Procédé de soudage bout à bout de deux pièces métalliques et pièce intercalaire pour la mise en oeuvre de ce procédé La présente invention a pour objet un procédé de soudage bout à bout de deux pièces métalliques dans lequel on fait buter les bords à souder de ces pièces contre une pièce inter calaire en forme de T que l'on fait fondre en même temps que ces bords, par une succes sion de fusions locales au moyen de la cha leur apportée épar une source de chaleur que l'on déplace dans une atmosphère de gaz pro tectrice contre l'oxydation.
Elle convient particulièrement pour le sou dage bout à bout de tuyaux en acier inoxy dable, mais elle peut "être employée pour souder d'autres pièces en acier inoxydable et aussi des tuyaux, des tubes, des cylindres ou d'autres pièces en un autre métal ou alliage. Son em ploi est spécialement à conseiller lorsque la face du cordon de soudure opposée au côté où le soudeur a accès n'est pas facilement accessible.
Lorsque les tuyaux en acier inoxydable soudés doivent résister à des conditions de ser vice extrêmement sévères et difficiles telles que les conditions conduisant à de la corrosion, à de grandes vitesses de déplacement de fluides dans le tuyau, au contact de matières dont la présence empêche ensuite des réparations éven tuelles et à de grands taux de transfert de chaleur avec des changements rapides à hautes températures, il est important que le cordon de soudage soit exempt de criques,
de fissures et que la surface opposée à celle où on a appliqué la chaleur soit presque lisse.
Le procédé selon l'invention a pour but d'obtenir un tel cordon de soudage.
Le procédé selon l'invention est caractérisé en ce qu'on utilise une pièce intercalaire dont les deux ailes forment un flasque dont la sec tion transversale constitue une surface inscrite dans un segment de .cercle dont le rayon est lié à la largeur et à la hauteur de l'âme de ladite pièce par les relations
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dans lesquelles <I>r, w et h</I> désignent respecti vement le rayon de l'arc de circonférence qui limite le segment de cercle, la plus petite lar geur de .l'âme et da hauteur de celle-ci, k est un nombre plus grand que 0,6 et plus petit que 3, k' est un nombre plus grand que 0,5 et plus petit que 3,
en ce qu'on applique le flasque de cette pièce intercalaire contre une des faces de chacune des pièces à souder, tandis qu'on applique la chaleur le long de l'extrémité libre -de l'âme .de ladite pièce inter calaire au moyen de ladite source de chaleur sans déposer aucun métal supplémentaire, en ce qu'on maintient une atmosphère protectrice simultanément sur les deux faces opposées de la pièce intercalaire,
en ce qu'on laisse la source de chaleur à chaque endroit où on désire effectuer une fusion locale de la pièce intercalaire et -des bords adjacents des pièces à souder jusqu'à ce que la surface du bain métallique formé par la fusion de la pièce intercalaire et des bords adjacents des deux pièces à souder se soit rapprochée de la source de chaleur, au moment où ladite pièce est localement complètement fondue, ladite sur face étant devenue alors à peu près plane, et en ce qu'on cesse à ce moment le chauffage local à l'endroit .considéré.
L'invention a également comme objet une pièce intercalaire fusible pour la mise en couvre de ce .procédé.
Les dessins ci-annexés illustrent, à titre d'exemple, des mises en couvre du procédé selon l'invention.
La fig. 1 est une vue en perspective mon trant deux sections de tuyaux à souder en semble bout à bout, séparées et partiellement sectionnées, et un anneau intercalaire de métal de soudure placé entre les deux extrémités juxtaposées.
La fig. 2 est une vue des pièces montrées à la fig. 1, mais dans la position assemblée et le joint étant partiellement soudé, pendant la passe de fond.
La fig. 3 est une vue en perspective et partiellement en coupe selon la ligne<I>111-11I</I> de la fig. 1, mais à une échelle plus grande.
La fig. 4 est une vue en perspective et partiellement ,en coupe selon la ligne<I>IV-IV</I> de la fig. 2 ; elle illustre la position de l'an neau intercalaire de soudure ,et du tuyau après que les pièces ont été alignées pour faire la passe de fond de soudure.
Les fig. 4a à 4d sont des vues très schéma tiques montrant les phases successives du pro cédé de soudage, la fi-. 4a montrant schéma tiquement la position de la pièce intercalaire avant l'application de la chaleur de soudage, la fig.
