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Prooédé de fabrication de tubes soudés à la chaude soudante
La présente invention a trait à un procédé de fabrica- tion de tubes soudés à la chaude soudante.
L'un des objets de l'invention consiste à produire d'u- ne manière rapide et économique des tubes en acier et en fer soudés à la chaude soudanto d'une manière parfaite et présen- tant des parois .épaisses, de (façon à obtenir des soudures lis ses et impeccables, dont la résistance est comparable ou supé-
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rieurs à celle du tube lui-même.
Le procédé, objet de la présente invention, offre l'a- vantage particulier de produire, à un prix de revient peu éle- vé, des tubes soudés à la chaude soudante et à paroi épaisse et présentant les dimensions de petits calibres qui n'avaient été réalisées jusqu'ici qu'avec la plus grande difficulté at qui avaient donné peu de bénéfices ou occasionné aux fabricants des pertes très àmportantes.
Des tubes de ce genre comprennent des conduits utilisés pour la circulation de fluides, tels que : dela vapeur, de l'eau, de l'air, des gaz, etc...pour des installations domestiques et autres emplois analogues. Ces tubes sont généralement définis en indiquant la valeur de leur diamètre intérieur.
Le procédé dont s'agit convient parfaitemont à une fabrication extrêmement économique de tubes de calibres faibles et moyens, dont le dia- mètre intérieur varie entre 3 mm et 10 cm. -et dont l'épaisseur de la paroi oscille généralement entre 2,5 mm. environ et 6 mm. environ, bien que ces dimensions ne doivent/être considérées comme étant limitatives, puisque le procédé peut s'appliquer à la fabrication de tubes de dimensions plus importantes, si on le désire, et à des conduits en général, indépendamment du but dans lequel ils peuvent être utilisés.
Pour des buts commerciaux, des tubes soudés à la chaude soudante, du genre de ceux indiqués précédemment, ont été pro- duits presque entièrement par le procédé au four. Conformément à un mode de mise en oeuvre de ce procédé, des bandes de métal, battues de façon à être planes et ayant une longueur limitée, sont entraînées, après avoir été chauffées dans un four légero ment au-dessus de la température de soudure, à travers un moule ou gabarit ou à travers une succession de ces appareils,à l'in- térieur desquels la bande de métal prend une forme tubulaire et où ses bords sont rapprochés l'un de l'autre et réunis après application d'une forte pression.
Suivant ,une variante de mise
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.en oeuvre du procédé, des laminoirs ont été utilisés pour for- mer et souder des tubes en partant de bandes de métal chauffées à l'intérieur du four; il est également bien connu de reoour-
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bar ces bandes dd faon à lour doiiiiur lu. forma d'un U ou d'un tube non fermé, et ce avant de les introduire à 1'intérieru du four. Un procédé continu de fabrication des tubes soudés a éga- lement consisté à déployer une bande métallique plane ayant une longueur illimitée,à la fairepasser dans un four où elle est chauffée progressivement jusqu'à la température de soudure, puis à la faire passer dans des laminoirs qui lui donnent la
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forme voulue ut où lus tubea formus sont uoudou.
Au lieu de chauffer, à 1'intérioe du four, le métal jusqu'à la température ou au-dessus de la température à laquel- le les bords de ce flan métallique se trouvent réunis après l'application d'une pression, il est également connu de ohauf- fer, à l'intérieur du four, et à une température plus basse, ce flan métallique et à diriger u courant d'air ou d'oxygène sur les bords de ce flan, avant que ces derniers soient pressés 1'un contre l'autre. De cette manière, la température des bords du flan peut être suffisamment élevée pour que les dits bords soient réunis par la seule application d'une forte pression, mais aux dépens du métal lui-même, l'augmentation de températu- re étant due à l'oxydation rapide qui s'est produite.
Ue procé- dé, bien entendu, est délicat et les soudures ainsi réalisées sont susceptibles de ne pas offrir une sécurité absolue.
Dans les tubes soudés à la chaude soudante suivant l'un des procédés précités, les soudures réalisées sont obtenues par adhérence, ainsi que le met en évidence le fait qu'une soudure de ce genre, après sa rupture, fait apparaître généralement la surface originaire du métal.
Alors que ces procédés de fabrication ont été réalisés
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atti' uno 6LJ!lQllo llttb uu UlU1UQ t'C:Ul<.1g <.10.111;1 Ù.;.rr61'Q11.Lo;j imnLa,lla- tions, il ressort généralement de lexamen de ces procédés que
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les soudures ainsi produites ont, vraisemblablement, l'inoonvé- nient non seulement d'être loin de présenter une résistance ab- solue, mais encore de risquer d'offrir beauooup d'imperfections.
Le point de fusion du fer ou de l'acier est l'un de ceux qui n'existent qu'entre des limites strictes de température et il est par puits, nécesaire pour l'opérateur de vérifier avec exactitude, par l'aspect que présente le métal, la température à laquelle-se trouve ce dernier au moment où il sort du four avant d'être envoyé dans le gabarit ou les laminoirs. Si la tem- pérature de ce métal est un peu trop basse, les bords du tube métallique ne se réuniront pas, quelle que'soit la pression ap- pliquée, tandis que, si cette température est un peu trop éle-
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v6ti, 1' ,oier ue trouve brÜl6, ou, a'il n ' ueb pua brûlé, il est souvent suffisamment mou pour se ployer à l'intérieur du- gabarit ou laminoir.
Les bords du tube ne se trouvent souvent pas sui- vant le même alignement et l'intérieur du tube peut présenter une grande quantité de bavures. Une erreur dtappréoiation dans la température du métal, erreur qui se produit souvent, peut avoir pour conséquence de faire manquer l'opération de soudure et donne lieu à la production d'une grande quantité de déchets de tube;.
Dans le cas habituel où l'on ne dirige pas un oourant d'air ou d'oxygène sur les bords du flan métallique, lorsque ce dernier sort du four, la pièce de métal, qu'elle soit plane ou reoourbée, peut être'suffisamment chauffée, à l'intérieur du
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(tout, u..doilJ1u, do lu, touiporaturu d4il Boudura pour provoquer usa grande perte de chaleur avant que se produise la soudure vérita- ble, Une grande quantité de tubes ainsi fabriqué)) est brûlée à un point tel que le métal se trouve fortement affaibli et que les tubes ne résistent pas à une cubure
Dans les prooédés ordinaires de'soudure au four et aveo application d'une pression,
il est d'usage courant de réchauffer
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le tube soudé et de le faire repasser une ou plusieurs fois à travers les gabarits ou les laminoirs afin de resserrer le mé-. tal et d'augmenter la résistance de la soudure. Ces opérations de réchauffage et de passages répétés des tubes dans les lami- noirs augmentent naturellement le prix de revient du produit.
La température à laquelle le métal est chauffé a pour conséquence de rendre ce métal susceptible d'être attaqué par l'oxygène de l'air au moment où il sort du four,, s'il n'a pas été déjà oxydé à l'intérieur de ce dernier, et la présence doxy de constitue toujours un obstacle à la soudure au marteau ou par pression.
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Le Chalumeau oxy-.wotylqn3lue a lL6 UL11106 !lU!' unau 1.:1..1.'- ge échelle pour la soudure par fusion de joints longitudinaux de tubes ayant de faibles dimensions et dont les parois sont min- ces si on les compare au diamètre des tubes ; il a été égale- ment utilisé pour la soudure de joints d'éléments tubulaires particuliers, mais le prix de revient du procédé a été prohibi- tif si on le oompare à celui du procédé au four pour la soudure de tubas de fabiels dimensions et de parole épaisses par rap- port au diamètre de ces tubes.
