Brevet FR2549748A1 — publié le 19850201

Dispositif de reformage de I'extrémité d'un tube dans un générateur de vapeur Les gdnérateurs de vapeur des réacteurs nucléaires à eau sous pression comportent une plaque tubulaire de grande épaisseur (50 à 60 cm) et un faisceau de tubes cintrés en U dont les extrémités traversent la plaque et sont fixés à l'intérieur de celle-ci. En dessous de la plaque tubulaire, le générateur de vapeur comporte une boite à eau en deux parties séparées par une cloison. Les extrémités des tubes du faisceau débouchent dans cette bsite à eau par la face inférieure de la plaque tubulaire appelée face d'entrée de cette plaque. Pour chacun des tubes une extrémité débouche dans la première partie de la boite à eau dans laquelle arrive l'eau sous pression à haute température constituant le fluide transportant la chaleur du -réacteur nucléaire et une autre extrémité débouche dans l'autre partie de la boite h eau qui assure la récupération de l'eau sous pression après sa circulation dans les tubes du faisceau. L'eau à vaporiser est introduite dans la partie supérieure du gé négateur de vapeur et vient en contact avec la surface extérieure des tubes échauffés par l'eau SOUS pression circulant à l'intérieur de ces tubes. Les tubes du faisceau sont fixés à l'intérieur de la plaque tubulaire par dudgeonnage, dans des trous traversant cette plaque tubulaire perpendiculairement à ses faces. Dans bien des générateurs de vapeur des réacteurs nucléaires à eau sous pression existant actuellement, l'opération de fixation des tubes par dudgeonnage est effectuée de telle façon que l'extrémité des tubes de- bouchant dans la boite à eau est légèrement saillante par rapport à la face d'entrée de la plaque tubulaire. Ces tubes sont généralement en saillie d'une longueur voisine de cinq millimètres par rapport à la face d'entrée de la plaque tubulaire. Lorsque le fluide primaire constitué par l'eau sous pression de refroidissement du coeur du réacteur nucléaire entraine accidentellement un corps migrant tel qu'une petite pièce ou particule métallique, ce corps migrant peut venir heurter violemment la partie saillante du tube par rapport à la face d'entrée de la plaque tubulaire. En effet, le débit et la vitesse de l'eau sous pression sont considérables et l'énergie cinétique de particules métalliques même de très petites dimensions peut être considérable et peut détériorer de façon importante les extrémités des tubes du générateur de vapeur. De telles pièces ou particules métalliques peuvent provenir de la dégradation au cours du temps d'un organe du réacteur. Après quelques années de fonctionnement, les tubes des générateurs de vapeur des réacteurs nucléaires à eau sous pression présentent des déformations de leur extrémité saillante par rapport à la face d'entrée de la plaque tubulaire. Ces déformations peuvent limiter la section de passage de l'eau sous pression dans les tubes du générateur et donc perturber le fonctionnement de celui-ci. Il est donc souhaitable sinon indispensable d'éliminer ces déformations pour assurer une plus longue durée de vie aux générateurs de vapeur, correspondant à la durée de vie du réacteur nucléaire. On connatt des dispositifs pour reformer des tubes comportant une partie cintrée ou pliée, ces dispositifs comportant un mandrin expansible qui est introduit dans la partie du tube pliée ou cintrée puis dilaté radialement pour reprendre la déformation du tube. De tels dispositifs qui réalisent un reformage du tube depuis l'intérieur de celui-ci pourraient être théoriquement utilisés pour reformer les extrémités de tubes de générateur de vapeur mais il faudrait alors prévoir un mandrin de très faible diamètre à l'état rétracté puisque les lèvres des tubes peuvent être éventuellement fortement repliées ce qui ne laissent qu t un passage de faible section à l'entrée du tube. Lors de son expansion -le mandrin peut replier les lèvres du tube vers l'intérieur au lieu de l'extérieur, si ces lèvres sont fortement déformées.On ne parvient pas alors à reformer convenablement le tube dont l'état de surface interne reste peu satisfaisant à l'extrémité