Procédé pour déposer, à l'intérieur d'un tube métallique, un enduit adhérent d'un métal autre que celui du tube, et appareil pour la mise en #uvre de ce procédé. L'invention a pour objet un procédé pour déposer à l'intérieur d'un tube métallique un enduit adhérent d'un métal autre que celui du tube, -dans le but d'obtenir des tubes résis tant à la corrosion ou aux autres détériora tions, qui peuvent résulter de l'action d'un li quide ou d'un gaz les parcourant.
Le procédé selon l'invention est caracté risé -en ce que l'on place à l'intérieur de ce tube une électrode longitudinale en métal très résistant à la corrosion, que l'on relie le tube et l'électrode aux deux pôles d'ûne source de courant électrique, que l'on fait jaillir l'arc entre l'électrode et le tube et que l'on déplace l'un au moins de ces deux éléments, de telle façon que l'électrode en fondant dé pose sur la,
face interne du tube un ruban bélieoïdal de métal fondu dont les spires se touchent.
L'invention a également pour objet un appareil pour la mise en oeuvre du procédé, caractérisé par un socle longitudinal et par des jeux de galets montés par l'intermédiaire de pieds sur ce socle et sur lesquels .repose le tube, de façon à pouvoir tourner, l'électrode étant montée dans un support tubulaire ayant une longueur au moins égale à celle,du tube, fixé à une extrémité à un pied fixe,
et dont l'autre extrémité présente un bloc isolant par l'intermédiaire duquel il prend appui contre la paroi interne du tube qui se fixe à son ex trémité opposée au pied portant le support d'électrode, à un arbre creux tournant dans une console montée sur un chariot, un mo teur électrique faisant tourner cet arbre et déplaçant le chariot le long d'une crémaillère fixée sur le socle.
Le dessin annexé représente, à titre d'exemple, une forme de réalisation d'un ap pareil pour la mise en #uvre d'une forme d'exécution du procédé selon l'inventiQU,; La fig. 1 en est une vue en élévation de cet appareil.
La fig. 2 est une coupe verticale longitu dinale suivant la ligne 2-2 de la fig. 1.
La fig. 3 est une coupe transversale sui vant la, ligne 3-3 de la fig. 2.
Voici, par exemple. comment on pourrait mettre en rouvre le procédé selon l'invention en se servant de l'appareil représenté: Un tube 1 et une électrode 2 se déplacent. l'un par rapport à l'autre, de façon à former un ruban bélicoïdal de métal fondu sur toute la sur face interne du tube et adhérant à celle-ci. Le mouvement du tube comprend un mouvement.
de translation dans le sens longitudinal, et en même temps une ,rotation du tube autour de son axe central. Ces mouvements pourraient aussi être produits séparément par l'électrode et le tube, si on le désire.
Dans l'appareil représenté, l'électrode 2 est portée par un support d'électrode 3 fixé à un pied 5 par un collier de serrage 4. Le tube 1, qui se fixe par soudure à une extrémité à une pièce tubulaire 6, repose de façon à pou voir tourner sur des jeux de galets 7 montés chacun sur un pied 8, ces pieds 8 étant pla cés à une certaine distance l'un de l'autre, suivant la longueur du tube. Les pieds 5 et 8 sont fixés au socle 9 qui forme également une voie pour le chariot mobile. 10 dont les roues 11 roulent sur les arêtes latérales 12 du socle.
Une console 13, fixée sur le chariot, sup porte l'arbre creux tournant 14 terminé à une extrémité par une bague d'entraînement 15 munie d'une vis 16 permettant de serrer l'ex trémité du tube 1 et de l'entraîner en rotation, et en translation longitudinale :lorsque le cha riot 10 roule le long du socle 9. La bague est disposée de façon que l'arbre 14 soit relié au tube de façon étanche. Une roue dentée 17, portée également par l'arbre creux 14, est en traînée par l'intermédiaire d'un pignon 18, d'un réducteur 19 et d'un arbre principal 20, par un moteur électrique 21.
Un arbre secon daire 22 du réducteur entraîne la vis sans fin 23 qui tourne dans des coussinets 24 por tés par le chariot 10, et engrène avec une roue tangente 25 montée concentriquement à la roue dentée 26 d'un arbre 27 qui est porté par des coussinets du chariot 10.
