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PROCEDE DE SOUDURE, APPAREIL POUR LA MISE EN OEUVRE DE CE PROCEDE ET
PRODUIT OBTENU A L'AIDE DE CET APPAREIL,
La présente invention concerne la soudure sur chantier d'enveloppes de réservoir comportant des plagues verticales, incurvées suivant une forme cylindrique ou une forme différente, et réunies par des lignes de soudure continues, homogènes et horizontales. Ces lignes de soudure sont formées., conformément à l'invention, suivant un nouveau procédé de soudure par arc électrique submergé.
On a utilisé jusqu'à présent la soudure par arc électrique submer- gé avec des fils d'électrodes longs et nus agissant dans une couche de fondant en grains ou en poudre, sur des surfaces de pièces de montage reposant à plat et supportant toute la masse du fondant ou la plus grande partie de cette mas- se. Ce procédé était principalement intéressant pour le travail automatique d'atelier. Pour le travail sur des enveloppes fixes et verticales,comme on en rencontre principalement dans les chantiers de construction, il était considéré comme évident depuis plusieurs années que le fondant et la matière fondue devaient être supportés par un mécanisme auxiliaire quelconque, mais on n' avait pas réalisé à cet effet de support satisfaisant.
On s'est aperçu qu'une difficulté particulière était due à la perturbation, même relativement minime, produite dans la couche de fondant par les particules de fondant qui s'échappaient entre une enveloppe courbe et un support à bord rectiligne La présente invention fournit unmécanisme qui élimine cette perturbation en fournissant les conditions favorables nécessaires sous tous les différents rapports que l'on peut considérer. Grâce à ce mécanisme, on a réalisé pour la première fois autant qu'on le sache, des lignes de soudure continues, homogènes et horizontales, dans des enveloppes fixes, verticales et cylindriques.
Le mécanisme utilise une bande de support de fondant flexible, portative ou mobileréalisée par une bande sans fin ou organe analogue. La
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bande de support est maintenue, de préférence à plat, parallèlement à une zone de soudure fixe et horizontale et légèrement en dessous de celle-ci. Elle se déplace latéralement sur de courtes distances et elle est appuyée contre l'enveloppe rigide et incurvée de manière à former une sorte de rigole légèrement creuse à fond plat et étroitement ajusté.
On verse le fondant en grains ou en poudre dans cette rigole, en quantité suffisante pour former un lit de fondant qui recouvre la zone de soudure, et on fait jaillir un arc de soudure transversalement le long de cette zone, cet arc étant submergé sous le lit de fon- danto
Si on ne pressait pas la bande contre l'enveloppe de manière à former une rigole étanche, le lit de fondant serait gravement perturbé par les particules de fondant s'échappant vers le bas, et la ligne de soudure obtenue, si on en obtient une, serait de qualité inférieure. Grâce au procédé mentionné, ce défaut est évité et on obtient une ligne de soudure adéquate.
On peut expliquer comme suit la perturbation mentionnée. La formation d'une soudure satisfaisante dépend d'une action réciproque appropriée de tension de gravité et de surface entre les faces, d'une part du métal fondu en cours de solidification, et d'autre part de la scorie en cours de solidification et déjà solidifiée. Cette tension de surface dépend à son tour en partie de la tension de surfaces dans les couches extérieures plus froides de la scorie en cours de solidification et déjà solidifiée. Les différentes conditions de surface résultent des forces moléculaires affectées par les températures dans les différentes couches. Ces conditions sont affectées également par des facteurs mécaniques, tels que la perturbation du fondant ou de la couche de scorie en contact avec le métal, due à l'échappement par gravité des particules de fondant voisines'.
En d'autres termes, I' état et la forme définitive des différentes couches et de leurs faces en contact dépendent pour une grande part de l'étanchéité de la rigole ou mécanisme de support du lit de fondant.
Au moyen de la rigole étanche, constituée mécaniquement conformément à l'invention, il est possible physiquement de former les différentes couches de fondant dans un moule qui maintient le métal fondu de manière à former un grain de soudure satisfaisant. Ce procédé physique peut être aidé par un choix approprié de différents facteurs, tels que la température de soudure, la densité du courant, été... mais il dépend principalement des conditions mécaniques que l'on vient de mentionner.
L'équipement présentant ces conditions mécaniques peut se déplacer tout autour de l'enveloppe d'un réservoir fixe, en ajoutant constamment des portions d'équipement à l'extrémité avant du lit fixe de fondant et en retirant d'autres portions à l'extrémité arrière, tout en déplaçant transversalement l'électrode de soudure à travers la partie fixe du lit de fondant.