saillante. De tels dispositifs à mandrins ne sont donc pas adaptés au reformage de l'extrémité des tubes d'un faisceau d'un générateur de vapeur. Le but de l'invention est donc de proposer un dispositif de reformage de l'extrémité d'un tube dans un générateur de vapeur comportant une plaque tubulaire et un faisceau de tubes traversant la plaque perpendiculairement à celle-ci de façon que les extrémités des tubes soient légèrement saillantes sur une des faces de la plaque tubulaire ou face d'entrée, le fluide apportant la chaleur de vaporisation pénétrant dans les tubes au niveau de la face d'entrée de la plaque tubulaire et entrainant éventuellement des corps migrants susceptibles de détériorer l'extrémité des tubes, ce dispositif de reformage permettant de restaurer un état parfait de l'ex trémité du tube et en particulier un état parfait de sa surface interne. Dans ce but, le dispositif de reformage suivant l'invention comporte - un support muni de moyens pour la fixation du dispositif sur la face d'entrée de la plaque tubulaire, au voisinage du tube sur lequel on effectue le reformage, - un fourreau cylindrique solidaire du support et coaxial au tube quand le dispositif est en position de service, fermé par un fond à l'une de ses extrémités, ayant son autre extrémité ouverte disposée vers la face d'entrée de la plaque tubulaire autour du tube, la partie de ce fourreau éloignée de la plaque tubulaire constituant la chambre d'un vérin limitée d'un cté par le fond du fourreau et de l'autre par une paroi transversale ayant une ouverture à sa partie centrale, cette chambre étant en communication avec une conduite de gaz sous pression au voisinage du fond du fourreau et avec une conduite de liquide sous pression au voisinage de la paroi transversale, - et un ensemble mobile dans le fourreau suivant la direction axiale du tube comportant un piston mobile dans la chambre du vérin, une tige axiale solidaire du piston traversant de façon étanche grâce à des joints la paroi transversale par son ouverture centrale, un porte-outil solidaire de l'ex- extrémité de la tige traversant la paroi transversale et portant une vis de reformage dont le diamètre extérieur maximum des filets correspond au diamètre nominal du tube, des moyens d'entrainement en rotation de la vis autour de son axe et des moyens de centrage et de maintien de la vis dans la direction axiale avec son extrémité dirigée vers l'extrémité du tube, ces moyens de centrage et de maintien étant constitués par un ensemble articulé mis en oeuvre lors du mouvement de pénétration de la vis dans le tube sous l'effet du vérin actionné par le gaz sous pression et un ensemble de centrage rigide à surfaces d'appui coniques lors du mouvement de retrait de la vis, sous l'effet du vérin actionné par le liquide sous pression. Afin de bien faire comprendre l'invention, on va maintenant décrire à titre d'exemple non limitatif, en se référant aux figures jointes en annexe, un mode de réalisation d'un dispositif de reformage de tubes d'un générateur de vapeur d'un réacteur nucléaire à eau sous pression, du type selon l'invention. Les figures la, lb et lc montrent des extrémités de tubes comportant des déformations de différents types telles qu'elles peuvent apparattre après une certaine durée de fonctionnement d'un générateur de vapeur d'un réacteur nucléaire à eau sous pression. La figure 2 est une vue en coupe par un plan vertical de symétrie, d'un dispositif de reformage suivant l'invention en position de travail sous la plaque tubulaire d'un générateur de vapeur d'un réacteur nuclé aire à eau sous pression. La figure 3 est une vue en élévation latérale dtune variante de réalisation de l'outil de reformage. Sur la figure la, on voit l'extrémité d'un tube 1 d'un générateur de vapeur dans sa partie saillante par rapport à la face d'entrée de la plaque tubulaire, après un certain temps de fonctionnement du réacteur nucléaire. A la suite du choc d'un corps migrant, cette extrémité s'est repliée pour former une lèvre 3 obstruant partiellement le passage du tube 1. Sur la figure lb, on voit la même extrémité du tube dans une étape ultérieure