La roue dentée 26 engrène avec la cré maillère 28 qui est fixée sur le socle 9, si bien que le tube reçoit un mouvement longi tudinal en même temps qu'un mouvement de rotation. Le réducteur 19 assure un rapport bien défini entre la vitesse de l'arbre princi pal 20 et la vitesse du pignon 18,
de même qu'entre celle de cet arbre principal et de la vis sans fin pour assurer le rapport voulu entre le mouvement longitudinal du tube et sa vitesse de rotation.
Suivant le rapport des vitesses de rota tion et de translation que l'on choisit, on peut obtenir que les bords des spires du ruban hé- licoïdal de métal fondu déposé sur la surface interne du tube se touchent seulement, ou bien se recouvrent.
Le support d'électrode 3 dont la .longueur est au moins égale à celle du tube, comprend une enveloppe tubulaire externe 29 ayant une paroi épaissie, en 30, à son extrémité op posée au pied 5, et un fût 31, passant à tra vers cette enveloppe et pourvu d'un canal central 32 pour la mise en place et le passage de l'électrode 2.
L'extrémité du fût opposée au pied 5 est recourbée en 33 pour diriger l'extrémité de l'électrode en direction de la paroi du tube.
Un bloc isolant 34, fixé à. l'en veloppe 29 dans sa partie épaisse 30, et une bague isolante 35 prévue à l'autre extrémité à l'intérieur de la pièce tubulaire 6, main tiennent le .support d'électrode distant maté riellement et électriquement de la paroi du tube. L'espace entre l'enveloppe et le fût est fermé à l'extrémité adjacente au pied 5 par une bague d'obturation 38.
Un des pôles d'une source de courant est relié au frit par une prise 37 disposée à l'extrémité du fft adjacente au pied 5. Si on le désire, on pourra relier ce pôle directement à l'électrode '--). Un pôle du circuit de soudure est ainsi relié à l'électrode 2, et le circuit est complété par une liaison du tube 1 au pôle opposé en 38.
Far l'intermédiaire de celui des jeux de ga lets 7 qui est le plus éloigné du pied 5. Les galets servant à la liaison électrique sont iso- lés, de préférence, du pied 8 correspondant. On pourrait aussi employer plusieurs jeux de galets pour la liaison électrique. Le collier de serrage 4, qui est fixé au pied 5, est éga lement isolé du support d'électrode 3, par une bague isolante 4'.
La partie plus épaisse 30 de l'enveloppe 29 présente intérieurement une surface plane inclinée 41 constituée par le fond d'une glis sière 39 dont les faces latérales 40 sont paral lèles à l'axe longitudinal de l'enveloppe.
Le fût 31 comporte, à son extrémité oppo sée au pied 5, une saillie 42 présentant une surface plane inclinée 43 correspondant à la surface inclinée 41 et en contact avec cette surface 41. Cette saillie 42 coulisse dans la glissière 39 et présente les faces latérales 44 en contact avec les faces 40.
Les surfaces inclinées 41 et 43 de l'enveloppe et du fût res pectivement, permettent le réglage de la dis tance entre l'électrode 2 et la paroi interne du tube 1 en déplaçant le fût longitudinale ment par rapport à l'enveloppe, et l'on peut maintenir une position relative convenable au moyen du boulon,de blocage 45 passant à tra vers une rainure longitudinale 46 pratiquée dans l'enveloppe 29 et bloquant le fût interne 31.
On peut également obtenir un léger ré glage en modifiant la longueur de la par tie d'électrode faisant saillie au delà de l'ex trémité du fût interne, mais il est préférable de régler la distance entre -l'électrode et le tube au moyen des surfaces inclinées.
On peut employer des électrodes de di verses compositions. Par exemple des élec trodes nues, ou bien .des électrodes enrobées dans un désoxydant convenable. On pourrait, par exemple, utiliser une électrode ayant une teneur en chrome d'environ 18 % et une te neur en nickel d'environ 8 %. L'électrode doit présenter une certaine flexibilité pour pou voir suivre la courbure du passage 32 du fût 31 et être dirigée sous une incidence conve nable vers la surface interne du tube sur la quelle on dépose le métal fondu.
Dans certain cas, il peut être intéressant de maintenir une atmosphère non-oxydante dans la zone de soudure, et, dans ce but, l'ap- pareil représenté présente en 47 une entrée de gaz débouchant dans une chambre 48 qui est montée avec un joint étanche, sur l'extré mité de l'arbre creux 14 opposée à la bague d'entraînement 15, de façon que cet arbre puisse tourner par rapport à cette chambre.
