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La présente invention se rapporte d'une façon générale à la fabrica- tion de récipients sous pression et d'articles similaires, et elle a pour objet un procédé perfectionné de fabrication de tels récipients ou d'autres articles tubu- laires, ainsi que de leurs accessoires, qui soient capables de résister à une pres- sion intérieure maximum prédéterminée, cette pression étant supérieure à la pres- sion atmosphérique et étant par la suite désignée comme "pression de fonctionne- ment".
L'invention présente un intérêt particulier pour la fabrication de récipients sous pression hermétiquement fermés, tels que des autoclaves ou des ré- servoirs pour gaz, mais elle peut également s'appliquer, par exemple, à la fabri- cation de récipients ouverts de très grande hauteur servant de réservoirs à liqui- des et dans lesquels une très forte pression,statique intérieure s'exerce sur les parois, ou tout au moins sur les parties inférieures des parois. L'application de l'invention est spécialement avantageuse pour la fabrication de récipients du gen- re susdit, qui sont réalisés en plusieurs sections ultérieurement réunies par soudage.
Il est bien connu, que les dimensions des récipients sous pression sont réglés par des prescriptions émises par des organismes nationaux qualifiés.
Les récipients sous pression valables en Suède (Tryckkärlsnormer) sont définis par la Commission des récipients sous pression ("Tryckkärlskommissionen") et auto- risés par la Commission royale de protection des travailleurs contre les accidents ("Kungl. Arbetarskyddsstyrelsen"). Dans les formules prescrites par ces normes pour calculer les épaisseurs des parois des récipients sous pression, figure un coefficient qui est la mesure de la résistance mécanique du matériau et qui déter- mine l'épaisseur de paroi adoptée.
La présente invention a pour but de fournir des perfectionnements aux procédés utilisés actuellement pour la fabrication de récipients sous pression, afin de pemettre de déterminer leur épaisseur de paroi en prenant pour coeffi- cient de résistance une valeur, qui soit plus élevée que les valeurs utilisées jusqu'à présent pour les matériaux actuels. L'invention est basée sur le fait que beaucoup de matériaux convenant à une telle fabrication présentent la propri- été d'avoir une résistance mécanique, qui augmente sensiblement si, à des tempé- ratures inférieures à leur point de recristallisation, par exemple à la tempéra- ture ambiante, on les soumet à une extension (ou un allongement) plastique, bien que leur malléabilité ne soit pas réduite d'un degré excessif par ce traitement.
De tels matériaux sont typiquement austénitiques ou sensiblement austénitiques, ce sont par exemple des aciers inoxydables.
Pour réaliser les buts spécifiés, le procédé selon l'invention consis- te à choisir comme matériau de.construction pour l'article creux envisagé, un mé- tal ou un alliage présentant les caractéristiques précitées, et à faire subir à cet article un traitement à froid en cours de fabrication, de préférence lorsque cel- le-ci est pratiquement terminée, en le-, soumettant à une pression pneumatique ou hydraulique supérieure à la pression atmosphérique d'une valeur suffisante pour que ses effets soient permanents, ce qui a pour résultat d'accroître la résistance mécanique du matériau.
Le procédé ainsi défini présente l'avantage complémentaire d'égaliser les concentrations locales résiduelles.de contraintes internes et en même temps de permettre une répartition plus uniforme de la résistance mécanique dans le ma- tériau.
L'extension plastique à froid du matériau, qui est essentielle pour la mise en oeuvre du procédé de l'invention, est avantageusement effectuée en forçant dans l'article creux de l'eau ou un autre liquide approprié sous une pres- sion suffisante pour réaliser la permanence du résultat recherché, de manière à donner au matériau des propriétés telles qu'il présente le coefficient de sécuri- té requis en fonction des pressions que devra subir l'article terminé.
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Pendant la mise en oeuvre du procédé, il n'est généralement pas né- cessaire d'utiliser de structure extérieure ou un autre montage pour limiter l'al- longement de l'article, le procédé pouvant ainsi être mis en oeuvre de façon ex- trêmement simple.
Si l'on désire souder à l'article, après qu'il ait subi le traitement de compression, des raccords de tuyauteries, des trous d'homme ou d'autres conne- xions analogues, il y a lieu de noter que l'effet de chauffage provoqué par le soudage a tendance à éliminer les effets réalisés par le traitement de compres- sion. On peut toutefois remédier à un tel affaiblissement localisé, en donnant aux- diverses connexions stipulées des dimensions plus importantes qu'il n'aurait été autrement nécessaire. En variante, on peut donner aux régions du récipient dans lesquelles on doit installer de tels raccords, des dimensions initiales plus gran- des que celles des parties''environnantes, de manière que ces régions ne subissent pas l'effet permanent du traitement. Une combinaison de ces deux mesures peut éga- lement être utilisée.
L'invention sera maintenant décrite de façon plus détaillée, en réfé- rence aux dessins annexés, sur lesquels : - la figure 1 représente un récipient sous pression cylindrique soudé, avant le traitement de compression ; et - la figure 2 représente le même récipient dans son état; final.
On suppose que le récipient est en acier inoxydable contenant 18 % de chrome et 8 de nickel, c'est-à-dire du type austénitique caractérisé. Il con- siste en deux parois terminales en forme de dôme 10 et 11 et en une coquille cy- lindrique soudée 12 réunissant ces parois terminales et présentant la même épais- seur de paroi sur toute son étendue. Un ouverture circulaire est formée dans le centre de chaque paroi terminale et on a soudé dans cette ouverture un raccord de tuyau cylindrique 13 et 14 respectivement,, tandis que deux raccords de tuyau cy- lindrique 15 et 16 sont soudés dans des ouvertures rondes, respectivement formées dans la coquille cylindrique. Chaque raccord de tuyau est provisoirement herméti- quement fermé à son extrémité libre par une calotte soudée 18.
