BE507386A

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Description

PROCEDE POUR T'OBTENTION DE JOINTS D'ETANCHEITER AUX: APPAREILS A HAUTE PRESSION 'ET 'HAUTE :TEMPERATURE .

Dans les appareils à haute pression et haute température, un des gros soucis du constructeur et de l'utilisateur est la tenue des joints en service.

-Il est connu que tout métal, soumis à une fatigue à haute tempéra- ture, se déforme d'une façon continue. Par conséquent le serrage dû aux bou- lons ou goujons se réduit progressivement et-il y a relaxation de l'assemblage.

Si l'on ne resserre pas à temps les écrous, le joint fuit et souvent se détruit brusquement.

D'autre part le joint constitue un point faible, sensible aux va- riations de température, aux condensateurs, à la corrosion, et dont la défail- lance peut arrêter toute une installation.

Pour remédier à ces inconvénients, on a imaginé jusqu'ici diverses solutions qui se ramènent toutes aux deux suivantes: A. - Joints autoclaves, dans lesquels la pression sur le joint est assurée par la pression interne du fluide.

B. - Assemblage par soudure. Cette solution est parfaite au point de vue de l'étanchéité. Elle devient de plus en plus générale pour les assemblages de tuyauteries, mais son emploi dans un appareil de robinetterie conduit à un très grave inconvénient pratique, à savoir l'impossibilité pour l'utilisateur de démonter l'appareil, de le réviser et de le remonter.

En effet, telle quelle a été réalisée jusqu'ici, la soudure sert à la fois pour la résistance et pour l'étanchéité et intéresse une forte épais- seur; dans certains appareils elle atteint 100 mm. Pour démonter un appareil, il faut donc enlever la soudure par un usinage sur une machine-outil d'autant plus puissante que l'appareil est plus gros. De plus, cette opération oblige d'enlever l'appareil de la tuyauterie et si, comme la pratique en devient cou- rante, l'appareil est soudé à la tuyauterie, le travail est considérable.

Le remontage de l'appareil après révision n'est pas moins diffi-

cile, au contraire. En effet, les corps d'appareils à haute température doi- vent être réalisés en acier spécial allié, dont la soudure est particulière- ment délicate et exige des traitements thermiques précis.' Ce travail est hors des possibilités de l'utilisateur et ne peut se faire pratiquement que chez le constructeur de l'appareil.

Il est pourtant désirable qu'un appareil de robinetterie puisse être démonté, vérifié, nettoyé et éventuellement rectifié et rodé sans démon- tage de la tuyauterie.

L'objet de la présente invention est de concilier tous les avan- tages et la perfection au point de vue étanchéité d'un assemblage soudé avec ceux résultant d'un démontage et d'un remontage aisé, pouvant se faire en lais- sant l'appareil en place sur la tuyauterie, avec les moyens et le personnel normaux d'un atelier d'entretien.

Ceci est réalisé en séparant les deux problèmes de résistance à la pression interne et d'étanchéité.

D'une part la résistance à la pression interne est assurée par un @ moyen mécanique d'assemblage par exemple un filetage trapézoïdal robuste, mais qui pourrait aussi présenter une autre forme appropriée aux efforts en jeu.

Par exemple, dans certains cas, il pourrait être intéressant d'utiliser un as- semblage du type à baïonnette.

Cet assemblage est réalisé-entre deux pièces, en l'espèce le corps et le couvercle de la vanne, en acier spécial convenant pour la pression et la température de service, cet acier étant traité thermiquement de façon convena- ble.

D'autre part, l'étanchéité est assurée par une soudure, relative- ment légère, car elle ne subit que des efforts mécaniques très faibles. Cette soudure est effectuée sur une zône en acier au carbone de nuance extra-douce; elle est donc très facile à réaliser, ce métal étant particulièrement soudable sans précautions spéciales par un ouvrier soudeur ordinaire.

La zône en acier extra-doux a une largeur telle que le gradient de température provoqué par la soudure ne vienne pas influencer le traitement ther- mique des deux pièces en acier spécial allié.

La partie en acier extra-doux est assemblée à la partie en acier spécial d'une façon indestructible, lors de la construction de l'appareil, par un procédé de soudure ou de dépôt par fusion. Après cet assemblage, l'ensemble subit un traitement thermique qui donne à l'acier spécial ses qualités optimum, mais n'a pas d'action sensible sur l'acier extra-doux.

L'exécution de la soudure d'étanchéité, soit après montage de l'ap- pareil chez le constructeur, soit après les révisions chez l'utilisateur, n'éxi- ge aucun traitement thermique.

Elle peut rapidement être enlevée à la meule portative ou au burin, vu sa faible section, ce qui permet le démontage des deux pièces. Pour rendre ce démontage plus facile, il est prévu de chrômer les surfaces d'assemblage en tout ou en partie, ou d'employer tel autre moyen de protection susceptible d'é- viter le grippement et l'oxydation: métallisation, nickelage, nitruration ou autre.

Afin de mieux faire ressortir l'exposé ci-dessus, les dessins an- nexés représentent à titre explicatif et non limitatif deux variantes d'exécu- tion du procédé envisagé et l'application à une vanne à haute pression et haute température.

A cet effet la Fig. l, représente une coupe partielle en élévation dans un assemblage de deux éléments d'un appareil à haute pression et haute température montrant l'application du procédé envisagé dans un mode de réali- sation.

La Fig. 2 représente une vue analogue à la Fig. 1 montrant une variante d'exécution du procédé.

La Fig. 3 montre l'application du procédé appliqué suivant la Fig. 1 à une vanne à haute pression et haute température représentée par une coupe partielle en élévation.......