4b montrant schématiquement la mare de métal fondu après que la chaleur de sou dage a été appliquée à la nervure de la pièce intercalaire dans une zone limitée et avant qu'une quantité de chaleur suffisante pour faire fondre complètement le flasque de la pièce intercalaire ait été appliquée, la fig. 4c montrant schématiquement la mare de soudure telle qu'elle se présente juste avant qu'une quantité de chaleur de soudage suffisante pour faire fondre complètement le flasque de la pièce intercalaire ait été appliquée, et la fig. 4d montrant schématiquement la mare de soudure fondue après que la nervure et le flasque de la ,
pièce intercalaire ont été complètement fon dus et montrant aussi certaines dimensions en rapport avec celles indiquées à la fig. 4a.
La fig. 5 est une vue en perspective et partiellement en coupe selon la ligne V-V de 1a fig. 2 ; elle montre le joint soudé produit par la passe de fond de soudure, après que le métal fondu s'est refroidi et solidifié.
La fig. <B>6-</B> est une vue en plan montrant l'assemblage oudé par la passe de fond à l'en droit où l'arc est appliqué comme montré à la fig. 2.
La fig. 7 est une vue en perspective et par tiellement en coupe montrant le joint soudé après que la passe de fond a été complétée et que certaines passes de couverture ont été faites.
La fig. 8 est une vue montrant le joint soudé après que les passes finales de couver ture ont été faites, le joint soudé étant terminé.
La fig. 9 est une vue similaire à la fig. 8, mais montrant la face interne du joint complè tement soudé.
Les fi-. 10 et 11 sont des vues en pers pective et partiellement en coupe montrant des formes modifiées de l'anneau intercalaire de soudure et du chanfrein du tuyau ; et la fig. 12 est une vue schématique, mon trant la section transversale d'une pièce inter calaire de soudure fortement agrandie pour faciliter l'explication du dimensionnement de cette pièce intercalaire de soudure.
De préférence, on emploie le procédé de soudage par arc au tungstène protégé par un gaz inerte pour faire la passe de fond. Le procédé par arc au tungstène protégé par gaz inerte est connu en lui-même et peut être décrit brièvement comme un procédé de sou dage dans lequel un arc de soudage est main tenu entre une électrode pratiquement incon sommable et la pièce tandis que l'arc est pro tégé par un gaz inerte monoatomique. Le gaz inerte, généralement de l'argon ou de l'hélium, sert à protéger la mare de métal fondu et l'électrode contre l'atmosphère ambiante, ainsi qu'à aider à l'ionisation de l'arc. L'électrode la plus souvent employée .est en tungstène ou en tungstène additionné de thorium.
A la fig. 1, on a représenté deux mor ceaux 10 et 11 d'un tuyau en acier inoxydable du type A. S. T. M. 347 à souder bout à bout par leurs extrémités 13 :et 14.
La composition de cet acier est la sui vante
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C <SEP> <B>....</B> <SEP> . <SEP> . <SEP> . <SEP> 0,08 <SEP> 0/o <SEP> maximum
<tb> Mn <SEP> ..... <SEP> 2,00 <SEP> 0/o <SEP> maximum
<tb> P <SEP> <B>.......</B> <SEP> 0,045% <SEP> maximum
<tb> S <SEP> <B>.......</B> <SEP> 0,030% <SEP> maximum
<tb> Si <SEP> ..... <SEP> 1,00 <SEP> 0/o <SEP> maximum
<tb> Cr <SEP> <B>-----</B> <SEP> 17,00 <SEP> à <SEP> 19 <SEP> 0/o
<tb> Ni <SEP> 9,00 <SEP> à <SEP> 13 <SEP> 0/0
<tb> autres <SEP> éléments<B>:</B> <SEP> Nb, <SEP> Ta <SEP> :
<SEP> 10 <SEP> fois <SEP> la <SEP> teneur
<tb> minimum <SEP> en <SEP> C.
<tb> Le <SEP> tuyau <SEP> a <SEP> les <SEP> dimensions <SEP> suivantes
<tb> diamètre <SEP> nominal <SEP> . <SEP> . <SEP> 203 <SEP> millimètres
<tb> diamètre <SEP> extérieur <SEP> . <SEP> . <SEP> 219 <SEP> millimètres
<tb> épaisseur <SEP> nominale <SEP> . <SEP> . <SEP> 8 <SEP> millimètres Un anneau intercalaire (désigné dans son ensemble par 15) dont la composition con vient pour produire une soudure de caracté ristiques prédéterminées avec le métal de base des tuyaux 10 et 11, est prévu. Cet anneau . intercalaire, décrit plus en détail ci-après, est consommable durant la passe de soudure de fond. Avant de souder, les bouts 13 et 14 des tuyaux à joindre sont chanfreinés, comme illus tré dans les fig. 1 et 3.
