Brevet FR2585500A1 — publié le 19870130

SOUDEUSE POUR LA MAINTENANCE DE GENERATEURS DE VAPEUR DE REACTEURS NUCLEAIRES L'invention concerne un ensemble de soudage avec son dispositif de mise en oeuvre destiné à la réfection de tubes détériorés de générateurs de vapeur (GV) de centrales nucléaires. Elle concerne également un ensemble de mesure en ce que la tête de soudage peut être remplacée dans 11 ensemble précédent par une tête portant des capteurs ou encore un outil. Cette réfection s1 applique aux fissures qui apparaissent sur les tubes, en particulier dans une zone correspondant a la fin du dudgeonnage des tubes dans la plaque tubulaire et/ou a l'épaisseur d'un dépôt de boues solidifiées dans le circuit secondaire. Il convient soit de déposer la zone défecteuse et de la remplacer par un tronçon neuf, soit d'assembler de façon étanche a l'intérieur du tube, une manchette venant masquer la partie abîmée. Quelque soit le procédé de réfection envisagé, une intervention complete sur un tube échangeur est constituée d'au moins une dizaine d'opérations successives. La viabilité du dispositif de mise en oeuvre exige qu'il soit utilisable pour l'ensemble de ces opérations, et que chaque type d'opération puisse être exécuté a une cadence industrielle compatible avec les temps impartis aux arrêts périodiques des centrales nucléaires (arrêts de tranches). Par ailleurs, la forme particulière de la botte a eau (bol) du GV limite la longueur rigide des outils qu'il est possible d'introduire dans les tubes échangeurs périphériques. Dans ce cadre, la présente invention s1 attache également à la conception d'un outil souple, en l'occurence une soudeuse de fixation des manchettes, pour une utilisation englobant les tubes périphériques. L'ensemble est caractérisé en ce qu'il est composé d'une série d'appareillages installés dans et à proximité des bottes à eau, complémentaires entre eux, a savoir: - un module de commande des outils, embarqué sur un télémanipulateur de présentation (ou positionneur) préalablement mis en place dans le bol. Dans le cadre de ce brevet, nous considérerons une "araignée", véhicule automoteur se déplacent suspendu sous la plaque tubulaire suivant le réseau d'implantation des tubes, déjà en service sur un grand nombre de centrales nucléaires. - la soudeuse souple appliquée a la technique de manchonnage, - un dispositif d'introduction de la soudeuse au travers de la plaque tubulaire, situé à l'extérieur du bol et agissant par l'intermédiaire d'un fourreau-guide relié a l"'araignée" et au module de commande dans le bol, - enfin, un automate serveur pour l'introduction dans le bol de la soudeuse et du fourreau-guide, Jusqu a un poste fixe au dessus duquel viendra se positionner l"'araignée" pour les reprises d'outils. Dans ce qui suit, l'invention est exposée plus en détail à l'aide de dessins représentant seulement un mode d'exécution. La figure 1 situe les boites à eau des échangeurs (GV) des réacteurs à eau pressurisée. La boite à eau du GV est une demi sphère formée de deux chambres 901 séparées par une plaque de partition verticale 904; ces chambres sont surplombées par une plaque tubulaire (PT) 902 d'où partent et aboutissent les tubes échangeurs 903 montés en épingle. Chaque chambre (bol) possède deux ouvertures: le trou d'homme d'accès 905 de diamètre 400mm., et la tubulure 906 du circuit primaire La figure 2 décrit dans son ensemble la configuration du dispositif dans et à proxfinité d'une boite a eau: - L'"araignée" 910 avec le module de commande est introduite et positionnée manuellement sous la plaque a tube. Elle comporte en outre un socle interface 911 à pions de clampage pour la saisie du fourreau-guide de la soudeuse. - Le module de commande assure le positionnement précis de l'électrode et la rotation de la soudeuse pour effectuer la soudure basse de la manchette. Il est constitué d'un élévateur 912 dont le socle 909 est fixé sur le manipulateur 910, et d'un module de serrage/rotation 913 sur 11 élévateur. La description de ce module sera reprise plus loin. - La soudeuse comprend une tête de soudage