Brevet FR2582813A1 — publié le 19861205

La présente invention concerne une méthode pour repérer avec précision l'interface entre une pièce en acier inoxydable et le métal d'apport de la soudure austénoferritiques, notamment dans des pièces en acier de grandes dimensions. Dans la pratique, une fois la soudure effectuée, la partie extérieure de celle-ci est arrasée par meulage de façon à obtenir au niveau du métal d'apport un diamètre équivalent à celui des éléments situés de part et d'autre de celui-ci. De ce fait, la position de l'interface n'est pas visible à l'oeil nu. Or, il est important de repérer exactement la position de cet interface, pour positionner les plaques sensibles destinées à faire une radiographie de la soudure, en particulier lors des contrôles de la pièce. Afin de bien positionner les plaques au même endroit dans le temps, une méthode connue consiste à souder, à proximité de la soudure, des pions appelés repères saillants. Ces repères saillants sont soudés à une distance connue de l'interface de soudure. On peut donc à partir de ces repères saillants assurer dans le temps une bonne répètabilité du positionnement des radiographies. On connaît aussi la méthode de réparage de l'interface avec des moyens chimiques, soit par des réactifs fluonitro-glycériques soit, plus couramment par une composition acide connue sous le nom d'eau régale, comprenant en général 1/6 d'acide nitrique, 2/6 d'acide chorhydrique et 3/6 d'eau. Pour être pleinement efficace, cette composition doit être utilisée bouillante. L'utilisation de cette composition est donc dangereuse et présente des risques non négligeables pour l'opérateur en raison des conditions d'utilisation précaires. En général, les soudures devant être contrôlées sur des pièces de grandes dimensions sont d'accès difficile et nécessitent l'utilisation d'échelles, d'échafaudages ou de nacelles suspendues. L'opérateur doit ainsi porter des équipements protecteurs efficaces (gants, lunettes, etc ...). De plus la surface testée doit être, après examen, soigneusement nettoyée, afin d'éviter l'effet de corrosion des acides sur le métal postérieurement. On a maintenant trouvé une méthode de repérage de l'interface qui offre l'avantage de ne pas comporter de risques pour l'opérateur, d'être totalement non destructive de la pièce examinée en évitant les risques d'anomalies liés aux attaques intempestives. La Demanderesse a en effet découvert que l'on pouvait mettre en évidence les différences, mêmes faibles, de propriétés ferro-magnétiques de la pièce austénoferritique et le métal d'apport de soudure, qui sont dues à la présence de ferrites dans ces métaux. L'invention a donc pour objet une méthode de repérage de l'interface entre une pièce en acier inoxydable et le métal d'apport d'une soudure,tous deux austénoferritiques, méthode caractérisée en ce que l'on meusre la différence du taux de ferrites contenus respectivement dans la pièce et le métal d'apport. Selon une variante commode et préférée, la mesure est effectuée à l'aide d'un ferritescope. Le ferritescope est un appareil utiliser pour détecter les ferrites ferromagnétiques dans un métal. I1 comprend un capteur émetteur-récepteur, à savoir une bobine émettrice et une bobine réceptrice disposée dans un palpeur comportant deux picotes. La bobine émettrice crée un champs magnétique sous l'effet d'un courant d'excitation qui se propage dans la pièce à tester. Un champ magnétique résultant est induit dans la pièce : il est variable en fonction du taux de ferrites ferro-magnétiques contenues