Les détails mécaniques et physiques seront compris plus clairement en lisant la description détaillée qui va suivre,
Sur le dessin :
La figure 1 est une élévation d'un réservoir en cours de construction, conformément au procédé de l'invention;
La figure 2 est une vue en plan partiellement coupée du réservoir, avec une échelle légèrement plus grande, la coupe étant faite suivant la ligne 2-2 de la figure 1;
La figure 3 est une coupe en élévation suivant la ligne 3-3 de la figure 2 à une échelle encore plus grande :
La figure 4 est une coupe, à une échelle encore plus grande que celle de la figure 3, suivant la ligne 4-4 de la figure 3 ;
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Les figures 5 à 7 sont des coupes en élévation suivant les lignes correspondantes de la figure 4 et à la même échelle que celle-ci;
Les figures 8 à 10 sont des coupes à une échelle encore plus grande faites suivant les lignes respectives des figures 7 8 et 90
Deux bords 10, 10 A disposés horizontalement et appartenant respectivement à des plaques verticales 11 et 11A, qui font partie d'une enveloppe de réservoir T en construction, doivent être soudéso Les réservoirs sont généralement cylindriques et les plaques qui les constituentpessédent par conséquent une courbure légère et régulière qui leur est donnée par des procédés bien connus d'atelier ou de chantier. On utilise pour ces plaques différents rayons de courbure qui dépendent des dimensions du réservoir en construction. Les plaques ont quelquefois des courbures irrégulières dues à une distorsion produite en cours de fabrication, pendant l'expédition ou le travail sur le chantier.
Les plaques ont fréquemment des courbures des deux types, c'est-à-dire des courbures régulières et des courbures irrégulières.
-Le nouvel appareil conforme à l'invention utilise une tête de soudure 12 comprenant deux galets 13 entraînés par un moteur 14 par 1' intermédiaire d'un réducteur de vitesse 15 ; galets assurent le déroule- ment d'un fil métallique d'électrode 16 à partir d'une bobine 17 et à travers un ajutage de guidage 18, de manière que ce fil vienne pénétrer dans un lit 19 d'un fondant en grains ou en poudre recouvrant les bords 10, 10 A et entoutant des zones de plaques. Le fondant., consistant généraralement en un silicate,repose sur une courroie flexible de transport 20.
Le courant de soudure est fourni au métal nu de l'électrode à travers l'ajutage 18, sous le contrôle d'instruments montés dans une boite 21.
Cette boîte contient également les instruments de contrôle du moteur 14.
Elle est connectée à ce moteur par des conducteurs 22, à l'ajutage de 1' électrode par des conducteurs 23, et aux plaques de l'enveloppe par des con- ducteurs 24. La tête de soudure,, l'ajutage, la boite à instruments et la courroie de fondant sont montés sur des parties appropriées d'un châssis 25 qui est suspendu à un chariot 26 se déplaçant sur le bord supérieur horizontal 10 B des plaques supérieures 11A. Le fondant est versé sur la courroie 20, à partir d'une source d'alimentation 27 prévue sur le chariot 26, par une conduite souple 28 qui se décharge par gravité dans une trémie 29 possédant une goulotte de décharge et de guidage 30.
La trémie et la goulotte sont montées de préférence sur le châssis suspendu 250
Les extrémités de la courroie de transport 20 sont maintenues à une distance'prédéterminée l'une de l'autre par des galets 31 montés aux deux extrémités d'une structure horizontale 32 ou sous-châssis. Ce sous-châssis est articulé sur le châssis 25 en 33, de telle sorte que ce sous-châssis et l'ensemble du transporteur peuvent osciller dans un plan sensiblement hori- zontal,. en s'adaptant ainsi à l'enveloppe et en présentant à celle-ci la surface de travail de la courroie du fondant d'une manière uniforme aux deux extrémités.
Une portion de surface supérieure est sensiblement horizontale 34 de la courroie s'étend le long des bords horizontaux 10-10A et légèrement endessous de ces derniers. Elle est plus ou moins plate dans le sens transversal par rapport à l'enveloppe, de manière à pouvoir accéder à 'l'électrode 16. Le brin supérieur 34 de la courroie flexible sans fin est supportépar un organe rigide sous-jacent ou plateau 35, qui est monté sur le sous-châssis 32 au moyen de bras 36.