L'extrémité 13 ou 14 de chaque tuyau est chanfreinée de manière qu'à l'intérieur il y ait un rebord annulaire 16, 17, chaque rebord présentant une extré mité 18, 19, .dont l'épaisseur est de l'ordre de 1,3 millimètre. Le rayon de la courbe du chanfrein en 20, 21 est de l'ordre de 4,75 milli mètres et la portion droite du chanfrein 22, 23 fait un angle d'environ 300 avec un plan per pendiculaire à l'axe du tuyau.
L'anneau intercalaire 15 a une section transversale en forme de T représentée aux fig. 1 et 3 et à une échelle bien plus grande dans la fig. 12. On comprend .que l'anneau intercalaire 15 est fermé, la vue de la fig. 1 étant brisée en 24 pour mieux montrer la section transversale. Concernant d'exemple mon tré, le tuyau ayant 203 mm de diamètre et étant en acier inoxydable du type A.S.T.M. 347 dont la composition a 6té donnée ci-avant, le métal de l'anneau intercalaire a la même composition.
Dans le soudage -de tuyaux en acier inoxydable entièrement austénitique, le dépôt de soudure doit contenir environ 4 0/0 à 8 0/o de ferrite. En vue de déterminer la proportion de ferrite qui :sera déposée, la ma tière à utiliser pour l'anneau intercalaire peut être choisie d'après la méthode connue sous le nom de diagramme de Schaeffler qui indique la quantité de ferrite qui sera déposée pour des compositions données des électrodes.
D'autres types de dépôts requis lorsque le soudage se fait sur d'autres matières que des métaux austénitiques peuvent être obtenus par d'autres diagrammes de constitution métallur gique connus. Pour les aciers pouvant être traités thermiquement, lorsqu'on soude, par exemple, des aciers du type 4130, le dépôt de soudure peut être choisi dans les aciers du type 4340, pour donner une soudure ayant une résistance au moins égale à celle du métal de base avant comme après le traitement ther mique.
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L'acier <SEP> type <SEP> 4130 <SEP> 5> <SEP> comprend
<tb> Carbone <SEP> <B>...</B> <SEP> . <SEP> . <SEP> . <SEP> 0,28 <SEP> à <SEP> 0;33 <SEP> 0/o
<tb> Manganèse <SEP> . <SEP> . <SEP> . <SEP> . <SEP> 0,40 <SEP> à <SEP> 0,60 <SEP> 0/0
<tb> Phosphore <SEP> <B>....</B> <SEP> 0,040 <SEP> 0/o <SEP> maximum
<tb> Soufre <SEP> . <SEP> . <SEP> . <SEP> <B>.....</B> <SEP> 0,040 <SEP> .0/o <SEP> maximum
<tb> Silicium <SEP> . <SEP> . <SEP> . <SEP> <B>...</B> <SEP> 0,20 <SEP> à <SEP> 0,35 <SEP> 0/0
<tb> Chrome <SEP> ...... <SEP> 0,40 <SEP> à <SEP> 0,35 <SEP> 0/o
<tb> Autres <SEP> corps <SEP> . <SEP> .
<SEP> 0,15 <SEP> à <SEP> 0,25 <SEP> 0/0
<tb> L'acier <SEP> <SEP> type <SEP> 4340 <SEP> <SEP> présente <SEP> les <SEP> limites
<tb> de <SEP> compositions <SEP> suivantes
<tb> Carbone <SEP> <B>......</B> <SEP> 0,38 <SEP> à <SEP> 0,43-0/o
<tb> Manganèse <SEP> <B>....</B> <SEP> 0,60 <SEP> à <SEP> 0,80%
<tb> Phosphore <SEP> <B>....</B> <SEP> 0,040 <SEP> 0/o <SEP> maximum
<tb> Soufre <SEP> <B>........</B> <SEP> 0,040 <SEP> 0/o <SEP> maximum
<tb> Silicium <SEP> <B>......</B> <SEP> 0,20 <SEP> à <SEP> 0,35%
<tb> Nickel <SEP> <B>........</B> <SEP> 1,65 <SEP> à <SEP> 2,00 <SEP> 0/o
<tb> Chrome <SEP> <B>......</B> <SEP> 0,70 <SEP> à <SEP> 0,90%
<tb> Autres <SEP> corps <SEP> . <SEP> .