rigide 914 prolongée par une section souple 915 et se terminant sur un raccord tournant/glissant 916. Cet ensemble est relié a l'extérieur du GV par un ombilic à cardans 917 contenant les alimentations. - Le fourreau-guide 918 est équipé en tête d'une pince 919 de préhension de la tête de soudage rigide 914, servant également de plaque d'interconnection avec le socle 911 de l"'araignée" et l'automate serveur. Il est relié à un chassis pousseur 920 installé à proximité du GV, chargé de l'introduction de la soudeuse grâce à un entraînement par galets 921 sur 11 ombilic d'alimentation 917, - L'automate serveur comprend un poste de chargement fixe 922 à l'extérieur du GV, que prolonge un rail 923 pénétrant dans le bol. La plaque 919 du fourreau-guide est montée sur un chariot transfert 924 circulant sur ce rail, et assurant la liaison avec le manipulateur. La figure 3 précise la conception du module de commande embarqué sur le manipulateur. Il est composé d'un chassis 930 servant de plaque interface avec l"'araignée", et supportant une vis sans fin 931 commandée par un motoréducteur 932. Le nombre de tours de la vis est controlé au moyen d'un générateur à impulsions 933. Cette vis entraîne verticalement un écrou 934 sur lequel est fixé le module de rotation/serrage 935, coulissant sur le chassis sur des rails de guidage 936. Ce module est constitué d'une bague de serrage 937 à commande hydraulique, solidaire d'un pignon 938 entraîné par un motoréducteur 939. Là encore, le controle de la vitesse de rotation est assuré par un générateur à impulsions 940. La fonction élévatrice correspond au besoin de controler de façon très exacte xle positionnement de l'électrode sur le plan de joint entre manchette et tube. Dans ce cas, la fonction de rotation n1 est pas utilisée. Après positionnement ont lieu les passes de soudage, avec mise en rotation de la tête 914 à une vitesse controlée suivant des paramètres de soudage stricts. Les figures 4, 5 et 6 schématisent une cinématique de positionnement de l'électrode pour le soudage de la partie basse d'une manchette dans uu tube échangeur. La figure 4 représente le chargement de la soudeuse sur le manipulateur et le dispositif de commande: - Le fourreau-guide 918, monté sur le chariot transfert 924, tient par sa pince 919 sur la partie rigide 914 de la tête de soudage. - Le rail 923 se terminant dans le bol par une section droite, la tête de soudage rigide est engagée au travers du module de rotation/serrage 913 et le fourreau-guide connecté sur le socle 911 de l"'araignée" 910. - La bague de serrage reprend la charge de la soudeuse, et la pince 919 est libérée. Le poids de l'ombilic d'alimentation fait s'allonger au maximum le raccord glissant 916. La figure 5 représente le positionnement de l'ensemble de soudage sur un tube échangeur de périphérie, et l'introduction de la tête de soudage: - A la suite des opérations précédentes, le chariot transfert 924 est ramené à l'extérieur du GV, et l"'araignée" 910 se déplace sous le tube à traiter. - Le chassis pousseur 920 engage la soudeuse dans le tube d'une valeur inférieure à la côte basse de la manchette, en tenant compte de la course du raccord glissant 916 comprimé par cette manoeuvre. Les figures 6a,b représentent la cinématique de positionnement de l'électrode au bas de la manchette pour soudage: - Le chassis pousseur 920 maintenant l'ombilic 917, le raccord tournant/glissant reste en position dans le fourreau-guide 918. ta tête de soudage 914 est amenée en butée sur la manchette par l'élévateur 912, la course étant encaissée par le raccord glissant 916. Cette disposition permet de soulager l'élévateur de tout le poids de l'ombilic d'alimentation 917. - La butée mécanique de la tête de soudage 914 se situant sous 11 électrode à une valeur connue avec exactitude, il suffit de ramener l'élévateur 912 de cette même valeur pour être en position de soudage. - La passe de soudage est effectuée par mise en rotation du module 913. REVENDICATIONS Revendication 1: Ensemble de soudage télécommandé destiné à l'assemblage de manchettes dans les tubes de