En se reportant à la'Fig. 1,,1 représente la partie en acier spé- cial destinée à supporter les efforts, assemblée par un filetage 17 à une autre partie 2 également en acier spécial,, d'un appareil à haute pression et haute température. Par 10 est représenté le plan du joint suivant lequel les parties 1 et 2 sont appliquées l'une cotre l'autre et dont l'étanchéité ab- solue doit être assurée. Dans les parties 1 respectivement 2 avant leur as- semblage, on a emboîté les bagues ou couronnes en acier facilement soudable 3 respectivement 4 qui y sont soudées en 7 respectivement en¯8 puis extérieu- rement en 5 respectivement en 6.

Après traitement thermique et terminaison d'usinage les parties 1 et 2 sont engagées par le filetage 17 assurant la ré- sistance aux efforts mécaniques, puis on soude en 9 au chalumeau ou à l'arc. électrique, les bords extérieurs des bagues 3 et 4 ce qui assure l'étanchéité absolue du joint.

Dans la Fig. 2, les parties 11 et 12 en acier spécial d'un appa- reil, reçoivent de part et d'autre du joint, 10, une couronne formée par le dépôt à l'arc électrique ou au chalumeau d'un métal d'apport en plusieurs cou- ches successives telles que 13 respectivement 14 d'un acier soudable intermé- . diaire sur lequel s'effectue ensuite le dépôt d'autres couches 15 respective- ment 16 d'un acier soudable par exemple extra-doux. Il va de soi que les.cou- ches 13 et 15 respectivement 14 et 16 peuvent être réalisées toutes au moyen d'un acier soudable de même nature.

Elles peuvent aussi l'être avec des métaux d'apport différents d'une couche à l'autre, de façon à avoir une variation progressive de la na- ture de l'acier depuis l'acier spécial du corps des pièces 1 et 2.jusqu'à la zone'de la soudure d'étanchéité 9 en acier au carbone extra-doux.

Par exemple, si l'acier spécial est de nuance: C = 0,18 %, Cr = 1 %, Mo = 0,6 %, Va = 0,2 %, la première couche peut être de la nuance:'
C = 0,10 %, Cr = 1 %, Mo = 0,5 % la 2eme couche:
C = 0,10 %, Cr = 0, %, Mo = 0,5 % la 3ème couche:
C = 0,10 %, Cr = 0,5 %, Mo = 0,25 % la 4ème couche et les suivantes :
C < 0,10%
Après dépôt descouches successives, le traitement thermique conve- nable est appliqué à l'ensemble, qui ensuite est fini d'usinage.

En cours de service, les efforts dûs à la pression interne sont supportés par les pièces en acier spécial, alors que l'étanchéité est assurée par une soudure sur acier très doux ne subissant que des efforts minimes.

Les déformations inévitables dûes au fluage du métal à haute tem- pérature sont sans influence sur l'étanchéité, car la soudure sur acier doux peut se déformer et suivre les déformations lentes de l'acier spécial sans inconvénients.

REVENDICATIONS.

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Claims

1/ Procédé pour l'obtention de joints d'étanchéité aux appareils à haute pression et haute température caractérisé en ce que le joint d'étan- chéité est réalisé par une soudure d'étanchéité pratiquée par exemple à l'arc <Desc/Clms Page number 4> électrique ou au chalumeau à la périphérie extérieure des bords de zônes de soudure établies sur chacune des parties, non soumises aux efforts de l'assem- blage, de pièces hétérogènes dont l'ensemble résistant aux efforts est en acier spécial allié qui peut être traité thermiquement, tandis que les zônes de sou, dure sont constituées d'un acier facilement.'soudable non sujet à traitement thermique et que la soudure d'étanchéité ne porte pas atteinte au traitement thermique qui a pu être effectué préalablement.

2 Procédé pour 1''obtention de joints d'étanchéité aux appareils à haute pression et haute- température selon la revendication 1 caractérisé en ce que la zône de soùdure constituée d'une partie en acier facilement soudable et destinée à faire corps avec la pièce en acier spécial est réalisée par une bague ou couronne en acier facilement soudable qui est rapportée de toute ma- nière appropriée par exemple par emboitement sur la pièce en acier spécial, puis y est soudée avant le traitement thermique de l'ensemble suivi de la fi- nition d'usinage:

3 Procédé pour l'obtention de joints d'étanchéité aux appareils à haute pression et haute température selon la revendication 1 caractérisé en ce que la zône de soudure constituée d'une partie facilement soudable et destinée à faire corps avec la pièce en acier spécial est réalisée par la pré- sence d'une couronne en acier soudable formée par un dépôt à l'arc électrique ou au chalumeau de couches successives superposées d'un métal d'apport tel -un acier doux soudable de même nature éventuellement différent d'une couche à l'autre, le. traitement thermique de l'ensemble étantsuivi de la finition d'u- sinage.

4 Procédé pour l'obtention de joints d'étanchéité aux appareils à haute pression et haute température caractérisé en ce que en vue de rendre plus facile le démontage éventuel du joint d'étanchéité, les surfaces d'assem- blage, sont en tout ou en partie revêtues d'un moyen de protection évitant le grippement et l'oxydation consistant par exemple en un chrômage, nickelage, nitruration ou autre métallisation appropriée.

5) L'application du procédé envisagé selon les revendications pré- cédentes pour l'obtention d'une étanchéité absolue dans l'assemblage de pièces d'appareils à haute pression et à haute température tels qu'appareils de ro- binetterie ou autres, tout en conservant les possibilités de leur démontage et ou de leur remontage aisé.