Le gaz ainsi introduit enveloppe l'arc électri que, remplit l'espace intérieur du tube et sort par les ouvertures 49 pratiquées dans la pa roi de la pièce tubulaire 6 pour passer dans la- chambre étanche 50 voisine du pied 5 et traversée par la pièce 6, de façon que celle- ci puisse tourner par rapport à cette chambre. La chambre 50 est pourvue d'une sortie de gaz 51.
Plusieurs gaz peuvent convenir à cet usage, le choix étant déterminé généralement par des facteurs tels que la composition -de l'électrode, celle du tube en métal et la qualité du dépôt final que l'on désire obtenir. L'hy drogène donne, par exemple, satisfaction pour certains cas, bien que l'on puisse utiliser d'au tres gaz tels que le propane ou des mélanges de gaz, ou même des vapeurs dans des cas spéciaux.
On peut envisager également d'in troduire dans certaines circonstances un désoxydant par l'entrée 47 à l'intérieur du tube et, dans ce cas, an peut utiliser pour cet usage un brouillard ou une vapeur d'un li quide approprié. De cette façon, il est possi ble d'obtenir un enduit métallique d'excel lente qualité tout en rendant possible l'utili sation d'une électrode nue qui est en elle-même dépourvue de tout désoxydant.
Voici comment l'appareil représenté fonc tionne: le dépôt de métal fondu commence lorsque l'appareil est dans la position repré sentée à la fig. 1, l'extrémité de l'électrode étant @à l'extrémité gauche du tube 1 qui est saisie par la bague d'entraînement 15. Le mo teur électrique 20 étant mis en marche, en- traine le tube 15 en rotation ainsi qu'en trans lation vers la gauche du fait du déplacement du chariot 10 le long de la crémaillère 28.
A mesure que l'électrode 32 fond, on la fait <B>î</B> avancer dans le fût 31,à une vitesse qui as sure une saillie sensiblement constante de cette électrode à l'extrémité du fût 31 et main tient la chute -de potentiel désirée dans l'arc.
La longueur de l'are peut être réglée, comme on l'a déjà dit, par déplacement longitudinal du fflt du support d'électrode par rapport à l'enveloppe et par blocage de ces deux élé ments dans la position désirée au moyen du boulon 45.
Lorsque le dépôt avance, le tube 1 peut se dégager du jeu de galets 7 situé sur la droite, tout en restant supporté conve nablement par des galets prévus en d'autres points le long de sa longueur.
Le bloc isolant 34 glisse le long de la surface interne du tube et maintient l'électrode à la même distance de la paroi pour toutes ses positions le long du tube. Lorsque le tube approche de la po sition extrême de son déplacement vers la gauche, le bloc 34 est supporté par la pièce tubulaire 6, ce qui permet de déterminer le dépôt sur toute la longueur du tube 1.
On peut alors dégager le tube de la bague d'en trCnement 15 et retirer l'électrode et son support, après quoi on coupe le prolongement qui peut, soit être mis au .rebut, soit, si on le préfère, être soudé è. un autre tube pour une nouvelle opération.
Pour la reprise des opérations, le chariot est ramené dans sa position d'origine à l'ex trémité droite, comme représenté à la fig. 1, le trajet de retour étant obtenu par commande électrique, si on le désire, en inversant le sens de rotation du moteur 21.
On peut appliquer différents dispositifs pour obtenir un trajet de retour rapide du chariot et ces dispositifs, qui sont bien connus, n'ont pas besoin d'être Exposés ici.
On pourrait régler automatiquement les différents facteurs intervenant dans l'opéra tion de l'appareil représenté pour assurer l'uniformité de la qualité et de l'épaisseur de la couche de métal fondu déposée. Des disposi tifs de contrôle pourraient régler, par exem ple, la vitesse à laquelle l'électrode avance en position de travail et le rapport de la vi tesse d'avance ou la vitesse à laquelle le tube se déplace par rapport à l'électrode.
Process for depositing, inside a metal tube, an adherent coating of a metal other than that of the tube, and apparatus for carrying out this process. The subject of the invention is a process for depositing inside a metal tube an adherent coating of a metal other than that of the tube, with the aim of obtaining tubes which are resistant to both corrosion or other deterioration. tions, which may result from the action of a liquid or a gas passing through them.
The method according to the invention is characterized -in that one places inside this tube a longitudinal metal electrode very resistant to corrosion, that one connects the tube and the electrode to the two poles of a source of electric current, which is made to shoot out the arc between the electrode and the tube and which one displaces at least one of these two elements, so that the electrode by melting poses on the,
internal face of the tube a belieoidal ribbon of molten metal whose turns touch each other.
