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Procédé de fabrication de tuyaux soudés.
Dans la présente invention, il s'agit d'un procédé par lequel il est possible, en réunissant divers détails connus pour la fabrication de tuyaux, de fabriquer de manière continue des tuyaux soudés à rapprocyhement pa.r pression, tels qu'ils sont produits dans les machines enrouleuses, qui ne sont chauf- fés à la température soudante que le long du joint longitudinal à souder.
La fabrication continue de tuyaux dont le joint à souder est seul chauffén'est connue actuellement que pour destuyaux soudés à rapprochement. On connaît pour cela des machines 'en - rouleuses de tuyaux dans lesquelles des tuyaux de diamètre re - lativement faible, en particulier à parois minces, sont enrou-, lés sur un mandrin. Dans la soudure au feu, il est déjà d'usage de presser à rapprochement l'un contre l'autre les bords chauf- fés de la bande par des rouleaux disposés latéralement. Une soudure à recouvrement de ce genre effectuée de manière continue
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n'existe pas encore. pour une soudure longitudinale à recouvre- ment, on ne connaît que la confection de tronçons par les mé - thodes de la soudure au gaz à l'eau (martelage ou analogue) et de la soudure à recouvrement au feu (laminage).
Dans les deux procédés, il s'agit, contrairerent à ce qui est le cas dans la soudure par fusion, d'une véritable soudure par pres - sion ; mais ces procédés sont, au surplus, essentiellement différents l'un de l'autre. Dans la soudure au gaz à l'eau,le joint à recouvrement est chauffé localement par tronçons au moyen d'une flamme de gaz à l'eau et ensuite soudé par pression sur une enclume au moyen d'un marteau ou d'un rouleau à mouve - ,ment de va-et-vient. Les pans peuvent ici être appliqués l'un sur l'autre et le chauffage peut alors avoir lieu simultanément de l'intérieur et de l'extérieur, ou bien les pans peuvent se trouver dans une position angulaire l'un par rapport à l'au - tre et la flamme est alors dirigée sur les pans et entre ceux- ci vers l'intérieur du tuyau.
Pour. la soudure au gaz à l'eau, il a aussi été émis l'idée d'utiliser, au lieu du gaz à l'eau, uneflamme autogène, parce que la. température nécessaire pour la soudure par pression est aussi traversée en cas de chauffage au moyen d'une flamme autogène. Des dispositifs appropriés pour cette soudure n'ont pas étécréés jusqu'ici. Comme la flamme oxyacétylénique ou oxhydrique a une chaleur qui n'est pas né - cessaire pour une soudure par pression, on peut aussi utiliser, pour l'usage prévu par l'invention, les gaz combustibles connus en soi, lesquels sont moins coûteux que l'acétylène et l'hydro - gène.
Dans la soudure à recouvrement au feu, des tronçons de tuyau enroulés à recouvrement sont, dans un four, portés à la température soudante dans toute leur section et ensuite, dans un laminoir, laminés sur un support en forme de mandrin tenu contre le laminoir. Les pans se trouvant à la température sou - dante sont, dans cette opération, pressés l'un dans l'autre et @ soudés, sur le mandrin, par le cylindre supérieur.
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A ces méthodes de soudure, 'on emprunte, d'après l'inven - tion, desdétails connus qu'on combine de manière que des tuyaux de faible diamètre, qui se, fabriquent dans les machines enrou - leuses, soient maintenant.,'soudés à recouvrement par pression, de manière continue, avec chauffage du joint seulement. On emprunte : à la soudure autogène : la machine enrouleuse de tuyaux ; à la soudure au gaz à l'eau : le marteau, la préparation du joint à recouvrement et le mode de chauffage des pans ; à la soudure à recouvrement au four . le laminoir à mandrin avec barre.
Il y a lieu de mentionner encore que le chauffage des pans pour la soudure par pression peut, au lieu d'avoir lieu par des gaz combustibles, être effectuée aussi par un autre dispositif déjà connu.
Il est décrit ci-après un dispositif à l'aide duquel il est possible de produire aussi d'une manière continue des tuyaux soudés à recouvrement dans lesquels le joint est seulement chauffé localement jusqu'à la température soudante. Il est in- différent, en cela, qu'on utilise une bande froide ou préala - blement chauffée. La fig.1 est une vue de côté schématique et les figs.2-8 montrent des détails de ce dispositif.