dans le métal examiné. La bobine réceptrice produit un courant variable en fonction du champ magnétique inclus dans la pièce. Ce courant amplifié est appliqué aux bornes d'un ampéremètre. Un étalonnage de l'ensemble de l'appeil peut être effectué sur des métaux dont on connaît parfaitement la teneur en ferrites, par exemple couramment entre 0,10 et 20% de teneur en ferrites. Cependant selon l'invention seule importe la mesure relative, c'est-à-dire la différence des taux de ferrites En pratique on détermine la liaison métal déposé-métal de base ou autre métal déposé, en déplaçant le palpeur sur la surface de la pièce, depuis le métal de base jusqu'au métal déposé constituant le joint, tout en observant sur l'écran du ferritescope la déviation de l'aiguille. Quant une déviation franche se produit sur l'écran, il suffit de repérer sur la pièce la position du palpeur dont les picots sont alignés sur la liaison. La description qui va suivre en regard du dessin annexé donné à titre d'exemple fera mieux comprendre comment l'invention peut être réalisée. Sur ce dessin la Fig. unique représente une coupe schématique de l'extrémité d'une tubulure de générateur de vapeur, soudée à un anneau; et un graphe avec la courbe de l'évolution du taux de ferrite dans cet assemblage. L'extrémité d'une tubulure 1 d'un générateur de vapeur 1300 MW, en acier faiblement allié, est revêtue d'un "beurrage" 2, à savoir une couche d'acier inoxydable protégeant l'acier faiblement allié de la corrosion du fluide primaire. Le métal d'apport de la soudure 3 qui est en acier inoxydable assure la liaison avec l'anneau 4 également en acier inoxydable. Le métal d'apport en acier inox comprend un taux de ferrites ferro-magnétiques qui n'excède pas 20%. I1 s'agit de positionner, notamment lors des contrôles périodiques, les interfaces I,II et III entre la soudure 3 et respectivement l'embout 4 et le beurrage 2, c'est-à-dire des liaisons inox-inox, qui sont invisibles à l'oeil nu. On utilise selon l'invention un ferritescope de la Société Fischer constitué d'un poste de 100 x 300 x 200 mm et d'un palpeur de section 15 x 10 mm qui comporte deux picots distants de 5 mm. Quand on pose le palpeur sur la surface métallique, le champ magnétique issu du picot émetteur est transmis au picot récepteur d'autant plus facilement que le pourcentage de ferrite est élevé dans la pièce. Des essais ont été effectués sur quatre fonds de G.V. 1300 NW, référencés ci-après EFM 131, EFn 138, EFE 139, EFM 150, soit huit tubulures (désignées A et B > . Les huit anneaux forgés proviennent de trois coulées différentes. Le fil utilisé pour la constitution du joint beurrage-anneau provient de trois lots différents. Trois emplacements de mesure sont repérés côtés extérieur et intérieur, aux axes 0', 90' et 270' de chaque tubulure. Pour les fonds EFM 138 et EFE 139, les liaisons I, II et III sont d'abord révélées au réactif fluonitroglycérique. A l'extérieur de la tubulure, le taux de ferrite est mesuré successivement sur l'anneau forgé, l'interface II, la soudure, l'interface III, le beurrage. A l'intérieur, il est mesuré sur l'anneau, l'interface I et la soudure. Pour les fonds EFM 131 et EFM 150, les interfaces I, II et III sont d'abord positionnées au ferritescope, puis la preuve est faite par l'attaque acide. L'ensemble de ces données sont rassemblées sur les Tableaux 1 et 2 ci-après. Par ailleurs, on a représenté graphiquement sur la Fig. annexée la discontinuité du taux de ferrite mesuré à l'aide du ferritescope au côté extérieur des tubulures. Les