DESTOUCHES DENIS (FR)
ROLLOT DAMIEN (FR)
DESTOUCHES DENIS (FR)
WO2006134284A1 | 2006-12-21 | |||
WO1995024980A1 | 1995-09-21 | |||
WO2006134284A1 | 2006-12-21 |
JPH07223073A | 1995-08-22 | |||
GB1301833A | 1973-01-04 | |||
US3230668A | 1966-01-25 | |||
US3561320A | 1971-02-09 | |||
US6264537B1 | 2001-07-24 | |||
US6398100B1 | 2002-06-04 | |||
US6264537B1 | 2001-07-24 |
Revendications 1. Dispositif d'aide au raboutage de pièces tubulaires (11, 12) par soudage, le dispositif comprenant : un arbre support (10) ; une paire de brides (1 ; 2) montée sur l'arbre support (10) et actionnables entre un état de serrage où ces deux brides peuvent venir en prise avec les surfaces intérieures respectives d'une première et d'une seconde pièce tubulaire (11, 12), et un état relâché, au moins une meule (5) montée à rotation sur l'arbre support (10) à distance de la première et de la seconde bride, au moins un support de déplacement (21, 22) solidaire de l'arbre support (10), la paire de brides étant d'abord mises en serrage sur la première pièce tubulaire et la seconde pièce tubulaire, respectivement, dans une première position axiale de l'arbre, propre à maintenir fermement ces pièces tubulaires à rabouter l'une en face de l'autre dans une position propre à la réalisation du cordon de soudure entre la première pièce tubulaire et la seconde pièce tubulaire, le support de déplacement (21, 22) étant opérable après soudage, la paire de brides se trouvant au moins partiellement en position relâchée, de manière à déplacer l'arbre support (10) à l'intérieur de la première et/ou de la seconde pièce tubulaire (11, 12) pour rapprocher ladite meule du cordon de soudure, l'arbre support (10) étant maintenu fixement dans cette nouvelle position par rapport à l'une au moins des deux pièces tubulaires soudées et la meule (5) étant actionnée pour meuler et/ou araser le cordon de soudure et/ou son voisinage sur la surface intérieure de l'une et/ou l'autre de la première et la seconde pièce tubulaire. 2. Dispositif selon la revendication 1, dans lequel l'arbre support (10) est maintenu fixement dans la nouvelle position par la mise en serrage de la paire de brides (1 ; 2). 3. Dispositif selon l'une des revendications 1 et 2, dans lequel l'arbre support (10) est maintenu fixement dans la nouvelle position par le support de déplacement (21, 22). 4. Dispositif selon l'une des revendications précédentes, dans lequel la meule comprend un ou plusieurs blocs abrasifs (51, 52, 53) montés sur l'arbre support de manière 16. Procédé selon la revendication 15, comprenant une étape préalable à l'étape a. de prévoir un arbre supplémentaire (20) monté avec possibilité de débattement axial sur l'arbre support (10), et un mécanisme de centrage monté sur l'arbre supplémentaire (20) et actionnable pour positionner ledit arbre supplémentaire (20) par rapport à la surface intérieure de pièces tubulaires, et une étape intercalaire entre les étapes e. et f. d'actionner le mécanisme de centrage. 17. Procédé selon l'une des revendications ,15 et 16, dans lequel à l'étape f. on entraîne en rotation la meule (5) tout en lui imposant un mouvement de va-et-vient dans la direction axiale des pièces tubulaires (11, 12). 18. Procédé selon l'une des revendications 15 à 17, dans lequel entre les étapes e. et f., on réalise un centrage et/ou un positionnement fin de la meule (5) par rapport aux pièces tubulaires soudées. 19. Procédé selon la revendication 15, comprenant une étape préalable à l'étape a. de prévoir un mécanisme de centrage monté sur l'arbre support (10) et actionnable pour positionner ledit arbre support (10) par rapport à la surface intérieure de pièces tubulaires, et/ou une étape intercalaire entre les étapes e. et f. d'actionner le mécanisme de centrage. 20. Procédé selon l'une des revendications 15 à 19, dans lequel à l'étape e. on maintient l'arbre support (10) fixement dans la nouvelle position par la mise en serrage de la paire de brides (1 ; 2). 21. Procédé selon l'une des revendications 15 à 20, dans lequel à l'étape e. on maintient l'arbre support (10) fixement dans la nouvelle position par le support de déplacement (21, 22). |
L'invention se rapporte au domaine du raboutage de pièces tubulaires les unes aux autres, notamment pour former des pipelines et autres canalisations de transport de fluide. L'invention se rapporte plus précisément au raboutage par soudage.
Le soudage est généralement précédé d'une étape de mise en position des pièces tubulaires. Puis on réalise un cordon de soudure au niveau de ce que l'on appelle le plan de joint. Il est important de centrer et d'aligner de manière optimale les pièces tubulaires les unes par rapport aux autres pour obtenir une soudure satisfaisante.
Par ailleurs, les dispositifs utilisés pour le soudage, typiquement des chariots supportant des torches qui sont déplacés en périphérie des pièces tubulaires, au voisinage du plan de joint, génèrent un excès de matière à l'intérieur des tubes, au niveau du plan de joint. Cette irrégularité de surface entraîne notamment des problèmes de tenue à la fatigue de l'assemblage.
La tenue à la fatigue des joints soudés est influencée par des facteurs géométriques tels que la forme du cordon de soudure, l'alignement des pièces soudées, ainsi que les dimensions du cordon. Des paramètres métallurgiques influencent également la tenue à la fatigue. Il s'agit notamment de la nature du métal de base, du procédé de soudage en lui- même, de la présence de défauts de soudage ou encore du niveau des contraintes résiduelles après soudage. Le type de sollicitations mécaniques qui s'appliquent sur les pièces tubulaires impacte également la tenue à la fatigue de l'assemblage soudé. Il s'agit en particulier du mode de chargement, du gradient de sollicitations, de la bi axialité des contraintes, ou encore des contraintes environnementales.
Les assemblages soudés présentent généralement une résistance à la fatigue inférieure aux pièces non soudées.
En outre, toute soudure de raboutage, c'est-à-dire concernant deux pièces assemblées bout à bout, crée une discontinuité à l'intérieur des pièces formant la canalisation qui modifie la circulation des fluides, et la durée de vie de l'assemblage.
L'écoulement d'un fluide dans une canalisation dépend, entre autres choses, de la rugosité de la paroi interne de cette canalisation : plus la rugosité est élevée plus l'écoulement est turbulent. Or les turbulences augmentent le coefficient de frottement du fluide sur la paroi, créent des vibrations et de la corrosion, au moins pour certains métaux. Ainsi la qualité du joint, ou raccord, est un paramètre important pour les phénomènes de corrosion en aval du raccord en question.
On a pu identifier plusieurs types de dégradations sur les tubes métalliques. La corrosion- érosion est liée à l'écoulement du fluide dans le tube, et entraîne des dommages mécaniques résultant de l'effet hydrodynamique, en particulier par abrasion ou cavitation. La corrosion dite "caverneuse" désigne une attaque sélective du métal dans les fentes et autres interstices : elle se produit lorsque le profil de la soudure emprisonne du dioxygène. La présence de ce dioxygène provoque une acidification locale de l'électrolyte et conduit à un milieu plus corrosif. La corrosion dite "sous contrainte" résulte de l'effet combiné d'une sollicitation mécanique et d'un environnement agressif, par exemple en présence de matières corrosives en phase liquide.
Dans tous les cas, il est déterminant d'avoir un cordon de soudure de bonne qualité, qui réduit sensiblement les effets de corrosion.
Par soudure de bonne qualité, on entend notamment une soudure dont la surface correspondant à l'intérieur des tubes est lisse, c'est-à-dire de faible rugosité.
