La présente invention concerne un tronçon de crémaillère de plate- forme pétrolière auto-élévatrice.

Les plates-formes pétrolières auto-élévatrices sont constituées d'une coque portée par des jambes destinées à prendre appui sur le fond marin. Afin de pouvoir régler la hauteur de la coque par rapport aux pieds des jambes, la coque est montée déplaçable le long des jambes. Le réglage de la position de la coque par rapport aux pieds des jambes se fait par l'intermédiaire d'un dispositif constitué de roues dentées s'engrenant sur des crémaillères, les crémaillères constituant des membrures des jambes.

Les crémaillères sont constituées de tronçons soudés bout à bout, formés d'une part une plaque rectangulaire, et d'autre part par des raidisseurs en forme de demi-coquille soudées sur les faces principales de la plaque.

Chaque plaque rectangulaire comporte sur ses faces latérales, des dents destinées à coopérer avec une roue dentée du dispositif d'entraînement de la coque. Chaque raidisseur, soudé sur une des faces principales des plaques rectangulaires, a une longueur inférieure à la longueur d'une plaque, de façon à permettre le soudage bout à bout de deux tronçons successifs. Pour assurer la continuité des raidisseurs, une pièce de liaison en forme de demi-coquille est positionnée dans la zone de raccordement de deux tronçons successifs. Les raidisseurs sont fixés sur les faces latérales des plaques rectangulaires par soudage, et la qualité des soudures est un facteur important de la tenue mécanique des crémaillères. En particulier, la qualité de la surface des soudures est un facteur important de tenue à la fatigue.

Afin d'obtenir des soudures de qualité satisfaisante, on dispose une latte en céramique à l'intérieur des raidisseurs, le long de l'arte longitudinale du raidisseur, à la jonction de la plaque rectangulaire, puis on réalise le

soudage le long des arrtes longitudinales du raidisseur en soudant par l'extérieur par une technique de soudage avec apport de métal. La latte de céramique assure le moulage du cordon de soudure dans la partie interne du raidisseur. Les cordons de soudure ainsi obtenus ont l'avantage d'avoir, notamment dans la partie interne des raidisseurs, des racines de bonne qualité, ayant un bon aspect de surface, et donc une bonne tenue à la fatigue.

Cependant, et notamment pour des raisons de fissuration à chaud au cours du soudage, il a été montré qu'il n'est pas possible, avec cette technique, d'obtenir des raccordements de la racine de la soudure dans la zone interne des raidisseurs ayant des rayons de courbure supérieur à trois mm. II en résulte que la tenue à la fatigue de ces soudures est limitée. En outre la technique de soudage qui consiste à utiliser une latte de céramique rend parfois le contrôle des soudures difficile. En effet, après avoir effectue le soudage sur la latte de céramique, celle-ci doit tre enlevée pour que le contrôle de la soudure puisse tre effectué. Or l'enlèvement de la latte de céramique n'est pas toujours aisé.

En particulier il peut rester des éclats de latte emprisonnés dans le cordon de soudure. Ces éclats de latte induisent des défauts dans la soudure qui affectent sa tenue mécanique.

Par ailleurs du fait des défauts de planéités des plaques ou des défauts de géométrie des raidisseurs, le cordon de soudure obtenu n'est pas toujours très régulier. II en résulte que le contrôle par ultrasons de la qualité des soudures obtenue en finale est difficile.

Enfin, cette technique de soudage avec latte de céramique est coûteuse, d'une part parce qu'elle nécessite l'utilisation de lattes de céramique faites sur mesure qui sont elles-mmes coûteuses, d'autre part parce que la mise en place de lattes de céramique et l'enlèvement après soudage sont des opérations longues qui sont également coûteuses.

Le but de la présente invention est de remédier à ces inconvénients en proposant une technique de soudage des raidisseurs des crémaillères d'une plate-forme pétrolière auto-élévatrice, permettant d'améliorer la tenue en fatigue

des soudures, et qui soit plus facile et plus économique à mettre en oeuvre que les techniques de soudure connues.