Des produits de ce genre doivent être fabriquée en grande quantité pour être vendus à un prix peu élevé et la vitesse linéaire de la soudure au ohalumeau oxy- aoétylénique, telle qu'elle est pratiquée jusqu'ioi, est beau- coup trop lente dans le cas de son application à des tubes à parois épaisses. Des soudures au chalumeau oxy -aoétylénique,
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lor"qu'11e" acat rQBlig6aQ oonvonaUlnmont, sont très avantageu- ses paroe que les éléments se trouvent véritablement fondus en- semble et réunis d'une manière résistante et homogène, contrai- rement à ce qui se produit dans le cas de la soudure par adhé- renoe obtenue par le procédé au four et parce qu'elles ne sont pas des soudures fragiles, comme le sont les soudures électri-
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quai.
En outre, alors que, dmna les proo6cl6o o.t'dlllt.,.l.l'Olil au four, il se produit Vraisemblablement des défauts en un ou plu-
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sieurs pointe où les bords des tubes se trouvent réunis à propre ment parler, ce qui nécessite l'abarbage d'une grande partie du produit, le procédé au chalumeau oxy-acéthylénique offre une cer-tiue beaucoup plus grande d'obtenir une soudure parfaite parce qu'il ne dépend pas du chauffage du flan métallique ou du tube non fermé jusqu'à une tmepérature critiqua à l'intérieur du four, puis de l'application sous l'action d'une forte pres sion des bords du, tube pour obliger ces derniers à se trouver réunie, et parce que ltopération de soudure est visible et ai- sée à contrôler.
Le but de la présente invention est d'atteindre des vitesses linéaires élevées de soudure et une consommation très
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modérée de gaz, par suite una grW1.dt:l éoonomia dc.c.W la lJl."oo6ù6 de soudure, si l'on compare ce dernier à ce qu'il était possible d'obtenir jusqu'ioi pour ce genre d'articles par la soudure au chalumeau oxy-acétylénique Si l'on compare l'invention au procédé habituel au four, un point important réside dans l'élimi nation presque totale des rognures de métal qui représentaient une dépense, dans l'obtention de soudures plus résistantes et meilleures et dans la fabrication de tubes plus robustes et plus parfaits.
Ces résultats et oes avantages sont obtenus en dirigeant sur le flan métallique, lorsque ce dernier se déplace à une vitesse considérable à 1'hintérieu d'un four ou d'une atmosphère chaude, la plus grande partie de la chaleur sensible nécessaire pour réaliser la soudrue puis en introduisant, entre les broda du tube et les parties voisines de métal, de chaque côté de la jointure, et ce à l'aide d'un chalumeau ôxy-aoétylénique ou de tout âutre appareil envoyant le mélanga d'oxygène et de gaz combustible à une température élevée, un supplément suffisant de ohaleur arrivant progressivement,
d'une manière ininterrompue et rapidement pour faire fondre ensemble oe régions métalliques
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qui se ramollissent en s'étendant et en pénétrait dans l'épais- seur du métal suivant une largeur suffisante. On peut obtenir,de cette manière, une soudure par fusion supérieurs se produisant être aussi vite que le métal peut/chauffé dans le four, et un tube plus parfaite en raison de la bonnepénétration qui s'est réa- lisée et parce que la soudure ne se voit qu'à peine extérieure- ment et qu'aucune bavure ne se produit intérieurement si les conditions dans lesquelles évolue l'opération sont convenable- ment réglées et aussi parce qu'il est très probable qu'il ne se produit pas une combustion du métal .
La qualité de la soudre réalisée et la pénétration parfaite du métal des bords du tube sont le contraire de ce que l'on pourrait attendre d'opérations menées à grande vitesse avec des tubes dont la paroi présente l'épaisseur envisagée. Ce résultat peut être attribué au fait que le métal solide, qui s'est ramolli, se trouve déjà porté à une température si voisine de colle de la fluidité du métal qu' au moment où se produit la soudure, la perte de chaleur par con- duction est fortement réduite et, qu'également l'état de fusion subsiste suffisamment longtemps pour que l'on soit assuré que la soudure sera menée à bonne fin et se produira sur une car- tain$ largeur.
Directement au-delà de la région où s'est produite la soudure, en un point où la. soudre 4déjà été réalisée en cou- lant des parties en métal fondu en contact l'une avec l'autre le tube est soumis à une pression modérée qui s'exerce transver- salement à la soudure afin d'améliorer cette dernière et d'ame- ner le tube à être absolument rond.
Cette opération est aooom- pagnée par une certaine réduction du diamètre du tube, le métal à l'intérieur de la soudure étant encore un peu plastique à l'endroit où s'est exercée la compresion Le tube ;soudé pusse ensuite dans des laminoirs de calibrage et le produit se trouve alors terminé, si ce n'est qu'il reste à le couper en longueurs
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de dimensions désirées.
En fait, le procédé est continu, un tube après l'autre passant successivement dans les régions où ces tubes se trouvent chauffés et soudés. Alors qu'il est préférable d.'opérer avec des pièces métalliques recourbées ou des tubes ouverts à l'endroit du joint ayant des longueurs déterminées à l'avance, le procède déorit comprend également les opérations réalisées aveo un flan métallique plan ou des bandes planes de longueur illimitée aux- quelles on donne une forme tubulaire au moment où elles sortent du four et avant de les soumettre à l'opération de soudure, auquel cas, le métal qui vient de recevoir une forme tubulaire peut tre amené dans un espace étroit où il est réchauffé, si on le désire,
juste avant qu'il ne vienne au contact de la lame provoquant la soudures Le procédé oomprend également le fait de donner à un flan métallique plan une forme tubulaire no. fermée au cours d'un rpooédé continu et avant d'introduire ce flan dans le four.
Dans le cas de la soudure par fusion au chalumeau oxy- aoétylémique pour des tubes à parois relativement minces, ayant une faible longueur et présentant une forme spéciale effilée, il est connu de soumettre les flan@ métalliques à un chauffage préalablement modéré. Ce procédé fait l'objet du brevet américain. du 23 jullet 1918, No 1.273.502, au nom de Mr. Frank Kritz, bre- vet qui comporte un petit four faisant partie ou s'ajoutant à l'appareil déterminant la soudure des tubes.
La température à laquelle est effectué ce chauffage préalable dans l'appareil dont il s'agit facilite, dans de grandes proportions, la soudure de la matière utilisée et économise une certaine quantité de gaz, mais, pour les buts envisagés dans la présente invention, ces résultats ne présentent pas d'importance.
Dans le cas de la soudure de tubes 'par le procédé de fuson au chauea oxy-acétylénique la tempêteure Rlevée
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de la flamme qui détermine un chauffage localisé offre toujours toute sécurité autant qu'on a pu le oonstater, afin de réaliser pratiquement toute l'opération oonsistant à chauffer le métal jusqu'à sa température de fusion aussi bien qu'à provoquer la fusion de ce métal.
Contrairement à ce qui se passe dans le cas de la mise en oeuvre du procédé précité, l'opération de soudure de tubes à parois épaisses, qui est envisagée dans la présente invention, consiste à chauffer le flan métallique ou le tube, auquel on a donné préalablement la forme ciroulaire aveo une ouverture à l'endroit de la jointure, au-dessus de la température du rouge vif ou un peu en-dessous de la température de fusion, et ce à l'aide de la chaleur du four, puis, au moyen d'un groupe de chalumeaux oxy-aoétyléniques ou utilisant de l'oxygène et tout autre gaz combustible porté à haute température à diriger, sur un point déterminé et très rapidement,
uniquement la quantité de ohaleur supplémentaire nécessaire pour déterminer la fusion des régions désirées et l'union intime des parties fondues? Il ne serait pas désirable de chauffer, à l'intérieur du four, le flan métallique pour le porter dans le voisinage du point de fusion et d'ajouter uniquement la chaleur latente de fusion à l'aide des jets de flammes à haute température, d'abord en raison du danger de combustion, et, ensuite en râison de la difficulté de la manipulation des tubes métalliques, l'acier
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n'ôtant pai oouuno la glaoo ot no prGSOl1ttUlt pas un ohH-Ëmnt brusque d'état physique en passant de l'état solide à l'état liquide,, mais offrant des étapes des transition en passant par différents états dans lesquels il devient de plus en plus plastique.