The invention also relates to an apparatus for implementing the method, characterized by a longitudinal base and by sets of rollers mounted by means of feet on this base and on which the tube rests, so as to be able to rotate, the electrode being mounted in a tubular support having a length at least equal to that of the tube, fixed at one end to a fixed foot,
and the other end of which has an insulating block by means of which it bears against the internal wall of the tube which is fixed at its end opposite to the foot carrying the electrode support, to a hollow shaft rotating in a mounted bracket on a carriage, an electric motor causing this shaft to turn and moving the carriage along a rack fixed to the base.
The appended drawing represents, by way of example, an embodiment of a similar apparatus for the implementation of an embodiment of the method according to the invention; Fig. 1 is an elevational view of this device.
Fig. 2 is a longitudinal vertical section taken along line 2-2 of FIG. 1.
Fig. 3 is a cross section taken along line 3-3 of FIG. 2.
Here, for example. how one could reopen the method according to the invention by using the apparatus represented: A tube 1 and an electrode 2 move. one with respect to the other, so as to form a helical ribbon of molten metal over the entire internal surface of the tube and adhering thereto. Movement of the tube includes movement.
of translation in the longitudinal direction, and at the same time one, rotation of the tube around its central axis. These movements could also be produced separately by the electrode and the tube, if desired.
In the apparatus shown, the electrode 2 is carried by an electrode support 3 fixed to a foot 5 by a clamp 4. The tube 1, which is fixed by welding at one end to a tubular part 6, rests so as to see turning on sets of rollers 7 each mounted on a foot 8, these feet 8 being placed at a certain distance from each other, along the length of the tube. The feet 5 and 8 are fixed to the base 9 which also forms a path for the mobile cart. 10, the wheels 11 of which roll on the lateral ridges 12 of the base.
A console 13, fixed on the carriage, supports the rotating hollow shaft 14 terminated at one end by a drive ring 15 provided with a screw 16 making it possible to tighten the end of the tube 1 and to drive it in rotation, and in longitudinal translation: when the carriage 10 rolls along the base 9. The ring is arranged so that the shaft 14 is connected to the tube in a sealed manner. A toothed wheel 17, also carried by the hollow shaft 14, is dragged by means of a pinion 18, a reduction gear 19 and a main shaft 20, by an electric motor 21.
A secondary shaft 22 of the reducer drives the worm 23 which rotates in bearings 24 carried by the carriage 10, and meshes with a tangent wheel 25 mounted concentrically to the toothed wheel 26 of a shaft 27 which is carried by carriage bearings 10.
The toothed wheel 26 meshes with the meshing 28 which is fixed on the base 9, so that the tube receives a longitudinal movement at the same time as a rotational movement. The reduction gear 19 ensures a well-defined ratio between the speed of the main shaft 20 and the speed of the pinion 18,
as well as between that of this main shaft and of the worm to ensure the desired ratio between the longitudinal movement of the tube and its speed of rotation.
Depending on the ratio of rotational and translational speeds which is chosen, it is possible to obtain that the edges of the turns of the helical ribbon of molten metal deposited on the internal surface of the tube only touch each other, or else overlap.
The electrode support 3, the length of which is at least equal to that of the tube, comprises an outer tubular casing 29 having a thickened wall, at 30, at its end op posed at the foot 5, and a barrel 31, passing through towards this envelope and provided with a central channel 32 for the installation and passage of the electrode 2.
The end of the shank opposite the foot 5 is curved at 33 to direct the end of the electrode towards the wall of the tube.
An insulating block 34, attached to. the casing 29 in its thick part 30, and an insulating ring 35 provided at the other end inside the tubular part 6, hand hold the remote electrode support materially and electrically from the wall of the tube . The space between the casing and the barrel is closed at the end adjacent to the foot 5 by a sealing ring 38.
One of the poles of a current source is connected to the fry by a plug 37 disposed at the end of the fft adjacent to the foot 5. If desired, this pole can be connected directly to the electrode '-). One pole of the welding circuit is thus connected to electrode 2, and the circuit is completed by a connection of tube 1 to the opposite pole at 38.
Far through that of the sets of gaets 7 which is furthest from the foot 5. The rollers used for the electrical connection are preferably isolated from the corresponding foot 8. We could also use several sets of rollers for the electrical connection. The clamp 4, which is fixed to the foot 5, is also isolated from the electrode support 3 by an insulating ring 4 '.