A cet effet, l'invention a pour objet un procédé d'assemblage d'un tronçon de crémaillère de plate-forme pétrolière auto-élévatrice, constitué d'au moins une plaque rectangulaire comportant sur ses faces latérales longitudinales des dents, et d'au moins un raidisseur en forme de demi-coquille soudé sur une face principale d'au moins une plaque rectangulaire, le long des arrtes longitudinales de l'au moins un raidisseur, caractérisé en ce que : - on réalise sur chacune des arrtes longitudinales d'au moins un raidisseur un chanfrein intérieur et un chanfrein extérieur séparés par un talon d'épaisseur T, - on dispose le raidisseur sur la plaque, - on réalise sur la partie interne de chacune des arrtes longitudinales du raidisseur au moins une passe de soudage de façon à réaliser des cordons de soudure internes ayant un rayon de raccordement R supérieur ou égal à 4 mm, - et on remplit les chanfreins sur la partie externe de chacune des artes longitudinales du raidisseur par un cordon de soudure extérieur réalisé en au moins une passe avec un apport de métal.

De préférence l'au moins une passe de soudage réalisée sur la partie interne de chacune des artes longitudinales du raidisseur est une passe de soudage avec apport de métal.

En outre, après avoir réalisé les cordons de soudure internes et avant de remplir les chanfreins sur la partie externe des arrtes longitudinales du raidisseur, il est préférable de contrôler les cordons de soudure internes et, si nécessaire, meuler les défauts et réparer les cordons de soudure.

De préférence l'épaisseur T du talon est inférieure à la somme de la profondeur de pénétration du cordon de soudure intérieur, de la profondeur de pénétration de la première passe du cordon de soudure extérieur et de l'épaisseur de meulage éventuel d'un défaut.

Le cordon de soudure interne peut, par exemple, tre réalisé par un procédé pris parmi les procédés : à arc submergé, MIG, MAG, TIG et à électrode enrobée. Le cordon de soudure extérieur peut tre réalisé par le procédé à arc submergé.

Le raidisseur peut tre une pièce de raccordement entre deux raidisseurs de deux plaques rectangulaires adjacentes.

L'invention concerne également un tronçon de crémaillère de plate- forme pétrolière autoélévatrice constitué d'au moins une plaque rectangulaire comportant sur ses faces latérales longitudinales des dents, et d'au moins un raidisseur en forme de demi-coquille soudé sur une face principale de l'au moins une plaque rectangulaire, le long des arrtes longitudinales d'au moins un raidisseur, dont le rayon de courbure de raccordement du cordon de soudure interne d'un raidisseur sur la plaque rectangulaire est supérieur ou égal à 4 mm.

De préférence, au moins une soudure de liaison entre un raidisseur et une plaque rectangulaire est constituée d'au moins un cordon de soudure interne et au moins un cordon de soudure externe.

L'invention concerne enfin un dispositif pour mettre en oeuvre le procédé selon l'invention qui comporte une tte de soudage constituée d'une buse et d'un guide chanfrein, portée par l'extrémité d'un bras monté articulé sur un chariot mobile, et qui comporte également des moyens pour approvisionner la tte de soudage en métal d'apport, en flux de soudage et en énergie.

Le dispositif pour mettre en oeuvre le procédé selon l'invention peut également comporter un chariot suspendu à des câbles portant au moins une tte de soudage et des moyens de guidage, et comporter des moyens pour approvisionner au moins une torche de soudage en métal d'apport, en flux de soudage et en énergie.

L'invention va maintenant tre décrite de façon plus précise mais non limitative au regard des figures annexées dans lesquelles : - la figure 1 représente schématiquement un tronçon de jambe de plate-forme auto-élévatrice

- la figure 2 est une vue en perspective d'un élément de crémaillère de plate-forme pétrolière auto-élévatrice.

- la figure 3 est une vue en coupe de la zone de raccordement d'un raidisseur et d'une plaque d'une crémaillère d'une plate-forme pétrolière, avant soudage.

