BE499552A - - Google Patents

Description

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  MATERIEL ET PROCEDE DE SOUDAGE PERFECTIONNES. 



   La présente invention concerne le soudage et se rapporte plus particulièrement à un procédé et à un matériel pour le soudage d'un joint de grande longueur. 



   L'invention a pour objet un matériel de soudage, comprenant un appareil de soudage, un chariot monté sur galets susceptibles de transporter l'appareil de soudage le long du joint à souder, une source de flux portée par le chariot, un dispositif pour supporter le flux contre le joint et un dispo- sitif pour amener le flux de la source jusqu'au dispositif qui le supporte. 



   La présente invention a aussi pour objet un procédé de soudage d'un joint situé le long d'une tôle comportant des arêtes opposées parallèles, pro- cédé qui consiste à fixer la tôle dans une position verticale, l'une de ses arêtes formant une partie du joint à souder, à suspendre l'appareil de soudage à l'autre arête et à faire mouvoir ensuite l'appareil suspendu. le long de   l'au-   tre arête tout en soudant ledit joint d'une   façon   continue. 



   Le soudage manuel de joints de grande longueur est particulièrement fatigant, prend du temps et constitue par conséquent une opération coûteuse, On trouve des joints horizontaux de grande longueur dans de nombreux types de construction et,très souvent, dans la construction de réservoirs soudés ser- vant au stockage de liquides. Dans ces réservoirs, qui peuvent avoir un dia- mètre d'environ 61 mètres ou plus, un certain nombre de tôles sont soudées bord à bord le long de joints horizontaux circulaires. Quand plusieurs joints de ce genre doivent être soudés sur les deux faces, la longueur totale de joints soudés est considérable. 



   L'appareil, conforme à la présente invention, est particulièrement adapté au soudage de joints horizontaux entre des tôles formant partie d'une construction circulaire, telle qu'un réservoir servant au stockage de liquides. 



  L'invention met en jeu l'application du soudage à l'arc métallique automatique, et elle s'adapte particulièrement à l'emploi du procédé de soudage à l'arc sub-   mergéo   

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Suivant la présente invention, l'appareil comporte un chariot auto- matique capable de rouler le long de l'arête supérieure d'une tôle verticale et d'emporter un appareil de soudage le long du joint entre cette tôle inférieu- re immédiatement adjacente. Le chariot est muni de l'appareillage nécessaire lui permettant de souder un joint unique en une seule passe tout autour de la circonférence entière du réservoir. En outre, les deux faces du joint peuvent être soudées simultanément, si on le désire. 



   On va décrire maintenant, à titre d'illustration des possibilités de mise en oeuvre de l'invention, sans aucun caractère limitatif de la portée de celle-ci, divers modes de réalisation pris comme exemples et représentés aux dessins schématiques annexés. 



   La figure 1 est une vue latérale de l'appareil conforme à l'inven- tion, situé en position sur une partie des parois latérales d'un réservoir destiné au stockage de liquide. 



   La figure 2 est une coupe verticale suivant la ligne 2-2 de la fi- gure 1. 



   La figure 3 est une coupe horizontale suivant la ligne 3-3 de la figure 1. 



   La figure 4 est une vue de détail à plus grande échelle du sabot portant le flux et des têtes de soudage pour souder simultanément les faces opposées. 



   Les figures 5 et 6 sont des vues en coupe faites suivant les joints soudés. 



   La figure 7 est une vue latérale d'une variante du dispositif sui- vant l'invention. 



   La figure 8 est une vue d'extrémité du dispositif de la figure 7. 



   La figure 9 est une vue analogue à la figure 4 montrant une forme modifiée du dispositif supportant le flux utilisé dans le soudage d'un joint sur un seul côté; et 
La figure 10 est une vue, analogue à celle de la figure 9, d'un autre mode de réalisation du dispositif. 



   Le dessin représente un chariot 20 comprenant deux fers U 21 maintenus à distance convenable par des blocs-entretoises 22 et munis, à leur extrémité avant, d'une roue 23 montée entre eux de manière à pouvoir tourner et, à leur extrémité arrière, d'une seconde roue 24 montée de façon similaire. 



  La roue 24 peut être entraînée au moyen d'une   chaîne   25 reliée à un moteur 26 à vitesse variable. Les roues 23 et 24 comportent chacune une rainure pro- fonde 27 disposée pour recevoir l'arête supérieure d'une plaque 28 et déplacer le chariot le long de cette dernière. 



