Brevet FR2391026A1 — publié le 19781215

L'invention a pour objet un procédé d'assemblage d'une construction comportant un grand nombre de tubes essentiellement parallèles les uns aux autres, du moins près de leurs extrémités, l'une de leur extrémités débouchant dans une plaque tubulaire, et l'autre, dans une seconde plaque tubulaire, procédé qui consiste à maintenir les tubes, les uns par rapport aux autres, à l'endroit désiré ou à proximité de #celui-ci, à maintenir une plaque tubulaire, pourvue ou non de tubulures, au voisinage des extrémités de tubes situées à l'un des bouts du faisceau, puis à raccorder les tube successivement, par soudage, à la plaque tubulaire ou, le cas échéant, aux tubulures prévues sur ladite plaque, ainsi qu maintenir, simultanément ou après, une plaque tubulaire pourvue ou non de tubulures, au voisinage des extrémités de tubes situées à l'autre bout du faisceau, et à raccorder les tubes successivement, par soudage, à la plaque tubulaire ou, le cas échéant, aux tubulures prévues sur ladite plaque. Un procédé de ce type est usuel pour l'assemblage d'un faisceau de tubes s'étendant entre deux plaques tubulaires, tel qu'utilisé dans un échangeur de chaleur, par exemple celui qui est disposé dans le circuit de refroidissement d'un réacteur nucléaire refroidi au sodium liquide, ou le génerateur de vapeur prévu à l'extrémité "froide" d'un circuit de refroidissement. Pour autant qu'il s'agisse d'un échangeur de chaleur, des tubes d'une longueur de 8 à 10 mètres ne sont pas insolites dans de telles constructions, et dans un générateur de vapeur il est meme utilisé des tubes ayant une longueur de 40 mètres ou davantage. Le nombre de tubes dans une telle construction peut être relativement grand.On a déåà construit ou conçu des e#changeurs -de chaleur dont le faisceau comporte plus de 2000 tubes. En général, on accomplit la fixation des plaques tubulaires au faisceau en disposant le faisceau de tubes à un endroit fixe et en approchant la plaque tubulaires du faisceau, de sorte que les tubes stengagent dans les ouvertures de la plaque tubulaire ou les tubulures prévues sur elle. Ensuite, en opérant à partir du côté de la plaque tubulaire qui ne regarde pas le faisceau et à travers les ouvertures de ladite plaque, on réalise une soudure à manchon entre ltextrémité du tube et la paroi de l'ouverture ou de la tubulure dans laquelle l'extrémité du tube en question s'est engagée. Un inconvénient de cette méthode connue réside dans le fait qu'une soudure à manchon doit être effectuée après l'engagement des tubes dans les tubulures ou les ouvertures de la plaque tubulaire. Avec une soudure de ce type, il peut se produire des moments de flexion indé- sirables dans la zone de transition entre les deux pièces soudées l'une à l'autre, et notamment à l'endroit meme de la soudure. De plus, l'inspection d'une telle soudure est difficile à cause de ltépaisseur non uniforme du matériau à l'endroit de la soudure et à quelque distance de celle-ci (où il y a seulement le tube). L'invention a pour but de fournir un procédé qui ne présente pas ou, du moins, presque pas les inconvénients venant dletre décrits. Ce but est atteint si le procédé est caractErisé en ce que, à l'une de ses extrémités, chacun des tubes du faisceau est soude directement à la plaque tubulaire elle-même qui est disposée à cette extrémité, ou à la tubulure portée par ladite plaque, tandis que le raccordement de son autre extrémité à la plaque tubulaire disposée à proximité de celle-ci est réalisé avec application d'une courte pièce tubulaire intercalaire, qu'on soude entre ltextrémité du tube et la plaque tubulaire ou une tubulure portée par cette dernière plaque. En appliquant le procédé selon l'invention, on utilise de préférence des pièces intercalaires ayant un diamètre intérieur et un diamètre extérieur exactement adaptés et correspondant donc, respectivement, au diamètre intérieur et au diamètre extérieur des tubes situés en regard d'elles. En cas d'application de ce type de pièces intercalaires, on