquement par exemple les mécanismes de positionnement de la tête de soudage, de rotation, et de contrôle visuel. Le système de positionnement de la tête de soudage permet en temps réel de bien centrer le dispositif selon l’invention et la tête de soudage laser associée tout au long du soudage par rapport au plan de joint entre les tubes à rabouter.
On a représenté sur la figure 2 une ligne de production 20 pour soudage de tubes 2 comprenant un dispositif de soudage 1 automatique précédemment décrit.
La ligne de production 20 permet, à partir de tubes de moyenne taille 21 , d’ assembler par soudage bout à bout ces tubes 21 de manière à produire un long tube 22 pour le transport de fluides. La ligne de production 20 comprend des convoyeurs 23 de tubes, des stations de soudages 24, des systèmes d’ alignement 25 de tubes, un système d’ amenée 26 de nouveaux tubes 21 et un système de protection laser 27 destiné à être positionné autour de la surface externe de deux tubes à souder avec le dispositif de soudage 1.
En outre, la ligne de production comprend un système de protection de l’ opérateur.
La ligne de production 20 comprend également un équipement de soudage par l’extérieur des tubes, non représenté. L’équipement de soudage par l’extérieur des tubes permet de compléter le soudage interne du dispositif de soudage 1.
Les convoyeurs 23 comprennent par exemples des rouleaux permettant de centrer et faire circuler le long de son axe le long tube 22 formé par la mise bout à bout des tubes de moyenne taille 21.
Les stations de soudage 24 sont les emplacements auxquels sont placés les dispositifs de soudage 1 interne ou les équipements de soudage externe.
Les systèmes d’ alignement 25 de tubes 21 sont des systèmes de centrage de nouveaux tubes de moyenne taille 21 lors de leur mise bout à bout avec les tubes déjà soudés.
Le système d’ amenée 26 de nouveaux tubes permet d’ amener les tubes de moyenne taille 21 vers les systèmes d’ alignement 25.
Lors de l’amenée et de l’ alignement d’un nouveau tube de moyenne taille 21 , il y a déconnexion du câble 17 reliant le poste de soudage 3 et le poste de commande et de contrôle 4.
Le système de protection laser 27 est un système placé à l’extérieur du joint 18 à souder par le poste de soudage 3. Par exemple, il s’ agit d’un anneau opaque. Il permet, lors du soudage, de ne pas laisser le faisceau laser du poste de soudage 3 diverger vers l’extérieur et blesser un opérateur ou endommager du matériel.
La ligne de production 20 munie du dispositif de soudage 1 automatique permet de mettre en œuvre le procédé représenté sur les figures 3 et 4.
Le procédé selon l’invention permet, entre autres, d’augmenter les caractéristiques mécaniques des soudures, notamment sur les tubes dits claddés inconel, i.e. métal plaqué avec de l’inconel, en réalisant la combinaison d’une première passe de soudage extérieure avec un métal d’ apport en acier, puis une reconstitution de la couche de clad avec un métal d’ apport en base nickel, puis finalisation de la soudure par l’extérieur avec un métal d’ apport acier.
Ainsi, le procédé de soudage de tubes bout à bout comporte une première étape 31 de préparation des extrémités des tubes 2 à souder. L’étape 31 de préparation des extrémités des tubes 2 à souder comprend la formation d’un chanfrein extérieur 28 et d’un chanfrein intérieur 29 à l’extrémité de chaque tube 2.
Le procédé comprend ensuite une étape 32 de positionnement et d’ alignement face à face des tubes 2 à souder.
Le procédé comprend ensuite des étapes de soudage avec en premier lieu la réalisation (étape 33) d’une passe de soudage avec l’équipement de soudage par l’extérieur des tubes 2.
Puis, on installe lors d’une étape 34, un système de protection laser 27 à l’extérieur des tubes 2 à l’emplacement où le soudage interne de l’étape 35 suivante a lieu.
Durant l’étape 35 suivante, on réalise une passe de soudage par l’intérieur des tubes 2 avec le poste de soudage 3.
Par exemple, on réitère l’étape 35 précédente pour réaliser une seconde passe de soudage par l’intérieur des tubes 2 avec le poste de soudage 3. Ainsi, le chanfrein intérieur 29 est comblé par le métal de soudage, de composition métallurgiquement compatible avec le revêtement interne du tube.
Dans un mode de réalisation, on réitère l’étape 33 de réalisation d’une passe de soudage avec l’équipement de soudage par l’extérieur des tubes 2, et ce suffisamment de fois pour combler le chanfrein extérieur 28.
Enfin, on contrôle visuellement lors d’une étape 36 les passes de soudage par l’intérieur des tubes 2 avec le système de contrôle visuel de soudage. Par exemple, la coloration et la géométrie du cordon de soudage sont contrôlées.
Afin de mettre en œuvre ce procédé de manière industrielle, on déconnecte entre chaque soudage de deux tubes 2 le poste de soudage 3 du poste de commande et de contrôle 4 du dispositif de soudage 1 de manière à aligner les tubes 2 face à face, le poste de soudage 3 restant dans le tube 2 soudé précédemment en attendant d’être reconnectée au poste de commande et de contrôle 4.