On prévoit également des consoles 37 supportées par le plateau 35 et supportant les galets 38. Ceux-ci s'engagent au contact du bord libre du brin supérieur 34 de la courroie. Des ressorts 39 poussent vers l'extérieur les consoles 37 et les galets 38 de telle sorte que ces derniers déplacent le
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corps du brin supérieur de courroie 34 dans son propre plan et latéralement vers la plaque verticale 11. Le bord de travail 40 de ce brin supérieur de la courroie flexible est donc en contact avec la plaque d'acier incurvée et rigide 11 suivant une certaine pression.
On réalise ainsi un joint étanche dans la zone de contact entre la courroie et la plaque, et on dispose temporairement, pour loger le lit fondant 19, d'une rigole étanche et exempte de toute fuite 11-34. Ce résultat est impossible à obtenir avec un plateau rigide seul, ou avec une courroie flexible seule.
Aucun gauchissement ou flexion grasse de la courroie flexible n' est à craindre comme conséquence du déplacement latéral de cette courroie et de la pression à laquelle elle est soumise, même avec des courroies ayant la flexibilité désirable pour un tel déplacement.
Ce résultat est obtenu par le plateau de support 35.
Il est facilité en réalisant les déplacements de la courroie sur une distance latérale relativement petite par rapport à la longueur de la courroie, En d' autres termes, la combinaison de la courroie de support du fondant avec le plateau est souple avec un plan horizontal, rigide dans un plan vertical, et a tendance à rester en contact étroit avec la paroi.
Lorsque la tête de soudure 12 et les appareils qui lui sont associés se déplacent le long de l'enveloppe, de nouvelles portions de la courroie du fondant doivent être ajoutées à l'avant à celles en contact avec la paroi, et des portions correspondantes doivent être retirées à l'ar- rière. Ceci est réalisé de préférence en donnant aux parties extérieures des surfaces d'extrémité inclinées 41 la forme de bourrelets annulaires 42 sur les galets de courroie 31 (figure 5), de manière à réaliser une traction considérable qui est plus grande que celle existant sur le bord 40 de la courroie.
Des anneaux et manchons en caoutchouc fournissent respectivementles surfaces 42 et 43 des galets de courroie, la surface 43 étant en contact avec la surface intérieure de la courroie 20. Le sommet de chaque surface d'extrémi- té 41 est appuyé contre la paroi 11 avec une pression relativement élevée, par exemple en suspendant le châssis 25 de manière qu'il soit oscillant, de même que le sous-châssis 32; de cette manière, le châssis et le sous-châssis tendent à se déplacer vers les plaques et leur déplacement est arrêté par les galets 31. La pression qui en résulte sur les surfaces d'extrémité des deux galets est égalisée par des supports articulés 33 du sous-châssis 32 (figures 1 et 3).
Une traction uniforme et une rotation uniforme des galets sont ainsi obtenues et transmises à la courroie par un déplacement uniforme du chariot 26. Le déplacement uniforme du bord 40 de la courroie obtenue grâce aux galets par rapport au sous-châssis 32 est sensiblement aussi rapide que le déplacement de ce sous-châssis par rapport à l'enveloppe et a lieu dans la direction opposée.
Il en résulte que le déplacement relatif de toutes les portions de courroie est uniforme ; brin de travail 34 de la courroie 20 est maintenu dans une position pratiquement fixe par rapport à la paroi du réservoir; il glisse par rapport au plateau de support 35, à peu près à la vitesse à laquelle le châssis de support se déplace lui-même, mais dans la direction opposée; le brin inférieur de la courroie 20 se déplace dans la direction du châssis, avec une vitesse double de la vitesse de celui-ci, en ajoutant des portions successives de la courroie sans fin au brin de travail.
Aucune autre courroie d'entraînement n'est nécessaire.
Suivant que le présent appareil est utilisé à l'intérieur ou à l'extérieur de l'enveloppe, c'est-à-dire du côté concave ou du côté convexe, il peut être désirable d'exécuter des réglages dans la pression des ressorts 39 actionnant les consoles des galets latéraux 38, et dans la position relative du plateau et des galets d'entraînement. Cependant, quand la courbure de 1' enveloppe présente un grand rayon de courbure et lorsque la zone de soudure est relativement courte, on peut n'effectuer sur les parties rigides de l'appareil qu'un réglage faible ou même nul. Deux galets de guidage 38 sont souvent suffisants, comme on le voit sur le dessin, mais des modifications peu-
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vent être naturellement désirables.