obtient ce qu'on appelle un joint "tube-tube" droit entre la pièce intercalaire et le tube, ainsi que, si la plaque tubulaire porte des tubulures, entre la pièce intercalaire et la tubulure à laquelle elle est raccordée. L'avantage de ce type de joint de soudure est connu. Il ne se produit pas de moments de flexion, ce qui contribue à un meilleur contrôle du joint. Le joint et les zones limitrophes peuvent etre façonnés facilement et de façon simple, tant du cté extérieur que du côté intérieur du tube, de la pièce intercalaire et de la tubulure. L'inpeftion du joint est mieux possible que dans le cas d'un joint à manchon, meme apres fonctionnement du dispositif dans lequel la construction objet de l'invention a été incorporée. Cette inspection peut être réalisée par exemple à l'aide d'une méthode basée sur des phénomès ultrasonores. Pour ltexamen du matériau à l'endroit même du joint et au voisinage, de celui-ci on peut aussi utiliser avantageusement des rayons X, grâce à ltépaisseur uniforme du matériau. En assemblant selon l'invention un faisceau tubulaire composé de préférence de tubes droits et pourvu à ses deux extrémités d'une plaque tubulaire, on part par exemple d'une cage de grilles. Une cage de grilles est une construction auxiliaire qui se compose d'une pluralité de grilles espacées, reliées entre elles par des tirants ou quelques tubes du faisceau par lesquels elles sont traversées. Les grilles ont pour but de maintenir les tubes en place dans le faisceau achevé. Tous les tubes, ou ceux qui font encore défaut, sont enfilés dans les grilles de la cage pour constituer le faisceau tubulaire. Près d'un des bouts du faisceau ainsi obtenu, une plaque tubulaire pourvue de tubulures est supportée de telle manière qu'il se trouve une tubulure en regard de ltextrémité de chacun des tubes du faisceau.Les tubulures consistent en courts tronçons de tubes qui font saillie sur la plaque. Elles peuvent former une seule pièce avec celle-ci, par exemple parce qu'elles ont été fabriquées en meme temps que la plaque tubulaire au moyen d'un façonnage approprié. Il se peut aussi que les tubulures soient de courts tronçons séparés fixés chacun dans une ouverture de la plaque. Le diamètre des tubulures et ltépaisseur de leur paroi sont de préférence égaux aux dimensions correspondantes des tubes respectifs se trouvant en regard de ces tubulures. Ensuite, les tubes du faisceau sont soudes chacun à la tubulure correspondante. Si le soudage est réalisé de l'exterieur, une disposition de la plaque tubulaire à faible distance de l'extrémité du faisceau est très appropriée. Avant de souder un tube du faisceau à la tubulure correspondante, on le pousse contre la tubulure. En commençant le soudage par les tubes situés au centre du faisceau et en opérant de là à la périphérie, on obtient que chacun des tubes à souder reste bien accessible. Après qu'une plaque tubulaire a ainsi été soudée aux extrémités des tubes, à l'un des bouts du faisceau, une plaque tubulaire pourvue de tubulures est supportée à faible distance de l'autre bout du faisceau, de telle manière qu'une tubulure se place en regard de ltextrémité de chacun des tubes. Puis, on soude une petite pièce intercalaire entre chacune des extrémités de tubes et la tubulure correspondante de la plaque tubulaire. Ici encore, on peut commencer avantageusement par les tubes centraux, c'est-à-dire les tubes les plus proches de l'axe du faisceau. De là, on opère alors dans la direction de la périphérie. De cette façon, tout endroit où il faut souder reste bien accessible. L'accessibilité de chaque lieu de soudage est encore améliorée selon l'invention, si le procédé est caractérisé en ce que la longueur des tubes va en décroissant depuis le centre du faisceau jusqu'a sa périphérie, et en ce qu'on applique des cepièces intercalaires dont, en conformité de cela, la longueur va en croissant depuis le centre du faisceau jusqu'à sa périphérie. Au lieu de la façon décrite plus haut, on peut aussi appliquer le procédé objet de l'invention en disposant un faisceau