<SEP> 0,20 <SEP> - <SEP> à <SEP> 0,30 <SEP> 0/o La section transversale de l'anneau inter calaire 15 peut être obtenue facilement à partir d'un fil .de soudure ordinaire de 4 millimètres de diamètre en fraisant longitudinalement deux secteurs parallèles et en laissant subsister entre eux une nervure proéminente 25 qui constitue l'âme du T. Elle peut aussi âtre obtenue par d'autres procédés de travail des métaux. La baguette peut être coupée à la longueur dési rée et transformée alors en anneau 15 comme montré à la fig. 1.
La forme de la section transversale de l'anneau intercalaire en T est le mieux représentée dans les fig. 3 et 12 et on observera que les deux ailes du T forment un flasque 26 ayant une surface arquée 29. Ce flasque a donc la forme d'un segment de cercle dont le ,rayon est désigné par r à la fig. 12. Ce segment est limité par deux droites 27 et 28 situées dans le plan 67. Au-delà de ce plan 67 se trouve la nervure 25 s'étendant vers l'extérieur, radialement à partir du flasque dans la partie .médiane de celui-ci. Cette nervure 25 présente une largeur w et une .hauteur h.
Le diamètre des épaulements annulaires 27 et 28 de l',anneau intercalaire 15 est égal au diamètre intérieur des tuyaux 10, 11 à souder. On voit que, lorsque l'anneau intercalaire 15 est placé en position pour recevoir la passe de soudure de fond, comme représenté aux fig. 2 et 4, la face de l'épaule- ment annulaire 27 vient en contact avec la surface intérieure 30 du tuyau 10 et que la face latérale 18 du rebord 16 bute contre le côté 31 de la nervure 25, tandis que la face de l'épaulement annulaire 28 vient en contact avec la surface intérieure 32 du tuyau 11 et que la face latérale 19 du rebord 17 bute contre le côté 33 de la nervure 25.
Le flas que 26 réduit donc les joints où les rebords butent contre la nervure 25, de sorte que le flasque 26 sert en réalité d'anneau .de sup port pour la passe de soudure de fond. Pour tant, comme mentionné plus haut, l'anneau intercalaire est consommable et la nervure 25 et le flasque 26 sont dimensionnés de façon à être tous les deux complètement fondus et fusionnés avec le métal :de base pendant la passe de soudure de fond (voir la fig. 5 qui montre le joint soudé après que la passe de fond a été effectuée).
On observera également que la nervure 25 a une hauteur approxima tivement égale à la hauteur des faces .laté rales 18 et 19 des rebords annulaires 16 et 17, comme montré dans la fig. 4, dans laquelle les pièces sont montrées dans la position pour le soudage. On observera que les chanfreins 22, 23 forment un canal annulaire 35 en forme de U fermé au fond par la nervure annulaire 25. Cette nervure sert également de calibre pour l'espacement des tuyaux 10, 11 et, en même temps que les épaulements annu laires 27, 28 du flasque 26, elle aide à aligner les tuyaux avant de souder le joint.
Lorsqu'il est mis ainsi en position, le canal 35 en forme de U est assez large pour permettre l'entrée, à partir de l'extérieur du tuyau, d'une torche de soudage constituée par une électrode de soudure 36 en tungstène thorié. On peut noter ici que le soudage de la passe de fond se fait préférablement en courant continu, avec le métal de base raccordé au pôle positif de la ligne et l'électrode 36 au pôle négatif comme illustré schématiquement par la fig. 2.
Lorsque les extrémités des deux longueurs de tuyau 10, 11 ont été bien nettoyées et mises en place, avant de souder au moyen du procédé à arc protégé par gaz inerte, l'intérieur du tuyau est purgé au moyen de gaz inerte tel que l'argon et les tuyaux juxtaposés sont soudés en quelques points, par exemple, en des en droits 37 situés à environ 50 ,millimètres l'un de l'autre dans le cas d'un tuyau @de 203 milli mètres de diamètre. Comme représenté, les extrémités du tuyau sont fermées par des bou chons 40, 41 ; d'autres moyens de fermeture pour maintenir une atmosphère gazeuse pro tectrice couvrant la surface interne du joint à souder, pourraient être employés.