générateurs de vapeur défectueux, et/ou encore au raboutage (soudage) de tronçons de remplacement des extrémités défectueuses, caractérisé en ce qu'il comprend: - un dispositif de déplacement, embarqué sur un télémanipulateur 910 (ou positionneur) préalablement mis en place dans le bol; comprenant un élévateur 912 dont le socle est fixé sur le télémanipulateur, ainsi qu'un module de serrage/rotation 913 fixé sur l'élévateur, entraînant la torche de soudage en rotation, - la soudeuse souple d'intervention qui comprend une tête de soudage rigide 914 de courte longueur, prolongée par une section souple 915; ce qui permet d'accéder en tout point de la plaque tubulaire, - un dispositif d'introduction de la soudeuse au travers de la plaque tubulaire, situé à l'extérieur du bol, comprenant: a) un chassis-pousseur 920 destiné à déplacer la tête de soudage par l'intermédiaire de son ombilic d'alimentation 917 coulissant dans un fourreau guide 918 relié au porteur 910 et au dispositif de déplacement précédent, b) et un rail 923 d'amenage dans le bol. Revendication 2: Ensemble de soudage selon la revendication 1, caractérisé en ce que la soudeuse souple possede un raccord tournant/glissant 916, et que l'extrémité inférieure de ce raccord est maintenue en position par le cable pousseur 917 circulant dans le fourreau-guide 918. Ainsi, la tête de soudage est libérée du poids et des efforts parasites des cables d'alimentation. Revendication 3: Ensemble de soudage selon la revendication 1 caractérisé en ce que l'élévateur 912 est pourvu d'un limiteur d'effort ("sensitif") destiné au positionnement précis de l'électrode de soudage, Revendication 4: Ensemble de soudage selon l'une des revendications précédentes, où la tête de soudage est caractérisée par: a) une extrémité rigide 914 avec un centreur et son électrode de soudage en atmosphère neutre, refroidie, b) un prolongateur souple 915, c) un collecteur multiple tournant/glissant 916, d) un ombilic d'alimentation en eau, en gaz neutre de protection, en électricité. Revendication 5: Ensemble de soudage selon l'une des revendications précédentes, caractérisée en ce que le dispositif d'entraînement en rotation est constitué par un module comprenant une pince circulaire 937, et un moteur codé d'entraînement en rotation 939 de la pince. Revendication 6: Ensemble de soudage selon les revendications 1 ou 2 caractérisé par le fait que le fourreau-guide 918 est équipé d'une pince 919 de préhension de la tête de soudage qui se connecte et se déconnecte au socle du télémanipulateur. De cette façon, le fourreau-guide avec la tête de soudage peut être déposé du socle fixé sur le porteur pour les réglages de l'électrode à l'extérieur du bol. Revendication 7: Ensemble de soudage ou de mesure selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que la tête de soudage est remplacée par une tête portant un capteur de contrôle ou encore un outil: palpeur à ultrasons, sonde à courants de Foucault, brosse, tête de grenaillage, etc... Revendication 8: Procédé de soudage ou de mesure mettant en oeuvre l'ensemble de soudage ou de mesure défini dans l'une des revendications précédentes, caractérisé par la séquence suivante: a) la tête de soudage est poussée par son ombilic d'alimentation 917 jusqu'à venir à deux centimètres environ en dessous du niveau de soudage, le collecteur tournant/glissant étant alors comprimé, b) la tête de soudage est alors saisie par la pince d'entraînement en rotation 913 qui assure alors une course verticale grâce à l'élévateur 912 à limiteur d'effort. Cette opération s'accompagne d'un allongement du collecteur 916, puisque l'ombilic d'alimentation reste immobile dans le fourreau-guide. c) L'électrode de soudage est positionnée par l'appui sous effort contrôlé, de la tête de la soudeuse, soit sur une extrémité de la manchette, soit sur un bouchon provisoirement placé dans le tube à réparer (appui définissant un niveau précis), d) le soudage s'effectue par la rotation du module (revendication 5), sans que les cables d'alimentation soient entraînés en rotation, du fait du collecteur 916.