   Un châssis 29 est suspendu verticalement au chariot et est muni, à son extrémité inférieure, d'un appareil de soudage 30. Dans le mode de réa- lisation particulier représenté aux figures 1 à 4 inclusivement, on a prévu deux ensembles de châssis 29 et appareils de soudage 30. Comme les châssis et appareils de soudage montés sur les deux côtés de la tôle sont analogues à tous points de vue, on n'en décrira qu'un seul en détail. Ainsi, l'appareil de soudage 30 comprend un tambour 31 pouvant contenir une bobine de fil d'élec- trode et un moteur 32 pouvant assurer l'alimentation en électrode à partir de la bobine jusqu'à une tête de soudage 33 dirigée vers le joint 34 existant en- tre la tôle 28 et une tôle inférieure 35.

   Dans le mode de réalisation parti- culier de l'invention choisi à titre d'exemple, l'appareil de-soudage utilisé est celui connu sous le nom d'appareil "Unionmelt", et les organes moteurs sont munis de dispositifs permettant de régler la vitesse d'alimentation en électro- de en fonction des variations de la tension appliquée à la zone de soudage. 



  Un dispositif (non représenté) est également prévu pour assurer la répartition convenable de l'énergie électrique pour la production d'un arc de soudage. 



  Des poignées à commande manuelle 36 et 37 sont prévues pour déplacer la tête de soudage 33 vers l'intérieur, vers l'extérieur et verticalement, de manière 

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 à la placer à une distance convenable et suivant un alignement correct par rap- port   au  joint 34. Un ressort 38 est relié au châssis et à l'appareil de sou- dage pour appuyer ce dernier contre la tôle 35. 



   . La partie inférieure du châssis 29 est munie d'une paire de roues   39   en contact avec la tôle 35 pour rouler sur cette dernière. Un dispositif d'embrayage commandé par la poignée 40 est prévu pour assurer l'enclenchement du moteur d'entraînement 26 sur la roue 24 afin d'assurer la propulsion du cha- riotet, par conséquent, celle de l'appareil le long du joint. Le moteur d'entraînement 26 peut être réglé pour donner une vitesse de déplacement le long de la soudure, variant de 0,25 à 1,5 m. environ par minute. 



   Comme indiqué précédemment, l'appareil de soudage particulier re- présenté fait application de la méthode de soudage dénommée à l'arc submergé, dans laquelle l'arc produit entre l'extrémité de l'électrode et le joint à souder se trouve complètement recouvert par une couche d'un matériau granulai- re servant de flux. Le flux utilisé dans la méthode représentée est un maté- riau fusible, chimiquement stable, se présentant sous forme de granules, sen- siblement exempt de substances dégageant pendant le soudage de grandes quanti- tés de gaz. Les portions non fondues de ce type particulier de flux granulai- re peuvent être utilisées plusieurs fois sans inconvénient.

   Il est prévu une trémie 42 capable de contenir une provision de flux et de l'amener au moyen d'une canalisation 43 à un support 44 prévu pour recevoir le flux et situé im- médiatement en avant de l'arc. Le flux 47 a pour rôle de permettre l'utilisa- tion de très fortes intensités, afin de concentrer la chaleur produite, de nettoyer le bain de métal et de le maintenir en place, ainsi que de protéger, de l'atmosphère, le métal chaud de la soudure. Pour cette raison, le support de flux est d'une largeur et d'une longueur suffisante pour permettre la formation d'une digue de flux et retenir ainsi le flux en position jusqu'à ce que la soudure ait fait prise.

   Un tuyau d'aspiration 45 présente son extrémi- té inférieure au voisinage immédiat du support situé derrière   l'arc;   afin de capter le flux non fondu du support, par l'intermédiaire d'une pompe, et d'en faire retour à la trémie. 



   La forme la plus simple donnée au. support (fig. 9) est une corniè- re 48 fixée par quelques pointes de soudure 49 à la tôle inférieure 35 située immédiatement au-dessous   du  joint 34. Bien entendu, d'autres moyens peuvent être prévus pour maintenir le support en position. Le flux est amené par la canalisation 43 au support juste en 'avant de l'arc et la canalisation d'aspi- ration 45 enlève, du support, le flux non fondu après qu'il a rempli son rôle. 