Le dispositif consiste essentiellement en une machine en - rouleuse qui enroule les bandes plates pour en faire des tuyaux à recouvrement, machine à laquelle fait suite un marteau, une presse ou un laminoir qui unit et soude, sur un mandrin, les bords du joint portés entretemps à la température soudante,ce mandrin étant tenu à l'intérieur de la machine enrouleuse.
Au commencement de la production, la bande a (fig.l) est introduite dans une étampe de presse et reçoit une forme telle qu'elle puisse être saisie par une paire de rouleaux commandée d-e disposée immédiatement à la suite de la dite étampe. Dans
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la paire de rouleauxd-e la bande est courbée en U. Dès que la bande a été saisie par les rouleaux d-e et est tirée,elle prend de façon continue, entre la forme d'U et la forme plate initiale, une forme de transition naturelle toujours la même et se formant d'elle-même. L'étampe fermée b-c imite exactement cette forme de transition naturelle, de sorte que, lorsqu'on ouvre un tout petit peu cette étampe, elle peut en même temps, sans produire beaucoup de frottèrent, être utilisée continuel - lement au guidage de la bande.
Un tel guidage est nécessaire afin que la forme d'U se réalise toujours d'une manière uni - forme dans les rouleaux d-e. La fig.2 montre en vue transver - sale les rouleauxd-e dans lesquels se trouve la bande a en forme d'U. Derrière les rouleaux d-e se trouve un cadre f qui pénètre par le haut dans la bande à tuyau recourbée en U et porte la barre-mandrin g refroidie intérieurement par de l'eau, sur laquelle la bande doit ëtre arrondie à recouvrement et sou- dée.
La fig. 5 est une coupe transversale du cadrer qui pénè - tre dans la bande a et porte la barre-mandrin¯g dans laquelle se trouve le tuyau de refroidissement .0.. Derrière le cadre f est disposée une autre paire de rouleaux commandée i-h qui, grâce à la cannelure à tracé spécial du rouleau h, est à même de faire passer la bande a en forme d'U, sur la barre-mandrin g grossie en cet endroit, à la forme nécessaire pour la fermeture à recouvrement. La bande est, en cela, recourbée dans une mesure telle que, compte tenu de l'élasticité inhérente à cette bande, elle reçoive encore toujours, après avoir quitté les rouleaux h-i, la forme nécessaire pour le chauffage au moyen de la flan- me autogène.
Le mandrin est, à l'intérieur de la cannelure, grossi à tel point qu'il agisse comme appui pour la bande à courber autour de lui, mais il n'est pas tellement gros que le tuyau continu puisse être serré sur lui par les rouleaux h -i; le mandrin a donc toujours, à cet endroit, une grosseur un peu plus petite que celle qui correspondrait \ , au diamètre intérieur
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du tuyau à courber autour de lui. La fig.3 montre les rouleaux i-h en vue transversale, la fig.4 est une vue amplifiée de la cannelure de ces rouleaux sur les figs.3 et 4, on voit la cannelure du rouleau h pour ie cas où les rouleaux i-h sont disposés avec un axe horizontal.
Sur la fig.8, on voit'la can - nelure du rouleau h pour le cas où les rouleaux i-h sont dis - posés avec un axe vertical. L'enroulement de la bande a peut aussi avoir lieu au moyen d'un autre tracé approprié des can - nelures. Les parties du dispositif décrites plus haut se rap - portent seulement à la machine enrouleuse.
Apres la sortie du tuyau hors de la machine enrouleuse,le joint à recouvrement est chauffé, de la manière déjà décrite dans l'introduction, au moyen d'un nombre de flammes correspon- dant à la vitesse de soudure voulue. La fig.? fait voir comment le cône de f lamme p lèche à la fois le pan supérieur et'le pan inférieur et peut cependant s'écouler librement, à travers une fente subsistant entre ces pans, vers l'intérieur du tuyau. A cet effet, le mandrin¯g est, sur la longueur sur laquelle sont placées les flammes, de nouveau considérablement plus mince que dans la cannelure des rouleaux i-h.
Toute préparation préalable des bords de la bande est ici superflue, parce que le cône de flamme supprime de lui-même pendant le chauffage, ainsi que le i fait voir la fig.7 les angles qui se trouvent dans son chemin, de telle sorte qu'il en résulte une forme appropriée des pans à souder.