-la figure 4 est une vue en coupe de la zone de raccordement d'un raidisseur et d'une plaque d'une crémaillère d'une plate-forme pétrolière, après soudage.

-la figure 5 est une représentation schématique d'un dispositif utilisé pour le soudage des renforts sur des plaques des crémaillères de plate-forme pétrolières.

- la figure 6 est une vue schématique d'un dispositif pour soudage des pièces de raccordement entre deux tronçons de deux crémaiiières.

Comme cela est représenté de façon schématique à la figure 1, une jambe de plate-forme autoélévatrice comporte des membrures verticales 60,60' constituées de crémaillères, reliées entre elles par un treillis 62. Les crémaillères comportent des dents 64,64'sur lesquelles s'engrènent des roues dentées 63,63', appartenant au dispositif de réglage en hauteur de la coque de la plate-forme. Les crémaillères sont constituées d'une pluralité de tronçons assemblés bout à bout. Comme cela est représenté à la figure 2, deux tronçons adjacents 1 et 2 sont disposés dans le prolongement l'un de l'autre et assemblés par soudage. Les deux tronçons étant identiques, dans la suite on ne décrira que le tronçon 1.

Le tronçon 1 est constitué d'une plaque rectangulaire 3 épaisse dont les faces latérales 4 et 5 sont munies de dents 41,51 sur lesquelles peuvent venir s'engrener des roues dentées. Sur les faces principales supérieure 6 et inférieure 7 de la plaque rectangulaire 3 sont disposés des raidisseurs 8 et 9 en forme de demi-coquille dont les longueurs sont inférieures à la longueur de la plaque rectangulaire 3. Les raidisseurs en forme de demi-coquille 8 et 9 sont soudés à la plaque rectangulaire 3 le long de leurs arrtes longitudinales 11 et 12 (sur la figure seules les arrtes longitudinales du raidisseur supérieur 8 sont

visibles). Les raidisseurs en forme de demi-coquille 8 et 9 du premier tronçon 1 et les raidisseurs 8'et 9'du deuxième tronçon 2 étant plus courts que les plaques rectangulaires 3 et 3'constituant les premier et deuxième tronçons, ces raidisseurs laissent entre eux un espace rempli par une pièce de raccordement supérieure 10 également en forme de demi-coquille et une pièce de raccordement inférieure 10'identique. Ces pièces de raccordement 10 et 10' sont également des raidisseurs.

Les pièces de raccordement 10 et 10'sont soudées sur les plaques rectangulaires 3 et 3'le long des arrtes qui sont en contact avec la plaque rectangulaire. Elles sont également soudées aux raidisseurs 8, 8'et 9,9'avec lesquels elles coopèrent, par exemple le long des arrtes 14 et 14'pour la pièce de raccordement supérieure 10.

Pour réaliser le soudage d'un raidisseur, par exemple le raidisseur repéré 8 de la figure 1, sur la plaque rectangulaire 3, le long des arrtes longitudinales 11 ou 12, on commence par usiner les arrtes 11 et 12 du raidisseur en forme de demi-coquille 8 de façon à créer sur chacune des arrtes un chanfrein extérieur 15 et un chanfrein intérieur 16, séparés par un talon 17 comme cela est représenté à la figure 3. Le talon 17 est destiné à venir en appui sur la plaque rectangulaire 3 et les chanfreins 15 et 16 qui créent des saignées entre la plaque rectangulaire 3 et le raidisseur 8 sont destinés à recevoir des cordons de soudure.

Le chanfrein extérieur 15 a une forme connue de l'homme du métier et comporte un profil concave de façon à former une face latérale inclinée 19 et un fond de chanfrein 18. Le chanfrein intérieur 16 a soit une forme plate c'est-à- dire qu'il comporte essentiellement une paroi inclinée 21, soit une forme concave c'est-à-dire qu'il comporte non seulement une paroi inclinée 21, mais également un fond de chanfrein 20. Dans ce dernier cas, le fond de chanfrein et la paroi 21 sont raccordés par l'intermédiaire d'un rayon de raccordement 22.

