Brevet FR2584320A2 — publié le 19870109

FR 2584320 A2 19870109 FR 8510175 A 19850703 La présente addition concerne un dispositif de mise en compression par martelage d'un tube de gé nérateur de vapeur serti dans une plaque tubulaire, dans le but de limiter la corrosion sous tension. Le but du brevet principal est de proposer un dispositif de mise en compression par martelage superficiel, d'un tube de générateur de vapeur serti dans une plaque tubulaire de façon qu'une de ses ex trémités affleure sur l'une des faces de la plaque tubulaire et que les tubes soient saillants sur l'autre face de cette plaque, le sertissage du tube étant effectué par laminage de sa paroi à l'interieur de la plaque tubulaire, entre son extrémité affleurant la première face et une zone située au niveau de la seconde face de la plaque tubulaire qui constitue la zone de transition entre la partie déformée et la partie non déformée du tube, ce dispositif permettant de créer des contraintes de compression en peau interne du tube et donc d'améliorer la résistance à la corrosion par le fluide primaire du générateur de vapeur passant dans les tubes, sans entraîner de risque de rayures de la surface interne du tube. Dans ce but, on dirige un courant de gaz à grande vitesse chargé de particules en un matériau d'une dureté supérieure à la dureté du matériau du tube et d'une granulométrie comprise entre 50 et 500 microns, sur la face interne du tube, dans des directions radiales par rapport au tube et sur toute sa périphérie, la vitesse du gaz et la densité des particules dans ce gaz étant telles que le débit massique des particules venant frapper la surface interne du tube pour effectuer son détensionnement soit supérieur à 0,010 Kils. Selon le brevet principal, le dispositif comporte un moyen fixé autour de l'extrémité d'un tube affleurant sur la première face de la plaque tubulaire de façon étanche, constituant une enveloppe dans laquelle coulisse une gaine tubulaire souple portant à son extrémité une buse profilée. l enveloppe étant reliée à un moyen d aspiration et la gaine tubulaire à un moyen d injection de gaz chargé en particules, la buse comportant une partie de guidage des particules, dirigée radialement par rapport au tube, lorsque la gaine est introduite et guidée dans ce tube. L'application de ce dispositif doit pouvoir se faire sur des générateurs de vapeur installés sur des chaudières nucléaires après la mise en service de celles-ci. Or. on sait que l'intervention sur des générateurs de vapeur de chaudières nucléaires, après leur mise en service, pose un certain nombre de problèmes. Un des principaux est évidemment la radio-activité remanente à l'interieur de la boite à eau du générateur de vapeur. L'intervention s'effectua la chaudière à l'arret, et la partie côté circuit primaire du générateur de vapeur vidée du fluide primaire. Hais. la radio-activité rémanente dans la boite à eau étant importante. il convient d'y limiter au maximum la présence d'un opérateur. Il faut donc maintenir l'ensemble de l'outillage du dispositif sur la plaque tubulaire. assurer l'étanchéité avec celleci, et commander automatiquement les mouvements de translation de la buse dans le tube, et enfin surveiller ces différentes phases de fonctionnement sans intervenir dans le générateur de vapeur. A cet effet, suivant l'addition, l'envelop- pe, fixée de manière étanche autour de l'extrémité du tube affleurant sur la face de la plaque tubulaire et dans laquelle coulisse.la gaine tubulaire formée par un tube flexible. comporte intérieurement des moyens de guidage et de centrage du tube flexible portant à son extrémité la buse d'injection de gaz chargé en particules. Dans un mode de réalisation. les moyens de guidage et de centrage du tube flexible sont constitués par une gaine interne disposée autour dudit tube flexible et ménageant avec ce dernier un espace annulaire