de tubes par exemple dans une cage de grilles telle que décrite plus haut, et en disposant une plaque tubulaire pourvue de tubulures de part et d'autre du faisceau.Ensuite, on soude successivement les tubes du faisceau aux deux plaques tubulaires, en commençant par les tubes situés à proximité de l'axe du faisceau, l'une des extrémités de chaque tube étant soudée directement- à la tubulure correspondante, et 1' autre extrémité, avec interposition d'une pièce intercalaire, de telle manière que les pièces intercalaires se trouvent alternativement à l'un et à l'autre bout du faisceau (et que les soudages directs des tubes aux tubulures des plaques tubulaires se trouvent alternativement à l'autre bout du faisceau et au bout mentionné en premier). D'autres caractéristiques et avantages de l'invention seront mieux compris à la lecture de la description qui va suivre d'un exemple de réalisation et en se référant au dessin, sur lequel: la figure 1 est une vue de côté représentant schématiquement une extrémité d'un faisceau de tubes, ainsi qu'une plaque tubulaire disposée en regard d'elle et destinée à etre raccordée audit faisceau avec application du procédé objet de l'invention; et la figure 2 montre en perspective ltextrémité d'un faisceau de tubes et d'une plaque tubulaire disposée en regard de cette extrémité, en représentant seulement quelques tubes et quelques tubulures, en vue de la clarté du dessin. Des pièces correspondantes sont désignées par les meme repères numériques sur les deux figures. Sur la figure 1, on voit ltextrémité d'un faisceau de tubes 1. Les tubes 1 du faisceau sont maintenus en place au moyen d'une cage dans laquelle les tubes sont engagés et qui, dans la construction représentée, se compose d'une pluralité de grilles 2 reliées entre elles au moyen de tirants 3. Dans une construction achevée du faisceau, les grilles servent à maintenir les tubes i dans des positions fixes les unes par rapport aux autres.On comprendra qu'en cas de faisceaux comportant de grands nombres (par exemple quelques centaines) de tubes dont la longueur a des valeurs jusqu'à quelques dizaines de mètres, l'application de ces grilles est indispensable, parce que, autrement, la flexion latérale des tubes, due par exemple à lteffet de tensions thermiques, pourrait entraîner des contacts entre les tubes, ce qui pourrait produire des phénomènes indésirables. Ainsi qu'on le voit sur la figure, la longueur des tubes du faisceau va en décroissant depuis le centre du faisceau åusqu'à sa périphérie. Grace à cela, l'accessibilité de tout endroit où il faudra souder est améliorée. Toutefois, le procédé objet de l'invention peut également être mis en oeuvre si les tubes 1 sont de longueur égale. En regard de ltextrémité du faisceau 1, il est disposé une plaque tubulaire 4 pourvue d'ouvertures 5. De plus, de son cté dirigé vers le faisceau, ladite plaque présente des tubulures 6. Le diamètre intérieur de chaque tubulure 6 est par exemple égal au diamètre de ltou- verture correspondante 5. Il est préférable que les mesures de la plaque tubulaire 4 et des tubulures 6 soient choisies de telle manière que les diamètres intérieur et extérieur de chaque tubulure soient essentiellement égaux aux dimensions correspondantes de celui des tubes 1 du faisceau qui est dispose en regard de la tubulure 6 en question. Or, selon l'invention, les tubes 1 et les tubulures correspondantes 6 de la plaque tubulaire 4 sont raccordes rigidement les uns aux autres au moyen de petites pièces tubulaires intercalaires 7. Entre chaque tubulure 6 et le tube correspondant 1, on soude une telle pièce intercalaire 7, en commençant par les tubes 1 qui se trouvent au centre du faisceau et en procédant depuis le centre vers la périphérie. Dans le cas représenté, on applique des pièces intercalaires de longueurs différentes, de telle façon que les pièces intercalaires les plus courtes s'appliquent près du centre du faisceau, et les plus longues, près de la périphérie. On obtient de la sorte que le lieu de soudure soit toujours bien