US 6,398,100 divulgue une bride pour le soutien de tubes pour la réalisation de pipelines comprenant au moins un ensemble de patins de bridage actionnés par un arbre central plein. On connaît également par la demande WO 2006/134284, un dispositif de centrage et de serrage destiné à améliorer la soudure de pièces tubulaires. Le dispositif en question permet d'aligner et de maintenir les pièces tubulaires pendant le soudage. Cependant, il n'est pas pleinement satisfaisant car à l'issue du soudage des pièces tubulaires, des fragments de matière peuvent être introduits dans lesdites pièces tubulaires et former des irrégularités et des saillies, notamment sur la surface interne, au niveau du plan de joint, ce qui entraîne les difficultés énoncées précédemment.
Les dispositifs de ce type ne permettent pas un parachèvement de la surface interne du plan de joint. En particulier, ils sont inopérants dans la réalisation d'un meulage au voisinage du cordon de soudure.
En outre, les dispositifs connus utilisés pour le soudage ou le bridage nécessitent des appareillages électroniques et de nombreux câblages qui ne doivent pas gêner ni être endommagés par le soudage et le bridage des pièces tubulaires. Dans le cas du soudage de tubes en position verticale, se pose une diffculté supplémentaire liée à l'encombrement: en effet peu d'espace est disponible autour ou au-dessus des tubes à souder.
Les exigences en matière de qualité de soudure sont de plus en plus grandes, et difficiles à réaliser dans de telles conditions. En outre les temps de réalisation d'une soudure doivent être minimisés.
Dans le cas du soudage de tubes dans des applications offshore, en particulier lorsqu'ils sont soudés verticalement et soumis à des sollicitations en fatigue et/ou en corrosion, les technologies existantes présentent des lacunes.
L'invention vise à pallier les inconvénients de l'état de la technique.
L'invention concerne un dispositif d'aide au raboutage de pièces tubulaires par soudage. Le dispositif comprend :
un arbre support ;
une paire de brides montée sur l'arbre support et actionnables entre un état de serrage où ces deux brides peuvent venir en prise avec les surfaces intérieures respectives d'une première et d'une seconde pièce tubulaire, et un état relâché,
au moins une meule montée à rotation sur l'arbre support à distance de la première et de la seconde bride,
au moins un support de déplacement solidaire de l'arbre support,
la paire de brides étant d'abord mises en serrage sur la première pièce tubulaire et la seconde pièce tubulaire, respectivement, dans une première position axiale de l'arbre, propre à maintenir fermement ces pièces tubulaires à rabouter l'une en face de l'autre dans une position propre à la réalisation du cordon de soudure entre la première pièce tubulaire et la seconde pièce tubulaire,
le support de déplacement étant opérable après soudage, la paire de brides se trouvant au moins partiellement en position relâchée, de manière à déplacer l'arbre support à l'intérieur de la première et/ou de la seconde pièce tubulaire pour rapprocher ladite meule du cordon de soudure,
l'arbre support étant maintenu dans cette nouvelle position par rapport à l'une au moins des deux pièces tubulaires soudées et la meule étant actionnée pour meuler et/ou araser le cordon de soudure et/ou son voisinage sur la surface intérieure de l'une et/ou l'autre de la première et la seconde pièce tubulaire. Selon un autre aspect l'invention concerne un procédé d'aide au raboutage de pièces tubulaires par soudage, dans lequel on utilise un dispositif comprenant un arbre support, une paire de brides montée sur l'arbre support et actionnables entre un état de serrage où ces deux brides peuvent venir en prise avec les surfaces intérieures respectives d'une première et d'une seconde pièce tubulaire, et un état relâché, au moins une meule montée à rotation sur l'arbre support à distance de la première et de la seconde bride, au moins un support de déplacement solidaire de l'arbre support, ledit procédé comprenant les étapes suivantes :
a. mettre en serrage la paire de brides sur la première pièce tubulaire et la seconde pièce tubulaire, respectivement, dans une première position axiale de l'arbre, propre à maintenir fermement ces pièces tubulaires à rabouter l'une en face de l'autre dans une position propre à la réalisation du cordon de soudure entre la première pièce tubulaire et la seconde pièce tubulaire ;
b. souder la première pièce tubulaire et la seconde pièce tubulaire l'une à l'autre ; c. actionner la paire de brides en position au moins partiellement relâchée ;
d. faire opérer le support de déplacement de manière à déplacer l'arbre support à l'intérieur de la première et/ou de la seconde pièce tubulaire pour rapprocher ladite meule du cordon de soudure,
e. maintenir dans cette nouvelle position l'arbre support par rapport à l'une au moins des deux pièces tubulaires soudées,
f. actionner la meule pour meuler et/ou araser le cordon de soudure et/ou son voisinage sur la surface intérieure de l'une et/ou l'autre de la première et la seconde pièce tubulaire.
D'autres caractéristiques, détails et avantages de l'invention apparaîtront à la lecture de la description détaillée ci-après, et des dessins annexés, sur lesquels :
la figure 1 montre un schéma du chariot de travail, vu en coupe selon deux plans longitudinaux écartés de 120°;
la figure 2 montre une partie du chariot de la figure 1, vue en perspective isométrique ;
la figure 3 montre un schéma d'une partie d'un chariot en variante du chariot de la figure 1, vue en coupe selon deux plans longitudinaux écartés de 120°; la figure 4 montre un diagramme d'étapes illustrant un procédé de raboutage de tubes ;
les figures 5A à 5F montrent des schémas illustrant les étapes du procédé de la figure 4 appliqué au soudage de tubes raboutés verticalement ; et
la figure 6 est analogue à la figure 3 pour une autre variante de réalisation du chariot de travail de la figure 1.
Les dessins annexés comprennent des éléments de caractère certain. Ils pourront donc, non seulement servir à compléter l'invention, mais aussi contribuer à sa définition, le cas échéant.
Pour plus de clarté, les éléments identiques ou similaires sont repérés par des signes de référence identiques sur l'ensemble des figures.
On fait référence à la figure 1.
Celle-ci montre le dispositif proposé à savoir un chariot de travail 100 dans son intégralité.
Le chariot de travail 100 comprend un cylindre allongé formant arbre support 10. L'arbre support 10 est creux.
Ici, l'arbre support 10 présente cinq parties adjacentes les unes aux autres, ou segments longitudinaux, qui sont référencés 71 à 75 de gauche à droite sur la figure 1, d'une extrémité à l'autre de l'arbre support 10.
Le premier segment 71 supporte des moyens ayant pour fonction de déplacer et fixer le chariot dans des tubes,
La deuxième partie, ou second segment 72, adjacent au premier segment 71 et éloigné de ladite première extrémité porte des moyens ayant pour fonction de lier la première section 71 au reste du dispositif,
La troisième partie, ou troisième segment 73, adjacent au second segment 72, porte des moyens ayant pour fonction de positionner/déplacer des outils de la section suivante par rapport à l'arbre support 10,
La quatrième partie, ou quatrième segment 74, adjacent au troisième segment 73, porte des moyens ayant pour fonction le meulage/arasage des tubes, et La cinquième partie, ou cinquième segment 75, adjacent au quatrième segment 74 est situé à la deuxième extrémité (à droite sur la figure 1). Le cinquième segment 75 porte des moyens ayant pour fonction d'accrocher le dispositif à des éléments extérieurs tel qu'un treuil.
Le chariot 100 comprend des moyens de bridage sous la forme d'une première bride 1 et d'une seconde bride 2, montées à proximité l'une de l'autre sur l'arbre support 10, au niveau du premier segment 71. Ici la première bride 1 et la seconde bride 2 sont montées au voisinage du second segment 72.
Chaque bride 1, 2 comprend un ensemble de patins répartis en périphérie de l'arbre support 10 et qui peuvent être déployés radialement en faisant saillie de l'arbre support 10 à l'actionnement de la bride en question. Les brides 1, 2 sont parfois appelées "clamp" dans la technique.
Les brides 1,2 opèrent par application d'une force de contact orientée radialement vers l'extérieur du chariot 100.
Ici, les brides 1, 2 sont du type décrit dans la demande internationale publiée sous le numéro WO 2006/134284. Des brides de type différent peuvent également être employées, par exemple des brides comprenant des éléments gonflables.