dans lequel est injecté un gaz sous pression, dans le même sens que le sens de circulation des particules. D'autres caractéristiques et avantages de l'invention ressortiront de la description qui va sui vre, donnée à titre d'exemple non limitatif et en regard des dessins annexés. sur lesquels - la Fig. 1 est une vue schématique en coupe de la boite à eau d'un générateur de vapeur d'un réacteur nucléaire à eau sous pression dans laquelle on a mis en place un outillage conforme à l'addition, - la Fig. 2 est une vue schématique de l'en- semble du dispositif suivant l'addition, - la Fig. 3 est une vue à plus grande échelle du détail A de la Fig. 2, - la Fig. 4 est une vue agrandie du détail B de la Fig. 2, - la Fig. 5 est une vue en plan du mécanisme d'avance du tuyau de la buse d'injection, - la Fig. 6 est une vue à plus grande échelle en coupe suivant la ligne VI-VI de la Fig. 5. Sur la Fig. 1, on voit une boite à eau hé mispherique 10 séparée en deux par une cloison 11. l'eau sous pression constituant le fluide primaire arrivant dans la boite à eau d'un côté de la cloison 11 et sortant de cette boite à eau de l'autre côté par des tubulures 12. Cette boite à eau comporte à sa partie supérieure une plaque tubulaire 2 qui est traversée sur toute son épaisseur par des alésages 3. A l'interieur de chaque alésage 3 est serti un tube 1 du générateur de vapeur. Chaque tube 1 plié en forme de U a l'une de ses extrémités débouchant dans une partie de la boite à eau et son autre entre mité débouchant dans l'autre partie de ladite boite à eau. Le fluide primaire peut ainsi circuler à I'inté- rieur de chacun des tubes dans la partie supérieure du générateur de vapeur non représentée. au-dessus de la face de sortie 5 de la plaque tubulaire 2. On a également représenté sur la Fig. 1 l'extrémite du dispositif 30 de mise en compression par martelage des tubes du générateur de vapeur. Cette extrémité est mise en place et maintenue sous la plaque tubulaire, pendant l'operation de détensionnement des tubes, par un porte-outil 60 tel que décrit par exemple dans le FR-A-2.309.314 déposé au nom de la Demanderesse. Ce porte-outil 60 permet de placer ltex- trémité du dispositif devant chacun des tubes à dimensionner. En se reportant aux Fig. 2 à 6, on va maintenant décrire le dispositif de mise en compression par martelage des tubes du générateur de vapeur. Ce dispositif comporte à sa partie supérieu- re une tête d'injection désignée dans son ensemble par la référence 31 constituée par un corps tubulaire rigide 32. Une douille 33 (Fig. 3) munie d'un joint circulaire d'extremite 34 est vissée sur la partie supérieure du corps 32. L'ensemble de la tête d'injection 31 est positionné face au tube 1 qui débouche dans la plaque tubulaire 2, et maintenu en position par le porteoutil 60 qui peut se déplacer de façon autonome dans la boite à eau. Ce porte-outil 60, représenté partiellement sur la Fig. 3, comporte un vérin 61 dont le cylindre 62 est solidaire dudit porte-outil 60 et dont le piston 63 est solidaire du corps 32 de la tete d'injection 31 par l'intermédiaira d'une tige de prolongement 64 et d'un support 35. Le choix du vérin 61 est tel que par manque de pression, la tête d'injection 31 est en position haute par rapport au porteoutil 60.Par conséquent. lorsque le porte-outil 60 est à une distance déterminée de la plaque tubulaire 2, et que le vérin 1 n'est pas soumis à une pression d'air comprimé. la tête d'injection 31 appuie sur la face inférieure 4 de ladite plaque tubulaire et l'e- tanchéité est assurée par la force exercée de bas en haut sur le joint circulaire 34. Le corps 32 de la tête d'injection 31 est monté souple sur le support 35 de façon à aligner correctement l'axe de ladite tête sur l'axe du tube 1 à traiter, même s'il y a un défaut de positionnement du porte-outil 60. La partie inférieure de la tête d'injection 31 est