On doit empêcher les particules de fondant de gêner la liberté de mouvement de la courroie 20 sur les galets d'entraînement 31. On peut fixer dans ce but un grattoir 44 sur la face inférieure du plateau 35, avec un bord de grattage susceptible d'enlever les particules interceptées sur la face supérieure du brin inférieur de courroie se déplaçant vers l'avant, en avant du galet antérieur d'entraînement (figure 4).
Le brin supérieur 34 de la courroie, brin mobile mais ajusté avec serrage, constitue, en coopération avec les plaques fixes de l'enveloppe, la rigole destinée à servir de moule efficace et non perturbé au fondant ou scorie du métal fondue Ceci s'applique principalement à un côté de 1' enveloppe, là où la zone de soudure et l'équipement de soudure se trouvent, comme le montre le dessin, légèrement en avant de ceux de l'autre face, Une rigole analogue est prévue sur cette autre face, elle peut être utilisée d' abord pour réaliser un appui du fondant pour Isolément avant (comparable à certains points de vue à l'appui de fondant du brevet des EoUoAo n 2.145.009 du 24 janvier 1939 au nom de J.M. Keir, et à celui du brevet des E.U.A. n 2.294.439 du 1er septembre 1942 au nom de G.D.
BAGLEY) et ensuite comme moule pour les matières fondues produites par l'élément arrière.
Il est possible également de disposer deux arcs électriques sur les deux faces opposées de l'enveloppe, assez rapprochés l'un de l'autre pour former un seul grain de soudure commun et confondu, limité de préférence par les bords juxtaposés des plaques (suivant les dispositions proposées dans le brevet des E.U.A. n 2.529.812 du 14 novembre 1950 au nom de VoPETERS).
Dans ce cas, l'effet d'appui de l'un et l'autre des lits de fondant peut être insignifiant, mais la nécessité d'un moule étanche de chaque côté est tout aussi impérieuse que dans les autres cas. On s'est aperçu qu'il était impossible de mettre en oeuvre les suggestions de Peters sans avoir recours à un tel moule, tout au moins dans la construction sur chantier d'enveloppes de réservoir fixes, verticales et cylindriqueso
Les matériaux utilisés de préférence dans le présent procédé vont être indiqués à présente Les plaques sont ordinairement en acier doux.
La péraparation des bords de ces plaques peut se faire à peu près de la même façon que pour la soudure manuelle par arc électrique de plaques verticales avec des électrodes recouvertes d'un fondant; autrement dit, on commence par former un joint ordinaire de raccordement bord à bord ; on utilise toujours un bord carré sur la plaque inférieure et un bord carré ou en biseau sur la plaque supérieure. Il est préférable à certains points de vue, d' avoir sur les plaques verticales des caractéristiques différentes de celles de la routine manuelle.
Par exemple, on réalise de préférence la rainure entre les bords des plaques aussi étroite que possible, quelle que soit l'épaisseur des plaques ; électrodes utilisées sont, non seulement con- tinues et non recouvertes de fondant, mais aussi plutôt minces d'une manière uniforme quelle que soit l'épaisseur des plaques.
On utilise des courants de soudure dont la densité a une valeur correspon- danteo L'épaisseur des électrodes et la densité du courant sont également différentes de celles utilisées dans la soudure comparable exécutée à plat avec arc électrique submergé. On peut utiliser les fondants connus dans la pratique d'atelier, c'est-à-dire les silicates de calcium, de manganèse, ou des produits équivalents, avec ou sans addition d'autres matières, avec ou sans caractéristiques spéciales de préparation et constitution résultante.
Le fondant a généralement une gamme plus élevée de températures de fusion que les métaux à souder; il est relativement mauvais conducteur de la chaleur.
Une conception de grande importance pour le procédé conforme à l'invention est celle de la zone de soudure. Cette zone, comme on l'a indiqué, s'étend sur une certaine longueur des bords de plaques à réunir.
Cette longueur dépend de la durée du cycle de soudure, c'est-à-dire de l'in-
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tervalle de temps entre le début de la fusion et la fin de la solidification en un point quelconque. Cet intervalle de temps est fonction de nombreux facteurs. Quelques-uns de ceux-ci, y compris les dimensions des électrodes et leur vitesse transversale, présentent de préférence un caractère un peu spécial dans la présente invention.,
Quand on tient compte d'une manière correcte de ces considérations corrélatives les unes des autres,on constate généralement que la rigole nécessaire pour le fondant, en dessous de la zone de soudure, a une lon- gueur approximative pouvant atteindre environ 15 à 20 cm.,dans le cas où 1' épaisseur des plaques à souder peut atteindre environ une valeur comprise entre 25 mm et 37 mm.