Le chariot 100 muni de brides et de moyens de meulage/arasage peut être nommé « Clamp ».
Le chariot 100 est destiné à être logé à l'intérieur de tubes pour aider à leur raboutage par soudure. Le chariot 100 peut être disposé à cheval entre deux tubes, de manière que la première bride 1 se trouve à l'intérieur de l'un de ces tubes, au voisinage de son extrémité, tandis que la seconde bride 2 se trouve à l'intérieur de l'autre tube, également au voisinage de son extrémité.
Dans cette position de l'arbre support 10, la première bride 1 et la seconde bride 2 peuvent être actionnées pour que leurs patins respectifs viennent en prise sur la surface intérieure du premier tube et du second tube respectivement. Le premier tube et le second tube se trouvent alors maintenus fermement l'un en face de l'autre, en une position mutuelle qui permet leur assemblage par soudage.
Cette position du chariot par rapport aux deux tubes peut être considérée comme une position de référence pour des déplacements futurs du chariot dans les tubes. Après le soudage, les brides 1, 2 peuvent être actionnées de manière que leurs patins respectifs se rapprochent de l'arbre support 10 en s'éloignant de la surface intérieure de leur tube respectif.
Les brides 1, 2 peuvent agir comme mécanismes de fixation du chariot 100 dans un ou plusieurs tubes. Les brides 1, 2 peuvent être mises en prise avec la surface intérieure d'un unique tube. Autrement dit, lorsque la première bride 1 et/ou la seconde bride 2 sont actionnées, elle viennent en prise avec la surface intérieure de l'un et/ou l'autre des tubes de manière à y fixer l'arbre support 10.
Le chariot 100 comprend en outre des moyens de guidage et de déplacement solidaires de l'arbre 10 qui lui permettent d'être déplacé de manière guidée à l'intérieur de pièces tubulaires, en particulier suivant la direction longitudinale de celles-ci.
Ici, les moyens de guidage et de déplacement comprennent un premier support à roulettes 21 et un second support à roulettes 22 montés sur l'arbre support 10 à distance l'un de l'autre, au niveau du premier segment 71.
Le premier support 21 est situé au voisinage d'une extrémité de l'arbre support 10, tandis que le second support 22 est situé au voisinage de la première bride 1.
Chaque support à roulette 21, 22 comprend ici une structure à tringles articulées portant les roulettes et qui peut être actionnée pour déplacer celles-ci radialement en faisant saillie de l'arbre support 10. Chaque support à roulettes 21, 22 comprend une paire de flasque en vis-à-vis montés sur l'arbre 10. A chaque fois l'un des flasques est solidaire de l'arbre 10 au moins en translation longitudinale tandis que l'autre des flasques est monté libre en translation par rapport à l'arbre 10, et est contraint par un ressort travaillant en compression vers le flasque fixe. Cette structure permet aux supports 21, 22 de s'adapter à des variations de diamètre intérieur des tubes. Chaque support à roulettes 21, 22 comprend trois roues ou roulettes montées chacune à pivotement à une extrémité respective de deux bras, dont les extrémités opposées sont montées à pivotement sur l'un et l'autre des flasques du support, respectivement. Les roulettes sont disposées sensiblement dans un plan radial, écartées les unes des autres d'environ 120°. Chaque support à roulettes 21, 22 comprend ainsi trois paires de bras, les bras de chaque paire étant articulés l'un par rapport à l'autre à l'une de leur extrémité. Les roulettes peuvent être folles ou mues en rotation sous l'effet d'un moteur, au moins pour certaines d'entre elles.
Lorsque le chariot 100 se trouve à l'intérieur d'une ou plusieurs pièces tubulaires, les supports à roulettes 21, 22 sont au contact de la surface intérieure des pièces tubulaires. Le chariot 100 est alors maintenu à l'intérieur des tubes par l'intermédiaire des supports à roulettes 21, 22 et peut y être déplacé, principalement selon l'axe longitudinal XX de ces tubes.
En particulier, les supports à roulettes 21, 22 sont actifs au moins après le soudage des tubes entre eux. Les supports à roulettes 21, 22 ne sont pas nécessairement actifs lorsque les brides 1, 2 sont en prise.
Après le soudage et pour la fixation de l'arbre support 10 par rapport aux tubes durant le meulage/arasage, l'arbre support 10 est maintenu fixement dans cette nouvelle position afin de maintenir fixement l'arbre support 10 par rapport à l'une au moins des deux pièces tubulaires soudées. Le maintien de cette position est réalisable par exemple par la mise en serrage de la paire de brides 1, 2. Lorsque le support de déplacement 21, 22 est muni de roulettes motorisées ou de patins, il peut être utilisé comme fonction de serrage équivalente à celle des brides. Le maintien peut être réalisé par une combinaison des brides 1, 2 et du support de déplacement 21, 22.
Le chariot 100 peut comprendre des supports à roulettes supplémentaires, montés sur l'arbre support 10, de préférence à distance de chacun des supports 21, 22, pour réaliser un guidage plus long.
Les roulettes des supports 21, 22 peuvent être remplacées par des patins recouverts d'un matériau à la fois dur et à faible coefficient de frottement sur l'acier pour faire glisser le chariot 100 dans les tubes. Les roulettes peuvent également être remplacées par des billes.
Le chariot 100 comprend en outre une meule 5 en tant que moyen de meulage/arasage. La meule 5 est montée sur l'arbre support 10, au moins avec possibilité de rotation autour de l'axe central de l'arbre support 10. Ici, la meule 5 se trouve au niveau du quatrième segment 74.
Le chariot 100 comprend encore un mécanisme centreur 4 en tant que moyens de centrage pour la meule 5. Le mécanisme centreur 4 est monté sur l'arbre support 10, au niveau du troisième segment 73, à proximité de la meule 5. Le chariot 100 comprend en outre un élément de connexion et de protection monté sur l'arbre 10, au niveau du second segment 72, par exemple sous la forme d'un soufflet 3.
Le chariot 100 comporte également au moins un crochet 9, en tant que moyen d'accrochage. Le crochet 9 est monté sur l'arbre 10 au niveau du cinquième segment 75, à l'extrémité de l'arbre 10. Bien que non représenté, le chariot 100 comporte un crochet analogue à l'extrémité de l'arbre 10 éloignée du cinquième segment 75, c'est-à-dire l'extrémité de l'arbre support 10 opposée à l'extrémité montrée sur la figure 1.
Le crochet 9 permet le maintien, le levage et/ou la manutention du chariot, par exemple au moyen d'un treuil.
Ici, le chariot 100 comprend encore un support à roulettes supplémentaire 90 en tant que moyen de roulement. Le support à roulettes supplémentaire 90 est monté sur l'arbre 10, à proximité du crochet 9, au niveau du cinquième segment 75. Le support à roulettes supplémentaire 90 présente un flasque monté sur l'arbre 10, sur lequel sont respectivement attachés trois bras articulés, à l'une de leur extrémité, l'extrémité opposée de chaque bras portant une roulette respective. Le support à roulettes supplémentaire 90 permet un guidage supplémentaire du chariot 100 à l'intérieur des tubes. Le support supplémentaire 90 sert notamment à l'introduction du chariot 100 dans un tube.
Le chariot comprend en outre un appareil de prise de vues 8, tel qu'une caméra, faisant partie de ce que l'on pourrait appeler des moyens d'aide à la localisation et au contrôle. L'appareil de prise de vues 8 est monté sur l'arbre support 10 à proximité de la meule 5. Il permet de localiser le plan de joint ou le cordon de soudure de manière à en approcher la meule 5 lorsque l'on déplace le chariot 100 à l'intérieur des tubes, dans la direction longitudinale de ceux-ci. Il permet également de contrôler la qualité du meulage effectué. De préférence, une ou plusieurs sources de lumière sont également montées sur l'arbre 10, au voisinage de l'appareil de prise de vues 8. Un support d'enregistrement peut également être prévu.