Dans un autre mode de mise en œuvre alternatif, on retire le poste de soudage 3 du tube 2 entre chaque soudage de deux tubes 2 de manière à aligner les tubes 2 face à face avant de réintroduire le poste de soudage 3 du dispositif de soudage 1.
Le procédé mis en œuvre dans le cadre de l’invention permet de s’ affranchir de l’étape de meulage lors de la reconstitution de la couche de cladding ce qui est un avantage de l’invention.

Claims

REVENDICATIONS
1. Dispositif de soudage (1) automatique de tubes (2) bout à bout comprenant un poste de soudage (3) destiné à entrer dans un tube (2) et un poste de commande et de contrôle (4) destiné à être à l’extérieur du tube (2), caractérisé en ce que le poste de soudage (3) comprend : une tête de soudage (5) orbital laser avec une amenée (6) de métal d’ apport, un système de contrôle visuel de soudage, et au moins un système de blocage en position (7a ; 7b ; 7c ; 8a ; 8b) du poste de soudage (3) dans le tube (2), et en ce que le poste de commande et de contrôle (4) comprend une source de puissance laser (9), une source de puissance électrique (10), une source de fluides de protection (11 ), et une unité de commande (12).
2. Dispositif de soudage selon la revendication 1 , comprenant un moyen d’extraction ( 14) sortant du poste de soudage (3) et configurée pour être agrippée afin de faire sortir ou entrer le poste de soudage (3) dans le tube (2).
3. Dispositif de soudage selon l’une des revendications 1 et 2, comprenant un système de connexion (16) entre le poste de soudage (3) et le poste de commande et de contrôle (4).
4. Dispositif de soudage selon l’une quelconque des revendications 1 à 3, dans lequel l’ amenée (6) de métal d’ apport est configurée pour amener un consommable de soudage.
5. Ligne de production (20) pour soudage de tubes (2) comprenant un dispositif de soudage ( 1 ) selon l’une quelconque des revendications 1 à 4, et comprenant des convoyeurs (23) de tubes, des stations de soudages (24), des systèmes d’alignement (25) de tubes, un système d’ amenée (26) de nouveaux tubes, un système de positionnement et un système de protection laser (27) destiné à être positionné autour de la surface externe de deux tubes à souder avec le dispositif de soudage (1).
6. Ligne de production selon la revendication 5, comprenant, en outre, un équipement de soudage par l’extérieur des tubes.
7. Procédé de soudage de tubes bout à bout caractérisé en ce qu’il comporte les étapes suivantes :
Préparation (étape 31) des extrémités des tubes (2) à souder ; Positionnement et alignement face à face (étape 32) des tubes à souder ;
Réalisation (étape 33) d’ au moins une passe de soudage par l’extérieur des tubes (2) ;
Réalisation (étape 35) d’ au moins une passe de soudage par l’intérieur des tubes (2) avec un dispositif de soudage (1 ) selon l’une quelconque des revendications 1 à 4 ;
Contrôle visuel (étape 36) de l’ au moins une passe de soudage par l’intérieur des tubes avec le système de contrôle visuel de soudage.
8. Procédé selon la revendication 7, dans lequel l’étape (31) de préparation des extrémités des tubes comprend la formation d’un chanfrein extérieur (28) et d’un chanfrein intérieur (29) à l’extrémité de chaque face de tube (2).
9. Procédé selon l’une des revendications 7 et 8, dans lequel l’étape (33) de réalisation de l’au moins une passe de soudage par l’extérieur est réalisée avant et/ou après l’étape (35) de réalisation d’ au moins une passe de soudage par l’intérieur.
10. Procédé selon l’une quelconque des revendications 7 à 9 dans lequel l’étape (36) de contrôle visuel de l’ au moins une passe de soudage par l’intérieur des tubes comprend un contrôle de la coloration et de la géométrie du cordon de soudage.
11. Procédé selon l’une quelconque des revendications 7 à 10, comprenant une étape (34) d’installation d’un système de protection laser (27) à l’extérieur des tubes avant l’étape (35) de réalisation d’ au moins une passe de soudage par l’intérieur des tubes.
12. Procédé selon l’une quelconque des revendications 7 à 1 1 , dans lequel, entre chaque soudage de deux tubes, on déconnecte le poste de soudage (3) du poste de commande et de contrôle (4) du dispositif de soudage (1) de manière à aligner les tubes face à face, le poste de soudage (3) restant dans le tube soudé précédemment en attendant d’être reconnectée au poste de commande et de contrôle (4) .
13. Procédé selon l’une quelconque des revendications 7 à 1 1 , dans lequel, entre chaque soudage de deux tubes (2), on retire le poste de soudage (3) du tube soudé précédemment de manière à aligner les tubes face à face avant de réintroduire le poste de soudage (3) dans le tube.
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