où une seconde déformation 4 est apparue sous la forme d'une lèvre repliée vers l'intérieur du tube. Enfin, la figure lc montre l'évolution, après un -certain temps, du défaut 3 du tube représenté à la figure la, la partie repliée du tube 1 continuant à s'étendre de façon continue sur la périphérie de la partie saillante du tube. Il est à remarquer que dans tous les cas la partie détériorée du tube se limite à la partie saillante de ce tube par rapport à la plaque tubulaire. En effet, la partie du tube engagée dans l'orifice traversant la plaque tubulaire est soudée contre la paroi de cet orifice par dudgeonnage, c'est à dire par laminage contre la surface de l'orifice. Sur la figure 2, on voit le dispositif permettant de faire disparattre les déformations telles que représentées aux figures la, lb et lc à l'extrémité d'un tube 1 saillante par rapport à une plaque tubulaire 2. Le dispositif comporte un support 5 de forme annulaire présentant une partie 5a en saillie dans la direction radiale, percée de trous 6 pour la fixation amovible du support sous la plaque tubulaire 2. Cette fixation est assurée par des goujons 7 et des mandrins expansibles 8 engagés dans des tubes 10 voisins du tube 1 sur lequel on réalise le reformage de l'est trémité saillante. Le dispositif de reformage comporte un fourreau 11 engagé par sa partie antérieure dans le support 5 et fixé en place dans ce support par des vis 12. Le fourreau ll de forme cylindrique est disposé de façon que son axe ZZ' soit confondu avec l'axe du tube 1 dans lequel on effectue le reformage. Cette opération étant réalisée sur le générateur de vapeur tel qu'il se présente dans le réacteur nucléaire, la plaque 2 est horizontale et l'axe ZZ' est vertical. Le fourreau 11 est ouvert à sa partie supérieure qui constitue une couronne d'appui 13 venant en contact avec la face d'en trée 2a de la plaque tubulaire autour de l'extrémité saillante du tube 1. Le fourreau 11 est fermé à sa partie inférieure par un fond 14 et comporte une ouverture 16 dans sa paroi latérale en-dessous du support 5. En-dessous de l'ouverture 16 le fourreau est délimité par une paroi transversale 18 comportant une ouverture centrale 19 et fixée par un ensemble de vis 20 et 21 sur le fourreau 11. L'étanchéité entre la paroi transversale 18 et la surface intérieure du fourreau li est assurée par un joint 23. Dans le fond 14 est prévue une ouerture 25 pour le raccordement d'une canalisation 27 amenant de l'air sous pression dans la partie infé- rieure du fourreau ll De meme une ouverture 26 est prévue juste en-dessous de la paroi transversale 18 pour le raccordement d'une canalisation 28 per mettant d'amener de l'huile sous pression dans le fourreau 11. La partie du fourreau 11 située entre le fond les et la paroi transversale 18 ccstitue, ainsi que nous le verrons, la chambre d'un vérin pneumatique et hydraulique. L'ensemble du support 5 et du fourreau 11 constitue la partie fixe du dispositif de reformage. Ce dispositif comporte également une partie mobile constituée par un piston 30 mobile à l'illtdrieur de la chambre ménagée à la partie infE- rieure du fourrez 11, une tige 31 dont l'extrémité supérieure traverse la plaque transversale 18 par son ouverture centrale 19, un porte-outil 32 solidaire de l'extrémité supérieure de la tige 31 et enfin l'outil 34 constitué par une vis de reformage. Le piston 30 comporte un segment inférieur 35 et un segment supérieur 36 entre lesquels le piston est percé d'une ouverture 37 reliée à un canal 38 de mise à l'air libre usiné à l'intérieur et à la partie centrale de la tige 31 du vérin. La tige 31 est fixée sur le piston 30 par un écrou 39 vissé sur l'extrémité filetée 40 de cette tige. Des joints d'étanchéité 41 permettent d'assurer une jonction étanche entre la tige 31 et le piston 30. Un ensemble de joints -42 disposés autour de la tige 31 à l'inté- rieur de l'ouverture centrale 19 de la plaque transversale 18 permet d'assurer un passage étanche de cette tige dans la partie du fourreau disposée audessus de la plaque transversale 18 où cette tige est reliée au porte-outil 32. Les Joints 42 permettent un déplacement