A titre d'exemple de mise en oeuvre pratique du procédé des résultats excellents ont été obtenus lorsque le flan métallique sort du four à une température voisine de 1100 C , Il est préférable de ohauffer la métal dans un four dans
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lequel l'atmosphère ou les gaz au contact desquels se trouve le métal ne sont pas oxydants. Ensuite, en raison de la rapidi- té aveo laquelle le métal passe de la sortie du four au contact de la flamme des chalumeaux déterminant la soudure et de l'at- mosphère réductrice de protection des gaz de la flamme de ces chalumeaux, on obtient une soudure ne contenant pas d'oxyde.
En-chauffant des pièces métalliques entre des limites élevées de température avoisinant la température de fusion, tout en restant suffisamment au-dessous de cette dernière, la vitesse linéaire de soudure qu'il est possible d'atteindre à l'aide d'un chalumeau oxy-aoétylénique peut être augmentée considérablement au-delà de ce qu'il était possible d'obtenir soit sans chauffage préalable au four, soit avec un chauffage préalable modéré seulement.. En même temps, la profondeur, la largeur et la résistance de la soudure peuvent être augemtées bien que la consommation d'oxygène et de gaz combustibles soit très faible.
Dans ces conditions, il est uniquement nécesaire d'u- tiliser un four suffisamment long pour que le passage du mé- tal dans ce stade du procédé dure un temps suffisant, ou, autre- ment, pour que 1'o soit assuré que le métal a été porté à la température élevée nécessaire avant qu'il ne sorte du four, et ce à la vitesse à laquelle il est déplacé.
Comme la puis- sance du ou des chalumeaux soudeurs et les quantités de gaz
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qu'il 6btl,it, pOI IIOI;1.b].c; da brûlai* o01.tlabitutl.lcn,t jua'iu'ioi loe facteurs qui limitaient la vitesse à laquelle était effectuée la soudure, la présente invention transfère au four la charge de chauffer fortement le métal et on a établi que le chalumeau peut souder le tube dans des conditions économiques et aussi rapidement que le four peut chauffer ce tube:. et ce avec une consommation de gaz qui, pour chaque élément,, décroît lorsque la vitesse augmente.
Conformément au mode préféré de mise e oeuvre de
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1'invntion on réalise d'abord u tube à paroi épaisse et ouvert à l'endroit du joint; ce tube est coupé en éléments aussi longs que le permet leur manipulation, 15 mètres ou plue de préférence. Ces longueurs sont bien plus importantes que ne le permettait l'emploi du procédé habituel du four.
En partant de flans métalliques plans ou de bandes de métal et en leur donnant une forme tubulaire en les faisant passer,à froid ou à une température peu élevée, dans des laminoirs à plusieurs cylindres, on peut obtenir des tubes parfaits, ouverts à l'en- droit du joint et dont les bords correspondent exaotement les une avec les autres pour être ensuite amenés bout à bout et
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âtre soudés tfrls/;ll.l1bl. lli1 outra, la roi-iiij tubuleluo du osa piu- oes métalliques convient très bien pour leur manipulation et leur passage à l'intérieur d'un long four.
Ce passage de tubes ouverts suivant leur joint à l'in- térieur du four peut être effectué aisément à la main sans nécessiter aucune adresse particulière de la part de l'opéra- teur, puisque la vitesse exacte ou l'uniformité de déplacement
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dos 614monte métalliques à l'intérieur du four no prusontant pas une importance essentielle et puisque, après l'introduction du premier tube entre les cylindres de l'appareil déterminant la soudure, la vitesse à laquelle chaque tube est introduit successivement par l'opérateur est réglée, pour ce dernier, par la vitesse à laquelle le tube précédent a été entraîné' par le dit appareil soudeur;
en d'autres termes l'ouvrier pousse à l'intérieur du four chaque élément métàllique de façon à lui faire suivre immédiatement l'élément qui se trouve devant lui et il ne peut pas pousser cet élément plus rapidement que ne le permet le déplacement de l'élément précédent. Il est dé- sirable de ménager des guides dans le four de façon que les éléments métalliques successifs se déplacent suivant un même alignement. Bien entendu,, des dispositifs mécaniques pourraient être prévus pour 1'-introduction et l'entraînement à l'intérieur
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du four de tubes métalliques jusqu'au moment où ces derniers sont saisis et entraînés par l'appareil soudeur.
En quittant le four, les tubes fortement chauffés passent entre les cylindres d'un appareil à soudre au chalumeau oxy- acétylénique, un cylindre présentant une nervure guidant les tubes pour les amener sous le ou les chalumeaux. Ces derniers dont du genre de ceux qui dirigent sur l'objet une flamme ou un groupe de flammes sortant de multiples jets répartis sur une certaine distance le long du tube à souder; ces flammes viennent lécher les tubes de préférence transversalement par rapport à aux de telle façon que lesjeté, portée à une température éle vés frappent le métal un peu en'arrière des bords des tubes, comme o'est le cas dans le brevet anglais No 162.431 de Mr.'S.
Peroival et des brevets délivrés au'nom de la Société dite ; Davis Bournon-ville Company en Belgique, sous la No 285.241, en Franco sous le No 510.712 et en Allemagne sous le No 354.397.
Les cylindres de la dernière série de l'appareil sont destinés et réglés de façon à servir de cylindres calibreurs.
Le mode de réalisation de l'invention est 'représenté, schématiquement à titre d'exemple, sur les dessins ci -annexés, dans lesquels:
La figure 1 est une vue, partiellement en élévation laté- rale et partiellement en coupe verticale, de-l'appareil utilisé dont les parties intermédiaires ont été supprimées.
La figure 2 est une vue en plan, faite à plus grande échelle, d'une partie de l'appareil, le-tube à souder étant représenté au cours des différents stades des opérations du procédé dont-s'agit sur les deux figures.
Le chiffre 2 désigne un four dont la section est faible, mais dont la longueur est très importante, de préférence douze mettras ou plue. Le four peut être chauffé soit au gaz soit à l'huile, un beo de gaz étant représenté en 3. Les,tubes métal, liques à souder à sont déplacés de préférence dans une zone 4
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du four, dans laquelle ils ne sont pas en contact avec la flamme.
-Aux extrémités opposées du four, sont ménagés de petits orifices 5 et 6 pour l'entrée et la sortie des tubes et, comme le four n'a pas à être ouvert, on peut y maintenir à l'intérieur une atmosphère constante sensiblement non oxydante. Si on le désire, un gaz réducteur peut être admis dans le moufle 4ou, si le four ne comporte pas de moufle, une atmosphère de gaz inertes peut ê- tre créée par le calibrage approprié du four et par le réglage de la combustion.
