Brevet FR2598210A1 — publié le 19871106

L'invention concerne une méthode de réparation de tubes d'échangeurs par soudage de manchettes internes, ainsi que certains outils originaux grâce auxquels cette réparation sera menée à bien. Plus particulièrement elle s'intéresse aux réparations dans la périphérie de la plaque tubulaire, où le manque de recul dans la boite à eau du générateur de vapeur entraîne de sérieuses limitations. Ces manchettes viennent recouvrir des fissures ou des piqûres éventuelles, afin de restaurer l'étanchéité des tubes. Ces fissures résultent en général d'attaques de corrosion directes ou indirectes, tant du circuit primaire (intérieur aux tubes) que du circuit secondaire (extérieur aux tubes). Elles sont de plus souvent accentuées par la présence de contraintes résiduelles mettant en tension les surfaces interne et externe des tubes. Généralement de tels "manchonnages" sont réalisés par des procédés mécaniques: expansion hydraulique, dudgeonnage de manchettes dans les tubes. Avec ces procédés les tubes et manchettes sont déformés de façon permanente, les contraintes dépassent la limite élastique des matériaux. L'étanchéité résulte du serrage élastique de la manchette dans et par le tube. Des manchettes soudées soit à clin, soit "en clou" (c'est à dire en formant un bain de soudage qui traverse une partie courante de la manchette) ont déjà été réalisées. Les conditions essentielles pour réussir ces soudages sont d'une part d'assurer au préalable un trés bon contact entre les surfaces à souder, d'autre part, dans le cas d'une soudure à clin, de positionner l'électrode de soudage à quelques dixièmes de millimètres près par rapport au joint à souder. Rappelons par ailleurs que par manque de recul devant la plaque tubulaire, notamment en zone périphérique, il est nécessaire d'utiliser des outils "souples", ce qui condamne dans ces zones la généralisation des procédés d'expansion classiques par mandrinage. L'invention concerne l'installation de manchettes dont la longueur dépasse l'épaisseur de la plaque tubulaire. Il s'agit en général de manchettes qui seront raccordées à l'entrée de la plaque tubulaire et seront soudées sur le tube défectueux, au dessus de la plaque tubulaire. Ce sont des manchettes de longueur supérieure à 800mm. Dans ces conditions, le manque de recul interdit de rentrer les manchettes d'un seul tenant dans les tubes. Il est nécessaire de raccorder des tronçons de manchettes entre eux en les introduisant l'un après l'autre à l'intérieur de la plaque tubulaire. La méthode est caractérisée en ce que la soudure de raboutage des tronçons entre eux est réalisée à l'intérieur de la plaque tubulaire. Elle est aussi caractérisée en ce que les tronçons T1, T2, T3 constituant les manchettes sont des pièces usinées présentant un renflement de quelques dixièmes de millimètre au rayon au voisinage de leur extrémité destiné à les centrer dans le tube et à dégager le cordon de soudage d'un contact contre le tube à réparer. L'outil souple de soudage utilisé pour ces opérations est caractérisé en ce que son moteur d'entraînement est placé dans un étui d'amenée de courant et que l'ensemble est introduit dans la plaque tubulaire avec le tronçon à souder. Les déplacements verticaux de la tête de soudage sont réalisés par des galets embarqués sur un télémanipulateur. La séquence de réparation est caractérisée en ce que l'on procède tout d'abord à la mise en place du tronçon supérieur T1 par un outil d'expansion hydraulique qui le fixe dans le tube à la hauteur voulue, puis au soudage de ce tronçon sur le tube soit à clin, soit en clou. Le second tronçon T2 est ensuite introduit par un outil de centrage et pointage pour le solidariser de Ti, opération suivie du soudage T1/T2, (ou encore T2 est introduit directement par une tête de soudage de raboutage). L'opération est renouvellée avec T3 lorsque la manchette est constituée de 3 tronçons. L'extrémité inférieure de la manchette est enfin accostée dans le tube par expansion mécanique, puis soudée sur le tube ou sur le revètement de la plaque tubulaire. Sur la figure 1 est schématisé un générateur de vapeur (GV) avec ses tubes en U 903, sa plaque tubulaire 902, le bol 901 où se font les interventions, et la plaque de partition 904; le trou d'homme d'accès 905 et la canalisation du circuit primaire 906. La figure 2 représente la géométrie de deux tronçons T1 910 et T2 911 d'une manchette, au niveau de la plaque tubulaire 902. Le tronçon T1 910 comporte un renflement 912 de quelques dixièmes de millimètres au voisinage de son extrémité inférieure; de même pour le tronçon T2 au voisinage de son extrémité supérieure. Ces surépaisseurs 912 assurent un centrage correct dans le tube 903, et dégagent le cordon de soudure T1/T2 d'un contact sur ce tube. Les plats 913 usinés sur ces renflements 9i2 