L'argon ou tout autre gaz convenable peut être introduit à partir d'une bonbonne 42 par une conduite 43 pourvue d'un robinet 44, à l'intérieur du tuyau et s'échapper à l'autre extrémité par un conduit 45 muni d'une valve 46. De préfé rence, les points de soudure 37 ne doivent pas pénétrer dans le flasque de l'anneau interca laire.
Après avoir réuni les pièces par points, la passe de soudure de fond est faite tout le tour du tuyau au fond du canal de soudage annu laire 35 en forme de U. L'atmosphère conte nant de l'oxygène ayant été purgée @de l'inté rieur du tuyau au moyen d'argon et l'électrode étant protégée par de l'argon d'une manière connue, l'électrode en tungstène thorié 36, affûtée en pointe fine, est amenée aussi près que possible du point de départ du cordon de soudure qui est préférablement situé à mi- chemin entre deux points de soudure. L'arc doit rester au centre du joint assez longtemps pour former une mare bien fluide de métal fondu.
A ce moment, celui-ci se .rapproche de l'électrode et présente une surface sensiblement plane. Le contour de cette surface est ellip tique. Après la formation de cette mare fon due, l'arc est déplacé de manière régulière, et préférablement avec un mouvement plus ou moins oscillant, le long de la circonférence du canal de soudage 35, et durant ce .déplacement, il faut veiller à maintenir la surface des mares successivement formées aussi plate que pos sible, pendant que la formation de la mare progresse le long du joint en même temps que l'électrode et son arc.
La fig. 6 montre en plan la mare de métal liquide 50 à l'endroit où l'arc frappe la nervure 25, pendant que l'arc avance régulièrement dans la direction de la flèche 51, et 52 représente la surface du cor don de soudure après que l'arc l'a dépassé et que le métal fondu s'est refroidi et solidifié. La fig. 5 montre la surface 52 du métal soli difié telle qu'elle est vue de l'extérieur du tuyau. La fig. 9 montre en 53 la surface de la soudure légèrement bombée opposée à la surface 52 et telle que vue de l'intérieur du tuyau. La surface 52 après que la passe de fond a été faite est le mieux visible à la fig. 5.
En maintenant plate la surface des mares de métal fondu 50 au fur et à mesure que celles-ci progressent tout le long de la circonférence du tuyau, une bonne fusion et liquéfaction de la nervure 25 et du flasque 26 est assurée et une bonne pénétration de la soudure dans le métal de base du tuyau 10, 11 est obtenue, de ma nière que le métal de base fondu et le métal de soudure se refroidissent et se solidifient et que le métal forme un cordon 53 relativement plat, et disse à la surface intérieure du joint soudé (voir fig. 5 et 9). Pour obtenir les meil leurs résultats, la surface de la mare de métal fondu 50 ,doit être tenue aussi plate que pos sible pendant qu'on fait avancer cette surface le long du joint.
Une convexité ou une conca vité de la surface de la mare indique respec tivement une chaleur insuffisante ou excessive. Par conséquent, l'électrode 36 et son arc sont mus de façon régulière le long de la circon férence du fond du canal de soudage et ma- nceuvrés pour maintenir une mare de métal fondu avançant progressivement de telle sorte qu'elle ait une surface aussi plate que possible. L'électrode est mue progressivement le long du canal de soudage jusqu'à ce que la passe de fond soit complète et recouvre légèrement le point de départ. La dimension de la mare de métal fondu est alors réduite progressivement et l'arc est rompu.
Les fig. 4a à 4c montrent de façon schéma tique les phases successives de la formation de la mare dans le procédé de soudage. Dans ces figures, les mêmes notations de référence que celles utilisées dans d'autres figures dési gnent des parties correspondantes.
La fig. 4a représente schématiquement l'an neau intercalaire de soudure dans la .position au .début de l'opération de soudage et corres pond dans l'ensemble à la fig. 4. Un axe Y-Y passe par le -centre de l'anneau intercalaire et un axe X-X .passe perpendiculairement à l'axe Y-Y situé approximativement dans le plan 67 des surfaces supérieures des épaulements 27, 28 de l'anneau intercalaire en forme de T.