Près de l'avant du four, c'est-à-dire dans le voisinage de l'orifice de sortie 6, est installé un appareil à souder au
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chalumeau oxy-cétyléniqua, cet appareil 7 oomprenant deux oy lindres 8 montés sur des axes horizontaux, deux cylindres 9 mon- tés sur des axes verticaux et deux cylindres 10 montés sur des axes horizontaux. Tl est bien entendu que tous ces cylindres peuvent être entraînés par une force motrice quelconque Le cylindre supérieur du premier jeu de cylindres 8 est fendu et présente une mince nervure de guidage 11 qui pénètre dans l'ou- verture du tube non fermé, au moment où ce dernier s'appreoche des chalumeaux oxy-aoétyléniques qui vont le chauffer et le souder.
La flamme sort de l'extrémité 12 àjets multiples d'un chalumeau 13 qui est supporté de manière appropriée au-dessus du tube qui se déplace,
Le groupe de jets o qui forment l'extrémité du chalu- meau préoité, se répartit le long du tube à souder sur une dis-.
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tunoa d'onviron quinzu oOllti1l!Ot.r"uf) ou plus, do pr6forunoe, et est monté transversalement par rapport à ce tube comme dans le cas du brevet anglais préoité No 162.431;
le dit groupe de jets de flammes est destiné à porter rapidement à la température de fusion, principalement par chauffage indirect oupar rayonnement, les bords du métal qui ont été fortement chauffés et les parties voisines du tube qui se déplace rapidement et à donner naissance
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à une partie allongée et pâteurse d se métal fondu s'étendant sur quelques oentimètres de la longueur du tube suivant lesquels les bords de oe dernier se trouvent en contact, Des deux côtés du joint du tube ainsi porté à la température de fusion, ces parties du tube se'réunissent, en assurant une union intime et homogène des bords du tube, laquelle, par un réglage approprié, peut être amenée à former le prolongement de l'épaisseur de la paroi du tube de façon à ne présenter extérieurement ou intérieurement ,
que peu ou prou de crevasses et, d'autre part, que peu ou prou de saillies à l'intérieur du tube, saillies qui s'opposeraient à la circulation du fluide lors.que le tube terminé serait uti- lisé, La soudure qui est produite est à peu près aussi large, en haut, que l'épaisseur de la paroi du tube'et se termine en s'effilant vers le bas.
Au lieu d'utiliser un seul chalumeau à jets multiples, on peut insler en tandem deux ou plusieurs de ces chalumeaux.
Le dernier des jets provoquant la soudure des tubes se trouve près, mais en arrière, de la circonférence des deux oy- lindres 9 et la surface de chauffage intense s'étend depuis ce point vers l'arrière aussi loin que cela peut être nécessaire
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pour /:a.IIIGj1'1li1r le tn6tr1 c la. t,;lIpf.1ra.tu1'Q de; fusion et pour datartoi** ner la oréation d'une partie fondue qui forme la soudure. Pour plus d'uniformité, les expressions "avant", "devant", "arrière" et "derrière" et des termes analogues sontutilisés dans un sens tel que "avant" ou "devant" veut dire en avant suivant la di- reotion du déplacement du tube,'tandis que "arrière" ou "derriè- re" signifie plutôt en arrière vers un point dont s'éloigne le tube en se déplaçant.
Les cylindres 9 exercent une pression sur le tube en un point où le métal fondu s'est solidifié et où la soudure a déjà été réalisée, tout en étant encore un peu plastique. Le rôle de ces cylindres 9 réside dans le fait qu'ils obliaen les borda
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du joint du tube à venir l'un contre l'autre ou tout pros l'un
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da l'autre, là où la noudura ost 1'8alil;j.j1;l tlt, 1wluédiatewoen< aprde, qu'ils exercent sur la soudure en action assez importante et une pression suffisante pour éliminer ou faire disparaître pratique- ment toute dépression à la partie supérieure du tube.
On ne re- cherche pas particulièrement une soudure renforcée, mais, s'il se produit quelque renforcement, ce dernier ne constitue pas un inconvénient et se trouve sensiblement éliminé lorsque le tube est saisi par les cylindres 10 qui sont installés et réglés de façon à servir de cylindres qui terminent et qui oalibrent le tube.
Au moment de son passage entre ces cylindres, le tube soudé b diminue de diamètre, de sorte que, lorsqu'il'sort de l'appareil et qu'il se refroidit, il présente le calibre désiré.
Les bandes métalliques, qui sont recourbées de façon à affecter une forme tubulaire non fermée et qui sont soudées ensuite, sont légèrement plus larges que ne le comportent les dimensions requises à la fin de l'opération, et ce afin de permettre une légère perte de diamètre résultant de la fusion et de l'union des deux bords opposés du joint du tube, puis de la compression de la soudure de façon qu'on soit assuré d'obtenir la section désirée et les proportions voulues.
Dans le mode particulier de mise en oeuvre de l'invention qui est représenté, les bandes de métal reçoivent, dans des la- minoirs appropriés, la forme de tubes recourbés ouverts à l'en- droit du joint, sont déooupées à une longueur aussi importante que le permet la manipulation ultérieure du tube, mais il n'est pas nécessaire de réaliser ces conditions dans tous les cas.
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Un olotuaut tubulalno moL L el 61J I 0.0 (j en bout, à 11. lIIo.i1'1 ou par tout autre dispositif, tout en restant sur des supports ap- propriés 14 et son extrémité avant est introduite par l'orifioe arrière 5 du four. A l'intérieur de ce dernier le tube s'avance àune vitesse plus ou moins uniforme jusqu'à ce que son extrêmi-
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té avant sorte de l'orifioe 6; il est alors salol par les oylin- dres de l'appareil soudeur par lesquels il est entraînée la ner- vure 11 des cylindres 8 guident exactement les borda non fermés' du tube par rapport à la position des jets de flammes provoquant le chauffage et la soudure des dits bords.
Le tube soudé s'échap- pe de l'appareil lorsqu'il est complètement terminé et qu'il ne nécessite plus que son sectionnement suivant la longueur re- quise.
Un élément tubulaire 15 effilé vers son extrémité avant., peut être prévu defacn à faire'saillie par rapport au four au, tour de l'orifice de sortie 6. Un élément de ce genre sert de guide pour aider au déplacement approprié des tubes vers la pre- mière série de cylindres de l'appareil soudeur et protège éga- lement ces tubas du contact avec l'atmosphère ambiante dans l'intervalle compris entre l'extrémité du four et l'appareil soudeur.,
Les extrémités des tubes qui passent successivement dans l'appareil peuvent être bien soudées ensemble de telle manière que lorsque le premier élément du tube a traversé le four, l'ouvrier, placé à l'extrémité arrière de ce four, peut être relevé de son
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oblign/ton de I1o\wnm' les âl6mrni.o 0. tra,vrrp le four. ,1!:
n.f!i.n, dans le but d'éviter d'exercer des efforts sur les tubes lorsqu' ils sont chauffés dans le four à une température élevée, un dis- positif mécanique peut être installé à l'arrière du four pour assurer l'entraînement synohrome des éléments par rapport à l'effort exercé sur ces éléments par l'appareil Boudeur*
On donne au four une longueur telle que les éléments de ,le tubes qui traversant à la vitesse voulue peuvent être chauffée progressivement jusqu'à la température élevée appropriée pen dant le temps nécessité par le passage de chacun fes tubes de- puis l'entrée jusque la sortie du four:
Par exemple si un tour a une longueur d'environ douze mètres et si, à 1l sortie du foru,
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le métal à été porté à une température voisine de 1100 C des tu- bes à parois épaisses peuvent traverser le four à des vitesses comprises entre douze et quinze mètres à la mnute et peuvent être soudés à ces vitesses, bien que la consommation d'oxygène et d'a- très céthylène soit modérée, le produit obtenu à la sortie de l'appa- reil étant de qualité supérieure? Sans l'emploi d'un four, mais avec la même oonsommation de gaz par unité de temps la vitesse linéaire de soudure pour des tubes analogues serait d'evir 45om par minute.
