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" TUBE ET PROCEDE POUR SA FABRICATION"
La présente invention concerne la fabrication d'un tube dans lequel les parties se recouvrant ou juxtaposées sont soudées, et qui est recouvert d'un revêtement protec- teur, de préférence en métal résistant à la corrosion, ce revêtement étant appliqué sur le tube de manière à ce qu'il ne s'écaille ni ne s'arrache.
Conformément à l'invention, le tube est constitué par un flan de métal fermé du fait que ses parties se recouvrant ou juxtaposées sont soudées au moyen d'un métal de liaison, les métaux employés, pour le flan et comme mé- tal de liaison ayant de préférence l'affinité l'un pour l'au- tre. Le métal de liaison ou de fermeture est employé non seulement comme moyen de soudure, mais également comme moyen de revêtement pour recouvrir la paroi extérieure ou la paroi intérieure ou les deux parois du tube.
En utilisant des métaux dont l'un au moins
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a de l'affinité, pour l'autre, la liaison entre les parties de recouvrement ou juxtaposées, constitue réellement une soudure car les métaux s'unissent intimement en formant un alliage, en même temps le revêtement est fermement lié au tube par l'intermédiaire des métaux s'alliant l'un à l'autre.
Les métaux qui peuvent être employés peuvent varier ; parexem- ple le métal de base constituant le flan peut être un métal à base de fer tel que de l'acier, tandis que le métal de liaison , qui constitue le moyen de soudure et de revêtement, peut être du cuivre. Le métal de liaison employé devra avantageusement posséder un point de fusion inférieur à ce- lui du métal de base- Par exemple, on remarquera que les autres métaux de liaison qui pourraient être employés avec le fer ou l'acier comme métaux de base sont : des alliages de cuivre tels que le métal Monel, le métal Constantan, des alliages de cuivre-argent et de cuivre-or ; métaux autres que le fer peuvent être employés comme métal de base pour la formation du tube et à ce sujet un alliage conte- nant du nickel, tel que l'acier au nickel métal Monel peut être employé;
l'affinité du nickel pour le cuivre est élevée de sorte que comme métal de liaison on peut utiliser avan- tageusement du cuivre ou un alliage de cuivre.
Pour la réalisation du procédé selon l'invention, la soudure et le revêtement sont réalisés dans des condi- tions qui permettent au métal de liaison et de revêtement de "mouiller" les surfaces du métal constituant le tube ; onsoumet, de préférence les métaux à la chaleur dans une atmosphère non;oxydante ou réductrice. Pour procéder ainsi, on peut utiliser un four dans lequel est maintenue l'atmos- phère réductrice; une atmosphère d'hydrogène est avan- tageuse mais d'autres gaz peuvent être employés, comme par exemple de l'oxyde de carbone ou un gaz composé sen- siblement de 75% d'H2, 20% de Co et 5% d'azote, gaz qui peut être obtenu par le cracking du gaz d'éclairage ordinaire.
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Le procédé de fabrication, la tube ..et une forme de réalisation schématique d'un appareil qui pourrait être appli- quée pour la réalisation de ce procédé sont représentés sur le dessin annexé dans lequel
La fig. 1 est une vue schématique d'un four et d'une chambre de refroidissement que le tube traverse pour son traitement thermique.
La figure 2 est une vue en coupe transversale d'un tube à parois multiples, qui peut être réalisé au moyen du procédé selon l'invention.
Les figures 3,4 et 5 montrent respectivement en coupe, un joint bout à bout, un joint à recouvrement simple et un joint à agrafage, ces joints pouvant être employés conformément à l'invention.
La figure 6 est une vue en perspective d'un tube à joint bout à bout dans lequel les extrémités juxtaposées ont des saillies et des évidements s'engageant les uns dans les autres.
La figure 7 est une vue en coupe à plus grande échelle montrant la paroi d'un tube à parois multiples et montrant les zones d'acier, de métal de revêtement et d'allia- ge.
La figure 8 est une vue en coupe à travers un flan comportant un revêtement ou un placage de cuivre, ce flan pouvant être employé pour la réalisation du tube.
La figure 9 représente un tube muni d'un apport supplémentaire de cuivre.
La figure 10 est une vue à plus grande échelle suivant la ligne 10-10 de la figure 9.
Le four 1 représenté sur la figure 1 peut être avantageusement un four à moufle électrique, ou similaire comportant un passage central à travers lequel un tube tel que 2 peut passer. Comme on le voit sur la figure, le tube se déplace de droite à gauche et après son passage à travers
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le four, où il est soumis à la chaleur nécessaire, il passe à travers une chambre de refroidissement. Cette chambre est représentée en 3 et peut être à chemise d'eau; l'eau peut arriver par un conduit 4 commandé par une soupape et être éjectée par un ajutage 5. Durant la phase de chauffa- ge, une atmosphère réductrice est créée et, de préférence, maintenue jusqu'à ce que le cuivre ait pris.