L'appareil 8 comprend par exemple une caméra dédiée à l'inspection de tubes. Elle est sélectionnée pour sa compacité, son étanchéité et pour son objectif résistant à l'abrasion. L'appareil 8 peut en outre être muni d'une source lumineuse. En variante, l'appareil 8 peut comprendre une caméra de type endoscopique. Une ou plusieurs fibres optiques pourraient également être utilisées en remplacement ou en complément de l'appareil 8. L'arbre support 10 forme un axe central du chariot 100. Ή lui confère une certaine rigidité.
De préférence, l'arbre support 10 est creux et d'un diamètre intérieur suffisant pour permettre le passage de câbles et flexibles nécessaires au fonctionnement des différents organes du chariot 100. La paroi de l'arbre support 10 présente alors des orifices adaptés au passage de ces câbles et/ou flexibles.
Par exemple, l'arbre support 10 présente un diamètre externe d'environ 38 mm et un diamètre interne d'environ 20 mm, pour un encombrement du chariot d'environ 140 mm de diamètre. Le chariot 100 présente ainsi un canal central dont le diamètre représente environ 15 % de l'encombrement externe du chariot.
Le chariot 100 comprend en outre un ou plusieurs distributeurs pneumatiques et un ou plusieurs réservoirs d'air comprimé 200, montés sur le premier segment 71 de l'arbre 10, entre les supports à roulettes 21, 22.
En option, l'arbre 10 pourrait également supporter un parapluie sous la forme d'un flasque caoutchouc pour récupérer les poussières de meulage, en particulier lorsque le chariot 100 est utilisé en position verticale, ainsi qu'un ou plusieurs rugosimètres pour vérifier le meulage/arasage effectué.
À l'usage, le chariot 100 représenté sur la figure 1 est de préférence disposé dans des tubes adjacents de manière que le tube d'extrémité d'une conduite de tubes se trouve à gauche tandis qu'un nouveau tube à abouter est amené par la droite. L'accès à la meule 5, qui contient des pièces d'usure, se trouve ainsi facilité.
On fait référence aux figures 2 et 3.
La meule 5 comprend trois blocs abrasifs, ou de meulage, référencés 51, 52 et 53 qui sont montés à rotation sur un arbre support supplémentaire 20, tubulaire. La meule 5 pourrait comprendre un nombre différent de blocs abrasifs.
La meule 5 comprend un support annulaire 59, en forme de manchon, monté à rotation sur l'arbre supplémentaire 20 par l'intermédiaire d'une paire de paliers rotatifs 656, tels que des roulements à billes ou équivalents. Le support annulaire 59 est solidaire d'une couronne dentée 655 qui engrène avec trois roues dentées 654 ou pignon, chacune entraînée par un moteur respectif 651. Les moteurs 651 sont fixés à un flasque commun 700 solidaire de l'arbre supplémentaire 20. En variante, la meule 5 pourrait ne comprendre qu'un unique moteur 651 entraînant une unique roue dentée 654. Les moteurs 651 entraînent le support 59 en rotation par rapport à l'arbre supplémentaire 20.
À titre illustratif des moteurs commercialisés par la société Atlas Copco sous la référence LZB 14 A029-11 peuvent être utilisés.
Les blocs de meulage 51, 52, 53 sont fixés chacun dans un fourreau 54 respectif en forme de "U". Les fourreaux 54 sont reliés entre eux par des ressorts. Les fourreaux 54 sont reliés à un plateau, ou disque 55, solidaire du support annulaire 59. Chaque fourreau 54 est monté à rotation sur un axe respectif 56 lequel axe fait saillie du disque 55. Le disque 55 est disposé radialement, et chaque axe 56 est disposé sensiblement dans une direction perpendiculaire au plan principal du disque 55. Chaque fourreau 54 est relié au voisinage de son extrémité éloignée de l'axe 56 qui le porte à l'axe 56 du fourreau 54 adjacent par un ressort de rappel. Les ressorts de rappel permettent la rétractation de chaque fourreau 54 lorsque la rotation des blocs de meulage 51, 52, 53 s'arrête ou ralentie.
La mise en rotation du support 59 et du plateau 55 grâce aux moteurs 651 provoque le déploiement des fourreaux 54 par effet centrifuge. Ce déploiement correspond, pour les fourreaux 54, à un écartement de l'arbre supplémentaire 20 sensiblement radialement.
Les blocs abrasifs 51, 52, 53 sont entraînés en rotation autour de l'arbre support 10.
Les blocs abrasifs 51, 52, 53 sont au moins partiellement constitués d'un matériau qui permet le meulage et/ou l'arasage.
La meule 5 est actionnée lorsque les brides 1, 2 sont en prise avec la surface intérieure de l'un des tubes et que l'arbre support 10 se trouve dans une position axiale par rapport à ces tubes telles que les blocs abrasifs 51, 52, 53 se trouvent sensiblement au droit du cordon de soudure entre ces tubes.
Le chariot 100 pourrait fonctionner avec une meule de structure différente.
L'arbre supplémentaire 20 est monté sur l'arbre support 10 avec possibilité de translation relative selon l'axe longitudinal de l'arbre support 10. L'amplitude de ce déplacement axial relatif entre l'arbre support 10 et l'arbre supplémentaire 20 est limitée par une première butée 311 et une seconde butée 314 solidaires du premier arbre 10 entre lesquelles est monté l'arbre supplémentaire 20. Cette translation se fait sous la contrainte d'un ressort de compression 30, en appui sur la butée 311 et qui pousse l'arbre supplémentaire 20 contre la seconde butée 314.
Dans la variante illustrée sur les figures 1 et 2, le ressort 30 est en appui contre la seconde butée 314 et plaque l'arbre supplémentaire 20 contre la première butée 313.
Dans la variante de la figure 3, le ressort 30 est logé dans le soufflet 3.
Ici, le montage de l'arbre supplémentaire 20 sur l'arbre support 10 est réalisé par l'intermédiaire d'un premier jeu 33 de contacts à bille et d'un second jeu 34 de contacts à bille à distance l'un de l'autre. Cette distance est telle qu'un guidage long de l'arbre supplémentaire 20 sur l'arbre support 10 est réalisé.
Chacun du premier jeu 33 et du second jeu 34 comprend ici trois contacts à bille situés dans un plan radial et régulièrement répartis à la périphérie de l'arbre support 10.
Chaque contact comprend une bille 331 déplaçable radialement à l'encontre d'un ressort 333 respectif travaillant en compression. Ici, les billes 331 et leurs ressorts 333 sont à chaque fois disposés dans des logements 36 respectifs ouverts sur la surface intérieure de l'arbre supplémentaire 20.
Le déplacement axial relatif entre l'arbre support 10 et le second arbre 20 est guidé par l'action de contacts 33 à billes 331 montés sur ressorts 333.
Les jeux de contacts à bille 33, 34 autorisent en outre un débattement multidirectionnel cinématiquement équivalent à un principe double-cardan.
Ce débattement est limité en amplitude par trois tétons ou doigts 312 qui font saillie radialement de la surface extérieure de l'arbre support 10, tandis que l'arbre supplémentaire 20 comprend trois rainures correspondantes (non représentées) sensiblement longitudinales qui logent chacune l'un des doigts 312 avec un jeu correspondant à ladite amplitude. En variante, un seul doigt 312 pourrait être prévu.. L'arbre supplémentaire 20 est ainsi solidaire en rotation de l'arbre support 10.
On peut ainsi centrer l'arbre supplémentaire 20 par rapport aux surfaces intérieures des tubes indépendamment du centrage de l'arbre support 10 par rapport à ces surfaces.
La meule 5 peut être déplacée axialement par rapport à l'arbre support 10 en déplaçant l'arbre 20. La meule 5 peut également être centrée par rapport aux surfaces intérieures des tubes. En variante, les tétons 312 pourraient être solidaires de l'arbre supplémentaire 20 tandis que les rainures seraient ménagées dans l'arbre support 10.
L'arbre supplémentaire 20 est libre de se translater par coulissement par rapport à l'arbre support 10, suivant une direction axiale de celui-ci, chaque téton 312 étant alors déplacé le long de la rainure.