Dans le centre d'une calotte 18 on a ménagé une connexion 17 permettant le branchement à une source d'eau sous pression, par exemple une pompe (non représentée). Lorsqu'on admet de l'eau sous pression dans le récipient, celui-ci subira un maximum d'ex- tension périphérique de sa coquille cylindrique à peu près dans sa partie centra- le située à égale distance de ses parois terminales, tandis que cette extension sera un peu moindre dans les parties voisines des parois terminales, par suite de la rigidité donnée à la coquille par celles-ci. On mesure le degré d'extension, et on interrompt l'alimentation d'eau.sous pression quand l'extension a atteint le degré voulu de caractère permanent.
La valeur d'extension appropriée dépend en premier lieu des proprié- tés du matériau utilisé. Une extension résiduelle, ou permanente, du matériau dans les régions les moins fortes du récipient. de plus"de 0,2 % sera générale- ment nécessaire pour permettre une amélioration.notable de la résistance mécani- que du matériau, en,règle générale. Pour des récipients destinés à être comprimés à froid sans recourir à un enrobage extérieur, il est préférable de calculer le degré de pression d'extension à froid de façon à donner à l'article un degré d'ex- tension résiduel ou .permanent dans ses parties les plus faibles, compris entre un minimum de 1 % et un maximum de 2, 3 à 4 %, et au maximum 10 %.
Lorsque le traitement à froid est terminé, on découpe et enlève les calottes.provisoirement soudées 18. Dans l'exemple représenté sur la figure 2, on a soudé à'la place de ces calottes aux raccords 13 et 14 des tuyaux munis de brides 20, au raccord 15 un tuyau droit 21 et au raccord 16 un tuyau coudé à bri- de 22. Il y a également lieu de noter que les raccords de tuyaux 13 et 15 ont des dimensions relativement faibles, tandis qu'à titre de compensation, la paroi du récipient au voisinage de ces raccords est renforcée à l'aide d'une plaque métal-
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lique spéciale soudée ; parcontre, le raccord 14 est suffisamment fort pour don- ner aux parties adjacentes de la paroi terminale une rigidité assez grande pour . compenser l'affaiblissement dû à la formation de ladite ouverture dans cette pa- roi.
Si l'on désirer souder d'autres éléments aux raccords de tuyaux après le trai- tement à froid, les renforcements doivent êtreréalisés avec des dimensions qui soient quelque peu importantes.
Comme on peut le voir sur la.. figure. 1, on a soudé dans la coquille cylindrique une plaque 19 qui est considérablement plus épaisse que les autres plaques de la coquille. Après le traitement à froid, on découpe une ouverture dans cette plaque et on soude dans cette ouverture un trou d'homme 23 (voir figu- re 2). Cet agencement présente des dimensions tout juste suffisantes pour compen- ser l'affaiblissement dû à l'ouverture., D'autre part on calcule l'épaisseur de la plaque 19 pour qu'elle compense la perte de l'effet du traitement à froid con- sécutive à l'opération de soudage. Le couvercle du trou d'homme est désigné par 24 et la barre transversale de ce trou par 25.
Un récipient du type représenté sur les dessins a été fabriqué en un matériau ayant une limite élastique initiale de 25 kg/mm2. En refoulant sous pres- sion dans ce récipient de l'eau à température ambiante, sous une pression suffi- sante pour provoquer un allongement maximum résiduel ou permanent de la coquille, en l'espèce de 2,3 %, on est arrivé à augmenter cette limite élastique de 7,5 kg/ mm2, autrement dit elle a atteint 32,5 kg par mm2. En même temps, on n'a consta- té qu'une très légère diminution de ductilité du matériau, à savoir de 53 % à 49%. Les données numériques ci-dessus ont été fourniés par des essais effectués sur des pièces du matériau avant et après le traitement à froid, respectivement.
Du point de vue pratique, l'application du procédé de l'invention, tout en lais- sant inchangé le coefficient de sécurité, a permis une économie de matériau de l'ordre de 23 %.
Naturellement, l'invention n'est pas limitée au mode de réalisation décrit et représenté, mais est susceptible de diverses modifications de détail, sans pour cela sortir de son cadre.
REVENDICATIONS.
Procédé pour la fabrication de récipients sous pression, caracté- risé par les points suivants séparément ou en combinaisons :
1) On choisit comme matériau de construction du récipient un métal ou un alliage ayant la propriété de présenter une résistance mécanique qui aug- mente sensiblement lorsqu'on le soumet, à des températures inférieures à son point de recristallisation, à un effort de traction provoquant un allongement perma- nent, et on soumet le récipient intérieurement, à une température inférieure au point de recristallisation du matériau, à une surpression hydraulique ou pneuma- tique d!une valeur suffisante pour provoquer un effet permanent, en augmentant ainsi sensiblement la résistance mécanique du matériau.
2) On calcule l'épaisseur de la paroi du récipient de manière qu'elle soit tout juste suffisante pour que, après l'extension à froid du récipient, ce- lui-ci résiste aux pressionsextérieures ou intérieures avec une marge de sécurité suffisante.
3) On fabrique le récipient en plusieurs sèctions soudées les unes aux autres.
4) On fabrique le récipient en un matériau, essentiellement constitué par une structure austénitique.
5) On fabrique le récipient en acier inoxydable austénitique.
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