Le gaz réduc- teur peut arriver par un conduit 6 qui communique à la fois avec le four et avec la chambre de refroidissement, comme représenté- Comme gaz on peut employer l'hydrogène qui cir- cule à travers la chambre de refroidissement et le four et est évacué par l'extrémité d'entrée du four et l'extrémité de sortie de la chambre de refroidissements
Le métal de liaison et de revêtement peut avanta- geusement être fourni et amené à l'intérieur du four sous la forme d'une couche ou d'un placage sur la bande de métal qui forme la structure de base du tube.
Le flan sous forme de bande ou structure de base métallique est désigné par 10 sur la figure 8 et il comporte une couche ou un placage de métal de liaison ou de revêtement comme représenté en 11; un flan de ce genre peut être mis à la forme d'un tube et passer ensuite à travers la zone de chauffage. Cette couche ou placage peut être obtenu d'un certain nombre de manières ; une manière avantageuse réside dans un placage par voie électrolytique, opération au cours de laquelle le métal de liaison ou de revêtement est plaqué sur le métal de base; celui-ci peut être re- couvert en le saupoudrant de poudre de cuivre mélangé avec un support et en chauffant le tout.
Dans la fabrication du tube, le métal de liaison et de revêtement, lorsqu'il est chauffé dans une atmosphère d'hydrogène réductrice, est capable de-"mouiller" le métal de base; le métal de liaison et de revêtement fondu circule ou s'infiltre ou est aspiré dans le joint ou entre les parties
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se recouvrant, et ceci est probablement dû au phénomène de capillarité. A ce sujet, le métal devant remplir un joint ou arriver entre les parois et constituer une soudure solide, est fourni par le revêtement exposé ; par suite de l'infiltra- tion ou de l'écoulement ou de la migration du métal de liaison ou de revêtement. En même temps une quantité suf- fisante de métal de revêtement et de liaison est prévue pour qu'une partie de ce métal s'allie avec le métal de base tout en laissant un revêtement sur le tube.
Le métal formant la base du tube, durant la phase de chauffage, est de préférence soumis à la température de soudure par pression de ce métal. En certains endroits, le joint du tube ou les purois se recouvrant peuvent être telles qu'ils nécessitent une quantité considérable de métal pour le remplissage et l'obtention d'une soudure soli- de et il est probable, que du fait du déplacement du métal de revêtement, aucune partie du revêtement n'est enlevée à cause du métal fourni pour la soudure car le métal se ré- partit de lui-même grâce à sa faculté de libre migration dans l'atmosphère réductrice, et alimente complètement les joints ou parties se recouvrant et forme ensuite un revête- ment d'épaisseur sensiblement uniforme.
En se référant à la figure 2 on remarquera que la double paroi telle que 12 est complètement recouverte d'un revêtement 13 à la fois intérieurement et extérieurement, et qu'entre les parois, et le métal de revêtement est soudé à lui-même cornue représenté en 14. De plus, le déplacement du métal permet à une certaine quantité du métal de re- vêtement de s'écouler ou de s'infiltrer dans le joint ou dans les interstices comme en 15 assurant ainsi la fermeture en ces points et en assurant en même temps le revêtement et l'alliage avec les bords exposés du flan. Ceci est éga- lement vrai pour des tubes qui ont des joints comme repré- senté sur les figures 3,4 , 5 et 6.
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La figure 7 est.dessinée à plus grande échelle pour montrer plus clairement la formation du tube ; on re- marquera que le métal de base est recouvert d'un revêtement qui est lié avec à ce métal par l'intermédiaire de zones 'les zones d'alliage 16 qui pourraient être appelées en d'autres termes/ cuprifères de l'acier, dans le cas où ces métaux sont em- ployés Le revêtement extérieur qui reste après qu'une certaine quantité de métal de revêtement s'est allié avec le métal de base, se soude à lui-même entre les parois du flan à parois multiples et (ou) dans les joints de cons- tructions diverses.
On remarquera qu'une quantité suffisante de métal de revêtement et de liaison est prévue pour obtenir ces résultats et comme on l'a déjà remarqué, ces résultats peu- vent être obtenus en prévoyant un revêtement d'épaisseur suf- fisante pour fournir une quantité adéquate de métal. En d'autres mots, la couche du métal de liaison est d'une épais- seur suffisante pour fournir une quantité de métal suffisan- te pour la soudure des parties adjacentes du flan de tube et pour fournir également une quantité de métal suffisante pour revêtir le tube d'une manière sensiblement uniforme et avec l'épaisseur désirée.
De bons résultats ont été ob- tenus en utilisant une bande comportant une couche de mé- tal de liaison dont le poids est de 45 gr. 6 par décimètre carré du flan, pour les deux côtés de celui-ci, comme cela a été déterminé par les procédés de mesure dont on dispose actuellement.