La meule 5 est solidaire en translation de l'arbre supplémentaire 20.
L'arbre supplémentaire 20 est mobile en translation par rapport à l'arbre support 10, et sensiblement solidaire en rotation de cet arbre 10. Le support 59 est solidaire en translation de l'arbre supplémentaire 20, mais libre en rotation par rapport à lui.
Le mécanisme centreur 4 présente une structure dite "en parapluie" comprenant trois paires de tiges 41, les tiges de chaque paire étant reliées entre elles par une liaison pivot 65.
Chaque tige 41 supporte à l'une de ses extrémités un élément roulant, ou roue 42.
Dans chaque paire :
l'une des tiges 41 est attachée à son extrémité opposée à sa roue 42 respective au flasque 700 du second arbre 20, avec liberté de pivotement;
l'autre des tiges 41 est attachée à son extrémité opposée à sa roue 42 respective à une partie d'un vérin 64 commun, avec liberté de pivotement. Cette partie du vérin 64 est déplaçable longitudinalement par rapport à une partie du vérin 64 qui est fixée à l'arbre supplémentaire 20. L'actionnement du vérin 64 fait se déployer les roues 42 par rapport à l'arbre supplémentaire 20 selon un mouvement essentiellement radial.
Lorsque le chariot 100 se trouve à l'intérieur d'un tube, ce déploiement se poursuit jusqu'à ce que chacune des roues 42 vienne en appui contre la surface intérieure du tube, ce qui a pour conséquence de centrer l'arbre supplémentaire 20 par rapport à cette surface intérieure.
Le déploiement des roues 42 est actionné lorsque les brides 1 , 2 sont en prise sur l'un des tubes.
Le mécanisme centreur 4 est actionnable entre une position rétractée où lesdits éléments roulants 42 sont éloignés de la surface interne d'un tube et une position déployée où lesdits éléments roulants 42 sont en contact avec la surface interne d'un tube. Lorsque le mécanisme centreur 4 est hors de prise, l'arbre supplémentaire 20 se trouve en appui contre la seconde butée 314 grâce au ressort 30 et adopte une position de " garage ".
Ici, les tiges 41 sont montées en trois ensembles de deux tiges à déploiement opposé, positionnées à 120° les unes des autres.
Le déploiement en parapluie, commandé par l'intermédiaire du vérin 64, permet un déplacement essentiellement radial du second arbre 20 par rapport à l'arbre support 10.
Les tiges 41, qui peuvent être vues comme des moyens d'appui, permettent de centrer la meule 5 par rapport à la surface intérieure d'un tube.
Ici les roues 42 peuvent chacune être entraînées par un moteur respectif 422, ce qui provoque la translation de l'arbre supplémentaire 20 par rapport à l'arbre support 10.
Lorsque l'arbre support 10 est maintenu fixement dans un tube par les brides 1, 2, la meule 5 peut alors être animée d'un mouvement de va-et-vient par rapport à la surface intérieure du tube.
Dit autrement, par roulage des roues 42 contre la surface interne du tube ou de l'assemblage de tubes dans lequel est monté le chariot, le mécanisme centreur 4 agit aussi comme un moyen de déplacement, essentiellement longitudinal, du second arbre 20, et des moyens de meulage 5 qui lui sont solidaires, par rapport au tube. Dans le cas où l'arbre support 10 est fixé au tube, par exemple au moyen des brides 1, 2 précitées, le mécanisme centreur 4 forme aussi un moyen de déplacement essentiellement longitudinal du second arbre 20, et des moyens de meulage 5 qui lui sont solidaires, par rapport à l'axe support 10.
On fait plus particulièrement référence à la figure 3.
Le chariot 100 est montré dans une position de travail dans laquelle il est inséré à l'intérieur de pièces tubulaires, à savoir à cheval entre un premier tube 1 1 et un second tube 12, reliés entre eux par un cordon de soudure 13 au niveau d'un plan de joint. Les deux pièces tubulaires 1 1, 12 et le cordon de soudure qui les lie forme un assemblage solidaire. La meule 5 est sensiblement au droit du cordon 13.
Lors du soudage du métal d'apport pénètre entre les extrémités des tubes 11 et 12, et peut couler de la surface interne de ces tubes 1 1, 12. Pour limiter ces bavures, une pièce annulaire, par exemple sous la forme d'un flasque amovible, peut être disposée contre les surfaces internes des tubes 11, 12 dans le plan de joint durant le soudage puis retirée ensuite. Cette pièce annulaire qui est parfois appelée " support envers " dans la technique, peut être réalisée en deux demi-cylindre démontables et dont le diamètre extérieur correspond sensiblement au diamètre intérieur des tubes 11, 12. Elle est visible sur la figure 1 sous la référence 710.
Préalablement au soudage, les supports à roulettes 21, 22 peuvent être utilisés pour déplacer l'arbre support 10 jusqu'à positionner les brides 1, 2 par rapport aux tubes 1 1, 12. La bride 1 est disposée dans le premier tube 11 à proximité de son extrémité tandis que la seconde bride 2 est disposée dans le second tube 12 à proximité de son extrémité.
La position relative de la première bride 1 et de la seconde bride 2 est fixée par leurs positions sur l'arbre support 10.
Le premier tube 11 est enfilé autour d'une portion du chariot tandis que le second tube 12 est enfilé autour du reste du chariot.
Lorsque la position relative des tubes et du chariot est atteinte, les brides 1, 2 sont actionnées ce qui fixe ladite position. Le soudage peut alors être réalisé.
Après soudage, les brides 1, 2 sont à nouveau actionnées pour débrider chacun des tubes, la position relative de ces tubes étant désormais fixée du fait du cordon de soudure 13.
Les supports à roulettes 21 , 22 sont ensuite utilisés pour déplacer le chariot 100 jusqu'à positionner la meule 5 au niveau et/ou à proximité du cordon de soudure 13 On actionne les brides 1, 2 de manière à rendre solidaire l'arbre support 10 aux tubes. La meule 5 se trouvant en position de garage, on actionne le mécanisme centreur 4 et on positionne finement la meule 5 relativement au joint.
Cette position de meulage est celle représentée en figure 3.
Dans le cas de raboutage de tubes sensiblement à l'horizontale avec l'utilisation d'un chariot dont l'agencement axial mutuel des outils est similaire à celui du chariot 100 de la figure 1, la première portion 71 supportant les supports à roulettes 21, 22 et les brides 1, 2 est déplacée dans le premier tube 11 dans une direction opposée au plan de joint, ici à gauche de la figure 3.
Lorsque la position de meulage est atteinte, les brides 1, 2 sont actionnées pour fixer l'arbre 10 aux tubes 11, 12. La position de l'arbre support 10 du chariot dans l'assemblage des tubes 11, 12 est fixée par l'actionnement des brides 1, 2. Dans le cas de raboutage de tubes sensiblement à la verticale, la portion supportant les roues 42 est remontée pour venir positionner la meule 5 au niveau du cordon de soudure 13.
La meule 5 est centrée par rapport à la surface intérieure du premier tube 11 et du second tube 12.
Le meulage est réalisé sur la surface interne de l'assemblage des tubes 11, 12 et du cordon de soudure 13.
Les moyens de meulage/arasage peuvent être actionnés pour meuler l'excès de matière qui se trouve au niveau de plan de joint et ainsi parachever l'assemblage du premier tube 11 et du second tube 12 entre eux par soudage en obtenant un profil lisse, sans aspérités au niveau du plan de joint et du cordon de soudure 13, côté envers de soudure, c'est-à-dire du côté des surfaces intérieures des tubes. Le raccord intérieur entre le cordon de soudure et chacune des pièces tubulaires est régulier. On obtient ainsi des durées de vie des pièces soudées supérieures à celles observées à l'état brut de soudage.
L'axe de l'arbre support 10 coïncide en fonctionnement sensiblement avec l'axe principal XX des pièces tubulaires 11, 12 mises bout à bout.