essais précédents réalisés sur une surface successivement polie, meulée et usinée montrent que la mesure du taux de ferrite n'est pas modifiée quel que soit son état. La surface à tester ne nécessite donc aucune préparation préalable. Les séries de mesures réalisées sur les tubulures répertoriées précédemment conduisent aux résultats suivants. Côté extérieur. Dans l'embout 4, le taux de ferrite est nul. Cette pièce forgée de nuance 20 Cr-10 Ni-3Mo est totalement austénitique. Les mesures réalisées sur les huit tubulures donnent le même résultat. Dans la soudure embout-beurrage 3 de nuance 20-10, le taux de ferrite varie avec l'approvisionnement du couple fil-flux de 8 (pour 1'EFM 131) à 19% pour 1EFM 150. Dans une même soudure, il oscille de 1 à 2% autour de la valeur moyenne. A l'intérieur d'une passe, il oscille de 1 à 2% du bord jusqu'en milieu de passe. Dans le beurrage 2, qui est de nuance 20-10 mais réalisé par un procédé différent de la soudure emboutbeurrage, la teneur est plus faible et s'échelonne selon le cas de 6 à 9%. Dans un même beurrage, la teneur peut varier de 1,5%. TABLEAU N 1 I I Z % Ferrite I Repêrag N" I I I tubulure mesure I I I ≈ I ≈ SOUDURE I INTERFACE I ANNEAU I I I I I I I I 0 ss O I 14 1 1-3 1 0 j | EXT. 1 90" g 15 1 2-3 1 0 j EFM 138 1 1 270 1 15 j 2-3 j O | O j Tubulure j I I I I I I I I I ≈ A l l 0 l 10 1 3 t 0 I ss INT. t 900 l 10 1 2-4 1 0 j I I 2700 l 10 1 3 1 0 I I I I 1 I j I I I I I I 1 | 15 1 2 1 0 j j 0 EXT. ss 900 ss 15 1 2 1 0 j j EFM 138 1 1 270 1 15 1 2 1 0 j j Tubulure j I I I I I I I I I I I g B 1 f 0 1 11 1 3 1 0,5 j INT. g 900 1 11 1 3-4 1 0,5 j I I 2700 1 11 j 3 1 0,5 j I I I I I I j j i I i I I I ≈ j 13 1 3 1 0 j I | EXT. I 900 1 14 1 3 1 0 j j EFM 139 1 1 2700 l 13 1 3 1 0 j j Tubulure j I I I [ I I I i I. I ≈ A g oo g 11 1 3-5 1 0,5 I I INT. 1 90" g 11 1 3-0 I 1 0,5 j I I | 270 | 4 1 0,5 1 I I I I I I I I I I j I 1 00 ss 14 j 14 3 i O j I | EXT. g 900 J 15 ( 3 1 0 j j EFM 139 1 1 2700 g 14 í 3 1 0 j Tubulure j I I I I I I I I I i j ≈ B ≈ 1 0O 1 11 1 3-4 1 0,5 1 I I INT. I 900 1 12 ( 3-4 1 0,5 j I l | 2700 1 12 1 3-4 1 0,5 j I I I I I I TABLEAU N 2 Z X j % Ferrite i I Repérag N0 N | I Tubulure \ mesure j I I l ure j SOUDURE ss INTERFACE I ANNEAU j I j I I I I I 2 00 j 8 1 3 1 0 j I l EXT. 1 900 | 8 8 I 2 1 0 j 2 EFM 131 1 1 2700 | 8 8 I 2,5 1 0 j I Tubulure ( j j I I I I j I I I I I A A INT. 1 0 1 6. . | 3,5 1 0,5 j I I | j 90 | 7 7 j 3,0 1 0.5 j I j j 2700 j 7 1 3,0 1 0.5 I I j I I I I I I j I I j i j I I l lO,S 10.5 j 3,5 1 0 j I j EXT. 1 90" 1 11,5 1 3 1 0 j ( EFM 131 1 1 270 l 10,5 1 3,5 1 0 l t Tubulure l I I I ! I I I i i I i I I B I ss 0 g 6 1 3,0 1 0,5 j I ( INT. ss 900 1 8 1 -3,5 1 0,2 j I I I 2700 ( 7 1 3 1 0,2 j I I I I I I I I i I i I I I ( 1 ≈ Oc 1 18 1 3 1 0 j I ( EXT. 1 900 1 19 1 4 1 0 j g EFM 150 1 1 2700 ss 17 1 4 1 0 j ss Tubulure j I i I I i I I i i i j i i | | A 1 00 1 12 1 4 1 0 1 j j INT. ≈ 900 i 13 1 4 1 0 j j l I 2700 j 15 j 4 1 0 j I I I I I I i I I I t I I l 1 0 1 19 1 3 1 0 I j EXT. 1 900 1 17 1 3,5 1 0 l j EFM 150 | 1 I 2700 g 18 1 3 1 0 I Tubulure j j j I I j I i i I i j B j B O | 0 | 12 1 4 1 0 i I j INT. 1 909 1 14 1 3 1 0 1 l I 1 2700 j 13 1 4 1 0 I - -- - I ~~~~ I I I I Le bord du joint soudé côté embout (interface Il) positionné d'abord par attaque acide pour le EFM 138 et le EFE 139 est intercepté par le palpeur quand le taux de ferrite atteint 2 à 4%. Le seuil de 3% a été retenu pour positionner cette liaison sur les EFM 131 et 150. La preuve faite par l'attaque acide sur ces deux fonds montre que l'écart