permettent le passage entre tube et manchette d'un gaz inerte de protection de l'envers de la soudure. Ces renflements se retrouvent pour encadrer la soudure de raboutage des tronçons T2 et T3. Pour assurer la protection gazeuse à l'arrière de la soudure de raboutage, on utilisera un fluide gazeux léger, de façon à chasser par gravité l'air qui se trouve entre le tube et la manchette, en dessous de la soudure supérieure de Tl sur le tube: on retiendra l'hélium pur ou sous forme de mélange. La figure 3 représente la tête de soudage 915 utilisée pour le raboutage des tronçons de manchette. Cette tête rigide est montée en bout d'un ombilic souple 916 qui contient la tresse d'alimentation électrique 917 et véhicule le gaz de refroidissement. Elle comprend l'électrode 918 maintenue sur une tige rigide 919 mue en rotation par un motoréducteur 920. Le contrôle de la vitesse de rotation est assuré par un codeur 921 à la base du moteur. L'ensemble est contenu dans un étui conducteur 922, lui-même enfermé dans une enveloppe isolante 923 et coiffé du diffuseur de gaz 924. La tresse 917 d'alimentation est brasée à la base de l'étui 922, l'enveloppe 923 est raccordée sur l'ombilic souple 916. Le courant passant dans l'étui arrive à l'électrode 918 par les bagues de centrage 925 de la tige 919. Des plats 926 usinés assurent le passage du gaz de refroidissement entre l'étui et l'enveloppe, jusqu'au diffuseur 924. Un épaulement 927 à la base de l'enveloppe rigide vient en butée sur le tronçon de manchette, et positionne l'électrode exactement sur son plan de joint supérieur. La figure 4 schématise le télémanipulateur permettant l'engagement dans la plaque tubulaire des tronçons de manchette par les outils appropriés. Les outils sont tous de conception similaire, à savoir une tête rigide à épaulement embarquant les tronçons, prolongée d'un ombilic souple. Le télémanipulateur 930 est muni d'une glissière verticale 931 qui est déployée au niveau du trou d'homme d'accès 905 pour le chargement des outils et tronçons depuis l'extérieur du GV. Cette glissière porte une platine d'indexage 932 suivant le réseau t'ioplantation de la plaque tubulaire 902, et une motorisation par galets presseurs 933 s'appliquant directement sur l'ombilic souple 934. la figure 5 illustre les deux types de soudure, à clin en en clcu, du tronçon TI 910 dans le tube 903. Dans le cas de la soudure à clin 935, l'extrémité supérieure 36 du tronçon est d'abord expansé hydrauliquement, avant pointage et soudage Pour la soudure à clou 937, le tronçon est expansé en partie courante 938. REVENDICATIONS Revendication 1: Procédé de réparation des tubes de générateurs de vapeur par soudage de manchettes internes, et notamment des tubes situés en périphérie du faisceau tubulaire, par mise en place de manchettes, caractérisé en ce que ces manchettes sont constituées de plusieurs tronçons qui sont raboutés entre eux, par soudage, à l'intérieur du tube à réparer, dans la zone située à l'intérieur de la plaque tubulaire. Revendication 2: Procédé de réparation selon la revendication 1, caractérisé en ce que l'on établit une protection gazeuse de l'arrière du cordon de soudure avec de l'hélium ou un mélange à base d'hélium, qui est injecté entre le tube à réparer et les tronçons de manchettes, et qui chasse l'air résiduel par gravité. Revendication 3: Procédé selon la revnedication 1 ou 2 caractérisé en ce qu'il comprend les étapes suivantes: a) chargement du tronçon supérieur TI 910 sur un outil d'expansion, introduction de T1 à hauteur voulue dans le tube, expansion/accostage de T1 dans le tube, b) soudage de ce tronçon sur le tube soit à clin 935, soit en clou 937, c) chargement du tronçon T2 911 sur une tête de soudage, hors du générateur de vapeur, introduction dans le tube concerné jusqu'au contact contre T1, envoi d'un gaz de protection entre le tube et les tronçons, puis pointage et soudage. d) finalement expansion de la partie basse du dernier tronçon puis soudage sur le tube ou sur la plaque tubulaire. e) contrôles Revendication 4: Tronçons T1, T2 etc, formant manchette selon l'une des revendications 1 à 3 caractérisés en ce qu'ils sont des pièces usinées présentant un renflement 912 de quelques dixièmes de millimètre au rayon au voisinage de leurs extrémités, destiné à les centrer dans le tube et à dégager le cordon de soudage de raboutage d'un contact contre le tube à réparer. Revendication 5: te de soudage interne 915 utilisée dans la mise en oeuvre des procédés selon la revendication 1 ou 2, caractérisée en ce que son moteur d'entraînement en rotation 920 de l'électrode 918 est placé dans un étui d'amenée de courant 922 et que l'ensemble est introduit dans le tronçon considéré; et que les déplacements verticaux de la tête de soudage sont assurés par des galets 933 embarqués sur un télémanipulateur 930.