DE U RÉSISTANCE DES PLAQUES DE CHAUOIÉRES

La grande extension donnée an principe de l'expansion de la vapeur, dans toute espèce de chnudière, ainsi que l’introduction simultanée d’une force de pression de plus en plus considérable, attribuent une importance sans cesse plus grande à tout ce qui se rapporte à la résistance des chaudières. Cette question a été traitée avec un grand succès , U y a quelques années , par une Commission de l’Institut de Franklin. Nous allons reproduire ici quelques-uns des résultats les plus importants auxquels cette Commission est arrivée. Il résulte des expériences que les plaques de tôle de fer des chaudières présentent une tenacit) de plus en plus considérable à mesure que lu température s'élève, et jusqu’à ce qu'elle ait atteint de 300 & 3 1 0 degrés centigrades, point auquel cette ténacité commence À décroître.

La Table suivante donne, en kilogrammes, la force de cohésion des plaques de tôle, à differentes températures , par cenUmétre carré de surface.

TEMPftHATl RES en tlcgr^e oentigrades.

FORCE DE COHÉSION par centimètre carr«- de section.

OBSERVATIONS

De 0° à 30°

kilogrammes.

'au-dessous du maximum, maximum.

environ comme de 0“ A J0“.

environ , du maximum, environ J du maximum, environ ' du maximum, point de fusion.

CHAUDIÈRES

Le cuivre suit une loi differente. Ce métal parait diminuer de ténacité, à mesure que la température s'élève, à partir du point de congélation. On peut admettre, comme loi empirique, que le carré de la diminution de force varie comme le cube de la température, et c'est d'après cette loi que les chiffres du tableau suivant ont été calculés.

Tatle donnant tei cw/JSfim/i Je réduc hou dan» la forte de cohéeion dei phu/ust de cuivre des chaud ter a , à differente» température» , Ut foret de cohénon à 0° étant de 2300 ktloj. par cenUmilre carré.

TEMPERATURE

en degrés cent.

COEFFICIENT

de réduction.

TEMPÉRATURE en degrés cent.

coirriciEvr de réduction.

JOO

Pour le fer, nous donnerons le tableau suivant, établi d'une maniéré analogue, et dont les chiffres ont etc calculés d'apres des expériences directes.

Table donnant lee coeffiitrnl» de réduction dan i la farce Je cohéeion de la télé Jet chaudière» en Ter. pour de haute» tempérai ter ri , la ténacité maximum étant de 4050 kiloÿ. par cenhmetre currr, a la température moyenne de 300 à 310 degré» centigrade» .

TEMPÉRATURE

COEFFICIENT

de réduction.

TEMPÉRATURE

COEFFICIENT

de réduction.

Degree centkg.

Deg. Fahrenheit

Dcgréa ecnlig

Drg. Fahrenheit

On a reconnu que la différence entre la force de cohésion des bandes de fer coupées suivant la direction des libres, el de celles coupées normalement A cette direction, était d’environ 6 p. 1 00 en faveur des premières. Le martelage et la soudure augmentent la ténacité et la solidité du fer , mais si l’on soude ensemble des espèces de fer différentes, on arrive à un résultat défavorable. En rivant l’une à l’autre les plaques de fer , on en diminue également la force de résistance, qui peut décroître ainsi d’un tiers. Les excès de chaleur, auxquels on doit supposer qu'une chaudière puisse être accidentellement soumise, réduisent moyennement sa force de résistance de 4650 kilogr. a 3150 kllogr. par centimètre carré.

En ayant égard à toutes ces circonstances, il parait convenable de limiter la pression, a laquelle on soumet les chaudières en fer, de maniéré à ce que l'effort de rupture né soit que de 310 kil. par centimètre