  Une autre forme de support de flux est représentée sur la figure 10; il compor- te un sabot 50 porté par le châssis 29 et appliqué vers l'extérieur au moyen d'un ressort 51 contre la tôle 35 placée juste au-dessous du joint. Le sabot a une longueur telle, dans le sens longitudinal du joint, qu'elle est suffisan- te pour permettre la prise du métal fondu avant enlèvement du flux par le moyen de la canalisation d'aspiration.,   Aux , figures   1 à 4 inclusivement, on a représenté un support de flux comprenant un bandage 53 de type chenille comprenant un dispositif porteur sans fin 54 supportant un certain nombre d'éléments 55. Le dispositif porteur est monté sur des galets 56 montés pour pouvoir tourner sur des axes sensiblement verticaux et portés sur les extrémités supérieures de goujons 57 montés sur le châssis 29.

   Les éléments 55 peuvent être faits en acier, fibre, bois, amian- te, ou autres matériaux analogues. Ce mode particulier de réalisation de l'in- vention est avantageux en ce que le flux ne se déplace pas,   c'est-à-dire,   qu'il ne se trouve pas entraîné le long de la soudure comme c'est le cas pour le mo- de de réalisation de la figure 10. Le flux se déverse de la canalisation 43 sur les éléments 55 juste en avant de la tête de soudage 33 et il reste en po- sition contre le joint jusqu'à ce que le chariot soit déplacé d'une distance égale à celle qui sépare la canalisation   43   de la canalisation d'aspiration   45,   d'où le flux non fondu est enlevé et ramené à la trémie. 



   Un mode de réalisation sensiblement similaire est représenté aux figures 7 et 8, dans lesquelles une paire de galets 60 sont montés de manière à pouvoir tourner sur le montant 57 autour d'axes qui sont quelque peu incli- nés sur l'horizontale, comme il est indiqué à la figure 8. Une courroie sans 

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 fin 61 est portée par les galets et est entraînée par contact entre l'arête intérieure biseautée et canelée de chaque galet et la tôle inférieure 35. Un support constitué par une tôle plate 63 est porté par une barre 64 qui réunit les poteaux 57 au voisinage de leurs extrémités supérieures et supporte la par- tie centrale de la courroie pour s'opposer à son enfoncement sous le poids du flux. 



   Quand les faces opposées des joints sont toutes deux soudées, mais non simultanément, les résultats obtenus peuvent être ceux représentés à la figure 6, dans laquelle la soudure 70 exécutée sur une face et la soudure 71 exécutée sur la face opposée font toutes deux saillies vers l'extérieur mais n'atteignent pas le centre du joint. Si les deux soudures ne se rencontrent pas, une petite zone 72 reste infondue dans le joint. Cette solution est ac- ceptable pour les joints horizontaux soumis à de faibles tensions comme ceux existant dans des réservoirs de stockage de pétrole, suivant les normes de . l'American Petroleum Institute qui prévoient que des joints de cette nature peuvent présenter une pénétration partielle, pourvu que la partie non soudée soit située au centre et n'excède pas un tiers de l'épaisseur des tôles son- dées les plus minces.

   Toutefois, la demanderesse a découvert que la même dé- pense d'énergie que celle utilisée à la production d'un joint de pénétration partielle, comme représenté à la figure 6, produira   un-joint   à pénétration com- plète, comme illustré à la figure 5, à la condition que: les deux faces soient soudées simultanément. Les tôles supérieures et inférieures, représentées à la figure 5, ont la même épaisseur que les tôles de la figure 6 et la soudure extérieure   70a   s'étend jusqu'à la soudure intérieure   71a,   de telle sorte qu'il y a fusion complète au joint.

   Il est admis que le soudage simultané des deux faces assure une puissance de chaleur très élevée qui favorise la pénétration profonde, et la méthode de soudage à l'arc électrique ainsi illustrée produit un champ magnétique maintenant le bain dans le joint. La demanderesse a trou- vé qu'il est possible de produire d'une manière constante des soudures, du ty- pe représenté à la figure 1, dans lesquelles la zone de fusion traverse complè- tement le joint, même si l'épaisseur des tôles atteint 25,4 mm environ ou plus. 



  Si l'on désire souder les deux faces simultanément, sans toutefois assurer une fusion complète du joint, on peut avancer la tête de soudage montée sur une des faces de 15 à 20 cm environ en avant de la tête de soudage montée sur l'au- tre face. 



   Les tôles à souder doivent être dressées à l'atelier à environ 16 100 de mm. près. C'est la procédure usuelle. 