La vitesse la plus élevée que l'on sait avoir atteinte dans le cas de la soudure par fusion oxy-aoétylénique de tubes du genre précitée alors que le chalumeau avait pour rôle de fai- re tout le travail et que de grandes quantités de gaz étaient brûlées, est d'environ 1 mètre à la minute.
Le terme "éléments de tubes" a été utilisé dans le sens général de bandes planes ou recourbées ou de tubes ouverts à l'endroit du joint et à l'aide desquels on forme le tube soudé.
Par comparaison avec le procédé habituel de soudure de tubes au chalumeau oxy-acéthlénique le procédé faisant l'objet de la présente invention permet de régler mieux, et dans des conditions plus parfaites, le chauffage du joint du tube jus- qu'à la température de soudure., parce que le chauffage préalable auquel a été soumis le tube enlève au métal toute tendance à jouer. La perfection obtenue dans la soudure et l'absence de défauts au niveau des bords soudés présentent un avantage oonsi- dérable pour le filetage ultérieur du tube ou pour toutes autres opérations auxquelles pourrait être soumis le tube soudé. D'une façon générale, le procédé quivient d'être décrit permet d'obte- nir des produits parfaits en partant d'une matière première dont le prix de revient est le plus bas.
On connaît également le prooédé décrit dans le brevet amérioain du 21 octobre 1913 No 1,076.641, au nom de Mr Gustav Ostermann, procédé qui, comme celui faisant l'objet du brevet
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américain précitô oI2'ï3a502 comporte un petit four combiné
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avec un appareil soudeur.
Dans le brevet No 1.076.641, le tube à souder doit être chauffé "à une certaine température qui ne doit pas être trop élevée", c'est-à-dire au rouge sombre, tem- pérature qui est trop basse pour le procédé objet de la présen- te invention, lequel est tout à fait différent du procédé de soudure décrit dans le brevet No 1.076.641:
en effet, dans ce dernier, la flamme du chalumeau, qui ne comporte évidemment
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qu'un nil1l];11Q j jat, 41 pour rôle d'agir sur ait entra 7.a broda du tube au moment ou ceux-ci sont maintenus à une certaine distance l'un de l'autre,$ ce qui rend ces bords pâteux ou au plue ce qui produit seulement un état de fusion superficielle, la soudure étant réalisée ensuite en pressant les bords l'un contre l'autre, Le procédé objet de la présenta invention n'exclut pas cependant la possibilité d'utiliser une modification connue du procédé de soudure par fusion dans lequel les régions des borde du tube sont soudées par le jet de flammes à température élevée avant d'amener en contact réel les dits bords,
l'opération de soudure étant conduite de façon que le métal fondu s'écoule et déborde à travers le court espace ménagé entre les deux bords du tube.
Dans ce cas, l'opération de fusion peut être poursuivie au moment où les bords vont être rapprochés d'une autre manière l'un de
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lcLuLrv ou bien la rJourlu.t'1aI jtou4 sure ràmlio6e Qaticsiwu:ttt 1Jo.1' le débordement et le mélange des parties fondues, la soudure étant ensuite comprimée jusqu'à ce qu'elle atteigne une épais- seur suffisante.
Un caractère important de l'invention découlant du pro- oédé décrit réside dans le fait que des gaz non brûlés envelop- pant la flamme de soudure, gaz qui sont riohes en hydrogène ou en oxyde de carbone (dans le cas de la flamme oxy-écétylnique on obtient plus particulièrement le premier de ces gaz), pénè- trent dans le joint non fermé du tube, dans le voisinage immé diat du point où s'est faite la soudure, et remplissant l'inté- rieur de ce joint dans lequel ils s'écoulent suivant deux direo-
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tions parallèles au plan des bords soudés. Les gaz traversent la
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partie soudée du tube Bu:ivl1.nt 1/x diruotinn du dpll1oarnfjnt du tube et brûlent au moment où ils s'échappent par l'extrémité avant de ce tube.
Ces gaz désoxydants agissent sur toute la surfaoe inté- rieure du tube qui a été chauffé à une haute température et sou- dé, entraînant les pailles et l'oxyde qui ont pu se déposer et laissant brillante et nette la surface du tube.
Une partie de ces gaz réducteurs, qui traversent le tube non fermé dans le four, peut servir à produire ou contribuer à produire une atmohère non oxydante ou réductrice à l'intérieur du four.
REVENDICATIONS.
1 Procédé de fabrication de tubes à paroi épaisse
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soudas 0. la chaude 8oudu.n.te oonaiotlJJ1t à ohuufffol1' le flun du métal jusqu'à la température du rouge vif à l'intérieur d'un four d'une certaine longueur, puis, lorsque ce flan se déplace à une vitesse considérable,à diriger, au moyen d'un groupe de chalu- meaux produisant une'forte température, une quantité suffisante de chaleur supplémentaire sur les bords contigus et sur les par- ties métalliques adjacentes de part et d'autre du joint pour sou- der le métal sur toute son épaisseur, et provoquer le mélange des parties fondues du métal.
**ATTENTION** fin du champ DESC peut contenir debut de CLMS **.
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Hot-weld welded pipe fabrication process
The present invention relates to a method of fabricating hot weld welded tubes.
One of the objects of the invention is to produce in a rapid and economical manner hot-welded steel and iron pipes in a perfect manner and having thick walls, in such a manner. to obtain smooth and flawless welds, the resistance of which is comparable or superior
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laughing at that of the tube itself.
The process which is the object of the present invention offers the particular advantage of producing, at a low cost price, hot-welded, thick-walled tubes having the dimensions of small gauges which do not exist. had hitherto been carried out with the greatest difficulty and which had given little profit or caused the manufacturers great losses.
Tubes of this type include conduits used for the circulation of fluids, such as: steam, water, air, gases, etc., for domestic installations and other similar uses. These tubes are generally defined by indicating the value of their internal diameter.
The process in question is ideally suited for the extremely economical manufacture of tubes of small and medium gauges, the internal diameter of which varies between 3 mm and 10 cm. -and whose wall thickness generally oscillates between 2.5 mm. approximately and 6 mm. approximately, although these dimensions should not / be considered to be limiting, since the method can be applied to the manufacture of tubes of larger dimensions, if desired, and to conduits in general, regardless of the purpose for which they can be used.
For commercial purposes, hot-welded tubes, of the type mentioned above, have been produced almost entirely by the furnace process. According to an embodiment of this method, bands of metal, beaten so as to be flat and having a limited length, are entrained, after having been heated in a furnace slightly above the welding temperature, through a mold or jig or through a succession of these devices, inside which the metal strip takes a tubular shape and where its edges are brought together and joined after application of a High pressure.
Next, an alternative bet
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As a result of the process, rolling mills were used to form and weld tubes from heated metal strips inside the furnace; it is also well known to reoour-
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bar these bands dd fawn to heavy doiiiiur read. formed of a U or of an unclosed tube, and this before introducing them to the interior of the oven. A continuous process for the manufacture of welded tubes has also consisted in deploying a flat metal strip of unlimited length, passing it through an oven where it is gradually heated up to the welding temperature, and then passing it through tubes. rolling mills which give it the
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desired form ut where lus tubea formus are uoudou.
Instead of heating the metal inside the furnace to or above the temperature at which the edges of this metal blank come together after the application of pressure, it is also known to heat, inside the oven, and at a lower temperature, this metal blank and to direct a current of air or oxygen on the edges of this blank, before the latter are pressed 1 'against each other. In this way, the temperature of the edges of the blank can be sufficiently high so that said edges are joined by the sole application of a strong pressure, but at the expense of the metal itself, the increase in temperature being due to the rapid oxidation that has occurred.