La matière comprise entre le fond de chanfrein 18 du chanfrein extérieur 15 et le fond de chanfrein 20 du chanfrein intérieur 16, constitue le

talon 17. Le talon 17 a une largeur T et une hauteur d qui correspond à la largeur du fond de chanfrein 20.

Après avoir réalisé les chanfreins sur les deux arrtes longitudinales du raidisseur supérieur 8 et du raidisseur inférieur 9, on constitue un pré- assemblage. Pour réaliser ce pré-assemblage, on positionne les deux raidisseurs supérieur 8 et inférieur 9 sur les faces 6 et 7 de la plaque rectangulaire 3. Puis, on réalise des points de soudure pour assurer la rigidité du pré-assemblage.

Une fois le pré-assemblage réalisé, on réalise dans le fond de chanfrein intérieur de chacun des raidisseurs au moins une passe de soudage, dite passe de racine, destinée à former un cordon de soudure de racine 23. Ces passes de soudage de racine sont réalisées par un procédé avec apport de métal de soudage tel que, par exemple, un procédé à arc submergé ou un procédé MIG, ou un procédé MAG, ou un procédé TIG, ou encore un procédé de soudage à l'électrode enrobée. Ce soudage est effectué de telle sorte qu'il y ait une certaine pénétration du cordon de soudure 23 à l'intérieur du talon 17 situé au fond du chanfrein 16. Le nombre de passes de soudage qui est effectué, est choisi en fonction de la géométrie que l'on souhaite obtenir pour le cordon de soudure de racine. Cette géométrie est caractérisée essentiellement par le rayon de raccordement R du cordon de soudure. De façon connue de l'homme du métier, le rayon de raccordement du cordon de soudure est le rayon de courbure de la surface interne du cordon de soudure, orientée vers l'intérieur du raidisseur. Lorsque le soudage est effectué en une seule passe, le rayon de raccordement R est supérieur ou égal à 4 mm, mais voisin de 4 mm.

Si le soudage est effectué en plusieurs passes le rayon de raccordement R peut tre très supérieur à 4 mm.

La longueur moyenne des soudures à réaliser étant d'environ 12 m, compte tenu de la taille habituelle des tronçons de crémaillère destinés à tre montés sur des plates-forme de forage pétrolier, l'opération de soudage est effectuée en générale en deux temps avec une intersection des cordons de soudure au centre du tronçon. C'est-à-dire que l'on soude d'abord une première

moitié du tronçon en commençant par une extrémité puis on soude la deuxième moitié du tronçon en commençant par la deuxième extrémité.

Après avoir réalisé les cordons de soudure intérieurs d'un raidisseur, on nettoie les cordons de soudure à l'intérieur du raidisseur pour enlever le flux de soudure qui peut tre resté accroché lors du soudage. On effectue alors un contrôle de la régularité des cordons de soudure de racine côté intérieur. Ce contrôle est effectué par exemple par caméra. Lorsque des défauts son détectés, ces défauts sont repérés puis meulés depuis l'extérieur des raidisseurs de façon à enlever le métal dans les zones correspondantes. Une fois ce métal est enlevé, on répare le cordon de soudure par le mme procédé que pour réaliser la passe de racine côté intérieur, c'est-à-dire qu'on soude par l'intérieur. Lorsqu'on a fini de contrôler et de réparer le cordon de soudure intérieur, et donc qu'on a des cordons de soudure intérieur sains, on procède au remplissage final des chanfreins extérieurs par un procédé de soudage avec apport de métal, tel que le procédé de soudage par arc submergé. On procède alors au contrôle magnétoscopique et ultrasonique de tous les joins soudés.