MÉTAL DES CHAUDIÈRES MARINES

carré ; et, dans le caa où les plaques d’une chaudière ne seraient pas en état de supporter cet effort, il faudrait ou bien avoir recours à des étais ou entre-toises, on bien diminuer la pression Intérieure à laquelle la chaudière doit être soumise. L'application des entre-toises aux chaudières marines a toujours été, pour les ingénieurs, une cause de difficultés sérieuses, surtout dans les parties de la chaudière qui se trouvent précisément au-dessus des barreaux de la grille du foyer. L'épaisseur ordinaire des plaques de tôle, qui est de 9 { millimètres , est à peine suffisante pour contrebuter l'effort des étais , quand ils sont employés comme tasseaux ; d'un autre côté, si les étais sont rivés aux plaques, les tètes des rivets sont exposées à être brûlées en peu de temps. Ce qu'il y a de mieux à faire, dans la pratiqno, parait être de disposer suivant une ligne placée un peu au-dessous du niveau des barreaux, ceux des étais qn'oo doit employer pour cette partie de la chaudière , en sorte qu’ils soient garantis du feu autant que possible. Quant à ceux qu'on est obligé de placer au-dessus du niveau des barreaux , Il faut les établir aussi près qu'on le pourra de la partie supérieure du foy er, de manière à les écarter du contact Immédiat du feu. Le meilleur moyen , pour ilxer les extrémités des entre-toises aux plaques des chaudières , est de terminer ces entre-toises en forme de vis. Ces extrémités sont alors engagées daus la plaque, jusqu'à un petit renflement que porte l’entre-toise. La partie à vis extérieure reçoit un écrou formé de la même tôle qui a servi à construire la chaudière. Il y a peu de difficultés à établir des entre-toises entre les parois latérales , ou entre la partie supérieure et le fond ; il faut seulement avoir soin d’en employer en quantité assez considérable. C’est ici le cas de remarquer qu'il est , suivant dous, indispensable d’avoir recours à l'emploi de ces entre-toises pour bien assujettir sur le fourneau la couronne de la chaudière, toutes les fols que la vapeur agit à haute pression. On voit que cetle précaution a été observée dans les chaudières des steamers Tagm et Infernal , construites par MM. Miller, Ravenhlll etC«, et dont les dessins sont donnés pages 144, 145 et 155. Nous ne connaissons, d'ailleurs, aucune circonstance où les entre-toises aient été employées d’une manière plus judicieuse.

mm a tariOTEà dans ia oohstruction des chaudières de bateaux a vapeur

On a souvent agité ia question de savoir quel était celui des deux métaux , fer ou cuivre, qui devait être employé de préférence dans la construction des chaudières de navires à vapeur. Nous croyons, cependant , que cette question a été complètement résolue par tous les hommes pratiques , qui ont généralement adopté le fer pour leurs chaudières. Dans les comparaisons qu’on a établies entre le prix du cuivre d’une part , et sa durée de l'autre, on a, suivant nous, beaucoup trop exagéré cette dernière qualité dans presque tous les cas. Les chaudières en cuivre sont très exposées à être endommagées par le soufre que contient presque toujours la houille , et les carneaux Intérieurs peuvent être attaques par les sels qui s’y déposent lorsqu'il se manifeste accidentellement une fuite d’eau. Les Alites d’eau, dans une chaudière en enivre, ne tendent pas à se refermer par ia corrosion du métal , ainsi que cela a lien dans les chaudières en fer; elles tendent , au contraire, è augmenter de plus en plus. Il est arrivé, dans certaines circonstances , que des parties de plaques en cuivre des foyers ont été complètement brûlées par l'action corrosive du soufre contenu dans la houille ; et, comme on ne peut aisément se procurer d’autre espèce de houille, on est obligé d'établir des carneaux en fer dans l’intérieur des chaudières en cuivre. Il y a en outre un grand danger, dans les chaudières en enivre, à laisser baisser un peu trop le niveau de l’eau. Une explosion est alors presque certaine pour peu que la pression soit coiisiderable.

Ces considérations suffisent pour justifier, à nos yeux , la préférence générale qui a été donnée aux chaudières en fer sur les chaudières en enivre. Mais il y a encore un autre motif qu’il ne faut point oublier. Chaque jour des perfectionnements nouveaux ont Heu dans les générateurs ; et une chaudière qui serait établie de façon à fonctionner durant un long espace de temps , courrait le risque d’êtra d’une construction vieillie avant de se trouver hors de service. L'iutroduetion générale des chaudières tubu •

CHAUDIERES

laires, par «temple, dorant ces dernières années, est une de ces innovations auxquelles doivent nécessairement céder les anciennes méthodes. Cependant , dans le cas on l’on eût adopté des chaudières en cuivre, on n'aurait pas pu introduire ces perfectionnements sans être obligé de rejeter, comme inutiles , des chaudières encore en état de servir.