Les rayons de courbure de l'enveloppe de réservoir varient dans une gamme s'étendant de 4m50 à 45m. Les difficultés rencontrées autrefois dans les essais de soudure d'enveloppes verticales par arc électrique submergé, si on les analyse à la lumière de la présente invention, étaient en relation avec la fente formée entre une enveloppe rigide et incurvée et un plateau ou courroie à bords rectilignes, cette fente ayant les dimensions caractéristiques ont été indiquées. Une telle fente parait insignifiante par comparaison avec les dimensions du réservoir ou même avec celles de la rigole nécessaire pour le fondant. Cependant, la largeur de cette fente est souvent un multiple important du diamètre d'une particule caractéristique du fondant.
C'est pour cette raison =qu'il est important d'éliminer sûrement une telle fente entre la courroie et les plaques, bien que cette fente paraisse insignifiante à première vue. On a constaté qu'une quantité appréciable de fondant avait tendance à s'échapper par cette fente pendant le cycle normal de soudure, en perturbant gravement la formation d'un grain de soudure correct.
Tout essai visant à empêcher cette fuite de fondant par une pression sur le fondant plutôt que sur la courroie aggraverait la situation; il conduirait à la fuite irrégulière d'importantes masses de fondant.
Tout essai de remplacer le fondant qui s'est échappé aggraverait la situation d'une manière différente,car il aboutirait à produire un lit de fondant perturbé d'une manière permanente.
On comprendra plus complètement le nouveau procédé en analysant la zone de soudure. Il n'y a pas d'unanimité complète sur la nature scientifique de cette zone, mais il peut être utile, pour comprendre pratiquement la présente invention, de se représenter la présente zone de soudure (figures 8, 9, 10) comme le corps du métal, le fondant, etc...,;Le tout limité à l'intérieur de l'un des isothermes de soudure, par exemple l'isotherme X correspondant à 1490 C dans le cas d'un acier doux à 0,2% de carbone.
On peut probablement admettre qu'en principe une colonne d'arc électrique A, un cratère B et une zone d'écoulement de fusion C constituent des parties de cette zone de soudure et que ces parties sont généralement analogues aux parties correspondantes des procédés anciens de soudure par arc électrique submergé, à l'exception des différences indiquées ici. On peut conclure, et ceci à a été observé dans une certaine mesure, que le procédé conforme à l'invention implique, comme quatrième partie importante de la zone de soudure, une couche de scorie qui est formée, supportée et utilisée d'une manière partiellement nouvelle.
La façon dont se forment la colonne d'arc A, le cratère B et la zone de fusion C,est parfaitement bien connue dans la présente technique, bien qu'elle ne soit pas entièrement comprise. La colonne d'arc A consiste en gros en un mélange incandescent de globules Al de métal liquide, de particules li- quides de fondant A2, et de gaz et vapeurs ionisés disposés entre les globu- les Al et les particules A2. La masse entière de fluide se déplace rapidement comme une explosion d'arc électrique A3, dans la direction générale allant de la pointe de l'électrode 16 vers le sommet Bl du cratère B. Ce sommet est lar- gement rempli d'un mélange de métals spongieux B2, de métal liquide B3, de fondant liquide B4 et de bulles de gaz B5.
Un courant de matière fondue ou onde C se forme et se maintient en progressant le long des parois latérales @
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chaudes Cl et de la paroi arrière encore plus chaude C2, mais généralement pas le long de la paroi avant C3 relativement plus froide du cratère B; les qualificatifs "avant" et "arrière" se réfèrent à la direction de déplacement de l'électrode. Puisque le courant de matière fondue progresse assez rapidement, en contre-courant par rapport à l'explosion de l'arc électrique et à travers une partie plutôt limitée du cratèreil possède une certaine turbulence et provoque un contact intime entre les différents constituants.
Ce contact entraîne une purification chimique du métal fondu par le fondant, ainsi qu'une coalescence mécanique ou éjection mutuelle des métaux fondus et des constituants plus légerso L'éjection du fondant ou scorie est favorisée par leur solidification relativement rapide.
La séparation des constituants se produit progressivement dans le courant de matière fondue C, peut être avec l'aide des forces centrifuges créées dans les zones tourbillonnaires C4 faisant partie de ce courant.