Après que les pans ont ainsi été chauffés jusqu'à se trouver à l'état d'une pâte pétrie, ils entrent dans les étam - pes k-1 d'un marteau à ressort ou à air comprimé et sont ici forgés l'un dans l'autre et soudés sur le mandrin g de nouveau convenablement grossi à cet endroit. comme la pièce est portée à la température soudante à l'endroit du joint seulement, il se produit une certaine trempe grâce à la matière adjacente plus froide, ainsi que grâce aux étampes plus froides du marteau et au mandrin refroidi se trou -
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Tant à l'intérieur du tuyau. Cette circonstance doit être consi- dérée comme favorable pour la soudure, car on a maintenant la faculté d'améliorer encore le joint par un réchauffage de celui- ci, donc un recuit ou adoucissement.
Au lieu d'un marteau uni- que, on peut naturellement faire concourir à la soudure du joint sur un mandrin plusieurs marteaux entre lesquels il y a un ré - chauffage du joint. De même, le marteau peut être remplacé par une paire de cylindres ou, comme le montre la fig.6, par un marteauk-1 et une paire de cylindres commandée Il est évident que le dispositif entier peut, moyennant une position ,correspondante des bords de la bande, être employé aussi pour tout autre mode de chauffage dujoint, par exemple pour un chauffage purement électrique ou aussi un chauffage mixte, par exemple un chauffage électrique préalable suivi d'un chauffage autogène ou inversement, ou une autre méthode analogue.
Comme il ne s'agit pas ici d'une soudure par fusion avec apport d'une matière étrangère, mais d'une soudure au feu dans laquelle le joint est seulement chauffé localement jusqu'à se trouver à l'état plastique, cela comporte encore, si l'on considère la qualité de la soudure produite, une économie de chaleur avanta- geuse. La vitesse de soudure pouvant être atteinte avec cette machine dépasse celle des machines connues jusqu'ici, parce qu'on peut employer un bien plus grand nombre de flammes que, par exemple, dans les installations de soudure autogène à rap - prochement beaucoup employées actuellement, dans lesquelles les bords à souder sont maintenus écartés par un rouleau à coin jusque peu avant la soudure.
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Manufacturing process of welded pipes.
In the present invention, this is a process by which it is possible, by bringing together various details known for the manufacture of pipes, to continuously manufacture pressure welded pipes as they are. produced in winding machines, which are only heated to the welding temperature along the longitudinal seam to be welded.
The continued manufacture of pipes of which the welded joint is only heated is only known at present for pipes welded to close proximity. Pipe rewinding machines are known for this in which pipes of relatively small diameter, in particular with thin walls, are wound on a mandrel. In fire welding, it is already customary to press the heated edges of the strip close together by rollers arranged laterally. Such a lap weld carried out continuously
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does not yet exist. for a longitudinal overlap weld, only the making of sections by the methods of gas water welding (hammering or the like) and fire overlap welding (rolling) is known.
In both processes, it is, contrary to what is the case in fusion welding, a real pressure welding; but these processes are, moreover, essentially different from each other. In water gas welding, the lap joint is heated locally in sections by means of a water gas flame and then pressure welded to an anvil by means of a hammer or roller. back and forth. The panels can here be applied one on top of the other and the heating can then take place simultaneously from the inside and the outside, or the panels can be in an angular position with respect to each other. other and the flame is then directed on the panels and between them towards the inside of the pipe.
For. welding with gas with water, it was also put forward the idea of using, instead of gas with water, an autogenous flame, because the. temperature required for pressure welding is also crossed when heated by means of an autogenous flame. Appropriate devices for this welding have not hitherto been established. As the oxyacetylene or oxyhydrogen flame has a heat which is not necessary for pressure welding, it is also possible to use, for the use envisaged by the invention, the combustible gases known per se, which are less expensive than. acetylene and hydrogen.
In fire lap welding, lengths of lapped wound pipe are, in an oven, brought to welding temperature throughout their cross section and then, in a rolling mill, rolled onto a mandrel-shaped support held against the rolling mill. The panels at the welding temperature are, in this operation, pressed one into the other and @ welded, on the mandrel, by the upper cylinder.
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From these welding methods, 'one borrows, according to the invention, known details which are combined so that small diameter pipes, which are produced in winding machines, are now. Continuous pressure lap welds with joint heating only. We borrow: from autogenous welding: the pipe winding machine; to gas-water welding: the hammer, the preparation of the lap joint and the method of heating the panels; to the oven lap weld. the mandrel rolling mill with bar.
It should also be mentioned that the heating of the sides for pressure welding can, instead of taking place by combustible gases, also be carried out by another device already known.
Described below is a device with the aid of which it is also possible to continuously produce welded lap pipes in which the joint is only locally heated up to the welding temperature. It is not different, in this, whether a cold or previously heated strip is used. Fig.1 is a schematic side view and figs.2-8 show details of this device.
