Brevet FR2563127A1 — publié le 19851025

Dispositif et procédé pour chemiser des tubes par effet hydro-electrique. La présente invention a pour objet un dispositif et un pro cédé pour le chemisage des tubes par effet hydro-électrique. Le secteur technique de l'invention est celui de la construc tion et/ou de la réparation des appareils comportant des faisceaux de tubes tels que des échangeurs ou analogues. Les procédés hydro-électriques connus pour le formage des métaux consistent à provoquer une onde de pression dans une chambre remplie d'un liquide isolant. Cette onde est notamment produite par un filament ou fil explosible, lequel est placé au centre du tube à déformer, dans ledit liquide isolant, par exemple de l'eau et engendre la création d'un plasma au moment du passage de l'impulsion électrique déclenchée par la décharge rapide d'une batterie de condensateur. La grande quantité de gaz produite provoque une onde de choc qui est transmise par l'eau au tube qui est contraint de se déformer en augmentant son diamètre. L'objectif de la présente invention est l'application de ce procédé à la mise en place de chemises dans des tubes, par exemple d'appareils comportant des faisceaux de tubes tels que des échangeurs, condenseurs, évaporateurs ou autres en vue de leur construction ou encore de leur réparation. Cet objectif est atteint par le dispositif de chemisage de tubes par effet hydro-électrique selon l'invention, caractérisé en ce qu'il se compose en combinaison d'un élément tubulaire de chemisage d'un diamètre externe légèrement inférieur au diamètre interne du tube à chemiser dans lequel élément tubulaire est disposé un ensemble de deux électrodes rendues solidaires dudit élément tubulaire de chemisa ge, lesquelles électrodes sont reliées mécaniquement l'une à l'autre par des moyens résistant à la traction; de moyens d'étanchéité qui entourent les électrodes et qui délimitent avec celles-ci au moins une chambre remplie d'un liquide isolant et dans laquelle chambre s'étend un filament qui relie lesdites électrodes dont une est reliée au câble d'alimentation, lui-même connecté à un générateur d'impulsion électrique. Dans un mode de réalisation ladite chambre se compose d'un tube en matériau isolant emmanché autour des électrodes. Pour assurer l'étanchéité les électrodes comportent à leur périphérie extérieure une gorge dans laquelle est placé un joint d'étanchéité mis au contact dudit tube isolant. Ladite chambre comporte au moins un élément séparateur qui la divise en au moins deux parties et chaque électrode est reliée audit élément par un filament. De préférence, l'élément séparateur adopte la forme d'unnoyaucoulissant juste dans ledit tube isolant. Dans l'application du dispositif au chemisage d'un tube fissuré, le noyau est d'une longueur au moins égale à la longueur de la fissure. L'extrémité conique des électrodes et cellesdudit noyau sont coniques. Les sommets des cônes sont situés sur l'axe longitudinal du dispositif, dans lequel axe s'étendent lesdits filaments. De préférence, les moyens qui relient mécaniquement les électrodes consistent en une tresse tubulaire. Cette tresse entoure le tube isolant et est fixée à une des électrodes et au câble au moyen de bagues dont une enserre la tresse autour de l'électrode opposée au câble et l'autre enserre la tresse autour du câble. La bague qui entoure ladite électrode coulisse juste dans l'élément tubulaire de chemisage et la bague qui entoure ledit câble coulisse juste dans le tube à chemiser. Dans un mode de réalisation du dispositif avec retour de courant par le tube, la tresse est, par une de ses extrémités, au contact de ladite électrode et est, par son autre extrémité, isolée du câble d'alimentation. Dans un autre mode de réalisation du dispositif avec retour de courant par le câble, le câble est un coaxial comportant une âme entourée de conducteurs isolés de celle-ci et ladite âme est reliée au filament qui relie les électrodes et le noyau et la tresse qui relie mécaniquement les électrodes, est, par une de ses extrémités mise au contact de ladite électrode située à l'opposé du câble