Le mécanisme centreur 4 participe au positionnement de la meule 5 au niveau et/ou à proximité du plan de joint, en regard du cordon de soudure 13, y compris lors des mouvements de translation des moyens de meulage 5 par rapport au premier arbre support 10.
L'appareil de prise de vue 8 aide au positionnement longitudinal du chariot dans les tubes. L'appareil de prise de vue 8 est avantageusement monté à proximité de la meule 5 pour contrôler visuellement le positionnement de la meule et/ou l'état de la surface interne des tubes 11, 12 et/ou du cordon de soudure 13, et/ou l'état d'usure des blocs abrasifs 51, 52, 53.
L'appareil de prise de vue 8 est monté à rotation autour de l'arbre supplémentaire 20. Il est attaché à un support annulaire 61, en forme de manchon, monté à rotation sur l'arbre supplémentaire 20 par l'intermédiaire de paliers rotatifs 659, tels que des roulements à billes ou équivalents.
Le support annulaire 61 est solidaire d'une couronne dentée 665 qui engrène avec une roue dentée 664, entraînée par un moteur respectif 82. L'appareil de prise de vue 8 peut être déplacé de manière contrôlée sur la circonférence du chariot, par exemple pour inspecter le cordon de soudure 13 et son état de surface intérieur.
Le chariot 100 comprend ici un conduit d'aspiration 711 disposé à l'intérieur de l'arbre support 10 dont une première extrémité non représentée est connectée à une unité d'aspiration. L'extrémité opposée comprend une ouverture d'aspiration 712 disposée à proximité des surfaces abrasives de la meule 5. En fonctionnement le conduit d'aspiration 711 permet d'aspirer les déchets et particules résultant de l'abrasion.
En variante, l'aspiration peut être remplacée/complétée par un ou plusieurs aimants permanents ou électro-aimants capable de piéger les particules magnétiques, telles que la limaille de fer, libérées lors du meulage/arasage. Ce type d'éléments permet de limiter la pollution intérieure des tubes et l'encrassement du dispositif lui-même.
Le soufflet prévu à une extrémité de l'arbre supplémentaire 20 permet de protéger à ce niveau la liaison avec les brides 1, 2, ou autres outils.
Les ressorts 333 des contacts à billes pourraient être remplacés par une pièce en matériau souple capable d'absorber les déplacements dans toutes les directions entre l'arbre supplémentaire 20 et l'arbre support 10, par exemple du type connu sous le nom de " silentbloc ". Il serait alors formé une liaison élastique entre l'arbre support 10 et l'arbre supplémentaire 20. En variante encore, on pourrait prévoir une paire de bagues montées intérieurement sur l'arbre support 10 et extérieurement sur l'arbre supplémentaire 20 et comprenant un patin en bronze associé à une bague en caoutchouc.
Plus généralement, tout montage permettant un débattement multidirectionnel limité de l'arbre supplémentaire 20 sur l'arbre support 10 peut être envisagé.
Les blocs abrasifs 51, 52, 53 peuvent par exemple être du type connu sous la référence 39C60KVX de la société NORTON. La vitesse de rotation des moyens de meulage/arasage 5 peut être adaptée pour atteindre des vitesses au niveau du contact entre les blocs de meulage et la surface à meuler comprise entre 4 et 20 mètres par seconde. Par exemple, la vitesse de rotation peut être choisie comprise entre 600 et 2000 tours par minute pour des tubes de diamètre intérieur compris entre 160 et 200 mm, et de préférence inférieur à 180 mm. Des vitesses inférieures à celles usuellement employées peuvent permettre d'obtenir des résultats satisfaisants. Le meulage peut être réalisé en au moins deux phases pendant lesquelles les vitesses de rotation et/ou leur sens peuvent être différents. Par exemple, durant une phase dite de finition, la vitesse de rotation peut être sensiblement inférieure à celles précédemment utilisées pour obtenir un effet de " glaçage " donnant un état de surface lisse à la surface interne.
Les blocs abrasifs 51, 52, 53 peuvent présenter une surface opérationnelle d'une largeur, orientée selon la direction longitudinale des tubes 11, 12, ici comprise entre 1 et 2 cm.
Des excès de matière à l'intérieur de 5 mm et des dénivelés " highlow " (ou " HILO ") de 5 mm peuvent parfois être rencontrés.
La rugosité visée de la surface interne après meulage/arasage peut être comprise entre 7 et 2 μιη de rugosité RMS (soit entre 275 et 79 micropouces RMS). RMS signifie " Root Mean Square " en anglais, soit " valeur moyenne quadratique ".
Le chariot 100 présente une structure très compacte qui permet de réduire son encombrement jusqu'à pénétrer dans des tubes de 150 mm de diamètre, là où l'excès de matière est particulièrement nuisible du fait de l'usage et où la résistance à la fatigue est critique.
On fait référence à la figure 4 et aux figures 5A à 5F.
Dans l'installation représentée aux figures 5A à 5F, on souhaite rallonger une canalisation existante. L'installation pourrait également correspondre à la construction d'une nouvelle canalisation. La canalisation comprend en son état initial, représenté en figure 5A, un premier tube 11 à l'extrémité de la canalisation. La canalisation est ici sous-marine et le raboutage de tubes supplémentaires se fait sensiblement verticalement.
Pour rallonger cette canalisation, on souhaite fixer un second tube 12 à l'extrémité du premier tube 11 lui-même déjà fixé par son autre extrémité à un tube initial 14.
Les opérations décrites dans l'exemple suivant sont réalisées et pilotées depuis une plateforme flottante, telle qu'un bateau ou une barge, munie notamment d'un treuil permettant de suspendre un chariot organisé de manière semblable au chariot 100 dans la variante de la figure 3.
L'appareillage mécanique disposé sur la plateforme, mis à part le chariot lui-même, est connu. Le chariot est ici suspendu par une extrémité de queue et par l'intermédiaire du crochet 9 opposé à celui indiqué sur la figure 1, ce qui permet de conserver l'accès à la meule 5 et aux pièces d'usure qu'elle comporte.
Initialement, le chariot 100 est disposé dans un logement 110 prévu sur la plateforme, au- dessus des tubes 11, 12.
Le second tube 12 est initialement disposé en position horizontale. Il est relevé en position verticale, au-dessus du premier tube 11, et maintenu dans cette position. Cet état intermédiaire est représenté en figure 5B. Le chariot est abaissé pour être extrait du logement 110 et inséré dans lesdits tubes 11, 12 mis bout à bout. À ce stade, les tubes 11, 12 sont sensiblement alignés et proches l'un de l'autre mais pas nécessairement en contact. Cet état intermédiaire est représenté en figure 5C.
On commence par brider par l'intérieur le second tube 12 avec l'une des brides du chariot. Cette étape est référencée -a- sur la figure 4. Le bridage peut par exemple s'effectuer au moyen de la seconde bride 2, se trouvant à l'intérieur du second tube 12, au voisinage de l'extrémité basse de ce dernier. La première bride 1 se trouve à l'extérieur du second tube 12, en-dessous de lui.
On positionne précisément le second tube 12 par rapport au premier tube 11 de sorte que ces tubes 11, 12 soient mutuellement alignés et définissent un plan de joint. Le positionnement relatif entre le premier tube 11 et le second tube 12 est alors sensiblement celui souhaité après soudage, à l'état final. Lors de cette étape, le premier tube 11 est mis en place autour de la première bride 1. Cette étape de positionnement est référencé -b- sur la figure 4. Une portion du chariot est alors disposée dans le premier tube 1 1 tandis qu'une portion du chariot est disposée dans le second tube 12, cf. figure 5D. Cette position peut servir de position de référence du chariot dans les tubes 11, 12. Par exemple, le chariot peut être disposé de sorte que le plan de joint des tubes 1 1 , 12 soit axialement à mi-chemin entre le premier mécanisme de bridage 1 et le second mécanisme de bridage 2.