On comprendra que l'invention n'est pas limitée à cette épaisseur qui est sujette à variations; par exemple une quantité plus grande de métal de revêtement peut être employée pour donner une épaisseur plus consi dérable au revêtement du tube. Une utre méthode permettant d'obtenir une quantité suffisante de métal de revêtement est d'avoir recours à un apport supplémentaire de ce métal; comme repré-
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senté par exemple sur la figure 10 un tube plaqué peut passer à travers un four avec un apport supplémentaire de métal sous la forme d'un fil 20 logé dans le tube.
Dans ce cas, le métal de revêtement prévu sur le flan peut ne pas être aussi épais que le placage utilisé lorsque .'aucun apport supplémentaire de métal n'est prévu; d'un autre côté, si une quantité con- sidérable de revêtement est désirée pour une raison quel- conque, un placage relativement épais ainsi qu'un apport supplémentaire de métal peuvent être prévus. Du fait de la faculté de migration du métal de revêtement à l'état chaud et dans une atmosphère réductrice, le métal du fil
20 peut se répandre sur les surfaces du tube et entre les parois; en d'autres mots, le métal du fil 20 bien que situé à l'intérieur du tube, et le joint se trouvant à la partie supérieure de celui-ci, chemine vers le haut sur les parois du tube et entre ces parois.
Le métal d'apport peut affecter la forme d'une poudre ou de morceaux de métal placés à l'in- térieur ou à l'extérieur du tube.
-Une manière de procéder avantageuse consiste à passer une longueur de tube longitudinalement à travers un four et, à ce point de vue, le tube peut être d'une longueur relativement grande. Le mouvement du tube à travers le four est de préférence uniforme et il est tenu compte de divers facteurs pour obtenir le résultat désiré. Le point de fusion du cuivre est d'environ 1084 C et le cuivre doit être chauffé à un point voisin de cette température. La température dans le four peut être maintenue à un poinplus élevé que le point de fusion du cuivre, mais à ce sujet on doit remarquer que le tube se déplace constamment à travers la zone de chauffage.
Suivant la température régnant dans le four, la vitesse du mouvement du tube et la longueur du four, et la vitesse du mouvement du tube et la longueur du four et,
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éventuellement ,la quantité de métal prévue pour un tube particulier sont des facteurs qui doivent entrer en ligne de compte et il est prévu, par la présente invention, de coordonner la vitesse du mouvement du tube, la température et la longueur du four afin d'obtenir les résultats désirés.
En d'autres mots, la température et le temps peuvent être ré- gis l'un par l'autre. Des résultats satisfaisants ont été obtenus en utilisant un four d'environ 1 mètre 80 de long, dans lequel la température est maintenue à environ 1093 C et en faisant avancer le tube à travers le four à une vitesse d'environ 60 centimètres par minute. Le tube avait un dia- mètre de 9 m/m 50 et il était fait d'un flan sous forme de bande d'environ 4/10 de millimètre d'épaisseur, conformément pour donner une paroi de tube d'épaisseur double et pesant en-- viron 186 gr. au mètre.
Ceci est donné comme exemple seulement et l'inven- tion n'est limitée, en aucune manière, à cet exemple car les divers facteurs peuvent varier.
L'exemple ci-dessus est donné pour de l'acier et du cuivre; les divers autres métaux qui peuvent être utilisés ont des points de fusion différents. Dans ce cas, les facteurs ci-dessus varieront, comme par exemple le maintien d'une tem- pérature plus élevée ou plus basse. Dans ces conditions l'a- cier peut être fortement chauffé, dans quelque cas même s'ap- procher du blanc et à ce moment le cuivre est suffisamment mobile pour se répandre ou cheminer sur les surfaces en, formant un alliage avec celles-ci.
Le tube terminé ne comporte pratiquement pas d'oxy- desdesfusion et avec un contrôle bien assuré le tube peut sortir de la chambre de refroidissement brillant et propre.
De plus, la surface du métal de base ne comporte pas d'oxydes de fusion ou, en d'autres mots, ne comporte pas des oxydes qui auraient puese former à l'intérieur du four n'était le maintien d'une atmosphère réductrice pour l'élimination des oxydes
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et empêcher l'oxydation. La phase de refroidissement peut être réglée pour obtenir des caractéristiques déterminées du métal dans le produit final; par exemple le tube peut être refroidi relativement lentement en vue du traitement thermique du métal de ce tube, particulièrement dans le cas où le tube est en acier.
Ceci rend le tube pliable de manière à ce qu'il puisse être facilement travaillé, enroulé sur une bobine ou similaire et capable d'être plié suivant de courts rayons pour la fabrication de diffé- rents articles tels que : serpentins ou similaires ou d'être coudés suivant des angles.