LU83130A1 - Arret de cheminement de fissure dans une construction soudee en toles - Google Patents

Description

ARH2Ï LE CHEEI1TÏÏIL2!T2 LE PI33UE3 LAITS LITE COITSrR'JC'LIOIi SOULES EH Î0LE3 1 La présente invention se rapporte à la production i des constructions soudées et, plus spécialement, elle 5 concerne un arrêt de cheminement de fissure dans le naté-î riau d’une construction soudée en tôles.

L*invention peut erre appliquée en vue d’arrêter les ruptures de caractère fragile ou réalisée dans le matériau des constructions soudées telles que coques de 10 navire, parois des réservoirs soudés destines au stockage de produits pétroliers et autres.

Elle présente le plus d’intérêt pour empêcher le cheminement en avalanche des fissures survenues éventuel-' lement dans les gazoducs exploités dans les conditions 15 de basses températures.

On connaît un arrêt de cheminement des fissures, qui se présente en forme de plaques doubles appliquées par rivetage sur une fente pratiquée de paru en part, par exemple dans la coque d’un navire ou dans la paroi d’un 20 réservoir, de manière à barrer le cheminement probable :: d’une fissure éventuelle et perpendiculairement à celle- ci (voir "Fizika razrushenia" par V.K. Rinkel, E., ”Ee-tallurgia", 1970* P· 280). La technique de rivetage est cependant inadmissible dans les constructions de certains 25 types. En particulier, elle ne peut pas être appliquée dans les gazoducs haute pression, là où ce genre d’appareils est surtout indispensable, son inconvénient résidant en ce qu’elle affecte l’étanchéité et la résistance , desdits gazoducs. Si l’on recourt, à cette fin, à une 3O technique de soudage, on n’arrive pas à l’effet recherché du fait qu’une fissure en propagation ne s’arrête plus dans les soudures et plaques doubles, et continue son chemin le long du gazoduc.

On connaît aussi un autre arrêt de cheminement de 35 fissures (voir "Razrushenie", v. 5, K., Eashinostroe-nie, p.p. 40-4-p), qui se présente en forme d’une collection de tôles encastrée sur le chemin probable qu’une fissure éventuelle suivra ou, en d’autres termes, en forme d’une insertion nulticouche prévue, à hO l’endroit de fissuration éventuelle, dans une consume- -2- tion en tôles (coque de navire, réservoir, gazoduc), dont la rupture peut attirer de graves conséquences.

En cas d'un arrêt comme décrit, une fissure en cheminement arrive au sein de l'insertion et, grâce à la 5 structure multicouche de celle-ci et aux particularités de son cheminement dans un matériau pareil, change de vitesse et de direction de manière à s'y arrêter définitivement.

Cependant, les dimensions d'une telle insertion mul-10 ticouche dépendent de l'étendu de la fissure, dans les limites de cette insertion, jusqu'à son arrêt définitif. Du fait que la vitesse de cheminement en avalanche d'une fissure atteint, dans les parois de constructions haute pression (par exemple, des gazoducs de diamètre impor-15 tant oscillant de 1200 à 14-20 mm) une valeur de 400 à 600 m/s, on conçoit bien que les dimensions d'un arrêt pareil, considérées dans le sens de fissuration supposée, doivent être assez grandes, d'où le coût élevé de celui-ci. D'autre part, lorsqu'il s'agit des ruptures de carac-20 tère résilient, cette mesure est peu efficace puisqueT l'épaisseur d'une collection de plaques et celle du matériau affecté par fissuration étant égales, les caractéristiques de résilience desdits collection et matériau sont proches les unes des autres.

25 L'invention vise donc un arrêt de cheminement de fissure qui permettrait de freiner d'une manière efficace et fiable le cheminement d'une fissure sur un court tronçon de son évolution au sein dudit arrêt.

Le problème posé est résolu à l'aide d'un arrêt de 30 cheminement de fissure dans le matériau d'une construction soudée en tôles, du type où il est une portion de la construction et se présente en forme d'une insertion multicouche, lequel arrêt est caractérise, selon l'invention, en ce que dans au moins une couche de l'in-35 sertion est pratiquée au moins une fente disposée sous un angle par rapport au sens de cheminement de la fissure.