The thicker part 30 of the casing 29 internally has an inclined planar surface 41 formed by the bottom of a slide 39 whose side faces 40 are parallel to the longitudinal axis of the casing.
The barrel 31 comprises, at its end opposite to the foot 5, a projection 42 having an inclined flat surface 43 corresponding to the inclined surface 41 and in contact with this surface 41. This projection 42 slides in the slide 39 and has the side faces 44 in contact with the faces 40.
The inclined surfaces 41 and 43 of the casing and of the barrel respectively allow adjustment of the distance between the electrode 2 and the internal wall of the tube 1 by moving the barrel longitudinally with respect to the envelope, and the 'a suitable relative position can be maintained by means of the locking bolt 45 passing through a longitudinal groove 46 made in the casing 29 and locking the internal barrel 31.
A slight adjustment can also be obtained by varying the length of the electrode portion protruding beyond the end of the inner barrel, but it is preferable to adjust the distance between the electrode and the tube by means of inclined surfaces.
Electrodes of various compositions can be used. For example bare electrodes, or .des electrodes coated in a suitable deoxidizer. One could, for example, use an electrode having a chromium content of about 18% and a nickel content of about 8%. The electrode must have a certain flexibility in order to be able to follow the curvature of the passage 32 of the barrel 31 and to be directed at a suitable incidence towards the internal surface of the tube on which the molten metal is deposited.
In certain cases, it may be advantageous to maintain a non-oxidizing atmosphere in the weld zone, and, for this purpose, the apparatus shown has at 47 a gas inlet opening into a chamber 48 which is mounted with a sealed seal, on the end of the hollow shaft 14 opposite to the drive ring 15, so that this shaft can rotate relative to this chamber.
The gas thus introduced envelops the electric arc, fills the interior space of the tube and leaves through the openings 49 made in the pa king of the tubular part 6 to pass into the sealed chamber 50 adjacent to the foot 5 and through which the tube passes. part 6, so that it can rotate relative to this chamber. The chamber 50 is provided with a gas outlet 51.
Several gases may be suitable for this use, the choice being generally determined by factors such as the composition of the electrode, that of the metal tube and the quality of the final deposit which is desired. Hydrogen is, for example, satisfactory in some cases, although other gases such as propane or gas mixtures, or even vapors in special cases, can be used.
It is also conceivable to introduce in certain circumstances a deoxidizer through the inlet 47 inside the tube and, in this case, an appropriate liquid mist or vapor can be used for this purpose. In this way, it is possible to obtain a metallic coating of excellent quality while making possible the use of a bare electrode which is itself devoid of any deoxidizer.
This is how the apparatus shown works: the deposition of molten metal begins when the apparatus is in the position shown in fig. 1, the end of the electrode being @ at the left end of the tube 1 which is gripped by the drive ring 15. The electric motor 20 being started, drives the tube 15 in rotation as well as 'in translation to the left due to the movement of the carriage 10 along the rack 28.
As the electrode 32 melts, it is made to advance in the barrel 31, at a speed which ensures a substantially constant protrusion of this electrode at the end of the barrel 31 and hand holds the Desired potential drop in the arc.
The length of the are can be adjusted, as already said, by longitudinal displacement of the wire of the electrode support relative to the casing and by locking these two elements in the desired position by means of the bolt. 45.
When the deposit advances, the tube 1 can be released from the set of rollers 7 located on the right, while remaining suitably supported by rollers provided at other points along its length.
The insulating block 34 slides along the inner surface of the tube and keeps the electrode the same distance from the wall for all of its positions along the tube. When the tube approaches the extreme position of its displacement to the left, the block 34 is supported by the tubular part 6, which makes it possible to determine the deposit over the entire length of the tube 1.
The tube can then be disengaged from the drive ring 15 and the electrode and its support can be removed, after which the extension is cut which can either be discarded or, if preferred, be welded. another tube for a new operation.
To resume operations, the carriage is returned to its original position at the right end, as shown in fig. 1, the return path being obtained by electrical control, if desired, by reversing the direction of rotation of the motor 21.
Various devices can be applied to achieve a rapid return travel of the carriage and these devices, which are well known, need not be discussed here.
The various factors involved in the operation of the apparatus shown could be automatically adjusted to ensure uniformity in the quality and thickness of the deposited molten metal layer. Control devices could adjust, for example, the speed at which the electrode advances into the working position and the ratio of the feed rate or the speed at which the tube moves relative to the electrode.