Le courant C, étant propulsé par la réaction du souffle A3 de l'arc électrique, surmonte une résistance de gravité considérable. Dans le cas ordinaire où la pièce à travailler est disposée à plat, cette onde C se propage vers le haut suivant un plan incliné. Dans le cas présent, une grande partie de l'onde se propage horizontalement le long du chemin de moindre résistance offert par les parois chaudes et liquéfiantes C2...etc.
Cette prépondérance de la direction horizontale dans le courant ou onde C, due à la position de soudure appelée "horizontale" (du fait que l'électrode horizontale se déplace le long de plaques verticales), contribue à augmenter le risque d'une fuite de la matière fondue. Ce risque est dû en outre naturellement à deux facteurs de base : fait que la crête C5 de l'onde C est projetée en dehors du cratère B, jusqu'à un plan situé au delà de la surface avant des plaques 11, et le fait que le métal de l'onde C est très fluide, principalement dans ces zones partielles où il est encore mélangé à du fondant liquide. Pour toutes ces raisons, le métal a tendance à couler vers le bas sur cette surface avant sous la forme de gouttes C6 au lieu de former un grain de soudure correct.
Ces gouttes sont supprimées efficacement par le procédé conforme à l'invention. Ceci est obtenu, dans une large mesure, grâce à l'effet de retenue du métal exercé par le fondant, ou scorie, maintenu sans perturbation autour du métal fondu.
La fusion et la coalescence du fondant se produisent en particulier sur la face avant de la colonne A de l'arc électrique. Il en résulte la formation d'une couche de fondant plus ou moins coalescent qui recouvre la zone de soudure tout entière. L'extrémité incandescente de l'électrode est entourée par un tel fondant Dl fondu ou en cours de fusion, et la colonne chaude A de l'arc électrique est entourée par un tel fondant D2 fondu ou en cours de fusion. En outre, il y a un fondant D3, fondu et coalescent, qui émerge du courant C par suite de l'élection de particules B4.
Ces masses de fondant Dl et D2 peuvent ne pas être entièrement contiguês ni partout ininterrompues, mais elles sont fusionnées en un corps sensiblement d'une seule pièce, bien que pas nécessairement solide:, à une certaine distance des parties les plus chaudes Dl, D2 où elles forment la couverture de scorie bien connue D4 qui protège le métal chaud de tout contact avec l'air ambiant. Pratiquement, la masse entière de métal coalescent et en cours de solidification C5 se trouve ainsi protégée.
Les avantages métallurgiques et chimiques d'une telle projection sont bien connus des hommes de l'art.
Dans le procédé présent, des avantages physiques supplémentaires proviennent de la couverture de scorie fondue D et principalement de certaines portions de la partie fondue et en cours de solidification D4 de cette couverture.
Il est bien entendu qu'une addition de peties particules de fondant liquide rend plus fluide une matière métallique en fusion, (ce qui est en réalité l'une des fonctions essentielles de tout fondant), mais que la couverture D
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séparés,fondue et en cours de solidification, rend en réalité le corps de contact du métal fondu moins fluide qu'il ne le serait s'il était seul; elle le rend également moins fluide qu'il ne le serait s'il n'était en contact qu'avec une matière en grain ou en poudre non fondue par le procédé de soudure.
Cette ouverture comporte une couche intérieure D5, relativement chaude et fluide, qui est en contact direct avec le métal 05 liquide et en cours de solidification et qui est probablement aussi fluide que ce métal., Cette couverture comporte également une couche extérieure D6, relativement froide et visqueuse, qui se solidifie rapidement par suite du point de fusion relativement élevé du fondant. Cette couche D6 superficielle qui se solidifie rapidement contribue à produire la tension efficace de surface du corps composite fondu de métal et de fondant C5, D5 qui risque de s'échapper par gravité. Cependant, la Louche superficielle D6 ne produit cet effet que si elle n'est pas perturbée par le mécanisme de support 34, 35, 38 des particules de fondant adjacentes, en poudre ou en grains.
L'effet de retenue du métal produit par le support de fondant et le moule de fondant est favorisé en outre par l'utilisation déjà mentionnée de certaines dimensions particulières des électrodes. Il est possible, avec les petites électrodes mentionnées et les courants de soudure à forte densité, principalement quand les deux arcs de soudure des deux côtés de l'enveloppe sont suffisamment rapprochés l'un de l'autre pour réaliser mutuellement un pré-chauffage sensible du métal de base, de réaliser une pénétration de joint permettant des vitesses transversales très grandes, comprises par exemple entre Om,60 et lm,50 à la minute, sur les plaques, comme il a été expliqué.