Quant aux tubes et aux plaques à tubes des chaudières tubulaires, nous pensons qu'il vaut mieux, tout bien considéré, les établir en fer qu'en laiton. Les sédiments adhèrent, il est vrai , au fer avec plus de ténacité qu'au laiton , ce qui est un désavantage ; mais , si l'entretien des chaudières est aussi soigné qu'il doit l'étre, il n'y a réellement aucune crainte qne les sédiments ne se déposent dans les tubes. La fabrication des tubes en fer a acquis, de nos jours, une si grande perfection, qu'il ne serait pas bien difllcile d’arriver a obtenir des tubes en fer doux bien travaillés, et dont les bouts seraient enchâsses, d'après la méthode ordinaire employée dans les chaudières de locomotives. Les tubes en fer offrent le grand avantage de ne point entrer soudahiement en fbslon, lorsqu’ils se trouvent exposés â toute l’action du feu par suite d'une dépression accidentelle du niveau de l'eau de la chaudière au-dessous de quelques-uns des tubes.

DIS tmOSIONS DI CHAUDIÈRES A VAPEUR.

Ce sujet a été étudié avec le plus grand soin par la Commission de l’Institut de Franklin. Nous avons déjà fait connaître tes résultats dus aux belles expériences de cette Commission, sur la force de résistance des chaudières. Nous ne suivrons cependant point les expérimentateurs dans les recherches compliquées auxquelles ils se sont livrés , et nous nous bornerons à résumer leur travail , en disant que la cause principale des explosions de chaudières provient, soit d’une pression excessive de la vapeur, soit d’un surcroît soudain de chaleur, auquel viendraient à être soumises les plaques des chaudières. Les plaques sont exposées à être brûlées, lorsqu’il y a manque d’eau dans la chaudière, de manière à laisser ees plaques à sec , ou bien par suite d’une disposition particulière des parties intérieures de cette chaudière , qui fait que la vapeur, une fois formée, ne se dégage qu'avec difficulté des parois pour s’élever jusqu'au niveau de l’eau. Ou comprend effectivement que, dans ce dernier cas, la couche de vapeur entre i’eau et la tôle laisse, pour ainsi dire , cette dernière à nu. C'est ce qui arrive pour les plaques de fond des carneaux a grande dimension , contre lesquelles la flamme vient agir. La vapeur qui se forme au-dessous ne s’échappe qu'avec difficulté, dans un sens horizontal, dn dessous de ces plaques ; et , quelquefois , le fer peut être assez ramolli pour perdre toute cohésion. Une vive combustion , des dégagements soudains d’une grande quantité de sédiments, et d’autres accidents semblables, ont été, sans nul doute , la cause d’un certain nombre d’explosions. Mais ces causes d’explosions ne sont point comparables à celles que nous avons mentionnées d’une manière générale, et auxquelles il faut attribuer le plus grand nombre des accidents. Nous ne rapporterons pas une foule d’autres explications qu'on a cru devoir donner des explosions des chaudières ; car bien des personnes , dans ces circonstances , préfèrent de beaucoup baser leur explication sur une hypothèse toute nouvelle, que sur la cause souvent véritable, mais par trop simple.

Les plaques ou rondelles fusibles en métal, qu’on place quelquefois sur les chaudières, pour livrer passage a la vapeur, en se fondant, lorsque la température devient trop élevée, ne sont point d’un grand secours dans la pratique. L’alliage n’étant pas homogène, celui des métaux qui est le plus fusible entre d’abord en fusion et est expulsé, par la pression de la vapeur, hors des interstices qu’il occupait dans l’alliage, laissant sa place aux matières terreuses qui sont constamment en suspension dans l’eau. (1 en résulte que la rondelle cesse d’être fusible au même degre qu'auparavant, et n’eotre plus en fusion a une température et à une pression souvent beaucoup plus considérables que celles qui devaient servir à déterminer le point de fusion.