par glissement de la tige 31 dans l'ouverture 19 tout en gardant l'étanchéité. Le porte-outil 32 est constitué par un support 32a sur lequel est vissé dans sa partie supérieure un mors de traction 32b de l'outil 34. Le support 32a porte un moteur pneumatique 45 et un ensemble de pignons 46, 47, 48 permettant de transmettre le mouvement de rotation du moteur pneumatique 45 à l'outil 34. Le pignon 46 est fixé sur l'axe du moteur 45, le pignon intermédiaire 47 et le pignon d'entrainement 48 sont montés dans le support 32a par l'intermédiaire de paliers lisses à axes verticaux. Le pignon d'entrainement 48 comporte un perçage central sur toute sa hauteur, ce perçage central permettant la mise à l'air libre du canal 38 et l'engagement d'un axe 49 d'entrainement de l'outil 34. La partie supérieure 50 de l'ouverture prévue dans le pignon 48 a une forme prismatique à axe vertical correspondant à la forme de la partie inférieure de l'axe 49. La partie supérieure de cet axe 49 présente une forme identique à la forme de la partie engagée dans l'ouverture 50. Cette forme correspond à la section d'une surface prismatique par une surface torique de même axe, si bien que l'axe 49 permet non seulement l'entrainement en rotation par mise en correspondance des surfaces prismatiques mâle et femelle mais encore un léger pivotement par effet de rotule. La partie supérieure de l'axe 49 est introduite dans une ouverture 52 de forme prismatique identique à la forme de l'ouverture 50, usinée dans l'embase 34a de l'outil 34. Un ressort 53 permet de maintenir l'outil 34 en position haute, un certain jeu subsistant entre la partie supérieure de l'axe d'entrainement 49 et le fond de l'ouverture 52 de l'embase de l'outil 34. L'outil 34 est constitué par une vis à deux filets dont le diamètre extérieur correspond au diamètre nominal du tube 1. L'embase 34a de la vis 34 comporte une surface supérieure conique 34b dont la forme correspond à la forme d'une surface conique prévue à l'intérieur du mors de traction 32b solidaire du support 32a. Le ressort 53 et les portées coniques de la vis et du mors 32b permettent un centrage et un maintien de la vis avec son axe confondu avec l'axe ZZ' du tube, l'extrémité de la vis étant dirigée vers l'extrémité saillante du tube 1. Sur la figure 3, on voit une variante de réalisation de la vis 34 qui comporte trois filets successifs 55, 56 et 57 dont les diamètres extérieurs sont différents, le diamètre maximum correspondant au filet 56 étant égal au diamètre nominal du tube 1. Le diamètre du filet 57 est inférieur au diamètre du filet 56 et le diamètre du filet 55 est inférieur au diamètre du filet 57. On va maintenant décrire une opération de reformage d'un tube en utilisant le dispositif suivant l'invention. Le dispositif étant en place sous le tube 1 comme représenté à la figure 2, on alimente en air sous pression la partie inférieure de la chambre du vérin par l'intermédiaire de la conduite 27 et de l'orifice 25. Le piston, la tige et le porte-outil remontent vers le tube jusqu'au moment où l'extrémité de la vis 34 vient en contact avec le bord externe du tube 1. Le mouvement du porte-outil ne peut se poursuivre qu'en comprimant le ressort 53, puisque la vis vient buter sur les parties repliées de l'extrémité du tube telles que 3 et 4 représentées sur les figures la à lc. Les surfaces coniques quittent le contact et l'on met alors en fonctionnement le moteur pneumatique 45 qui entraine la vis 34 en rotation à une vitesse sensiblement égale à 100 tours par minute. A ce moment, la vis n'est plus maintenue dans le support 32a que par un montage articulé comportant l'axe à rotule 49 et le ressort 53. Cette vis peut donc s'orienter avec un léger décalage par rapport à l'axe du tube, ce qui facilite son introduction dans le tube par accomodation avec la partie déformée de ce tube au cours de la rotation de la vis 34. La profondeur de pénétration de la vis 34 est repérée et lorsque cette profondeur correspond à une position des filets au-delà de la partie saillante du tube, on arrete le moteur pneumatique 45 et l'alimentation en air sous pression de la chambre du