   La conduite de l'appareil suivant l'invention sur le terrain est extrêmement simple; il est seulement nécessaire de fixer les tôles ensemble bord à bord au moyen d'un dispositif de bridage temporaire ou analogue, de placer le chariot sur l'arête supérieure de la tôle, après avoir réglé la po- sition initiale des roues pour régler la position de la tête de soudage 33 et amorcer l'arc, l'écoulement du flux, et le mouvement du chariot, en faisant fonctionner des dispositifs contrôles appropriés. Le soudage sera exécuté d'une manière continue soit sur l'une, soit sur les deux faces du joint, comme désiré, jusqu'à ce que le joint soit complètement exécuté sur toute sa longueur. 



  Bien qu'il puisse être inutile de régler l'appareil de soudage au cours de son déplacement le long du joint, la demanderesse a trouvé qu'il était opportun de prévoir un dispositif de repérage placé juste en avant de la tête de souda- ge et en alignement avec cette dernière, d'autant plus que la tête de soudage elle-même se trouve cachée par le flux au cours du soudage. Un ouvrier peut surveiller le trajet suivi par le repère le long de la soudure et effectuer les quelques petits réglages qui s'avèrent nécessaires pour maintenir l'aligne- ment convenable au cours du déplacement du chariot d'une tôle à l'autre. 

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Claims (1)

1. REVENDICATIONS ---------------------------- 1. Matériel du type décrit comprenant : un appareil de soudage; un chariot roulant pouvant porter l'appareil de soudage le long d'un joint à souder; une source de flux portée sur le chariot; un dispositif supportant du flux contre le joint; et un dispositif pour amener le flux de sa source jusqu'au dispositif de support du flux. <Desc/Clms Page number 5>

   2. Un matériel suivant la revendication 1, comportant une trémie à flux située sur le chariot et un dispositif pour amener le flux de la trémie jusqu'au support.

   3. Un matériel suivant la revendication 1, dans lequel ledit sup- port comporte un épaulement placé immédiatement au-dessous du joint.

   4. Un matériel suivant la revendication 1, dans lequel le support de flux précité s'étend le long d'une partie du joint située au-dessous de ce dernier et précédant et suivant immédiatement l'appareil de soudage.

   5. Un matériel suivant la revendication 4, dans lequel ledit sup- port de flux comprend un sabot coulissant muni d'une tablette destinée à sup- porter le flux et comportant un dispositif élastique pour appliquer le sabot contre la pièce à souder.

   6. Matériel du type décrit comprenant : un appareil de soudage; un chariot roulant pouvant entraîner cet appareil le long d'un joint à souder; une source de flux portée par ce chariot et un support sans fin portant le flux, monté sur le chariot et dont une partie supportante s'étend le long et au-des- sous de la partie du joint précédent et suivant immédiatement l'appareil de soudage, ledit support de flux étant monté sur le chariot de manière à pouvoir tourner, la partie portante étant ainsi fixe par rapport à la partie de joint précitée ; enfin, un dispositif permettant de transporter le flux de la source au dispositif de support du flux.

   7. Un matériel suivant la revendication 1 ou la revendication 6, dans lequel le dispositif de support du flux comprend des galets montés sur le chariot et une courroie sans fin portée par les galets afin de présenter une surface de support du flux s'étendant le long et au-dessous de la partie du joint précédant et suivant immédiatement l'appareil de soudage, les galets précités étant capables de tourner au cours du déplacement de cet appareil, cette surface de support du flux étant ainsi fixe par rapport à la partie pré- citée du joint.

   8. Un matériel suivant la revendication 7, dans lequel ladite cour- roie sans fin est un dispositif porteur sans fin de type chenille.

   9. Matériel pour soudage continu d'un joint sensiblement horizon- tal situé au-dessous d'une tôle verticale présentant une arête supérieure li- bre sensiblement parallèle au joint, ce matériel comprenant : un chariot ; desgalets portés par le chariot et capables de rouler le long de cette arête su- périeure; un appareil .de soudage suspendu au chariot ; un dispositif permettant de mettre l'appareil de soudage en position à l'emplacement du joint ; un dispositif susceptible d'entraîner le chariot afin d'emporter l'appareil de soudage le long du'jointe 10.

   Un matériel suivant la revendication 9, comprenant : un premier appareil de soudage suspendu au chariot; un dispositif pour mettre ledit appa- reil de soudage en position d'un côté du joint; un second appareil de soudage suspendu au chariot; un dispositif permettant de mettre le second appareil de soudage de l'autre côté du joint ; et un dispositif susceptible d'entraîner le chariot pour emporter les appareils de soudage le long du joint sur des faces opposées de la tôle.