En procédant ainsi, on obtient une liaison entre le raidisseur 8 et la plaque rectangulaire 3 telle qu'elle est représentée à la figure 4. Cette zone de liaison comporte du côté intérieur, un cordon de soudure interne 23 réalisé en une ou plusieurs passes et ayant un rayon de raccordement R supérieur ou égal à 4 mm, et côté extérieur un cordon de soudure constitué d'une pluralité de cordons de soudure élémentaires 24,25 réalisés par un procédé de type à arc submergé. Pour que le soudage soit de bonne qualité, il est nécessaire que le cordon de soudure interne 23 et le premier cordon de soudure élémentaire 25 situé au fond du chanfrein externe 15 ne laissent pas d'espace disponible. Cela suppose qu'il y ait une certaine interpénétration du cordon de soudure interne 23 et du premier cordon de soudure élémentaire externe 25. Pour cela, l'épaisseur du talon T, doit tre inférieure à la somme de la profondeur de pénétration du cordon côté intérieur et de la profondeur de pénétration de la première passe élémentaire côté extérieur, moins l'épaisseur de métal éventuellement ôtée par meulage avant de réaliser la première passe côté

extérieur. Les profondeurs de pénétration des côtés intérieur et extérieur, dépendent des procédés de soudage utilisés, de leurs paramètres énergétiques, ainsi que de la géométrie des gorges dans lesquelles les cordons sont déposés. L'homme du métier sait déterminer ces profondeurs de pénétration des cordons de soudure.

D'une façon générale, le métal d'apport peut tre choisi en fonction des objectifs que l'on se fixe pour les propriétés de la soudure.

Le métal d'apport peut avoir la mme composition que le métal dont sont constitués les renforts et la plaque rectangulaire. Dans ce cas, on obtient pour la soudure des propriétés équivalentes aux propriétés des raidisseurs et de la plaque rectangulaire.

Le métal d'apport peut, également, tre un peu moins allié que le métal dont sont constitués les raidisseurs et la plaque rectangulaire. Dans ce cas les risques de fissuration de soudure sont atténués.

Enfin si l'on souhaite créer des contraintes résiduelles de compression dans les cordons de soudure afin d'améliorer la résistance à la fatigue, on peut utiliser un métal d'apport plus allié que le métal dont sont constitués les raidisseurs et la plaque rectangulaire.

L'homme du métier sait choisir ces produits d'apport en fonction des circonstances particulières, donc des objectifs particuliers qu'il poursuit.

Le soudage des raidisseurs sur la plaque rectangulaire se fait en général en atelier, le tronçon des crémaillères étant disposé à l'horizontal. Les tronçons ainsi obtenus sont ensuite assemblés sur chantier, en position verticale, lors de la construction des jambes des plates-formes.

Pour effectuer ce soudage on utilise un outillage spécifique représenté à la figure 5. Cet outillage est constitué d'un bras 26 de longueur relativement importante, en général supérieure à 7 m, qui porte à une de ses extrémités une tte de soudage repérée généralement par 27. La tte de soudage 27 comporte d'une part une buse de soudage 28 et d'autre part un guide chanfrein 29 destiné à s'appuyer sur le chanfrein dans lequel on veut réaliser un cordon de soudure. Le bras 26 est monté articulé, par sa deuxième

extrémité, sur un chariot 30 mobile sur des rails 34. Le chariot 30 est motorisé ou non. Le chariot porte également un boîtier de commande et des systèmes de régulation des paramètres de soudage 32, ainsi qu'une bobine de fil 31 qui servira à alimenter en fil de soudage la tte de soudage. Le boîtier de commande et le système de régulation des paramètres de soudage sont reliés à un générateur de puissance, non représenté, situé en dehors du chariot 30.

Le bras 26, qui est de longueur modulable de façon à pouvoir s'adapter à la longueur du chanfrein sur lequel on veut réaliser la soudure, dispose de moyens pour convoyer d'une part le flux de soudage d'autre part le fil de métal d'apport. Le flux de soudage est convoyé par l'intermédiaire d'une gaine sous pression reliée à un dispositif d'alimentation en flux de soudage, connu en lui- mme, se trouvant à proximité du chariot motorisé. Le fil de métal d'apport est convoyé le long-du bras 26 par l'intermédiaire d'un système dit"push-pull", connu en lui-mme, constitué, en général, de galets pousseurs et de galets tireurs, motorisés. Les galets pousseurs sont dispersés à proximité de la bobine de fil de métal d'apport 31 et les galets tireurs sont disposés à proximité de la tte de soudage 27.

