Brevet FR2578957A1 — publié le 19860919

AMELIORATIONS AUX CENERATEURS DE VAPEUR DES RF > CTEURS NUCLéAIRES L'invention concerne un nouveau mode de constitution des générateurs de vapeur destiné à éviter les attaques de corrosion sur les tubes, au niveau supérieur de la plaque tubulaire. Plusieurs facteurs sont connus qui conduisent à l'apparition de fissures dans les tubes des générateurs de vapeur (GV), et qui, se généralisant, conduisent à devoir les réparer, et à défaut devoir les remplacer. Citons en particulier: a) la formation de dépôts entre la plaque tubulaire et les tubes lorsque ceux ci ne sont pas fermement appuyés contre les perçages de la plaque tubulaire, b) la formation de dépôts adhérents sur la face supérieure de la plaque tubulaire (côté secondaire), dépôts qui changent les régimes de température et la chimie de liteau au niveau des tubes, c) les contraintes résiduelles des tubes de GV, qui conjuguées aux facteurs précédents, conduisent à des corrosions sous tension. Il s'agit en particulier de contraintes situées dans la zone dite de transition, juste où les tubes sortent de la plaque tubulaire. Cette zone correspond à la fin de l'expansion du tube, expansion destinée à créer une étanchéité "mécanique" entre les tubes et la p##laque. Cette expansion se fait soit par des charges explosives, soit encore et plus fréquemment, par dudgeonnage (expansion mécanique par des galets écartés progressivement. C'est une déformation plastique qui inévitablement entraine des contraintes résiduelles et souvent un laminage longitudinal du tube. Par ailleurs, le contrôle d'exécution de ces procédés mécaniques d'expansion des tubes est délicat, et lton ne dispose pas actuellement de méthodes de contrôle de qualité bien adaptées. Le détensionnement thermique de ces contraintes reste délicat du fait que les températures de relaxation de l'Inconel sont supérieures à celles admissibles par le matériau de la plaque tubulaire. Le détensionnement par effet mécanique tel le grenaillage ou autre, ne peut s'envisager que pour la surface intérieure des tubes, la surface extérieure restant inaccessible. La présente invention a pour objet une conception d'assemblage qui permet d'éviter de recourir aux procédés mécaniques d'expansion des tubes; et gràce à laquelle ne seront crées dans les tubes lors du processus d'assemblage, que des tensions dont on sait se défaire sans porter préjudice à la plaque tubulaire. La figure 1 schématise la configuration de GV de réacteurs à eau pressurisée. Au dessus dé la botte à eau 901 du GV se situe la plaque tubulaire 902 de distribution des tubes 903. Chaque tube effectue un aller et retour à la boîte à eau. Les tubes 903 sont distribués sur la plaque tubulaire 902 selon une trame ou réseau, définie par sa nature (pas carré ou équilatéral), par la valeur du pas du réseau, et le diamètre des tubes. La figure 2 montre la fixation d'un tube 903 sur la plaque tubulaire 902. Il est fréquemnient dudgeonné (expansion mécanique par un outil à galets) sur toute l'épaisseur de la plaque 902, soudé en 904 sur le revètement inférieur 910, et reprend son diamètre initial 903 directement ou par une zone de transition d'expansion 905. La figure 3 montre la constitution de la plaque tubulaire telle que proposée dans l'invention, avant mise en place des tubes du générateur de vapeur, en différentes versions de réalisation. La figure 4 schématise le soudage interne d'un tube vapeur sur une manchette pré-installée sur la plaque tubulaire. La figure 5 se refère à l'assemblage des tubes sur la plaque manchonnee. Il stagit d'abord selon cette invention, de constituer une plaque tubulaire qui sera pourvue d'un revètement (généralement en Inconel sur chacune de ses faces, un revètement 910 sur la face inférieure faisant partie du circuit primaire, et un revètement 911 sur la face supérieure côté circuit secondaire. Après cette opération, la plaque tubulaire est percée. Des logements coniques 912 ou cylindriques 913 sont alors usinés en extrémité de chaque perçage de la face supérieur, dans le revètement 911. Des manchettes 914 sont alors introduites dans chacun des perçages, manchettes qui seront directement soudées aux revètements. Chaque manchette possède un épaulement (conique 915, ou cylindrique 916) qui vient dans le logement usiné précédent. Du côté de l'épaulement la manchette se prolonge en 917 sur une ou plusieurs dizaines de millimètres au dessus de la plaque tubulaire; et c'est sur cette extrémité dépassante que sera ultérieurement rabouté un tube du GV. L'épaulement est alors soudé dans son logement par un faisceau d'électrons ou par laser, techniques compatibles avec le dépassement de la manchette; la soudure affecte la forme effilée classique 924. L'autre