accessible. De preférence, les pièces intercalaires 7 ont chacune des diamètres intérieur et extérieur qui correspondent aussi exactement que possible aux dimensions correspondantes du tube en question 1 et de la tubulure 6 se trouvant en regard de celui-ci.Les joints de soudure 8 entre le tube 1 et la pièce intercalaire 7, et entre elle-ci et la tubulure 6 sont alors du type qu'on appelle des joints "tube-tube" droits, qui sont préférables aux joints à manchon appliqués fréquemment Jusqu'à présent, parce que des joints "tube-tuben droits peuvent entre inspectés d'une~façon plus facile et plus simple que des joints de soudure d'autres types, qu'il s'agisse d'une inspection effectuée après l'assemblage ou d'une inspection accomplie après le fonctionnement du dispositif (par exemple un échangeur de chaleur) dans lequel le faisceau de tubes a été incorporé. La figure 2 représente schématiquement, en perspective, une plaque tubulaire 4 et montre seulement quelques-unes des tubulures 6 et des ouvertures 5 ménagées, sous ces tubulures, dans la plaque tubulaire 4. En regard des tubulures 6 se trouvent les tubes 1 du faisceau. De ces derniers aussi, quelques-uns seulement ont été dessinés, afin que la figure soit plus claire. De la façon représentée, on raccorde selon l'invention un tube 1 å la tubulure 6 qui se trouve en regard de lui en soudant une petite pièce intercalaire 7 entre le tube 1 et la tubulure 6. Entre le tube 1 et la pièce intercalaire 7 et entre celle-ci et la tubulure 6, il se forme les joints de soudure respectifs 8. REVENDICATIONS 1. Procédé d'assemblage d'une construction comportant un grand nombre de tubes essentiellement parallèles les uns aux autres, du moins près de leurs extrémités, l'une de leurs extrémités débouchant dans une plaque tubulaire, et l'autre, dans une seconde plaque tubulaire, procédé qui consiste à maintenir les tubes, les uns par rapport aux autres, à l'endroit désiré ou à proximité de celui-ci, à maintenir une plaque tubulaire, pourvue ou non de tubulures, au voisinage des extrémités de tubes situées à l'un des bouts du faisceau, puis à raccorder les tubes successivement, par soudage, a la plaque tubulaire ou, le cas échéant, aux tubulures prévues sur ladite plaque, ainsi qu'au maintenir, simultanément ou après, une plaque tubulaire pourvue ou non de tubulures, au voisinage des extrémités de tubes situées à l'autre bout du faisceau, et à raccorder les tubes successivement, par soudage, à la plaque tubulaire ou, le cas échéant, aux tubulures prévues sur ladite plaque, et qui est c actérisé en ce que, à l'une de ses extrémités, chacun des tubes du faisceau est soudé directement à la plaque tubulaire elle-même qui est disposé à cette extrémité, ou à la tubulure portée par ladite plaque, tandis que le raccordement de son autre extrémité à la plaque tubulaire disposée à proximité de celle-ci est réalisé avec application d'une courte pièce tubulaire intercalaire, qu'on soude entre ltextrémité du tube et la plaque tubulaire ou une tubulure portée par cette dernière plaque. 2. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que la longueur des tubes va en décroisant depuis le centre du faisceau jusqu'à sa périphérie, et en ce qu'on applique des pièces intercalaires dont, en conformité de cela, la longueur va en croissant depuis le centre du faisceau jusqu'à sa périphérie. 3. Procédé selon la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce que, pour tous les tubes du faisceau, les pièces intercalaires sont appliqués à un seul et meme bout du faisceau. 4. Procédé selon les revendications 1-3, caractérisé en ce qu'on applique des pièces intercalaires dont les diamètres intérieurs et extérieurs sont égaux, respectivement, aux diamètres intérieurs et extérieurs des tubes correspondants du faisceaux. 5. Construction obtenue par application du procédé selon une des revendications 1-4. 6. Echangeur de chaleur comportant un faisceau de tubes disposé entre deux plaques tubulaires et assemblé avec application du procédé selon une des revendications 1-4.