Une vitesse aussi élevée constitue par elle-même un avantage important, car elle accélère l'ensemble du procédé; de plus elle favorise la production d'une ligne de soudure efficace, parce qu'elle réduit l'intervalle de temps pendant lequel une portion quelconque C5 du métal fondu est exposée à une action sensible de la pesanteur. On peut dire également que ce procédé tend à maintenir le métal fondu et par conséquent la ligne de soudure entre les bords juxtaposés des plaques solides ; enou- tre, la projection latérale du grain de soudure en avant de la plaque se trouve réduite.
Pour résumer les explications précédentes, on peut noter que le procédé conforme à l'invention repose :
1 ) sur le mécanisme 34, 35, 38 qui empêche les particules libres de fondant d'être perturbées par la pesanteur,
2 ) sur la couche superficielle D6 de la couverture de scorie D, dont la tension de surface favorise la production d'une sorte de moule pour le métal liquide,
3 ) sur une vitesse transversale de préférence élevée, comme on l'a expliqué.
Le procédé de base que l'on vient de décrire n'utilise nullement,ou du moins d'une manière qui n'est pas appréciable, la pression latérale des particules solides et discontinues de fondant dans la couche 19.
En essayant, d'une façon quelconque d'exercer sur cette couche une pression latérale à l'aide de la courroie flexible, on produirait une ondulation de la courroie et d'autres mouvements de son bord de travail le long de l'enveloppe, et il en résulterait une perte de l'action importante de cette courroie considérée comme support vertical.
Même si la courroie de support du fondant reste bien plane et qu'on utilise un autre moyen quelconque pour amener les particules de fondant en contact progressivement avec la zone dé soudure, ou pour les appliquer avec une pression latérale contre cette zone, il faut prendre des précautions, car il est désirable de laisser s'échapper en F les bulles de gaz B5 qui ont été entraînées par les courants A et C et qui doivent être éliminées du métal fondu. Toute nou-
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velle résistance offerte au déplacement de ces bulles de gaz par la limitation ou la compression de la couche de fondant se révélerait nuisible.
Ainsi il est important que le support de fondant 34,35 soit rigide verticalement et ne puisse se déplacer dans le sens vertical, et que d'autres part, le lit de fondant 19 soit ouvert et au moins partiellement libre.
La présente zone de soudure diffère considérablement de celle qui se forme dans la soudure manuelle ordinaire exécutée suivant des lignes horizontales dans des enveloppes de réservoir verticales et fixes.
La différence est due en grande partie au fait qu'on utilise dans le présent procédé un arc électrique submergé dans une couche de fondant, tandis que dans le procédé manuel ordinaire la soudure doit être effectuée avec des électrodes recouvertes de fondant, c'est-à-dire dans une masse environnante de fondant, non disposée au préalable pour la colonne de l'arc électrique, mais qui doit être au contraire créé par celle-ci. Par ailleurs, des différehces ont été mentionnées ci-dessus en ce qui concerne le type des électrodes etc...
Dans le procédé manuel, il est courant et nécessaire de déposer successivement de multiples grains de soudure en cordon de chaque côté de l'enveloppe. Ceci s'applique, non seulement dans les cas où le chauffage du métal de base doit être contrôlé dans la plus grande mesure possible, mais même dans les cas nombreux où un tel procédé, qui entraîne des pertes de temps, est exigé uniquement par le fait qu'on ne peut pas empêcher des masses plus importantes de matière fondue de s'échapper par égoutture.
Conformément au présent procédé, on peut former couramment la ligne horizontale de soudure dans la même enveloppe avec un seul grain de soudure déposé sur chaque côté, parfois même avec un seul grain de soudure déposé d'un seul côté et pénétrant dans la plus grande partie de la paroi ou dans la totalité de celle-ci (ce dernier cas implique l'emploi d'une électrode 16 et d'une couche de fondant 19 d'un seul côté et d'une couche de fondant 19 formant un simple appui de l'autre côté). D'autre part, le dépôt à la main de grains successifs de soudure produit dans le métal des tensions élevées qui ne peuvent être réduites que par des procédés coûteux.
Le présente procédé de formation de la ligne de soudure par un plus petit nombre de grains de même étendue réduit considérablement les tensions internes de soudure.
D'une manière générale, le présent procédé étend les avantages de la soudure par arc électrique submergé, pour la première fois autant qu'on le sache, à l'exécution de soudures en position horizontale pour la construction d'enveloppes de réservoir et d'éléments analogues.