vérin par la conduite 27 On alimente alors la partie supérieure de la chambre du vérin en huile sous pression par la conduite 28. Le mors de traction à surface conique redescend contre la surface d'appui conique de l'embase 34a de la vis 34, ce qui permet de réaliser une liaison rigide entre le vérin de traction et la vis 34.La pression du fluide hydraulique est de 100 bars, ce qui permet de limiter l'effort de traction sur la vis à une tonne, dans le cas d'un outillage utilisé pour le reformage des tubes d'un générateur de vapeur d'un réacteur nucléaire à eau sous pression. La vis revient alors dans sa position telle que représentée à la figure 2 et au cours de son mouvement d'extraction dans la partie saillante du tube, cette vis effectue le redressement et le réalésage du tube 1 dont la surface intérieure est de nouveau parfaite. Au cours de la traction l'ou tillage s'appuie sur la face de sortie 2a de la plaque tubulaire par l'in termédiaire de la couronne d'appui 13. Lors du mouvement vers l'avant de la vis sous l'effet de l'air sous pression, l'effort de poussée nécessaire sur la vis reste très faible, la pression de l'air ne dépassant pas 10 bars. De plus, la compressibilité de l'air permet en même temps que le montage articulé avec ressort de compression de la vis, d'éviter tout risque d'enfoncement de la partie saillan te -du tube. Lorsqu'on utilise une vis de forme spéciale telle que représentée à la figure 3, on s'assure, lors du mouvement de pénétration de la vis que le filet de plus grand diamètre 56 se trouve au-delà de la partie saillante du tube avant d'arrêter le mouvement de rotation et le mouvement de pénétration de la vis. Lors du mouvement d'extraction de cette vis, c'est le filet 56 qui réalise l'opération de redressement et de réalésage de la partie saillante du tube. Les filets 55 et 57 servent à faciliter l'introduction de la vis et son extraction respectivement. Lorsque l'opération est terminée sur un tube 1 du faisceau tubulaire, on déplace l'outillage dans une autre position, en face d'un nouveau tube à reformer, en manoeuvrant les moyens de fixation 7 et 8 du support 5. On voit que les principaux avantages du dispositif suivant l'invention sont de permettre une introduction aisée de l'outil dans le tube à reformer, quelle que soit la déformation de ce tube ainsi qu'un reformage et un réalésage parfaits de la surface intérieure de l'extrémité saillante de ce tube. L'invention ne se limite pas au mode de réalisation qui vient d'être décrit ; elle en comporte au contraire toutes les variantes. C'est ainsi qu'on peut imaginer un moyen de fixation et d'entrainement souple et articulé de la vis sur le porte-outil différent de celui qui a été décrit qui comportait un axe à rotule et un ressort hélicotdal. On peut également imaginer d'autres modes de réalisation du systeme d'entrainement en rotation de la vis et des moyens de fixation de l'outil sur la plaque tubulaire. Enfin, le dispositif-de reformage suivant l'invention est utilisable non seulement dans le cas des générateurs de vapeur de réacteurs nucléaires à eau sous pression mais également dans le cas de tout générateur de vapeur ou échangeur de chaleur comportant une plaque tubulaire et un faisceau de tubes dont les extrémités saillantes par rapport à la face d'entrée de la plaque tubulaire peuvent entre déformées par chocs de particules transportées par le fluide d'échange. REVENDICATIONS 1.- Dispositif de reformage de l'extrémité d'un tube (1) dans un générateur de vapeur comportant une plaque tubulaire (2) et un faisceau de tubes traversant la plaque perpendiculairement à celle-ci de façon que les extrémités des tubes (1) soient légèrement saillantes sur une des faces (2a) de la plaque tubulaire ou face d'entrée, le fluide apportant la chaleur de vaporssation pénétrant dans les tubes (1) au niveau de la face d'entrée (2a) de la plaque tubulaire et entrainant éventuellement des corps migrants susceptibles de détériorer l'extrémité des tubes caractérisé par le fait qu'il comporte - un support (5) muni de moyens (6, 7, 8) pour la fixation du dispositif sur la face d'entrée (2a) de la plaque