connectée à une gaine externe 16 par un raccord démontable rapide 37 représenté schématiquement sur la Fig. 2. L'autre extrémité de la gaine externe 16 est reliée à un manchon de dérivation 38. A l'intérieur de la gaine externe 16 est engagée une gaine interne 39 dont une extrémité débouche dans la tête d'injection 31 et dont l'autre extrémité est également reliée au manchon 38. L'extrémité de la gaine interne 39 est maintenue dans la tête d'injection 31, par une pièce de centrage 40 (Fig. 3) ayant la forme d'une étoile à trois branches pour permettre le recyclage des parti cules comme on le verra ultérieurement. Le bord superieur de la gaine interne 39 est muni d'un joint à lèvres 41. La gaine extérieure 16 et la gaine intérieure 39 sont constituées par des tuyaux souples pouvant subir des flexions pour leur orientation à l'interieur de la boite à eau du générateur de vapeur. Par ailleurs, à l'interieur de la gaine interne 39 est engagée une gaine tubulaire formée par un tube flexible 20 de plus faible diamètre portant, à sa partie supérieure, par l'intermédiaire d'un manchon creux 43 une buse d injection 44. Cette buse 44 comporte une vis 45. sur laquelle sont montées des brosses circulaires 46 dont le diamètre extérieur correspond sensiblement au diamètre interne du tube 1, une entretoise 47 et un déflecteur 48. L'ensemble de la buse 44 qui constitue un bloc facilement démontable. est vissé par l'intermediaire de la vis 45 dans une pièce de centrage 49 soudée dans le manchon creux 43. Cette pièce de centrage 49 a la forme d'une étoile à trois branches de façon à permettre le passage des particules amenées par le tube flexible 20. L'entretoise 47 permet de conserver un écart constant entre les brosses 46 et le déflecteur 48 qui est donc positionné à proximité de l'orifice de sortie du manchon creux 43. Ces brosses 46 assurent le centrage de la buse d'injection 44 et le nettoyage du tube 1 au moment de la descente de ladite buse. D'autre part. elles peuvent éventuellement empêcher le passage des microbilles. Le tube flexible 20 est monté glissant à l'interieur de la branche 38a du manchon de dérivation 38 (Fig. 4) de façon à pouvoir être guidé à son entrée dans la gaine interne 39. De plus, la gaine interne 39, dont l'extrémité est fixée dans la branche 38a du manchon 38, ménage le long dudit tube flexible 20, un petit espace annulaire 50 qui est relié par un orifice 51 prévu dans la branche 38a du manchon 38 à une source d'amenée de gaz sous pression, non représentée. Le flux gazeux ainsi créé dans l'espace annulaire 50 assure le centrage du tube flexible 20 à l'interieur de la gaine interne 39 et évite tout frottement entre ces deux éléments au moment de l'intro- duction de la buse d'injection 44 et pendant le déplacement du tube flexible. Enfin, ce flux gazeux évite le retour des particules dans cet espace annulaire. En se reportant maintenant à la Fig. 2, on voit que le tube flexible 20 est relié, en amont du manchon de dérivation 38, à un ensemble 70 d injection de particules. Les particules peuvent être constituées par des microbilles de verre. de céramique ou en un matériau métallique dont la granulométrie est comprise entre 50 et 500 microns. Cet ensemble 70 comprend une trémie de stockage 71 raccordée à un réservoir de mise en pression 72 par une vanne de remplissage 73. Ce réservoir 72 est relié dans sa partie haute directement à une arrivée 74 de gaz comprimé, et dans sa partie basse avec le tube flexible 20 par l'intermediaire d'une vanne d'injection 75 des microbilles. Le tube flexible 20 est également relié à l'arrivée de gaz comprimé 74 par une vanne 76. La branche 38b du manchon de dérivation 38, qui communique avec l'espace compris entre la gaine externe 16 et la gaine interne. est raccordée par une gaine 16b à un système de pompage 80 des microbilles. Ce système de pompage comporte un séparateur 81 