et est, par son autre extrémité, au contact desdits conducteurs du câble coaxial qui entourent l'âme. Pour la réparation des tubes fissurés, l'objectif est également atteint par le procédé selon l'invention mettant en application le dispositif qui vient d'être décrit, lequel procédé se caractérise par les opérations suivantes - on détermine l'emplacement de la fissure; - on introduit dans le tube défectueux et par une de ses extrémités ledit dispositif en agissant sur le câble d'alimentation et on le positionne de telle sorte que le noyau s'étende sur la longueur de la fissure; - on déclenche l'impulsion électrique pour solidariser la chemise dans le tube en provoquant des déformations de part et d'autre de la fissure, - et on retire l'ensemble des deux électrodes et du noyau en agissant sur le câble d'alimentation. L'invention a pour résultat le chemisage des tubes par application de l'effet hydro-électrique pour la construction d'appareils à faisceaux tubulaires ou la réparation de tubes équipant de tels appareils. La réparation des tubes présentant des défauts, par exemple des fissures, et équipant des échangeurs installés n'est pas une opération aisée notamment lorsque l'échangeur est situé dans des locaux dangereux par exemple dans le cas des générateurs de vapeur des centrales nucléaires, du fait du manque d'accès et des dangers consécutifs à la radioactivité qui est présente dans l'échangeur. Le procédé et le dispositif selon l'invention permettent de réaliser une telle opération dans de meilleures conditions techniques et économiques, en regard des procédés traditionnels comme la soudure, le dudgeonnage, le brasage, etc. L'opération de chemisage est instantanée (temps inférieur à une seconde) et la mise en place de l'outillage ne présente pas de difficulté. Cette opération peut être réalisée à une distance pouvant être de plusieurs mètres. En outre, le chemisage s'effectue sans échauffement des pièces. La liaison entre la chemise et le tube n'est pas une soudure mais un excellent sertissage d'une parfaite étanchéité. D'autres avantages et les caractéristiques de l'invention ressortiront encore à la lecture de la description suivante d'un dispositif de chemisage et du procédé d'application de ce dispositif à la réparation des tubes fissurés, en référence au dessin sur lequel - la figure I est une vue en coupe diamétrale d'un tube et d'un dispositif de chemisage selon l'invention avec retour du courant par le tube; - la figure 2 est une vue en coupe diamétrale du tube chemise au moyen du dispositif de la figure 1; - la figure 3 est une vue en coupe diamétrale d'un tube et d'un dispositif de chemisage selon l'invention avec retour du courant par le câble; - la figure 4 est une coupe diamétrale d'un tube chemisé au moyen du dispositif de la figure 3. On se reporte d'abord à la figure 1 du dessin, qui représente un mode d'exécution du dispositif de chemisage selon l'invention avec retour de courant par le tube. Celui-ci se compose d'un élément tubulaire de chemisage (1), lequel se présente sous la forme d'une partie de tube cylindrique dont le diamètre externe est légèrement inférieur au diamètre interne du tube à chemiser 2, de telle sorte que le tube 1 peut coulisser librement dans le tube 2. Le tube I est obturé à l'une de ses extrémités par une électrode (3), laquelle comporte un rétreint cylindrique 3a se terminant par une extrémité conique 3b et donnant naissance à un épaulement 3c. L'électrode 3 est creuse et comporte, à sa périphérie externe, une gorge 3d dans laquelle est disposé un joint d'étanchéité 4 par exemple un joint torique. Le tube 1 comporte, du côté de son autre extrémité, une seconde électrode 5 semblable à l'électrode 3,laquelle électrode 5 comporte une extrémité conique Sa, dirigée du côté de l'électrode 3. Cette électrode 5 est creuse et comporte à sa périphérie externe, une gorge 5b dans laquelle est engagé un joint d'étanchéité 6. L'électrode 5 est engagée serré dans un tube isolant 7 par exemple en chlorure de polyvinyle, lequel s'étend d'une électrode 5 à l'autre 3 dont le rétreint 3a est engagé dans ledit tube qui