Ensuite, on bride par l'intérieur le premier tube 1 1 avec l'un des moyens de bridage du chariot, ici la première bride 1. Ce bridage est référencé -c- sur la figure 4 et conduit à l'état intermédiaire représenté en figure 5D. Ce bridage permet en outre, si nécessaire, de déployer un support lors du soudage contre la surface intérieure du plan de joint. La pièce annulaire amovible décrite précédemment peut, ici, faire office de support interne pour le soudage. Les étapes de bridage -a- et -c- des tubes 11, 12 permettent d'aligner ces derniers mutuellement et les serrer de sorte qu'ils puissent être soudés au niveau du plan de joint. En variante, la première étape -a- de bridage peut être réalisée sur le premier tube 11 et la seconde étape de bridage -c- être réalisée sur le second tube 12.
Une fois les tubes 11, 12 bridés, on les soude entre eux, au niveau du plan de joint à l'aide d'un dispositif de soudage extérieur, non représenté. Cette étape de soudage est référencée -d- sur la figure 4.
Après soudage, on débride les tubes 11, 12 puis l'on déplace axialement le chariot vers le second tube 12 (ici vers le haut) de sorte à positionner la meule 5 au droit et/ou à proximité du plan de joint. L'étape de débridage est référencée -e- tandis que l'étape de déplacement est référencée -f- sur la figure 4 et conduit à l'état intermédiaire représenté en figure 5E. Le débridage libère le chariot des tubes en faisant adopter aux brides 1, 2 un état dépourvu de prise avec lesdits tubes. La distance de déplacement correspond au déplacement entre la position de référence (atteinte à la fin de l'étape -b-) et la position pour laquelle la meule 5 est en regard du cordon de soudure 13. Cette distance correspond à la distance connue séparant axialement le plan transversal du chariot situé mi-chemin entre la première bride 1 et la seconde bride 2 et le plan transversal du chariot passant par la meule 5. En outre, le positionnement de la meule 5 peut être réalisé sous contrôle visuel d'un utilisateur avec l'appareil de prise de vues 8.
On bride ensuite le chariot dans le second tube 12. Cette étape de bridage est référencée - g- sur la figure 4. Cette étape permet de centrer le chariot et de faire coïncider son axe longitudinal avec l'axe principal XX des tubes 1 1, 12.
Dans une variante où la meule 5 et les brides 1 , 2, sont dans un ordre inversé la meule 5 est au-dessus des mécanismes de bridage 1, 2, alors le sens du déplacement du chariot de l'étape -f- est inversé et le bridage de l'étape -g- est réalisé dans le premier tube 11.
Le centrage se trouve amélioré par la mise en œuvre d'un centrage de la meule 5, par exemple par expansion radiale de la structure en parapluie du mécanisme centreur 4. Ce centrage est référencé -h- sur la figure 4.
Le parachèvement de la surface interne du plan de joint est ensuite mis en œuvre en meulant et/ou arasant la surface interne des tubes 11, 12, par entraînement en rotation de la meule 5 au droit et/ou à proximité du plan de joint et par translation bidirectionnelle (en va-et-vient) de ladite meule 5. Le meulage/arasage est réalisé sur la surface interne du cordon de soudure 13. Le meulage/arasage est réalisé également sur des portions de surfaces internes des tubes 11, 12 situées à proximité immédiate du cordon de soudure 13. Les portions de surfaces internes des tubes 11, 12 sont sensiblement alignées, notamment grâce au bridage de maintien assuré pendant l'étape de soudage -d-. Le meulage/arasage tend à améliorer la régularité et la rugosité de cette surface interne de la zone soudée. La combinaison de la rotation des moyens de meulage/arasage 5 et de la translation bidirectionnelle permet un meulage pseudo hélicoïdal. L'étape de meulage/arasage est référencée -i- sur la figure 4.
En variante des translations bidirectionnelles en va-et-vient pourraient être réalisées par un utilisateur contrôlant un déplacement en translation axiale du second arbre 20 par rapport au premier arbre 10, ce dernier étant solidarisé avec l'un des tubes 11, 12 par le bridage. Cette translation est ici réalisée au moyen des éléments roulants 42 motorisés représentés sur les figures 2 et 3. Cette opération peut être réalisée tout en effectuant un contrôle visuel de l'état de la surface meulée et/ou arasée, grâce à l'appareil de prise de vues 8. Le déplacement en translation peut également être automatisé.
En variante, il est cependant envisageable de réaliser un meulage/arasage non combiné à une translation.
Il est également envisageable de réaliser des translations bidirectionnelles par le déplacement en translation de l'ensemble du chariot par l'intermédiaire du crochet 9 et dans le cas où ledit chariot n'est pas solidarisé avec les tubes 11, 12 (non bridé).
Une fois le meulage/arasage terminé on débride le chariot du second tube 12 (ou en variante du premier tube 11), puis on déplace le chariot en dehors du second tube 12 de sorte à préparer le soudage d'un troisième tube. Dans cette étape, le chariot est relevé dans le logement 110 situé au-dessus de l'équipement. L'étape de débridage est référencée -j- tandis que l'étape de déplacement est référencée -k- sur la figure 4. La réalisation des étapes -j- et -k- conduit à l'état intermédiaire représenté en figure 5F.
La réalisation des étapes -a- à -k- précitées peut être réitérée pour fixer de manière similaire un troisième tube non représenté au deuxième tube 12. Le soudage du troisième tube sur le second 12 commence par le bridage interne du troisième tube à l'aide des moyens de bridage du chariot. Le procédé se poursuit selon les étapes décrites précédemment, sur d'autres tubes à souder au-delà de la deuxième pièce tubulaire 12.
On fait référence à la figure 6.
On y voit une partie d'un chariot en variante. Les éléments communs au mode de réalisation de la figure 3 portent des références numériques identiques.
Le mécanisme centreur 4 présente une structure comprenant trois paires de tiges 43, 44 positionnées à 120° les unes des autres. Chaque paire comprend une première tige 43 et une seconde tige 44 articulées l'une à l'autre par une liaison pivot 66. La première tige 43 comprend une première extrémité fixée par une liaison pivot à l'arbre support 10 et une seconde extrémité supportant un ou plusieurs éléments roulants, ou roues 42. La seconde tige 44 comprend une première extrémité liée libre de pivotement à une partie d'un vérin 64, qui se déplace axialement par rapport à l'arbre 10 par exemple de type pneumatique. L'autre partie du vérin 64 est solidaire de l'arbre support 10. La seconde tige 44 comprend une seconde extrémité liée à la première tige 43. L' actionnement du vérin 64 fait se déplacer la roue 42 par rapport au premier arbre 10, selon un mouvement essentiellement radial.
L'expansion ou déploiement des paires de tiges 43, 44 mettent en contact les roues 42 avec les surfaces intérieures des tubes.
Les tiges 43, 44 qui peuvent être vues comme des moyens d'appui, participent au centrage de l'arbre 10 par rapport à la surface intérieure d'un tube. Les tiges 43, 44 facilitent le déplacement longitudinal du chariot en roulant contre la surface intérieure des tubes dans lesquels le chariot est disposé.
Trois vérins 422 sont disposés écartés selon un plan radial les uns des autres d'environ 120°. Le corps de chaque vérin 422 est attaché avec liberté de pivotement à la butée 311 tandis que la tige de chaque vérin 422 est attachée avec liberté pivotement au second arbre 20, ici au flasque 700. L' actionnement des vérins 422 provoque le coulissement du second arbre 20 par rapport à l'arbre support 10. On peut appliquer un mouvement de va-et-vient de l'arbre supplémentaire par rapport à l'arbre support 10. En remplacement des vérins 422, on peut utiliser des moteurs électriques linéaires. Des coussinets en bronze ou autre matière peuvent être utilisés pour le montage de l'arbre 20 sur l'arbre support 10. Le plateau 55, solidaire du support 59, supporte des fourreaux 54 par l'intermédiaire d'un axe 56 respectif, disposés eux-mêmes par paires. Autrement dit, par rapport au mode de réalisation de la figure 3, le plateau 55 supporte non plus trois blocs de meulage 51, 52, 53 mais trois paires de bloc de meulage 51, 52, 53, répartis sur la circonférence du chariot, par exemple espacés d'environ 120°. Les blocs de meulage d'une paire peuvent être de nature différente, par exemple constitués d'un matériau de meulage et/ou d'arasage de composition, de dureté, de taille de grain, de liants différents les uns des autres. En fonctionnement, le sens de rotation de la meule 5 dans les tubes permet de sélectionner le type de bloc de meulage à mettre au contact du cordon de soudure 13, par exemple pour appliquer différents niveaux de finition de surface. Un tel système pourrait en outre être utilisé dans le mode de réalisation de la figure 3.