avec le positionnement de la liaison fait par ferritescope est de + 0,5 mm, limité par la géométrie du palpeur. Le bord du joint côté beurrage (Interface III) est plus délicat à détecter car il est la limite de deux zones de métal déposé. Cependant, il est possible de la déterminer puisque le taux de ferrite dans chacune des zones diffère et varie de 8 à 18 d'un côté et de 6 à 9 de l'autre. Trois configurations se présentent quand on balaye le palpeur d'un côté à l'autre de l'interface - soit le taux de ferrite varie brutalement d'une teneur à autre au passage de la liaison. Ce cas se produit quand le taux de ferrite dans la soudure est élevé, par exemple l'EFM 138 sur la Fig. - soit il varie progressivement d'un côté à l'autre et augmente très franchement mais localement au niveau de l'interface de telle sorte qu'il se produit une déviation franche de l'aiguille du ferritescope sur l'écran, par exemple 1'EFM 131 (B) sur la Fig. - soit le taux de ferrite varie progressivement d'un côté à l'autre de l'interface III, et chute auniveau de l'interface. Cela se traduit par une déviation de l'aiguille sur le cadran du ferritescope vers 0%, par exemple 1'EFM 131 (A) sur la Fig. Dans ce cas la zone de transition est large de 3 mm au moins. Dans les trois cas, la précision reste de l'ordre de + 1 mm. Côté alésage intérieur. Sur l'alésage de l'embout forgé 4, le taux de ferrite atteint 0,5% bien qu'à l'extérieur il soit strictement nul. Cette petite variation de l'extérieur au centre de la pièce rencontrée sur I'EFE 139 et 1'EFM 131 peut s'expliquer par les traitements qu'elles ont subis. Dans la soudure embout-beurrage 3, le taux de ferrite varie considérablement d'une tubulure à l'autre, de 6% pour 1'EFM 131 à 15% pour 1'EFM 150. Dans la même soudure on observe une variation de 1% autour de la valeur moyenne. L'interface I est d'autant plus riche en ferrite que la soudure adjacente en contient un taux élevé. Pour une soudure contenant 15% de ferrite, l'interface I se situe à 4% (EFM 138 et EFE 139). Pour une soudure contenant 8% de ferrite, l'interface I est décalée à 3% (voir EFM 131). Dans les deux cas, la zone de dilution est très mince, d'environ 2 mm. La déviation de l'aiguille sur l'écran du ferritescope est brutale. Cette liaison se détermine donc aisément avec une précision de l'ordre de + 0,5 mm comme l'interface II. Les résultats des essais démontrent l'utilité de la méthode selon l'invention notamment pour le repérage des liaisons soudure-embout (interfaces I et II) avec une précision de 0,5 mm, largement suffisante pour les applications auxquelles la méthode est destinée. Elle est également utilisable pour l'identification de la liaison beurrrage-soudure (Interface III), bien que la précision obtenue ici soit de + 1 mm, car celle-ci est limitée par les caractéristiques géométriques du palpeur utilisé. La méthode selon l'invention offre une grande souplesse d'utilisation et en particulier de nombreux avantages en comparaison avec l'attaque acide. Elle ne présente aucune nocivité, ni pour l'intervenant, ni pour la pièce, et ne nécessite aucune préparation ou nettoyage de la pièce devant être contrôlée. REVENDICATIONS 1. Méthode de repérage de l'interface entre une pièce en acier inoxydable et le métal d'apport d'une soudure, tous deux austénoferritiques, caractérisée en ce que l'on mesure la différence du taux de ferrites contenus respectivement dans la pièce et le métal d'apport. 2. Méthode selon la revendication 1, caractérisée en ce que la mesure est effectuée à l'aide d'un ferritescope.