En général, le dispositif d'alimentation en flux de soudage comporte une étuve située également à proximité du chariot.

Les pièces de raccordement 10,10'qui assurent le raccordement entre les raidisseurs des deux tronçons adjacents de crémaillère, sont soudées d'une part aux raidisseurs 8 et 8'ou 9 et 9'entre lesquels elles sont insérées, le long des lignes de raccordement 14 et 14', et d'autre part sur les plaques rectangulaires par le mme procédé que les raidisseurs 8 et 9. En procédant ainsi, les soudures des pièces de raccordement comportent des cordons de soudure internes ayant un rayon de raccordement supérieur à 4 mm.

Cependant, les pièces de raccordement 10 et 10'ne sont pas montées lorsque les tronçons de crémaillère sont en atelier, mais elles sont montées sur le chantier de montage de la plate-forme pétrolière. Lors de ce montage de la plate-forme pétrolière, les éléments des crémaillères ne sont plus horizontaux mais verticaux. Pour réaliser les soudures des pièces de raccordement, telle

que la pièce 10, il est alors nécessaire de pouvoir faire pénétrer une tte de soudage à l'intérieur des raidisseurs, ou plus exactement dans l'espace disponible entre les raidisseurs et la plaque rectangulaire, et de faire descendre ce moyen de soudage verticalement jusqu'à la zone dans laquelle la soudure doit tre réalisée. Pour faire descendre les ttes de soudage à l'intérieur des raidisseurs, on utilise un dispositif représenté à la figure 6. Ce dispositif comporte un chariot 35 muni de moyens de guidage 36, qui sont par exemple des roulettes, et qui porte deux torches de soudage 37 et 38, orientées de façon à pouvoir souder le long des deux arrtes longitudinales intérieures 11 et 12. Le chariot mobile est suspendu à deux câbles 39 qui permettent de le faire monter ou descendre à l'intérieur des raidisseurs.

En outre, le chariot mobile est relié par des moyens non représentés, d'une part à une source d'énergie, d'autre part à un moyen pour fournir du métal d'apport, par exemple une bobine de fil de métal d'apport, et enfin à des moyens pour apporter du flux de soudage qui peut tre soit du flux solide, soit du flux gazeux. Ces moyens sont connus en eux-mmes.

Le procédé tel qu'il vient d'tre décrit est un procédé dans lequel la passe de racine est réalisée par une technique de soudage avec métal d'apport. Mais il est également possible de réaliser cette passe de racine par une technique de soudage sans métal d'apport. En procédant ainsi, on obtient également des résultats satisfaisants.

D'une façon générale, le procédé qui vient d'tre décrit présente l'avantage d'obtenir une racine qui, dans tous les cas, a une géométrie plus satisfaisante que la géométrie des racines obtenues par la technique utilisant une latte de céramique, en particulier parce que le rayon minimum de raccordement du cordon de soudage côté intérieur est supérieur ou égal à 4 mm. En outre, lorsque la passe de racine est réalisée par une technique avec métal d'apport, il est possible, en choisissant convenablement le métal d'apport, d'ajuster les propriétés mécaniques de la racine. En particulier on peut réaliser des racines dont les caractéristiques mécaniques sont augmentées par rapport à celles que l'on aurait naturellement. Par ailleurs, le procédé de soudage par

reprise côté intérieur, tel qu'il vient d'tre décrit, ne nécessite pas de nettoyage difficile des soudures à l'intérieur des renforts comme c'est le cas avec la technique de soudage avec les lattes de céramique. De ce fait la productivité du procédé de soudages est considérablement améliorée. Enfin, le cordon de soudage n'étant pas pollué par des débris comme c'est le cas dans du soudage avec des lattes de céramique, le procédé est beaucoup plus régulier et donc beaucoup plus répétitif et plus facile à contrôler. II en résulte que les soudures obtenues ont une meilleure fiabilité que les soudures obtenues par les procédés connus.