La zone de soudure présente diffère de celle des anciens procédés par arc submergé. Ceci n'est pas dû seulement aux dimensions différentes des électrodes utilisées, comme on l'a déjà noté, mais principalement aux caractéristiques différentes au point de vue thermique et pesanteur.
La forme de l'interface scorie-métal, et la forme qui en résulte pour le grain de soudure, peuvent être à peu prés les mêmes dans le cas de l'inven- tion que dans les soudures comparables effectuées à plat; cependant, les deux types des', enveloppes de scorie ont un support différent et provoquent des tensions internes tout à fait différentes.
On a représenté deux structures de support des électrodes et du fondant d'une conception analogue et disposées en partie l'une en face de l'autre (figures 2 et 3), ces structures étant destinées à former une ligne de soudure constituée par deux grains de soudure avec des racines mutuellement opposées. De nombreuses modifications sont possible à ce point de vue. Quelques-unes ont été mentionnées ci-dessus; en considérant ces dernières modifications et l'ancienne technique, les hommes de l'art pourront imaginer facilement d'autres modifications, en ce qui concerne les détails du procédé, aussi bien que les différentes lignes horizontales de
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soudure et les structures d'enveloppes de réservoirs qui peuvent être réalisées par ce procédé.
Les détails d'application du procédé dépendent pour une large part, des conditions imposées à l'enveloppe du réservoir, en ce qui concerne la résistance aux efforts hydrauliques et mécaniques, aux températures élevées ou basses, à la corrosion etc... ces conditions demandant différents types de micro-structure du métal, de contrôle des tensions internes de soudure, etc...
Tous ces facteurs en corrélation les uns avec les autres sont compliqués, mais bien compris cependant, au moins dans le cas d'un certain nombre de plaques servant à construire des envelbppes de réservoirs.
En conséquence, les lignes horizontales de soudure B6 dans les parois 11 du réservoir peuvent différer entre elles en ce qui concerne la disposition des grains de soudure et d'autres facteurs analogues, mais elles possèdent en principe deux caractéristiques qui les distinguent des lignes de soudure ordinaires formées à la main dans les enveloppes fixes, verticales et incurvées.
L'une de ces caractéristiques est qu'une ligne de soudure B6 se compose de grains de soudure sensiblement homogènes et disposés en cordon longitudinal, ces grains étant produits par l'avance automatique et le dépôt d'un fil métallique servant d'électrode et déroulé à partir d'une grosse bobine, mais cette ligne de soudure n'est pas obtenue par des électrodes tenues à la main et nécessairement courtes,avec des points de soudure fréquents et par conséquent des zones où la structure des grains, les tensions internes et la micro-structure sont irrégulièreso La deuxième caractéristique réside dans le fait que chaque grain de la ligne de soudure B6 pénètre au moins jusqu'à la moitié de l'épaisseur des plaques 11 à souder, et non pas seulement jusqu'à un quart ou même moins de cette épaisseur comme dans le procédé manuel.
Les grains et les lignes de soudure envisagée ici sont constitués naturellement par un acier spécial ou tout autre alliage métallique choisi d'une manière appropriée en fonction du métal de base.
Les deux caractéristiques mentionnées contribuent d'une manière importante à concilier l'économie globale et l'efficacité de l'enveloppe et du réservoir complet construit sur chantier ou de toute autre structure.
Ces deux caractéristiques sont rendues possibles grâce à la soudure par arc électrique submergé le long d'une surface verticale, cette soudure étant ellemême rendue possible par la nouvelle rigole de fondant, le moule et toutes les caractéristiques qui s'y rapportent et qui ont été décrites.
De nombreuses modifications apparaitront sans aucun doute aux hommes de l'art en considérant la description précédente.
REVENDICATIONS.
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1.- Procédé de soudure destiné à être utilisé sur une enveloppe fixe, verticale et incurvée, et caractérisé par le fait qu'on presse une bande flexible contre une zone horizontale de l'enveloppe, de manière à former une rigole à l'aide de la dite bande et de l'enveloppe, qu'on verse un fondant dans la rigole et qu'on traverse avec un arc électrique de soudure une zone horizontale de l'enveloppe recouverte par le fondant.
2 - Procédé de soudure selon 1, caractérisé par le fait qu'on presse contre l'enveloppe une portion longitudinale de la ba de flexible disposée sensiblement à plat, qu'on verse le fondant sur la bande et près d'une zone de l'enveloppe, et qu'on traverse avec un arc de soudure la zone de 1' enveloppe recouverte de fondant.
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