La nervure 25 se trouvant dans l'espace com pris entre les bords 18 et 19 des parties à souder et au-dessus du plan 67 présente une section transversale Aa, tandis que le flasque 26 de l'anneau intercalaire situé en dessous du plan 67 présente une section transver sale<I>Ab.</I> Le flasque peut aussi être défini par sa dimension Dx parallèle à l'axe X-X et cor respondant à la largeur maximum du flas- que 26 et par sa dimension Dy parallèle à l'axe Y-Y et correspondant à la hauteur maxi mum du flasque 26, comme on peut le voir à la fig. 4a.
L'examen :de ce qui se produit pendant la passe .de fond laisse supposer que les forces de tension superficielle, d'action capillaire et d'adhérence agissent effectivement en déplaçant et en supportant la mare de métal fondu formée par l'arc au fur et à mesure qu'on fait avancer la torche par petites quantités le long de la nervure de l'anneau intercalaire consommable. L'arc fond d'abord la nervure dans une zone limitée et le métal qui est fondu en premier lieu est attiré légèrement dans des crevasses comprises entre l'anneau intercalaire et le mé tal de base des pièces à souder.
En continuant à appliquer de la chaleur dans cette zone à l'aide de la torche de soudage, la nervure 25 finit par être complètement fondue pour former une mare et la chaleur commence à fondre le flasque ainsi que le métal de base voisin de la nervure, comme .représenté schématique ment en 101b à da fig. 4b, et le métal fondu entre dans les espaces 102b et 103b.
En continuant à appliquer la chaleur, le métal du flasque 26b :continue à fondre et, entre temps, le métal de base adjacent à la mare de métal fondu commence à fondre et à fusionner avec le métal de la mare comme indiqué en 101c à la fig. 4c. A ce stade de la formation de la mare, la mare 101c de métal fondu s'agrandit, mais il reste encore une croûte de métal solide 104c, non encore fondu à la surface périphérique du flasque de l'anneau intercalaire. A ce stade de la formation de la mare, la croûte 104c de métal solide encore infondu sert de pont arqué en métal solide pour tenir la mare 101c en place par adhérence et cohésion.
Les forces de tension superficielle agissent contre cette contrainte, mais n'ont jusqu'à ce moment que peu d'effet visible. La capillarité et le mouil lage des parois du joint par le métal fondu provoquent la formation d'une surface concave 105c avant la fusion de la croûte périphérique 104c de métal solide.
En continuant à appliquer la chaleur de soudage, la croûte périphérique 104c fond sur toute son épaisseur et, lorsque ceci se passe, il se forme une mare de métal complètement fondu. Les forces de tension superficielle dans la mare de métal complètement fondu tendent alors à réduire la surface extérieure de la mare de métal fondu constituée à ce moment par le métal fondu de l'anneau intercalaire de sou dure et le métal de base fondu. Les forces de tension superficielle ainsi que de mouillage et de capillarité provoquent alors le déplacement du métal fondu, de sorte que la surface de da mare juste avant de faire prise est légèrement convexe. Elle prend alors la forme représentée schématiquement à la fig. 4d.
Entre temps, la torche de soudage est déplacée un peu le long de la nervure de l'anneau intercalaire pour former une mare analogue et le métal fondu se solidifie. Par le fait que les forces mention nées ci-dessus sont importantes en comparaison de da force de la pesanteur exercée sur le métal fondu, l'effet de la pesanteur sur la mare de métal fondu peut être considéré comme presque négligeable.
On comprend évidemment que ce qui pré cède est une description de la formation et du mouvement d'une mare de métal fondu et qu'en soudant un joint, ces mares sont formées sucessivement et le métal se resolidifie au fur et à mesure que la torche de. soudage est déplacée d'un mouvement plus ou moins ondu- lant le long du joint par petites longueurs. Par le fait que les mares de métal fondu formées successivement sont resolidifiées en se refroi dissant, la surface intérieure du joint se pré sente sous la forme d'un cordon 53 presque plat et presque lisse.
En se reportant à la fig. 4d qui représente schématiquement la mare de métal fondu au moment de la prise, on voit que la partie du cordon désignée par 53d et située en dessous de l'axe X-X présente une section transversale Ac, une largeur Cx et une hauteur Cy. Cette section<I>Ac</I> est constituée d'un mélange de mé tal de soudure provenant des sections Aa etAb de l'anneau intercalaire (voir fig. 4a) et de métal fondu provenant du métal de base des parties 10 et 11.