tubulaire, au voisinage du tube (1) sur lequel on effectue le reformage, un fourreau cylindrique (11) solidaire du support et coaxial au tube (1) quand le dispositif est en position de service, fermé par un fond (14) à l'une de ses extrémités et ayant son autre extrémité (13) ouverte, disposée vers la face d'entrée de la plaque tubulaire autour du tube (1), la partie de ce fourreau (11) éloignée de la plaque tubulaire (2) constituant la chambre d'un vérin limitée d'un coté par le fond (14) du fourreau (11) et de l'autre par une paroi transversale (18) ayant une ouverture (19) à sa partie centrale, cette chambre étant en communication avec une conduite de gaz sous pression (27) au voisinage du fond du fourreau (14) et avec une conduit te de liquide sous pression (28) au voisinage de la paroi transversale (18), - et un ensemble mobile dans le fourreau (11) suivant la direction axiale du tube (1) comportant un piston (30) mobile dans la chambre du vérin, une tige axiale (31) solidaire du piston (30) traversant de façon étanche gracie à des joints (42), la paroi transversale (18) par son ouverture centrale (19), un porte-outil (32) solidaire de l'extrémité de la tige (31) traversant la paroi transversale (18) et portant une vis de reformage (34) dont le diamètre extérieur maximum des filets correspond au diamètre nomi- nal du tube (1), des moyens d'entrainement en rotation (45, 46, 47, 48, 49) de la vis (34) en rotation autour de son axe et des moyens de centrage et de maintien (32b, 34b et 53) de la vis (34) dans la direction axiale avec on extrémité dirigée vers l'extrémité du tube (1), ces moyens de centrage et de maintien étant constitué par un ensemble articulé (49, 53) mis en oeuvre lors du mouvement de pénétration de la vis (34) dans le tube (1) sous l'effet du vérin actionné par le gaz sous pression et un ensemble de centrage rigide (32b, 34b) à surface d'appui conique, lors du mouvement de retrait de la vis (34) sous l'effet du vérin actionné par le liquide sous pression. 2.- Dispositif de reformage suivant la revendication 1, caractérisé par le fait que le porte-outil (32) de l'ensemble mobile est constitué par un support (32a) portant un moteur (45) et des pignons (46, 47, 48) et un mors de traction à surface conique, que la vis (34) comporte une embase (34b) comportant une surface d'appui conique correspondant à la surface d'appui du mors (32b), et que le pignon (48) disposé à l'aval de la chatne cinématique d'entrainement de la vis (34) et l'embase de la vis (34a) comportent des ouvertures prismatiques (50, 52) en vis-à-vis dans lesquelles sont introduites les extrémités d'un axe d'entrainement (49) constituant deux rotules, un ressort hélicoldal (53) disposé axialement étant intercalé entre l'embase (34a) de la vis (34) et le pignon (48) pour le maintien de la partie conique (34b) de l'embase-de la vis (34) contre la partie conique correspondante du mors (32b), un jeu axial existant alors entre l'une des extrémités de l'axe (49) et le fond de l'ouverture prismatique (52) ménagée dans la vis (34). 3.- Dispositif de reformage suivant l'une quelconque des revendications 1 et 2, caractérisé par le fait que la vis (34) comporte un filet médian (56) ayant pour diamètre extérieur le diamètre nominal du tube (1) et deux filets (55, 57) disposés de part et d'autre du filet (56) ayant un diamètre extérieur inférieur au diamètre nominal du tube. 4.- Dispositif de reformage suivant l'une quelconque des revendications 1, 2 et 3, caractérisé par le fait que l'extrémité ouverte du fourreau cylindrique est constitué par une partie annulaire (13) en contact avec la face d'entrée (2a) de la plaque tubulaire (2), dans la position de. service du dispositif. 5.- Dispositif de reformage suivant l'une quelconque des revendications 1 à 4, caractérisé par le fait que le piston (30) du vérin comporte deux joints (35, 36) sur sa surface latérale en contact avec la surface intérieure de la chambre du vérin et un conduit (37) entre ces deux joints débouchant sur cette surface latérale du piston et mis en communication avec un conduit (38) traversant la tige du vérin et mis à l'air libre.