Cela permet de freiner très efficacement le mouvement de la fissure sur un faible tronçon de son ehe mi-40 nement au sein de l'appareil du fait qu'une fois arri- -rivée à une extrémité de la fente, la fissure ne peut pas reprendre sur l'autre.

11 est rationnel que les fentes d*au moins deux couches de l'insertion soient réunies l'une avec l'autre.

5 Pour assurer l'étanchéité de la construction, il est rationnel que dans chacune des couches extrêmes de l'insertion, de part et d'autre de chacune des fentes, soient réalisés des cordons de pénétration.

Lorsque la construction en tôles est une conduite, 10 l'insertion multicouche doit avoir la forme d‘un tube dont les couches se disposent suivant la spirale d'Archimède.

Dans le cas mentionné ci-dessus, la longueur de chacune des fentes correspond à celle d'au moins une 15 spire.

Les fentes pratiquées dans une couche peuvent être parallèles les unes aux aurres. Pour que l'insertion soit étanche, au moins une de ses couches intérieures doit être pleine.

20 L'invention sera mieux comprise, d'autres buts, détails et avantages de celle-ci apparaîtront mieux à la lumière de la description explicative qui va suivre de plusieurs modes de réalisation non limitatifs avec référence aux dessins annexés , sur lesquels: 25 la figure 1 représente schématiquement un arrêt de cheminement de fissure, qui est, selon l'invention, une insertion multicouche dans une construction soudée en tôles, avec arrachement partiel d'une des couches; • la figure 2 représente schématiquement un mode de JO réalisation de l'arrêt conforme à l'invention, caractérisé en ce que les fentes de deux couches sont réunies l'une à l'autre; la figure 3 représente un mode de réalisation avec cordons de pénétration dans les couches extrêmes de 35 l'insertion; la figure 4 représente schématiquement un mode de réalisation de l'arrêt, prévu pour les conduites, vue de profil; la figure 5 illustre schématiquement l'évolution 40 du cheminement d'une fissure au sein de l'insertion.

-4- L*arrêt de cheminement d'une fissure 1 (voir la figure 1) dans le matériau d’une construction soudée 2 en tôles (coque de navire, réservoirs haute pression, gazoduc, etc.) est une portion de la construction 2, en for-5 me d’une insertion multicouche $ avec une fente 4· pratiquée dans au moins une couche 5 d'insertion, laquelle fente est disposée sous un angle par rapport au sens de cheminement de la fissure 1.

Pour diminuer la longueur de la fente sans qu’une 10 fissure puisse passer à coté, il est rationnel d'orienter cette fente sous un angle proche de 90° au sens le plus probable de cheminement de la fissure.

Dans les couches 5 de l'insertien 3» les fentes peuvent être écartées l'une de l'autre ou réunies dans au 15 moins deux couches 5.

Pour que la construction 2 (figure 3) munie d'une insertion 3 soit parfaitement étanche, il faut qu'on réalise, dans les couches extrêmes de l'insertion 3> des cordons de pénétration 6 en les disposant de part et 20 dTautre de chacune des fentes.

Lorsque la construction soudée 2 en tôles est une conduite (voir la figure 4-), l'insertion multicouche 3 doit présenter la forme d'un tube dont les couches 5 sont disposées suivant la spirale d'Archimède et dont 25 le diamètre n'est pas inférieur au diamètre de la con- * duite.

La longueur de chacune des fentes 4 peut correspondre alors à la longueur d'au moins une spire de l'insertion 3 (figure 5)· 30 Comme représenté sur les figpresl-3, les fentes pratiquées dans une couche de l'insertion 3 peuvent être parallèles les unes aux autres.

Pour que l'insertion 3 soit étanche, au moins une de ses couches intérieures 5 doit être pleine.

35 Le cheminement d’une fissure est arreté de maniè re suivante.

La fissure 1 en mouvement (voir les figures 1,5) arrive au coeur de l'insertion multicouche 3» "bute contre la fente 4 et, du fart qu’elle débouche sur la sur— 40 face libre de cette ferre, ne peut plus reprendre sur . , -5- I son autre extrémité.