est mis en appui sur l'épaulement 3c de l'électrode. Les joints toriques 4 et6 assurent l'étanchéité entre le tube 7 et les électrodes 3/5, lesquelles délimitent une chambre hermétiquement fermée pouvant être divisée en plusieurs partie. De préférence et pour réaliser dans les meilleures conditions techniques et économiques le chemisage d'un tube fissuré par exemple, ladite chambre est divisée en deux parties formant chacune une chambre 8/9, séparées l'une de l'autre par un élément séparateur 10 qui par exemple adopte la forme d'un noyau cylindrique d'un diamètre sensiblement égal au diamètre interne du tube isolant 7, de telle sorte que le noyau est engagé serré dans ledit tube. Le noyau 10 est relié aux électrodes 3/5 par ses extrémités 10a/lOb par un filament ou fil explosible couramment utilisé dans la technique de formage et de soudage hydro-électrique, lesquelles extrémités 10a/10b sont coniques et de préférence de même conicité que celles des électrodes 3/5. Le noyau 10 est relié à l'électrode 3 par un fil 11 et à l'électrode 5 par un fil 12. Le noyau 10 et les électrodes 3 et 5 sont réalisés en un ma tériau bon conducteur de courant tel que le cuivre ou l'aluminium. Ils peuvent, comme les filaments et l'élément tubulaire de chemisage, être réalisés en acier inoxydable dans le cas où l'intervention est pratiquée en milieu contaminé, par exemple dans le domaine nucléaire. Le noyau 10 est situé au milieusentre lesdites électrodes 3/5, de telle sorte que les chambres 8/9 sont de même volume. De façon connue, les fils 11/12 sont dans un milieu isolant non compressible, par exemple de l'eau qui occupe le volume total de chaque chambre. L'emplacement du noyau 10 correspond la dégradation cons tatée sur le tube 2, par exemple une fissure 13, les chambres 8/9 correspondant aux parties 14/15 du tube 2 et de la chemise 1 devant être déformées. De préférene on utilise un noyau 10 ayant une longueur au moins égale à la longueur de la fissure relevée sur le tube à réparer, de telle sorte que les déformations consécutives à l'effet hydro-élec- trique se produisent de part et d'autre de la fissure. L'électrode 5 et le fil explosible 12 sont raccordés à un câble d'alimentation 16 sensiblement de même diamètre externe que celui de ladite électrode, lequel câble est engagé serré dans le tube iso lant 7. Dans le mode d'exécution de la figure 1, le câble 16 est con necté à une polarité du générateur d'impulsion électrique, l'autre pola rite étant raccordée au tube 2. Les deux électrodes 3/5 sont reliées ensemble mécaniquement par des moyens résistant à la traction et bons conducteurs de courant, de préférence une tresse tubulaire en acier, par exemple inoxydable 17 s'étendant de l'électrode 3 au câble 16, laquelle tresse enveloppe l'extrémité dudit câble, le tube isolant 7 et l'électrode 3. La fixa tion de cette tresse 17 est réalisée au moyen de deux bagues métalli ques, par exemple en acier inoxydable. L'électrode 3 comporte,à l'opposé de son extrémité conique 3b, un second rétreint 3e qui est entouré par la tresse 17. Celle-ci est immobilisée par la bague 18 emmanchée force autour de la tresse qui est ainsi inserrée entre la bague 18 et l'électrode 3. La fixation de la tresse à son autre extrémité est réalisée de façon semblable. La tresse est immobilisée par la bague 19, emmanchée forcé autour de la tresse qui est iqsérrée entre la bague et le tube isolant 7, ou, en variante (non représenté) la gaine du câble d'alimentation 16. La baue 19 est mise au contact de l'élément de chemisage 1 et est d'un diamètre externe légèrement inférieur au diamètre interne du tube à chemiser 2. La bague 18 est d'un diamètre externe légèrement inférieur au diamètre interne de l'élément de chemisage 1. Le courant provenant du générateur d'impulsions par le câble d'alimentation 16 passe par les électrodes 3/5 et le noyau 10, reliés par les filaments 11/12 et dans l'instant qui précède la fusion des filaments au moment de la production de l'arc générateur du plasma gazeux, retourne audit générateur par le contact établi entre les électrodes 3, la tresse 17, les bagues 18/19, la