The process, of course, is delicate and the welds thus produced are liable not to offer absolute safety.
In tubes welded with hot welding according to one of the aforementioned methods, the welds produced are obtained by adhesion, as evidenced by the fact that a weld of this kind, after its rupture, generally reveals the original surface metal.
While these manufacturing processes have been carried out
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atti 'uno 6LJ! lQllo llttb uu UlU1UQ t'C: Ul <.1g <.10.111; 1 Ù.;. rr61'Q11.Lo; j imnLa, lla- tions, it generally emerges from the examination of these processes that
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the welds thus produced have, in all likelihood, the inconvenience not only of being far from presenting absolute resistance, but also of running the risk of offering many imperfections.
The melting point of iron or steel is one of those which exist only between strict limits of temperature and it is by well, necessary for the operator to verify with exactness, by the aspect that presents the metal, the temperature at which the latter is when it leaves the furnace before being sent to the jig or rolling mills. If the temperature of this metal is a little too low, the edges of the metal tube will not come together no matter what pressure is applied, while if this temperature is a little too high
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V6ti, 1 ', oier found burnt, or, if not burnt, it is often soft enough to bend inside the jig or rolling mill.
The edges of the tube often do not lie in the same alignment and the inside of the tube can have a large amount of burrs. A misapprehension in the temperature of the metal, an error which often occurs, can result in the welding operation being missed and give rise to the production of a large quantity of tube waste.
In the usual case where one does not direct an air flow or oxygen on the edges of the metal blank, when the latter leaves the furnace, the piece of metal, whether it is flat or curved, can be ' sufficiently heated, inside the
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(everything, u..doilJ1u, do lu, touiporaturu d4il Boudura to cause usa great loss of heat before the actual weld occurs, A large quantity of tubes thus manufactured)) is burnt to such an extent that the metal is found strongly weakened and that the tubes do not resist a cubure
In ordinary oven soldering procedures and with the application of pressure,
it is common practice to heat
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the welded tube and pass it once or more through the jigs or rolling mills in order to tighten the m-. tal and increase the strength of the weld. These reheating operations and repeated passages of the tubes through the laminates naturally increase the cost price of the product.
The temperature to which the metal is heated has the consequence of making this metal susceptible to being attacked by the oxygen in the air as it leaves the furnace, if it has not already been oxidized in the oven. inside the latter, and the presence of doxy always constitutes an obstacle to hammer or pressure welding.
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The oxy-.wotylqn3lue torch has lL6 UL11106! LU! ' unau 1.:1..1.'- age scale for fusion welding of longitudinal joints of tubes having small dimensions and whose walls are thin compared to the diameter of the tubes; it was also used for the welding of joints of particular tubular elements, but the cost price of the process was prohibitive compared to that of the furnace process for the welding of tubas of fabulous dimensions and sizes. thick floor in relation to the diameter of these tubes.
Products of this kind must be produced in large quantities in order to be sold at a low price, and the linear speed of oxy-ethylene torch welding, as practiced hitherto, is much too slow in the field. case of its application to thick-walled tubes. Oxy-oetylene torch welds,
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lor "that the" acat rQBlig6aQ oonvonaUlnmont, are very advantageous because the elements are truly melted together and united in a strong and homogeneous manner, unlike what occurs in the case of welding by adhesion obtained by the oven process and because they are not fragile welds, as are electric welds
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dock.
In addition, while, in the proo6cl6o o.t'dlllt.,. L.l'Olil in the oven, faults in one or more are likely to occur.
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If they point where the edges of the tubes meet strictly speaking, which necessitates the removal of a large part of the product, the oxy-acetylene torch process offers a much greater degree of obtaining a perfect weld because it does not depend on heating the metal blank or the unclosed tube to a critical temperature inside the furnace, and then applying under the action of high pressure from the edges of the tube to force the latter to come together, and because the welding operation is visible and easy to control.
The aim of the present invention is to achieve high linear welding speeds and very low consumption.
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moderate gas, consequently una grW1.dt: l éoonomia dc.cW la lJl. "oo6ù6 welding, if we compare the latter to what it was possible to obtain so far for this kind of articles by oxy-acetylene torch welding If we compare the invention to the usual oven process, an important point lies in the almost total elimination of metal shavings which represented an expense, in obtaining more resistant welds and better and in making stronger and more perfect tubes.
These results and advantages are obtained by directing onto the metal blank, when the latter moves at considerable speed inside a furnace or a hot atmosphere, the greater part of the sensible heat necessary to achieve the heating. welding then by introducing, between the broda of the tube and the neighboring parts of metal, on each side of the joint, and this using an oxy-aoetylene torch or any other device sending the mixture of oxygen and combustible gas at an elevated temperature, sufficient additional heat arriving gradually,
uninterruptedly and rapidly to fuse together oe metal regions
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which soften as it spreads and penetrates into the thickness of the metal to a sufficient width. In this way, it is possible to obtain a superior fusion weld occurring as quickly as the metal can / heated in the furnace, and a more perfect tube because of the good penetration which has taken place and because the weld can hardly be seen externally and no burrs occur internally if the conditions in which the operation evolves are suitably regulated and also because it is very probable that there will not be a burning of metal.
The quality of the weld carried out and the perfect penetration of the metal of the edges of the tube are the opposite of what one would expect from operations carried out at high speed with tubes whose wall has the thickness envisaged. This result can be attributed to the fact that the solid metal, which has softened, is already brought to a temperature so close to the glue of the fluidity of the metal that at the moment when the welding occurs, the loss of heat by con - reduction is greatly reduced and, also that the state of fusion remains long enough to be sure that the weld will be completed and will occur over a large width.
Directly beyond the region where the weld occurred, at a point where the. welding has already been carried out by casting parts of molten metal in contact with each other the tube is subjected to a moderate pressure which is exerted transversely to the weld in order to improve the latter and also - make the tube absolutely round.
This operation is aooom- pagnated by a certain reduction in the diameter of the tube, the metal inside the weld being still a little plastic at the place where the compression has been exerted.The tube; welded can then be used in rolling mills. calibration and the product is then finished, except that it remains to be cut into lengths
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of desired dimensions.
In fact, the process is continuous, one tube after another passing successively in the regions where these tubes are heated and welded. While it is preferable to operate with curved metal parts or open tubes at the location of the joint having lengths determined in advance, the process also includes the operations carried out with a flat metal blank or strips. planes of unlimited length which are given a tubular shape when they leave the furnace and before submitting them to the welding operation, in which case, the metal which has just received a tubular shape can be brought into a narrow space where it is heated, if desired,
just before it comes into contact with the blade causing the welds. The process also includes giving a flat metal blank a tubular shape no. closed during a continuous rpooédé and before introducing this blank into the oven.
In the case of fusion welding with an oxy-ethylene torch for tubes with relatively thin walls, having a short length and having a special tapered shape, it is known to subject the metal blanks to a previously moderate heating. This process is the subject of the US patent. of July 23, 1918, No. 1.273.502, in the name of Mr. Frank Kritz, patent which includes a small furnace forming part or in addition to the apparatus determining the welding of the tubes.
The temperature at which this preliminary heating is carried out in the apparatus in question facilitates, in large proportions, the welding of the material used and saves a certain quantity of gas, but, for the purposes envisaged in the present invention, these results are not important.
In the case of the welding of tubes by the fuson process with oxy-acetylene heating, the stormy Rlevée
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of the flame which determines a localized heating always offers all security as much as one could oonstater, in order to carry out practically all the operation oonsisting in heating the metal up to its melting temperature as well as causing the fusion of this metal.