Dans une variante non représentée, deux plateaux 55 distincts peuvent supporter chacun un des deux blocs 51, 52, 53 de chaque paire. Ainsi, une mise en rotation indépendante des plateaux 55 permet d'appliquer des vitesses et/ou des sens de rotation différents entre les deux blocs de chaque paire.
La présente invention permet ainsi une amélioration notable de la qualité des soudures. Ce gain en qualité s'accompagne d'un gain de productivité puisque les opérations de raboutage et de meulage/arasage internes sont réalisées à l'aide du seul dispositif, et plus précisément grâce à une translation intermédiaire du chariot. Ces gains induisent des gains de coûts appréciés des exploitants.
En outre l'utilisation de deux dispositifs l'un destiné au bridage et l'autre destiné au raboutage, n'est techniquement pas envisageable, en cas de raboutage vertical des tubes pour les raisons évoquées ci-dessus liées notamment à l'encombrement et à la complexité technique d'une telle installation et à la mise en œuvre du procédé.
Par rapport à une bride selon US 6,398,100, le chariot 100 offre un espace disponible pour les câbles et flexibles à l'intérieur du dispositif. En outre, il permet un parachèvement de la surface interne du plan de joint.
Le chariot 100 se distingue du dispositif décrit dans US 6,264,537, qui porte sur un dispositif de rénovation de pipeline et de structures tubulaires pour le retrait de protubérances à l'intérieur des pipelines dont l'utilisation est longue, fastidieuse et coûteuse car il est nécessaire de débrider les pièces tubulaires soudées et de retirer le dispositif de bridage desdites pièces tubulaires pour utiliser un tel dispositif de meulage puis de réinsérer ledit dispositif de bridage pour souder la pièce tubulaire suivante.
Le chariot peut également être vu comme un dispositif pour l'amélioration de l'état de surface de la paroi interne de pièces tubulaires destinées à être mises bout à bout par soudage au niveau d'un plan de joint situé entre une première pièce tubulaire et une deuxième pièce tubulaire, le dispositif comprenant des moyens de déplacement selon un axe principal XX disposés à l'intérieur desdites pièces tubulaires des moyens de bridage interne et des moyens de meulage et/ou d'arasage disposés à l'intérieur des pièces tubulaires, caractérisé en ce qu'il comprend en outre au moins un premier arbre disposé selon l'axe principal XX et supportant lesdits moyens de bridage, lesdits moyens de déplacement et lesdits moyens de meulage/arasage et en ce qu'il comprend en outre des moyens de localisation du plan de joint.
Selon un premier aspect, le dispositif comprend au moins un premier arbre disposé selon l'axe principal et supportant lesdits moyens de bridage, lesdits moyens de déplacement et lesdits moyens de meulage/arasage. Le dispositif comprend en outre des moyens de localisation du plan de joint.
Préférentiellement, les moyens de meulage/arasage comprennent un ou plusieurs éléments de meulage annulaires continus ou discontinus entraînés en rotation autour de l'axe principal.
Avantageusement, le dispositif comprend en outre des moyens destinés à permettre une translation relative, selon l'axe principal, entre lesdits moyens de meulage et/ou d'arasage et les moyens de bridage.
Selon un autre aspect, le dispositif comprend en outre un deuxième arbre extérieur et coaxial au premier arbre et supportant directement lesdits moyens de meulage et/ou d'arasage, ainsi que des moyens destinés à positionner le deuxième arbre vis-à-vis du premier arbre et des moyens permettant une translation relative selon l'axe entre lesdits premier et deuxième arbres.
Avantageusement, le dispositif comprend au moins un support annulaire pour lesdits un ou plusieurs éléments de meulage, monté à l'extérieur dudit deuxième arbre, et des moyens sont prévus pour permettre une rotation relative entre ledit support annulaire et ledit deuxième arbre. Préférentiellement, les moyens prévus pour permettre une rotation relative entre ledit support annulaire et ledit premier et/ou deuxième arbres creux sont constitués d'un roulement mécanique tel qu'un roulement à bille ou à rouleaux. D'autres moyens peuvent être prévus tels qu'un lubrifiant.
Selon un autre aspect intéressant, les moyens de meulage/arasage sont disposés à une extrémité du dispositif. Cette disposition est particulièrement intéressante dans le cas de tubes orientés verticalement car le dispositif peut ainsi être manipulé aisément, avec une amplitude minimale de translation; d'où des gains en énergie et en temps d'opération.
Selon une autre variante préférée, le dispositif comprend en outre des moyens de centrage du deuxième tube vis-à-vis de la paroi interne d'au moins une pièce tubulaire.
Préférentiellement, les moyens de centrage comprennent des moyens d'appui sur la paroi interne d'une pièce tubulaire, terminés par des éléments glissants motorisés, lesdits moyens d'appui sont mobiles entre une position rétractée où ils ne sont pas en contact avec la paroi interne de la première et/ou de la deuxième pièce tubulaire, et une position déployée où ils sont en contact avec la paroi interne de la première et/ou la deuxième pièce tubulaire.
Selon une variante préférée, le dispositif comprend en outre un élément d'accrochage monté à une extrémité du dispositif, préférentiellement à proximité des moyens de meulage/arasage.
Avantageusement, les moyens de localisation du plan de joint sont montés rotatifs sur le deuxième arbre et sont sélectionnés dans le groupe comprenant une caméra vidéo, un appareil photo, une ou plusieurs fibres optiques.
L'invention a également pour objet, un procédé d'amélioration de l'état de surface de la paroi interne de pièces tubulaires destinées à être mises bout à bout pour être soudées au niveau d'un plan de joint situé entre une première pièce tubulaire et une deuxième pièce tubulaire, le procédé comprenant des étapes de : (a)-bridage interne de la première ou de la deuxième pièce tubulaire au moyen d'un dispositif de bridage et de meulage tel que défini précédemment,(b)-mise en place de la deuxième pièce tubulaire de sorte que les première et deuxième pièces tubulaires soient alignées et définissent un plan de joint, (c)-bridage interne de la deuxième ou de la première pièce tubulaire au moyen dudit dispositif de bridage et de meulage, (d)-soudage des deux pièces tubulaires au niveau du plan de joint au moyen d'un dispositif de soudage de pièces tubulaires, (i)-meulage et/ou arasage de la paroi interne des pièces tubulaires par entraînement en rotation des moyens de meulage/arasage au droit et/ou à proximité du plan de joint.
Avantageusement, le procédé comprend entre lesdites étapes (d) de soudage et (i) de meulage, une étape de : (h)-centrage des moyens de meulage/arasage par déploiement des moyens de centrage.
Selon un aspect intéressant, le procédé comprend après ladite étape (d) de soudage et avant ladite étape (h) de centrage ou (i) de meulage, des étapes de (e)-débridage des première et deuxième pièces tubulaires; (f)-déplacement axial des moyens de meulage/arasage et optionnellement des moyens de bridage de sorte à positionner les moyens de meulage/arasage au droit et/ou à proximité du plan de joint; et optionnellement, (g)-bridage de la première et/ou de la deuxième pièce tubulaire.
Avantageusement, l'étape (i) de meulage comprend un entraînement en rotation des moyens de meulage/arasage combinée à une translation bidirectionnelle desdits moyens de meulage/arasage suivant l'axe principal desdites pièces tubulaires.
L'invention n'est pas limitée aux modes de réalisation décrits ci-dessus mais englobe les variantes que pourra envisager l'homme de l'art.
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