chemise 1 et le tube 2. Un autre mode d'exécution du dispositif selon l'invention dans lequel le retour de courant se fait par le câble d'alimentation est illustré à la figure 3. A l'exception du câble d'alimentation et de son montage, les autres composants du dispositif sont identiques à ceux qui composent le dispositif qui vient d'être décrit en référence à la figure 1. Dans ce mode d'exécution, le câble d'alimentation 20 est un coaxial dont l'âme 20a est mise au contact de l'électrode 5 et est reliée au filament 12 qui relie cette électrode au noyau 10. De façon connue dans de tels câbles, cette âme 20 est isolée par une gaine intérieure 20b, laquelle est entourée par des conducteurs 20c formant une tresse protégée par une gaine extérieure 20d. Dans le dispositif de la figure 3, la tresse 20c est dénudée et les conducteurs qui la constituent sont enchevêtrés avec les conducteurs qui composent la tresse de fil d'acier 17 qui assure la liaison mécanique des électrodes 3/5. La bague 19 est emmanchée forcé autour des brins enchevêtrés des deux tresses 17/20c et est placée entre la chemise 1 et la gaine extérieure du câble 20d. Le courant provenant du générateur d'impulsion par l'âme 20a du câble coaxial 20 passe par les électrodes 3/5, le noyau 10 relié par les fils explosibles 11/12 et dans le laps de temps qui précède la fusion desdits fils au moment de la production de l'arc générateur du plasma gazeux, retourne au générateur d'impulsion par la tresse 20c/ 17 mise au contact de l'électrode 3. La bonne propagation de l'onde de pression dans les chambres 8/9 est notamment conditionnée par la forme conique des extrémités des électrodes 3/5 et du noyau 10. Les figures 2 et 4 illustrent le chemisage réalisé à partir des dispositifs des figures 1 et 3. Le sertissage de l'élément de chemisage 1 dans le tube 2 est réalisé par déformation et augmentation du diamètre des deux tubes 1/2 des zones 14/15 qui correspondent aux chambres 8/9 et de part et d'autre de la figure 13. En fonction du chemisage à réaliser, il pourra être procédé à la déformation d'une seule zone ou de plusieurs, réparties de part et d'autre de la fissure. Pour réaliser une seule déformation3 les électrodes 3 et 5 sont réunies l'une à l'autre par un filament et délimitent, avec le tube isolant 7, une seule chambre dans laquelle on produit l'onde de choc selon le procédé hydro-électrique. Pour obtenir plusieurs déformations, on dispose entre les électrodes 3/5 plusieurs noyaux 10 reliés ensemble et aux électrodes par des fils explosibles. Le dispositif selon l'invention dans l'un ou l'autre mode d'exécution facilite le chemisage des tubes. Après que l'ensemble des composants aient été assemblés, il se présente sous la forme d'un tube 1 prolongé à une extrémité par un câble électrique d'alimentation 16/20. Pour la réparation d'un tube fissure, on détecte d'abord l'emplacement de la fissure. On introduit ensuite dans le tube défectueux 2 ledit dispositif contenu dans l'élément tubulaire -de chemisage 1, en agissant sur le câble 16/20 et on le positionne de telle sorte que le noyau 10 soit placé au droit de la fissure et s'étende sur la longueur de celle-ci. On raccorde le câble du dispositif à un générateur d'impulsion électrique et on déclenche une impulsion pour solidariser la chemise 1 et le tube 2 par déformation de leur diamètre de part et d'autre de la fissure. Le sertissage étant réalisé, on retire les électrodes 3/5 entre lesquelles se trouve le noyau 10 prisonnier dans la tresse 17 en tirant sur le câble 16/20. L'opération peut être faite à distance après repérage des parties des tubes dégradées REVENDICATIONS 1. Dispositif de chemisage de tubes par effet hydro-électrique, caractérisé en ce qu'il se compose en combinaison d'un élément tubulaire de chemisage (1) d'un diamètre externe légèrement inférieur au diamètre interne du tube (2) à chemiser dans lequel élément tubulaire (1) est disposé un ensemble de deux électrodes (3/5) rendues solidaires dudit élément tubulaire de chemisage, lesquelles électrodes (3/5) sont reliées mécaniquement l'une à l'autre par des moyens (17) résistant à la traction; de moyens d'étanchéité (4/6/7) qui entourent les électrodes et qui délimitent avec celles-ci au moins une chambre (8/9) remplie d'un liquide isolant et dans laquelle chambre s'étendunfilament (11/12) qui relie lesdites électrodes (3/5) dont une (5) est reliée à un câble d'alimentation (16/20) lui-même connecté à un générateur d'impulsion électrique. 2. Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que la chambre (8/9) se compose d'un tube en matériau isolant (7) emmanché autour des électrodes (3/5). 3. Dispositif selon l'une quelconque des revendications 1 et 2, caractérisé en ce que les électrodes (3/5) comportent, à leur péripherie extérieure, une gorge (3d/5b) dans laquelle est placé un joint d'étanchéité (4/6) mis au contact dudit tube isolant (7). 4. Dispositif selon l'une quelconque des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que ladite chambre comporte au moins un élément séparateur (10) qui la divise en au moins deux parties (8/9) et que chaque électrode (3/5) est reliée audit élément par un filament (11/12). 5. Dispositif selon la revendication 4, caractérisé en ce que ledit élément séparateur (10) adopte la forme d'un noyau coulissant juste dans ledit tube isolant (7). 6. Dispositif selon l'une quelconque des revendications 4 et 5, appliqué au chemisage d'un tube fissuré, caractérisé en ce que ledit noyau (10) est d'une longueur au moins égale à la longueur de la fissure. 7. Dispositif selon l'une quelconque des revendications 1 à 6, caractérisé en ce que les extrémités (3b/5a) des électrodes sont coniques. 8. Dispositif selon l'une quelconque des revendications 1 à 6, caractérisé en ce que les extrémités (3b/5a) des électrodes et celles (lOa/lOb) dudit noyau sont coniques, dont les sommets des cônes sont situes sur l'axe longitudinal du dispositif et dans lequel axe s'étendent les filaments (11/12). 9. Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que les moyens qui relient mécaniquement les électrodes (3/53 consistent en une tresse tubulaire (17). 10. Dispositif selon l'une quelconque des revendications 1 à 9, caractérisé en ce que ladite tresse (17) entoure le tube isolant (7) et est fixée à une des électrodes (3) et au câble (16/20) au moyen de bagues dont une (18) enserre la tresse (17) autour de l'électrode (3), opposée au câble et l'autre (19) enserre la tresse (17) autour du câble (16/20). 11. Dispositif selon la revendication 10, caractérisé en ce que la bague (18) qui entoure ladite électrode (3) coulisse juste dans l'élément tubulaire de chemisage (1) et la bague (19) qui entoure ledit câble (16/20) coulisse juste dans le tube à chemiser (2). 12. Dispositif selon l'une quelconque des revendication 1 à 11, caractérisé en ce que la tresse (17) est, par une de ses extrémités, au contact de ladite électrode (3) et est, par son autre extrémité, isolée du câble d'alimentation (16). 13. Dispositif selon l'une quelconque des revendications 1 à 11 dont le câble d'alimentation (20) est un coaxial comportant une (20) entourée de conducteurs (20c) isolés de l'âme, caractérisé en ce que l' me (20a) dudit câble est reliée au filament (12) qui relie les électrodes (3/5) et le noyau (10) et que la tresse (17) est, par une de ses extrémités, mise au contact de ladite électrode (3) et est, par son autre extrémité, au contact desdits conducteurs (20c) du câble coaxial qui entourent l'âme (20a). 14. Procédé de réparation de tubes fissurés mettant en appliation le dispositif selon l'une quelconque des revendications 1 à 13, caractérisé par les opérations suivantes - on détermine l'emplacement de la fissure (13); - on introduit dans le tube défectueux et par une de ses extrémités ledit dispositif en agissant sur le câble d'alimentation (16/ 20) et on le positionne de telle sorte que le noyau (10) s'étende sur la longueur de la fissure (15); - on déclenche l'impulsion électrique pour solidariser la chemise (1) dans le tube (2) en provoquant des déformations de part et d'autre de la fissure (15), - et on retire l'ensemble des deux électrodes (3/5) et du noyau (10) en agissant sur le câble d'alimentation (16.20).