équipé d'un filtre 82 pour filtrer le gaz aspiré par une pom pe 83. A sa partie inférieure, le séparateur 81 est muni d'un sas 84 de contrôle du volume qui débouche dans un bac 85 de récupération des microbilles équipé d'un dispositif de pesée 86. Les déplacements longitudinaux du tube flexible 20 et par conséquent de la buse d'injection 44 dans le tube du générateur de vapeur à marteler sont assurés par un mécanisme d'avance 90 disposé entre le manchon de dérivation 38 et l'ensemble d'injection 70. Ce mécanisme d'avance 90, représenté plus en détail sur les Fig. 5 et 6. est constitué par un beti parallélépipédique 91 formant une cage longitudinale à l'interieur de laquelle sont montées deux courroies crantées 92 et 93. Ces deux courroies 92 et 93 sont guidées à chaque extrémité du bâti 91 par des poulies 94 et. entre lesdites poulies, par des cornières 95 et 96 en forme de L fixées sur l'une des parois du b ti 91. Les courroies 92 et 93 comportent chacune une gorge longitudinale 92a et 93a et ménagent entre elles dans l'axe du bàti un couloir longitudinal 97. Dans ce couloir longitudinal 97 est introduit le tube flexible 20 qui est positionné dans les gorges 92a et 93a des courroies 92 et 93 afin d'assurer son guidage au cours de son déplacement. La rotation des courroies 92 et 93 est commandée par un moteur 98 dont l'arbre de sortie est raccordé à l'une des poulies 94 par un système d'entraînement 99. La transmission du mouvement longitudinal entre les courroies 92 et 93 et le tube flexible 20 est commandée par une pièce 100 solidaire de le courroie 92, et qui comporte deux branches internes 100a et 100b venant pincer ledit tube 20. Pour contrôler et limiter le déplacement du tube flexible 20. des détecteurs de position 101 de la pièce 100 sont montés dans l'axe du couloir longitudinal 97. Pour la mise en oeuvre du dispositif, la tête d'injection 31 est mise en place sous la plaque tubulaire 2 à la verticale d'un tube 1 par le porteoutil 60 qui peut être déplacé à l'interieur de la boite à eau, et on raccorde la tête d injection 31 à la gaine externe 16 par le raccord 37. On introduit. dans la gaine externe 16, la gaine interne 39 et on monte le manchon de dérivation 38 en raccordant la branche 38b à le gaine 16b. On monte sur le manchon creux 43 la buse d'injection 44 et on engage le tube flexible 20 à l'interieur de la gaine interne 39. Le flux gazeux introduit dans espace 50 assure le guidage du tube flexible dans la gaine interne 39 et évite tout frottement. Ensuite, on déplace le tube flexible 20 de façon que la partie supérieure comportant la buse d'injection 44 se trouve en face de la zone du tube à marteler. On effectue alors le martelage intérieur du tube sur toute la longueur désirée. en déplaçant en translation. par l'intermediaire du mécanisme d'avance et de contrôle 90, le tube flexible 20 et la buse 44 à vitesse lente et régulière, le tube 20 étant alimenté. par ensemble d'injection 70 en un mélange d'air ou autre gaz sous pression et de microbilles de grande dureté. Les microbilles propulsées dans le gaz à grande vitesse ont un trajet qui est infléchi par le déflecteur 48 de façon que leur direction soit sensiblement radiale lorsqu*Qlles viennent frapper la surface du tube. Après leur impact, les microbilles sont as pirées par le système de pompage 80, d'abord dans l'espace compris entre la gaine externe 16 et la gaine interne 39. puis dans la branche 38b du manchon 38 et dans la gaine t6b. Sous l effet du gaz sous pression introduit dans l'espace 50 et par l'intermediaire du joint à lèvres 41. les microbilles ne peuvent pas pénétrer entre la gaine interne 39 et le tube flexible 20. Les microbilles sont ainsi aspirées dans le séparateur 81 et récupérées dans le ses 84. et ensuite transférées dans le bac de récupération 85 qui est pesé. Ce pesage final est un moyen de s assurer que la quantité de microbilles