La transformation de la sur face extérieure est accompagnée d'une modi fication du rapport de la hauteur à la largeur,
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la dimension Cx est plus grande .que la dimen- étant plus grand que par le fait que sion Dx et que la dimension Cy est plus petite que la dimension Dy.
On peut noter que lorsque la passe de fond a été faite comme décrit, le métal de la ner vure et du flasque de l'anneau intercalaire de soudure a été complètement fusionné avec le métal de base des parties adjacentes à souder de sorte qu'il en résulte une passe de soudure de fond qui est entièrement saine, sans bords aigus et sans protubérances du<I>côté</I> intérieur des tuyaux réunis. Les bords adjacents de l'anneau intercalaire fusible entièrement liqué fié et du tuyau sont exempts de criques et de crevasses, même de dimensions microscopiques.
Après que la passe de fond a été faite selon le procédé décrit ci-dessus et que les tuyaux ont été joints par une passe de soudure de fond, comme montré à la fig. 5, l'espace qui reste non rempli dans le canal de sou dage 35 est rempli par le dépôt de soudure au moyen d'une électrode fusible, représentée conventionnellement en 55 à la fig. 7. Ceci peut se faire par les méthodes ordinaires en employant une baguette de soudure consom mable du même métal que l'anneau interca laire de soudure 15 ou par d'autres méthodes connues.
Un nombre suffisant de passes de couverture sont déposées pour bien remplir le canal de soudure et fondre le métal de base des deux côtés du canal 35, c'est-à-dire, pour fusionner le métal ,de soudure consommable avec des extrémités exposées 22, 23 dés tuyaux 10, 11. Comme montré à la fig. 7, trois passes de ce genre ont été faites, la pre mière indiquée en 56, la seconde en 57 et la ,troisième en 58. Les passes finales de cou verture 59, 60 et 61 sont indiquées à la fig. 8.
En ce qui concerne les dimensions de l'an neau intercalaire 15, le flasque 26 situé sous les épaulements 27 et 28 (voir fig. 3) doit être tel que lorsque la chaleur de l'arc est appliquée à la partie exposée de la nervure 25 pendant la passe de soudure de fond, cette chaleur s'écoule vers la périphérie du flasque en étant distribuée uniformément. Par conséquent, la forme de la section est arquée, comme indiqué en 29; de manière que la chaleur appliquée à travers la nervure 25 soit distribuée radiale- ment et que cette chaleur s'écoule de la ner vure pour être distribuée uniformément en tous points de la périphérie du flasque 26.
Cepen dant, d'autres formes peuvent être utilisées qui s'approchent du flasque 26 à contour circu laire 29 des fig. 3 et 4, comme, par exemple, dans les formes montrées dans les fig. 10 et 11. La hauteur et la largeur de la nervure de l'anneau intercalaire peuvent varier. De plus, la forme des extrémités des tuyaux à souder peut varier.
Par exemple, les extrémités des tuyaux 10a, lla (fig. 10) peuvent être formées pour avoir un chanfrein droit 22a, 23a et la nervure 25a peut être formée avec des faces latérales 31a, 33a venant en contact avec les faces des lèvres pointues 18a, 19a des extré mités des tuyaux chanfreinés 10a, 11a. Le contour du flasque peut aussi avoir des faces droites formant un polygone inscrit dans un segment de cercle comme illustré à la fig. 11.
Le point important est que la nervure et le flasque soient proportionnés de manière que le rapport de la quantité de métal dans la ner vure à la quantité de métal dans le flasque par unité de longueur soit maintenu entre cer taines limites et aussi que, lorsqu'on fait la passe de fond comme décrit ci-dessus, la ner vure et le flasque de l'anneau intercalaire soient complètement fondus et fusionnés dans la mare de métal de soudure lorsque l'opération de soudage progresse et que la pénétration du métal de soudure dans le métal de base soit obtenue en tous points entre le métal de sou dure et ,le métal de base.
Se référant à la fig. 12, la section du flas que 26 de l'anneau intercalaire 15 a une sur face périphérique 29 arquée en forme d'arc de cercle ayant un centre 65 et un rayon r et limitée par des épaulements plats 27, 28, à partir desquels la nervure 25 s'étend vers l'ex térieur entre les épaulements. Cette nervure, depuis sa paroi latérale 31 jusqu'à sa paroi latérale 33, présente une largeur w et une hau teur h à partir de sa surface extérieure 66 jusqu'au plan 67 des épaulements 27, 28.
