Brevet FR2292107A1 — publié le 19760618

L'invention concerne le recharge ent en un acier résistant bien a la corrosion et à l'erosion, de certaines pièces telles que les plans de joints des corps de turbines et les appuis des directrices sur les corps des turbines, notamment des turbines a vapeur associees à des réacteurs à eau legere, et, plus particulièresent, de l'etage a haute pression de ces turbines On sait que, pour eviter l'érosion provoquée par le passage de fuites de vapeur sur de telles pieces, il est avantageux de protéger celles-ci par un rechargesent effectué par soudage, Mis l'adaptation d'un produit de rechargement sur le sétal de base constituant les pieces à recharger est délicat et les réalisations actuellement effectuées n'ont pas donné de résultats tres satis faisanEs. Â la Suite de nombreux essais, on a pu déterminer les conditions optimales a respecter pour obtenir un rechargement qui adhere bien au métal de base sans présenter de zones de grande dureté zonant l'usinage et risquant de provoquer des fissures L'invention propose à cet effet un procédé de rechargement de pieces de turbines par dépôt, au Doyen d'électrodes de soudage électrique à l'arc, d'une couche d'un matériau de rechargenent sur une piece d'acier à recharger, caractérisé en ce que l'on Mintient un chauffage de la pièce à recharger pendant toute la durée de l'opération de rechargexent, en ce que l'opération de rechargeeent comprend, préalablesent au dépôt de la couche de redhargement, le dépôt d'une couche tarpon d'un matériau plus austénitique que le matériau de rechargesent et en ce que, sans être refroidie après l'opération de rechargement, la piece est soumise à des opérations de traitement thermique. Pour répondre aux problèmes d'érosion et de corrosion, le matériau de rechargesent peut être avantageusesent un acier à haute teneur en chrome, plus de dix pour cent, et le matériau de la couche de tampon un acier en teneur en chrome également supérieure à dix pour cent Mis à plus forte teneur en nickel que l'acier de rechargement. Le chauffage de la piece à recharger est effectué à une température comprise entre 200 C et 250 C pendant le dépôt de la couche tampon Cette température est naturellesent fonction de la nature de l'acier de base, et entre 150 C et 200 C pendant le dépôt de la couche de rechargement. Les opérations de traitesent thermique qui jouent un rôle métallurgique et permettent de supprimer les tensions dans les zones rechargées coliprennent au seins un premier chauffage à une température comprise entre 600 C et 630 C, suivi t'un refroidissement lent et, de préférence, un deuxième chauffage à une température un peu inférieure nais comprise aussi entre 600 C et 630 C, suivis éventuellement d'autres traitements thermiques.Les texpératures de traitement thermique sont toujours inférieures à la teipérature du dernier traitement effectué sur le métal de base0 Si l'acier de la pièce à recharger contient au moins 0,20X de carbone, il est préférable d'effectuer, avant tout autre dépôt, le dépôt d'une couche d'acier à teneur en carbone inférieure à 0,20% et, avantageusement, inférieure à 0,10X. Les opérations d'usinage sont grandement facilitées si la composition de l'acier de rechargement et les opérations de traitement thermique sont choisies de manière à obtenir un rechargement d'une dureté Vickers inférieure ou égale à 300 W. Certains points localisés d'une dureté inférieure ou égale à 320 HV sont toutefois acceptables. On va décrire un exemple d'exécution du rechargement d'une pièce dont on a représenté, sur la figure ci-jointe, une coupe permettant de voir les dépôts successifs effectués pour obtenir un rechargement en un matériau dur résistant à l'érosion et a la corrosion. Sur cette figure on voit une pièce I à recharger sur une portion d'un évidement 2 Cette pièce 1 est en un acier à plus de 0,20% de carbone On a effectué, après un préchauffage au four à 200 C/250 C un premier dépôt 3 d'un acier à très faible teneur en carbone et un dép8t d'une couche tampon 4 d'une épaisseur d'environ 4 mm, au moyen d'une électrode à moins de 0,05% de carbone et à 0,20X de silicium, à 1,5Z de manganèse, 15 à 16Z de chrome, 7 à 7,5X de nickel et 1X de molybdène, puis, avec un chauffage à 1500C/200C, un dépôt de rechargement 5 au moyen d'une électrode d'acier à moins de 0,05% de carbone et à 0,20% de silicium, 1 à 1,5X de manganèse, 15 à 16% de chrome, 5Z de nickel et 1% de molybdène. La couche tampon diminue le pourcentage de martensite au cours de la dilution de l'acier de rechargement avec le métal de base, permet une meilleure adaptation du rechargement sur le métal sous-jacent et contrecarre, par son coefficient d'allongement élevé, l'élévation de dureté de la zone affectée par l'opération de soudage. Après l'opération de rechargement de la pièce, celle-ci a été soumise à un détensionnement des zones rechargées, au moyen de deux traitements thermiques dont le premier a été effectué au four et a porté la pièce à 6300C pendant une longue durée, et a été suivi d'un refroidissement lent au four, le second traitement thermique ayant été effectué à 620 0C. On a contrôlé après le deuxième traitement thermique que la dureté Vickers ne dépassait pas 300 W, Le rechargement a été ensuite usiné à la cote définitive désirée sans que l'on ait rencontré de broutage important et en obtenant une bonne qualité de la finition de la surface et sans ressaut avec la surface du métal de base0 Des essais d'érosion ont donné d'excellents résultats. REVENDICATIONS 1/ Procédé de rechargesent de pièces de turbines par dépôt, au moyen du procédé de soudage à l'arc électrique, d'une couche de matériau de rechargeaient sur une pièce d'acier à recharger, caractérisé en ce que l'on maintient un chauffage de la pièce à recharger pendant toute la durée de l'opération de rechargement, en ce que l'opération de rechargesent comprend, préalablement au dépôt de la couche de rechargement, le dont d'une couche tampon de matériau plus austénitique que le métal de rechargement et en ce que, sans être refroidie après l'opération de rechargesent, la pièce est soumise à des opérations de traitement thermique. 2/ Procédé de rechargesent selon la revendication 1, caractérisé en ce que le matériau de rechargesent et le matériau de la couche tampon ont une teneur en chrome supérieure à 102 et en ce que le métal de la couche tampon a une teneur en nickel plus forte que celle de l'acier de rechargesent. 3/ Procédé de rechargement selon la revendication I ou 2, caractérisé en ce que le chauffage de la place a recharger est effectué à une température comprise entre 2000C et 2500C pendant le dépit de la couche tampon et entre 150 C et 200 C pendant le dépôt de la couche de rechargesent. 4/ Procédé de rechargesent selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que les opérations de traitement thermique comportent au moins un chauffage effectué après l'opération de rechargesent à une température comprise entre 6000C et 630 C et suivi d'un refroidissement lent, 5/ Procédé de rechargesent selon la revendication 4, caractérisé en ce que les opérations de traitement thermique comportent un deuxième chauffage à une température comprise entre 600 C et 630 C mais inférieure à celle du chauffage visé dans la revendication précédente. 6/ Procédé de rechargesent selon l'une des revendications précédentes, appliqué à une pièce à recharger dont acier contient plus de 0,202 de carbone, carac térisé en ce que l'opération de rechargement comporte, préalablesent au dép8t de la couche tapon, le dépit d'une couche d'acier à teneur en carbone inférieure à o,aOZ. 7/ Procède de rechargement selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que la composition du matériau de rechargesent et les opérations de traitement thermique sont choisies de manière à obtenir un rechargement d'une dureté Vickers inférieure ou égale à 300 HV,