récupérées est équivalente à la quantité de microbilles injectées. Comme décrit dans le brevet principal. on réalise ainsi un martelage interne du tube parfaitement défini sans risque de rayures de sa surface inte- rieure et par la même opération une mise en compris sion de la partie dudgeonnée du tube et ce, grâce à des dispositifs d'une conception simple et facile à réaliser. De plus, dans le cas où une intervention doit avoir lieu sur la buse d'injection 44. l#opère- teur peut à distance. au moyen du porte-outil 60, amener la tête d'injection 31 au trou d homme 14 de la boite à eau du générateur de vapeur. Il peut. par 1 intermédiaire du raccord 37. déconnecter rapidement la tête d'injection 31 de la gaine externe 16. Cette opération permet de sortir facilement l'ensemble de la buse d'injection 44 en dévissant la tige filetée 45 et de vérifier ou de changer les pièces 44. 47. 48 qui composent ladite buse. D'autre part, grâce à le souplesse d'utili sation de ce dispositif, on peut effectuer un martelage des tubes du générateur de vapeur, dans la zone de transition entre la partie déformée du tube à l'in- térieur de la plaque tubulaire et la partie non défor mée mais également dans la partie cintrée dudit tube, en utilisant un mécanisme d'avance approprié. REVENDICATIONS 1.- Dispositif de mise en compression d'un tube (1) de générateur de vapeur suivant la revendication 6 du brevet principal. caractérisé par le fait que l'enveloppe (16), fixée de manière étanche autour de l'extrémité du tube 11) affleurant sur la face (5) de la plaque tubulaire (2) et dans laquelle coulisse la gaine tubulaire formée par un tube flexible (20 > . comporte intérieurement des moyens (39) de guidage et de centrage du tube flexible (20) portant à son extré- mité la buse 144) d'injection de gaz chargé en particules. 2.- Dispositif de mise en compression suivant la revendication 1, caractérisé par le fait que l'enveloppe (16) est maintenue de manière étanche autour de l'extrémité du tube (1 > par l'intermédiaire d'une tête d'injection (31) constitué par un corps (32) qui est monté souple sur un support 135) solidaire d'un porte-outil 160). 3.- Dispositif de mise en compression suivant la revendication 1, caractérisé par le fait que les moyens de guidage et de centrage du tube flexible (20) sont constitués par une gaine interne 139) disposée autour dudit tube flexible et ménageant avec ce dernier un espace annulaire (50) dans lequel est in jecté un gaz sous pression. dans le même sens que le sens de circulation des particules. 4.- Dispositif de mise en compression suivant les revendications 2 et 3, caractérisé par le fait que l'une des extrémités de le gaine interne (39) est maintenue dans la tête d'injection (31) par une pièce de centrage (40 > ayant la forme d'une étoile à trois branches et comporte sur son bord supérieur un joint à lèvres (41 > . 5.- Dispositif de mise en compression suivant la revendication 2, caractérisé par le fait que la partie inférieure de la tête d'injection (31) est connectée à l'enveloppe externe (16 > par un raccord démontable rapide (37 > . 6.- Dispositif de mise en compression suivant la revendication 1, caractérisé par le fait que la buse d'injection (44) est montée sur une pièce de centrage (49) qui est soudée dans un manchon creux (43) fixé à la partie supérieure du tube flexible (20). 7.- Dispositif de mise en compression suivant les revendications 1 et 6, caractérisé par le fait que la buse d'injection (44) constitue un bloc facilement démontable comportant une vis (45) sur laquelle sont montées des brosses circulaires (46 > . une entretoise (47 > et un déflecteur (48). 8.- Dispositif de mise en compression suivant la revendication 6, caractérisé par le fait que la pièce de centrage (49) a la forme d'une étoile à trois branches pour permettre le passage des particules amenées par le tube flexible (20).