Contrary to what happens in the case of the implementation of the aforementioned method, the operation of welding thick-walled tubes, which is envisaged in the present invention, consists in heating the metal blank or the tube, to which we have previously given the circular shape with an opening at the place of the joint, above the temperature of bright red or a little below the melting temperature, and this using the heat of the oven, then , by means of a group of oxy-aoetylene torches or using oxygen and any other combustible gas brought to high temperature to be directed, on a determined point and very quickly,
only the amount of additional heat needed to determine the fusion of the desired regions and the intimate union of the molten parts? It would not be desirable to heat, inside the furnace, the metal blank to bring it to the vicinity of the melting point and to add only the latent heat of fusion by means of the jets of flames at high temperature, first because of the danger of combustion, and then because of the difficulty of handling the metal tubes, the steel
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not taking away the glaoo ot no prGSOl1ttUlt not a sudden ohH-Ëmnt of physical state while passing from the solid state to the liquid state, but offering stages of the transition passing through different states in which it becomes of more and more plastic.
As an example of a practical implementation of the process, excellent results have been obtained when the metal blank leaves the furnace at a temperature close to 1100 ° C., it is preferable to heat the metal in a furnace in
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which the atmosphere or gases in contact with which the metal is present are not oxidizing. Then, due to the rapidity with which the metal passes from the outlet of the furnace in contact with the flame of the torches determining the weld and the reducing atmosphere protecting the gases of the flame of these torches, we obtain a solder containing no oxide.
By heating metal parts between high temperature limits approaching the melting temperature, while remaining sufficiently below the latter, the linear welding speed that can be achieved with a torch oxy-aoetylene can be increased considerably beyond what could be achieved either without preheating in the furnace or with only moderate preheating. At the same time, the depth, width and strength of the welding can be increased although the consumption of oxygen and combustible gases is very low.
Under these conditions, it is only necessary to use a furnace long enough so that the passage of the metal in this stage of the process lasts a sufficient time, or, otherwise, so that the o is assured that the metal has been brought to the necessary high temperature before it leaves the furnace at the speed at which it is moved.
Such as the power of the welding torch (s) and the quantities of gas
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that he 6btl, it, pOI IIOI; 1.b] .c; da burnt * o01.tlabitutl.lcn, t jua'iu'ioi loe factors which limited the speed at which the welding was carried out, the present invention transfers to the furnace the load of strongly heating the metal and it has been established that the torch can weld the tube economically and as quickly as the furnace can heat this tube. and this with a gas consumption which, for each element, decreases when the speed increases.
In accordance with the preferred embodiment of
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1'invntion is first made a thick-walled tube and open at the location of the joint; this tube is cut into pieces as long as they can be handled, preferably 15 meters or longer. These lengths are much longer than allowed by the use of the usual oven process.
By starting from flat metal blanks or metal strips and giving them a tubular shape by passing them, cold or at a low temperature, through rolling mills with several rolls, it is possible to obtain perfect tubes, open to the right of the joint and whose edges correspond closely to each other to be then brought end to end and
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welded hearth tfrls /; ll.l1bl. lli1 outra, the king-iiij tubuleluo of the osa metal piu- oes is very suitable for their handling and their passage inside a long furnace.
This passage of open tubes following their joint inside the furnace can be carried out easily by hand without requiring any special skill on the part of the operator, since the exact speed or the uniformity of displacement
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metal back 614mounting inside the furnace not being of essential importance and since, after the introduction of the first tube between the cylinders of the apparatus determining the weld, the speed at which each tube is successively introduced by the operator is regulated, for the latter, by the speed at which the preceding tube has been driven by said welding apparatus;
in other words, the worker pushes each metal element inside the furnace so as to make it immediately follow the element in front of him and he cannot push this element faster than the displacement of the previous item. It is desirable to provide guides in the oven so that the successive metal elements move in the same alignment. Of course, mechanical devices could be provided for the introduction and training inside.
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the furnace of metal tubes until the latter are gripped and driven by the welding apparatus.
On leaving the furnace, the strongly heated tubes pass between the cylinders of an oxy-acetylene torch welder, a cylinder having a rib guiding the tubes to bring them under the torch or torches. The latter of which the kind of those which direct on the object a flame or a group of flames coming out of multiple jets distributed over a certain distance along the tube to be welded; these flames lick the tubes preferably transversely with respect to the so that the thrown, brought to a high temperature, strike the metal a little behind the edges of the tubes, as is the case in English patent No 162.431 by Mr.'S.
Peroival and patents issued in the name of the said Company; Davis Bournon-ville Company in Belgium, under No 285.241, in Franco under No 510.712 and in Germany under No 354.397.
The cylinders of the last series of the apparatus are intended and adjusted so as to serve as calibrating cylinders.
The embodiment of the invention is' shown, schematically by way of example, in the accompanying drawings, in which:
Figure 1 is a view, partly in side elevation and partly in vertical section, of the apparatus used, the intermediate parts of which have been omitted.
FIG. 2 is a plan view, made on a larger scale, of part of the apparatus, the tube to be welded being represented during the various stages of the operations of the process which are involved in the two figures.
The number 2 designates an oven whose section is small, but whose length is very important, preferably twelve meters or more. The furnace can be heated either with gas or with oil, a gas being represented in 3. The metal tubes, liques to be welded to are preferably moved in a zone 4.
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oven, in which they are not in contact with the flame.
-At the opposite ends of the furnace, small orifices 5 and 6 are formed for the entry and exit of the tubes and, as the furnace does not have to be open, it is possible to maintain therein a substantially non-constant atmosphere. oxidizing. If desired, a reducing gas can be admitted into the muffle 4 or, if the furnace does not have a muffle, an inert gas atmosphere can be created by proper sizing of the furnace and control of the combustion.
Near the front of the furnace, that is to say in the vicinity of the outlet opening 6, is installed a welding device.
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oxy-cetylenic torch, this apparatus 7 comprising two oy linders 8 mounted on horizontal axes, two cylinders 9 mounted on vertical axes and two cylinders 10 mounted on horizontal axes. It is understood that all these cylinders can be driven by any driving force. The upper cylinder of the first set of cylinders 8 is split and has a thin guide rib 11 which penetrates into the opening of the unclosed tube, at the time where the latter approaches oxy-aoetylene torches which will heat and weld it.
The flame emerges from the multi-jet end 12 of a torch 13 which is suitably supported above the moving tube,
The group of jets o which form the end of the preoed torch is distributed along the tube to be welded on a dis-.
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tunoa of about quinzu oOllti1l! Ot.r "uf) or more, do pr6forunoe, and is mounted transversely to this tube as in the case of the above-mentioned English patent No. 162,431;
said group of flame jets is intended to bring rapidly to the melting temperature, mainly by indirect heating or by radiation, the edges of the metal which have been strongly heated and the neighboring parts of the tube which moves quickly and to give rise
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to an elongated and pasty part of the molten metal extending over a few oentimeters of the length of the tube along which the edges of the latter are in contact, On both sides of the joint of the tube thus brought to the melting temperature, these parts of the tube come together, ensuring an intimate and homogeneous union of the edges of the tube, which, by an appropriate adjustment, can be caused to form the extension of the thickness of the wall of the tube so as not to present externally or internally,
that more or less crevices and, on the other hand, that more or less protrusions inside the tube, protrusions which would oppose the circulation of the fluid when the finished tube is used, The weld which is produced is about as wide at the top as the wall thickness of the tube and ends in tapering downward.
Instead of using a single multi-jet torch, two or more of these torches can be inserted in tandem.