The device consists essentially of a rolling machine which winds up the flat strips to make overlapping pipes, which is followed by a hammer, a press or a rolling mill which unites and welds, on a mandrel, the edges of the joint carried meanwhile at the welding temperature, this mandrel being held inside the winding machine.
At the start of production, the web a (fig.l) is introduced into a press stamp and receives a shape such that it can be gripped by a pair of controlled rollers d-e arranged immediately following said stamp. In
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the pair of rollers of the strip is bent in a U. As soon as the strip has been gripped by the rollers of and is pulled, it continuously takes on, between the U shape and the initial flat shape, a transition shape natural always the same and forming by itself. The closed stamp bc exactly imitates this form of natural transition, so that, when opening this stamp a little bit, it can at the same time, without producing much friction, be used continuously to guide the web. .
Such guidance is necessary so that the U-shape is always realized in a uniform way in the d-e rollers. Fig. 2 shows a cross-sectional view of the rollers d-e in which the U-shaped strip a is located. Behind the rollers there is a frame f which penetrates the U-bent pipe strip from above and carries the internally water-cooled mandrel bar g, to which the strip is to be overlapped and welded. .
Fig. 5 is a cross section of the frame which penetrates into the strip a and carries the mandrel bar g in which the cooling pipe is located .0 .. Behind the frame f is another pair of rollers controlled ih which, thanks to the special traced groove of the roller h, is able to pass the U-shaped strip a, over the mandrel bar g enlarged at this point, to the shape necessary for the lap closure. The strip is, in this, curved to such an extent that, taking into account the elasticity inherent in this strip, it still always receives, after leaving the rolls hi, the shape necessary for heating by means of the blank. autogenous.
The mandrel is, inside the spline, enlarged to such an extent that it acts as a support for the band to bend around it, but it is not so large that the continuous pipe can be clamped on it by the h -i rollers; the mandrel therefore always has, at this point, a size a little smaller than that which would correspond \, to the internal diameter
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of the pipe to bend around it. Fig.3 shows the rollers ih in transverse view, fig.4 is an amplified view of the groove of these rollers in figs.3 and 4, we see the groove of the roller h for the case where the rolls ih are arranged with a horizontal axis.
In fig. 8, we see the groove of the roller h for the case where the rollers i-h are arranged with a vertical axis. Winding of the strip a can also take place by means of another suitable route of the grooves. The parts of the device described above relate only to the winding machine.
After the pipe exits from the winding machine, the lap joint is heated, as already described in the introduction, by means of a number of flames corresponding to the desired welding speed. Fig.? shows how the cone of film licks at the same time the upper face and the lower face and can however flow freely, through a slit remaining between these sections, towards the interior of the pipe. For this purpose, the mandrel ¯g is, along the length over which the flames are placed, again considerably thinner than in the groove of the rollers i-h.
Any preliminary preparation of the edges of the strip is here superfluous, because the cone of flame suppresses by itself during heating, as shown in fig. 7 the angles that lie in its path, so that 'this results in a suitable shape of the welded sides.
After the panes have been heated in this way until they are in the state of a kneaded dough, they enter the tins - pes k-1 with a spring hammer or compressed air and are here forged one in the other and welded on the mandrel g again suitably enlarged at this point. as the part is brought to the welding temperature at the joint location only, some quenching occurs due to the cooler adjacent material, as well as the cooler stamps of the hammer and the cooled mandrel hole -
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Both inside the pipe. This circumstance must be considered as favorable for welding, since it is now possible to further improve the joint by reheating the latter, therefore by annealing or softening.
Instead of a single hammer, it is of course possible to have the joint weld on a mandrel several hammers between which there is a reheating of the joint. Likewise, the hammer can be replaced by a pair of cylinders or, as shown in fig. 6, by a hammerk-1 and a pair of controlled cylinders. It is obvious that the whole device can, by means of a corresponding position, of the edges of the strip, also be used for any other method of heating the joint, for example for purely electric heating or also for mixed heating, for example prior electric heating followed by autogenous heating or vice versa, or another similar method.
As this is not a fusion welding with the addition of a foreign material, but a fire welding in which the joint is only heated locally until it is in the plastic state, this involves again, if we consider the quality of the weld produced, an advantageous heat saving. The welding speed achievable with this machine exceeds that of machines known hitherto, because a much greater number of flames can be used than, for example, in close-range autogenous welding installations - nearly much used today. , in which the edges to be welded are kept apart by a wedge roller until shortly before welding.