I Pour fabriquer un5 insertion multicouche décrite, | on opère comme suit. Avant de procéder à l'assemblage des tôles en une collection multicouche, on pratique, à 5 l’aide d’une meule mihce, des fentes dans certaines des-dites tôles. Ensuite, ces tôles sont réunies en confor-

Imité avec un des modey de réalisation.

En cas d’une conduite, l’insertion multicouche est fabriquée à partir d'un feuillard que l'on dresse d’abord | 10 pour en découper ensuite une ébauche de longueur préde- j! terminée. La longueur de l'ébauche est choisie en fοποί; tion du nombre de couches qu’on veut obtenir dans l’in- ; ‘ sertion tubulaire. Ensuite, toujours à l'aide d'une meu- j le, on pratique dans l'ébauche obtenue des fentes de for- f .

’ 15 me et de longueur indispensables, et on enroule cette i ! \ ébauché.

: |

Pour apprécier l'efficacité des arrêts de cheminement de fissure conformes à l'invention, on a soumis à des essais pneumatiques deux tubes. Le diamètre des tubes 20 était de 14-20 mm, leur longueur était de 160 m, la tem-* pérature des tubes était, lors des essais, de -15 C, la Γ·ί ii pression à l'intérieur du tube était de 7»5 ÎAu milieu de chacun des tubes, on a pratiqué une coupure et on a inséré de part et d’autre de cette cou-25 pure, à une certaine distance de celle-ci, des arrêts multicouch.es. * A l'aide d’un pot de trinitro-toluène fixé, dans I."' chacun des tubes, au niveau de la coupure, on a provo-j qué des fissurations, de caractère fragile dans un tube JO et de caractère résilient dans l’autre. Dans les deux „ cas, les fissures sont arrivées aux fentes pratiquées ! dans les insertions multicouches pour s’y arrêter. Au- delà des insertions, on n’a constaté aucune destruction I dans les parois des uubes.

;;; 55 La nouvelle conception de l’arrêt de cheminement ί de fissure permettre, par exemple, dans les gazoducs de 1400 mm de dianècre, de réduire la longueur de cet arrêt jusqu’à 1,5 e ce qui est deux fois inférieur à I la longueur des arrêts multicouches de conception con- j 40 nue.

4 /- -o-

Bien entendu, l’invention n’est nullement limitée aux modes de réalisation décrits et représentés qui n’ont été donnés qu'à titre d1exemples. En particulier, elle comprend tous les moyens constituant des équiva-5 lents techniques des moyens décrits ainsi que leurs combinaisons, si celles-ci sont exécutées suivant son esprit et mises en oeuvre dans le cadre des revendications qui suivent.

! 4 4

Claims (7)

1. Arrêt de cheminement de fissure dans une construction soudée en tôles, du type se présentant; comme portion de la construction et ayant la ferne d'une inser- 5 tion multicouche dont leu couches sont parallèles à la tôle formant la construction, lequel arrêt est caractérisé en ce que, dans au moins une des couches de l'insertion,est pratiquée au moins une fente orientée sous un angle au sens de cheminement de 10 la fissure.

2. Arrêt selon la revendication 1, caractérisé en ce que les fentes d'au moins deux couches de l'insertion sont réunies l'une à l'autre.

3. Arrêt selon l'une des revendications lefc2, c a-15 ractérisé en ce que dans chacune des couches extrêmes de l'insertion, de part et d'autre de chacune des fentes, sont réalisés des cordons de pénétration en une profondeur supérieure à la profondeur d'une couche.

4·. Arrêt selon l'une des revendications 1, 2,. 3» 20 caractérisé en ce que, dans le cas de conduites, l'insertion multicouche a la forme d’un tube dont les couches sont disposées suivant une spirale d'Archimède.

5. Arrêt selon la revendication 4-, caractérisé en ce que la longueur de chacune des fentes 25 correspond au moins à un pourtour de l'insertion. %

6. Arrêt selon l'une des revendications 1 à 5> caractérisé en ce qu'au moins une couche intérieure de l'insertion est pleine.

7. Arrêt selon l'une des revendications 1 à δ, 30. a r a c t é r i s é en ce que les fentes pratiquées ; * dans une couche de l'insertion sont parallèles entre elles. l· i i 1 i