The last of the jets causing the tubes to weld is near, but behind, the circumference of the two cylinders 9 and the intense heating surface extends from this point rearward as far as may be necessary
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for /:a.IIIGj1'1li1r le tn6tr1 c la. t,; lIpf.1ra.tu1'Q of; fusion and to datartoi ** ner the oréation of a molten part which forms the weld. For the sake of uniformity, the terms "front", "front", "rear" and "behind" and the like are used in a sense such as "front" or "front" means forward in the direction of the text. displacement of the tube, while "back" or "behind" rather means backward to a point from which the tube moves away.
The cylinders 9 exert pressure on the tube at a point where the molten metal has solidified and where the weld has already been carried out, while still being a little plastic. The role of these cylinders 9 lies in the fact that they obliaen borda them
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of the tube joint to come against each other or any pros one
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on the other hand, where the noudura ost 1'8alil; j.j1; l tlt, 1wluédiatewoen <aprde, that they exert on the weld in action quite important and a sufficient pressure to eliminate or make practically disappear any depression at the top of the tube.
A reinforced weld is not particularly sought, but, if any reinforcement does occur, the latter is not a disadvantage and is substantially eliminated when the tube is gripped by the cylinders 10 which are installed and adjusted so as to. serve as cylinders which terminate and which calibrate the tube.
As it passes between these cylinders, the welded tube b decreases in diameter, so that, when it leaves the device and cools, it has the desired caliber.
The metal bands, which are bent in such a way as to affect an unclosed tubular shape and which are then welded, are slightly wider than the dimensions required at the end of the operation, in order to allow a slight loss of diameter resulting from the fusion and union of the two opposite edges of the joint of the tube, then from the compression of the weld so that one is sure to obtain the desired section and the desired proportions.
In the particular embodiment of the invention which is shown, the metal bands receive, in appropriate la- minoirs, the form of curved tubes open at the location of the joint, are cut to a length as well. important that the subsequent handling of the tube allows, but it is not necessary to fulfill these conditions in all cases.
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Un olotuaut tubulalno moL L el 61J I 0.0 (j at the end, at 11. lIIo.i1'1 or by any other device, while remaining on appropriate supports 14 and its front end is introduced by the rear orifioe 5 inside the oven the tube advances at a more or less uniform speed until its extremity.
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front tee comes out of orifioe 6; it is then salol by the oylin- dres of the welding apparatus by which it is driven the rib 11 of the cylinders 8 guide exactly the unclosed edges' of the tube with respect to the position of the jets of flames causing the heating and the welding of said edges.
The welded tube escapes from the device when it is completely finished and only needs to be cut to the required length.
A tubular member 15 tapered towards its forward end., May be provided to protrude from the furnace around the exit port 6. Such a member serves as a guide to aid in the proper movement of the tubes to the furnace. the first series of cylinders of the welding apparatus and also protects these tubas from contact with the ambient atmosphere in the interval between the end of the furnace and the welding apparatus.,
The ends of the tubes which pass successively through the apparatus may be well welded together so that when the first element of the tube has passed through the furnace, the worker, placed at the rear end of this furnace, can be relieved of his
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oblign / ton de I1o \ wnm 'les âl6mrni.o 0. tra, vrrp the oven. , 1 !:
nf! in, in order to avoid exerting forces on the tubes when they are heated in the furnace at a high temperature, a mechanical device can be installed at the rear of the furnace to ensure the drive. synohrome of the elements in relation to the force exerted on these elements by the Boudeur apparatus *
The furnace is given a length such that the elements of the tubes passing through at the desired speed can be gradually heated to the appropriate elevated temperature during the time required by the passage of each of these tubes from the inlet to the inlet. leaving the oven:
For example if a tower has a length of about twelve meters and if, after exiting the foru,
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the metal has been brought to a temperature close to 1100 C thick-walled tubes can pass through the furnace at speeds between twelve and fifteen meters per minute and can be welded at these speeds, although the oxygen consumption and a- very ethylene is moderate, the product obtained at the outlet of the apparatus being of superior quality? Without the use of a furnace, but with the same gas consumption per unit time, the linear welding speed for similar tubes would be around 45om per minute.
The highest speed which is known to have been reached in the case of the oxy-aoetylene fusion welding of tubes of the aforementioned type when the torch had the role of doing all the work and large quantities of gas were burnt, is about 1 meter per minute.
The term "tube elements" has been used in the general sense of flat or curved strips or tubes open at the joint location and with the aid of which the welded tube is formed.
By comparison with the usual method of welding tubes with an oxy-acetylenic torch, the method forming the subject of the present invention makes it possible to regulate better, and under more perfect conditions, the heating of the joint of the tube up to the temperature. welding., because the prior heating to which the tube has been subjected removes any tendency to play on the metal. The perfection obtained in the weld and the absence of defects at the welded edges present a considerable advantage for the subsequent threading of the tube or for any other operations to which the welded tube may be subjected. In general, the process which has just been described makes it possible to obtain perfect products starting from a raw material the cost of which is the lowest.
We also know the process described in the American patent of October 21, 1913 No. 1,076,641, in the name of Mr. Gustav Ostermann, a process which, like that which is the subject of the patent
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American precitô oI2'ï3a502 has a small combined oven
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with a welding device.
In patent No. 1,076,641, the weld tube must be heated "to a certain temperature which must not be too high", that is to say to dark red, a temperature which is too low for the process. object of the present invention, which is quite different from the welding process described in patent No. 1,076,641:
in fact, in the latter, the flame of the blowtorch, which obviously does not
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that a nil1l]; 11Q j jat, 41 for role of acting on have entered 7.a broda of the tube when they are kept at a certain distance from each other, $ which makes these pasty edges or at the most which produces only a state of superficial fusion, the weld then being carried out by pressing the edges against each other, The method which is the subject of the present invention does not however exclude the possibility of using a known modification of the fusion welding process in which the regions of the edges of the tube are welded by the jet of flames at high temperature before bringing said edges into real contact,
the welding operation being carried out so that the molten metal flows and overflows through the short space formed between the two edges of the tube.
In this case, the merging operation can be continued at the moment when the edges are going to be brought together in another way.
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lcLuLrv or rJourlu.t'1aI jtou4 sur ràmlio6e Qaticsiwu: ttt 1Jo.1 'the overflow and mixing of the molten parts, the solder then being compressed until it reaches a sufficient thickness.
An important feature of the invention resulting from the process described resides in the fact that unburnt gases enveloping the welding flame, gases which are riohes in hydrogen or in carbon monoxide (in the case of the oxy-flame. the first of these gases is obtained more particularly), penetrates into the unclosed joint of the tube, in the immediate vicinity of the point where the weld is made, and filling the interior of this joint in which they flow in two words-
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tions parallel to the plane of the welded edges. The gases pass through the
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welded part of the tube Bu: ivl1.nt 1 / x diruotinn of the dpll1oarnfjnt of the tube and burn as they escape through the front end of this tube.
These deoxidizing gases act on the entire interior surface of the tube which has been heated to a high temperature and welded, entraining any flecks and oxide which may have settled and leaving the surface of the tube shiny and clean.
Some of these reducing gases, which pass through the unclosed tube in the furnace, can be used to produce or help to produce a non-oxidizing or reducing atmosphere within the furnace.
CLAIMS.
1 Manufacturing process for thick-walled tubes
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sudas 0. the hot 8oudu.n.te oonaiotlJJ1t to ohuufffol1 'the flun of the metal up to the temperature of bright red inside a furnace of a certain length, then, when this blank moves at a speed considerable, in directing, by means of a group of torches producing a high temperature, a sufficient quantity of additional heat on the contiguous edges and on the adjacent metal parts on either side of the joint to der the metal over its entire thickness, and cause the molten parts of the metal to mix.
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