La nervure 25, présente une section transversale Aa et le flasque 26 une section transversale<I>Ab.</I> Le rayon r du flasque 26 a une longueur de 2 millimètres et la nervure 25 une largeur et une hauteur de 1,6 millimètre. Dans ce cas, la surface Aa est de 2,45 millimètres carrés et la surface<I>Ab</I> de 7,74 millimètres carrés, le rapport de la quantité de métal de la ner vure à la quantité de métal du flasque par unité de longueur étant égal à 0,317.
Une pièce intercalaire de ces dimensions et dont les sections transversales Aa et<I>Ab</I> sont propor tionnées de cette façon peut être employée dans le soudage bout à bout de longueurs de tuyaux, .de tubes ou de cylindres d'une grande variété de diamètres, tels que, par exemple, des diamètres compris entre 50 millimètres et 406 millimètres et même beaucoup plus, pourvu que l'épaisseur de la paroi du tuyau, du tube ou du cylindre soit du même ordre que la hauteur de la nervure, ou, si l'épaisseur de la paroi est nettement plus grande que la hauteur de cette nervure, que les parois soient chanfreinées pour donner .des faces latérales qui s'-accolent contre la nervure de manière que ces faces latérales aient la même hauteur que la nervure.
On comprendra également que dans le cas où deux pièces métalliques de formes autres qu'un tuyau doivent être ,réunies par soudage bout à bout par le procédé décrit, l'épaisseur des .pièces métalliques à réunir et les dimen sions de la pièce intercalaire de soudure doivent être ,dans le même rapport. De plus, les sec tions transversales du flasque ou de la nervure de la pièce intercalaire de soudure peuvent être changées pourvu qu'un bon rapport de l'une à l'autre soit maintenu, c'est-à-dire que le rapport de la section transversale de la ner vure à la section transversale du flasque soit maintenu entre 0,1 et 1,5.
Ce rapport concernant les dimensions peut être obtenu en donnant à la pièce intercalaire des dimensions qui répondent aux formules suivantes
EMI0008.0013
dans lesquelles i <I>r,</I> w et<I>h</I> .désignent respectivement le rayon de l'arc de circonférence qui limite le flasque en forme de segment de cercle, la largeur de '"ame et la hauteur de celle-ci ; k est un nombre plus grand que 1 et moin dre que 1,5 ; k' est un nombre plus grand que 1 et moindre que 1,5.
Par exemple, dans la forme d'exécution re présentée à la fig. 12 r est le rayon de la surface arquée 29 et est égal à 2 millimètres ; w est la largeur de la nervure 25 et cette largeur est de 1,6 millimètre ; h est la hauteur de la nervure 25, et cette hauteur est de 1,6 millimètre ; k vaut 1,25 ; k' vaut 1,25. Le rapport de la section transversale Aa à la section transversale<I>Ab</I> est, dans cet exemple particulier, de 0,317. Cependant, le rapport de la section transversale de la nervure à la section transversale du flasque peut varier dans certaines limites. Comme indiqué plus haut, le rapport de ces sections transversales doit être maintenu entre 0,1 et 1,5.
Quoique dans la forme d'exécution envi sagée, -le rayon r du flasque est de 2 milli mètres, r peut, dans certains cas, être égal à 1,2 millimètre, correspondant par exemple à un diamètre de fil de 2,4 millimètres. Dans certaines applications, r peut être égal à 3,2 millimètres, correspondant à un diamètre de fil de 6,4 millimètres et, dans certains cas, même plus grand. La valeur maximum est celle au-delà de laquelle les forces d'adhérence, de cohésion et de tension superficielle ne permet tent plus la formation de la mare désirée. Les dimensions de la nervure de la pièce inter calaire de soudure sont déterminées par les formules (1) et (2) précitées.
Les limites des valeurs de<I>k</I> et de<I>k'</I> peu vent être étendues au-delà de celles indiquées dans les formules susdites. On peut faire des pièces intercalaires de soudure satisfaisantes pour certains ouvrages lorsqu'on les dimen- sionne d'après les mêmes formules, mais dans lesquelles k est un nombre compris entre 0,6 et 3 ; et k' est un nombre compris entre 0,5 et 3. Les dimensions des pièces intercalaires qui ont été le plus employées dans les mises en aeuvre du procédé décrit ont été calculées avec les formules (1) et (2) dans lesquelles k est un nombre plus grand que 1, mais moindre que 2 ; et k' est un nombre plus grand que 0,75, mais moindre que 1,5.