extrémité 920 de la manchette est soudée sur le revètement 910, soit directement et sans accostage lorsqu'il s'agit d'un soudage par faisceau d'électrons (soudure 921), soit encore sur une bague intermédiaire d'ajustement 922 par soudage par électrons ou par soudage à clin 923. Après soudage des manchettes les soudures seront détensionnées. Pour relaxer les contraintes de tension, on pourra par exemple recourir à un dudgeonnage (rolling) de la manchette au droit de chacune des soudures: du fait de la configuration de l'assemblage, ce dudgeonnage n'entrain qu'une déformation minime du diamètre intérieur du tube. Une autre méthode de détensionnement consiste à utiliser les procédés classiques de sablage, de grenaillage, ou encore de martelage de la surface des soudures manchette/plaque tubulaire, lesquelles sont directement accessibles. La plaque tubulaire ainsi constituée n'offre aucun risque mécanique de pénétration de l'eau entre plaque tubulaire et manchettes, du côté du cicuit secondaire comme du côté du circuit primaire. La plaque tubulaire ayant été assemblée au corps du générateur de vapeur, les tubes sont mis en place. Lors de cette opération en atelier, 11 enveloppe du GV est à lthorizontale, les tubes sont enfilés dans les entretoises et ils viennent s'engager sur des "épées de centrage" pré-introduites dans les manchettes, pour arriver au contact de l'extremite 917 des manchettes. Ces épées possèdent une électrode permettant d'effectuer le pointage par soudage. L'assemblage final est réalisé par une soudure de raboutage à l'aide d'une canne de soudage interne 933. Pour effectuer correctement ce type de soudure, il est nécessaire d'assurer une protection de gaz neutre à l'envers de la soudure, c'est à dire à l'extérieur du joint. Pour ce faire, un manchon élastique 930 est placé autour du joint 931 à rabouter, qui a pour fonction de confiner une atmosphère de gaz neutre 932 sur la paroi extérieure du joint à souder. Ces manchons ou chambres élastiques 930 sont mises en place par un bras de positionnement 935 porté par un dispositif 934 commandé distance, capable de se déplacer verticalement en prenant appui sur les rangées de tubes vapeur 903 au fur et à mesure de leur montage. Deux trous d'homme 936 et 937 seront ménagés en vis à vis dans le corps du GV de façon à permettre la mise en place du dispositif, et au besoin une intervention manuelle. La soudure est ensuite détensionné par une canne chauffante qui la porte aux environs de 720 C, cette opération n'affectant pas les caractéristiques mécaniques de la plaque tubulaire. REVENDICATIONS: 1. Générateur de vapeur pour réacteur nucléaire à eau pressurisée caractérisé en ce que la plaque tubulaire reçoit deux revètements protecteurs contre la corrosion (en acier inoxydable, en Inconel..): l'un 910 sur la face exposée au circuit primaire, l'autre 911 sur celle exposée au circuit secondaire; et que des manchettes 915 en Inconel ou autre matériau anticorrosion, sont soudées de part et d'autre de la plaque tubulaire, sur ces revètements. 2. Générateur de vapeur selon 1, où les manchettes possèdent une extrémité dépassante 918 côté du circuit secondaire, et où les tubes 903 de l'échangeur y sont raboutés par soudage, par l'intérieur de la manchette. 3. Générateur de vapeur selon 2, où les manchettes 915 ont un épaulement cylindrique 917 ou conique 916 venant se loger dans un appui femelle correspondant usiné dans le revètement de la plaque tubulaire exposé au circuit secondaire. 4. Plaque tubulaire d'un générateur de vapeur selon 1, où les soudures 921 et 924 des manchettes sont réalisées par un faisceau d'électrons. 5. Générateur de vapeur selon 3, où une bague intercalaire est introduite dans un logement usiné dans le revètement de la face "primaire", et où l'assemblage entre la manchette et la plaque tubulaire implique une double soudure: l'une entre la plaque et la bague, l'autre entre la bague et le revètement. 6. Générateur de vapeur selon 1, où les soudures des manchettes sont détensionnées par un procédé mécanique: a) soit par une expansion mécanique de la manchette, limitée à la zone située au droit des cordons de soudage 921 et 924. b) soit par martelage, grenaillage, ou sablage de la surface des cordons de soudage sur les faces de la plaque tubulaire. 7. Procédé de soudage interne de raboutage selon 2, où une protection par gaz neutre est crée localement à l'envers de la soudure par une chambre souple 930 mise en place au moyen d'un dispositif 934 se déplaçant sur les tubes. 8. Corps de genérateur de vapeur selon 2, permettant la mise en oeuvre du procédé de raboutage selon 7, où deux trous d'accès 936 et 937 sont ménagés en vis à vis sur un diamètre, trous dont les axes sont parallèles aux plans des tubes en U