   11. Un matériel suivant la revendication 9, comprenant un appareil de soudage à l'arc électrique suspendu au chariot; un dispositif réglable per- mettant de mettre l'appareil de soudage en position à l'emplacement du joint; un dispositif porté par le chariot et permettant de protéger l'arc; et un dis- positif capable d'entraîner les galets pour emporter l'appareil de soudage le long du joint.

   12. Matériel pour soudage continu d'un joint le long de l'arête inférieure d'une tôle verticale présentant une arête supérieure libre sensible- ment parallèle à ce joint, ce matériel comprenant : un chariot; des galets por- tés par ce chariot et capables de rouler le long de cette arête supérieure; un appareil de soudage suspendu au chariot ; un dispositif réglable permettant de mettre l'appareil de soudage en position à l'emplacement du j'oint; une source <Desc/Clms Page number 6> de flux portée par le chariot; un dispositif pour supporter du.flux contre le joint ; un dispositif permettant de transporter du flux de la source au support; et un dispositif capable d'entraîner les galets afin d'emporter l'appareil de soudage le long du joint.

   13. Un matériel suivant la revendication 12, dans lequel le dis- positif précité de support du flux comprend un support de flux, de type sans fin, monté sur le chariot et dont une partie portante s'étend le long et au- dessous de la partie du joint précédant et suivant immédiatement l'appareil de soudage, ce support à flux étant monté de manière à pouvoir tourner sur le chariot, cette partie portante étant ainsi fixe par rapport à la partie préci- tée du joint.

   14. Un matériel suivant la revendication 12, dans lequel le dispo- sitif précité de support du flux comprend des galets montés sur le chariot et une courroie sans fin portée par les galets afin de présenter une surface de support du flux s'étendant le long et au-dessous de la partie du joint précé- dant et suivant immédiatement l'appareil de soudage, les galets précités étant capables de tourner au cours du déplacement du chariot, cette surface de sup- port étant ainsi fixe par rapport à la partie précitée du joint.

   15. Un matériel suivant la revendication 12, dans lequel le dispo- sitif précité de support du flux comprend plusieurs galets portés par le cha- riot et un dispositif porteur de type chenille porté par les galets, afin de présenter une surface de support du flux s'étendant le long et au-dessous de la partie du joint précédant et suivant immédiatement l'appareil de soudage, les galets précités étant capables de tourner au cours du déplacement du cha- riot, cette surface de support étant ainsi fixe par rapport à. la partie préci- tée du joint.

   16. Matériel suivant la revendication 12, comprenant une canalisa- tion dont une extrémité est située au voisinage du dispositif de support du flux et qui s'ouvre à l'autre extrémité vers la source de flux, et un dispo- sitif d'aspiration relié à une partie intermédiaire de cette canalisation afin d'amener, à la source, le flux prélevé sur le dispositif-support précité.

   17. Matériel permettant l'application continue de chaleur le long d'une ligne sensiblement horizontale située au-dessous d'une tôle verticale présentant une arête supérieure libre sensiblement parallèle à cette ligne, ce matériel comprenant : un chariot; des galets portés par ce chariot et capa- bles de rouler le long de cette arête supérieure; un appareil générateur de chaleur suspendu à ce chariot ; dispositif permettant de mettre cet appareil générateur de chaleur en position sur la ligne précitée; et un dispositif ca- pable d'entraîner le chariot afin d'emporter l'appareil générateur de chaleur le long de cette ligne.

   18. Le procédé de soudage d'un joint le long d'une tôle comportant des arêtes opposées parallèles, qui comprend la fixation de la tôle en position verticale, l'une de ses arêtes constituant une partie du joint à souder, la suspension d'un appareil de soudage à l'antre arête,, et ensuite le déplacement, le long de l'autre arête, de l'appareil ainsi suspendu, pendant le soudage du- dit joint d'une manière continue.

   19. Un procédé suivant la revendication 18, comprenant les opéra- tions d'empilage, de façon continue, du flux contre le joint en avant de l'ap- pareil de soudage et d'évacuation, de façon continue, du flux du joint en ar- rière de l'appareil de soudage.

   20. Un procédé suivant la revendication 18, qui comprend la suspen- sion de l'appareil de soudage à l'autre arête sur les deux faces de la tôle.