Brevet FR2688113A1 — publié le 19930903

Dispositif de chauffage inductif interne pour traitement de tubes et son procédé de réalisation. La présente invention concerne de manière générale le chauffage des parois de tubes électriquement conducteurs. Elle concerne plus particulièrement la réalisation de traitements thermiques sur les tubes métalliques qui constituent les faisceaux de divers échangeurs de chaleur. Ces tubes doivent parfois subir de tels traitements tout en restant en place dans ces faisceaux. Tel peut être le cas lorsqu'un tube a subi des déformations, ou lorsqu'il présente une fissure nécessitant la mise en place d'un manchon interne pour rétablir l'étanchéité. Le traitement peut alors faire partie d'une opération de détensionnement après la déformation ou après la soudure d'un tel manchon, ou encore faire partie d'une opération de brasure d'un tel manchon. Cette invention trouve notamment application dans les centrales de production d'énergie, pour la maintenance des générateurs de vapeur d'une chaudière à eau préssurisée. Le faisceau tubulaire d'un tel générateur comporte de nombreux tubes d'un diamètre de l'ordre de vingt millimètres dont deux tronçons extrémes rectilignes sont fixés par sertissage dans une plaque dite "tubulaire". Ces tubes sont soumis à une corrosion en service qui peut entrainer leur fissuration au voisinage de la plaque tubulaire, en raison notamment des déformations qui ont été subies lors du sertissage et qui laissent subsister des contraintes dans le métal. Divers procédés de détensionnement applicables à de tels tubes sont connus. Ils utilisent notamment un dispositif de chauffage à résistance électrique que l'on introduit successivement dans chacun des tubes à traiter. Un tel procédé est notamment décrit dans le brevet français n02 612 941. Il présente notamment l'inconvénient que la température atteinte par la paroi du tube à traiter reste inférieure à celle du dispositif de chauffage introduit dans ce tube. On connait également des procédés de chauffage inductif qui évitent cet inconvénient. Un tel procédé utilise une bobine d'induction constituée de spires successives et parcourue par un courant électrique alternatif. L'efficacité de ces dispositifs de chauffage à induction connus est limitée pour les raisons suivantes : d'une part les spires qui engendrent le champ magnétique inducteur doivent être aussi proches que possible de la paroi du tube pour que les lignes de ce champ se referment essentiellement dans cette paroi. D'autre part elles doivent etre prouvue d'éléments d'isolation électrique qui doivent les séparer de cette paroi pour éviter des courts circuits entre spires. Ces éléments doivent etre mécaniquement suffisamment résistante pour conserver leur efficacité après de nombreuses introductions et extractions du dispositif dans des tubes à traiter. Ils doivent de plus résister à des températures élevées.Dans un dispositif connu (le dispositif connu précedemment mentionné) ils sont constitués d'une chemise céramique cyclindrique entourant coaxialement la bobine. Une telle chemise doit etre mince de sorte que des précautions importantes doivent etre prises pour ne pas la casser. La présente invention a notamment pour buts d'augmenter la commodité d'emploi, l'efficacité et la longévité d'un dispositif de chauffage inductif interne, tout en limitant le cout de la réalisation de ce dispositif. Selon cette invention le conducteur constituant la bobine de ce dispositif porte un revetement céramique superficiel. A l'aide des figures schématiques ci-jointes, on va décrire plus particulièrement ci-après, à titre d'exemple non limitatif, comment la présente invention peut etre mise en oeuvre. Lorsqu'un meme élément est représenté sur plusieurs figures il y est désigné par le meme signe de référence. Il doit etre compris que les éléments mentionnés peuvent etre remplacés par d'autres éléments assurant les memes fonctions techniques. La figure 1 représente une vue de côté avec coupe axiale partielle d'un dispositif selon la présente invention. La figure 2 représente une vue de ce dispositif en coupe transversale selon un plan II II de la figure 1. La figure 3 représente une vue en coupe axiale à échelle agrandie d'un détail III de la figure 1. On va tout d'abord indiquer de manière générale certains éléments ou dispositions qui sont communs, quant à leurs fonctions indiquées, au dispositif donné en exemple et à des dispositifs connus. Ce dispositif présente un axe longitudinal A. I1 est destiné à etre introduit coaxialement dans un tube à traiter T dont la paroi est électriquement conductrice et doit subir un traitement thermique. I1 comporte un conducteur C pour conduire un courant électrique alternatif. Un tronçon intermédiaire de la longueur de ce conducteur forme une bobine B dans laquelle il est enroulé sensiblement en hélice autour de l'axe A en formant une succession longitudinale de spires S1, S2 etc....autour de cet axe. Ces spires présentent sensiblement un meme diamètre qui constitue un diamètre de bobine DB. Au voisinage de ses extrémités ce conducteur forme des tronçons de connexion E,F permettant de connecter cette bobine entre les bornes d'un générateur non représenté fournissant ledit courant électrique alternatif. Des éléments d'isolation périphérique électriquement isolants sont disposés pour s'interposer entre la bobine et le tube à traiter de manière à empecher la formation d'un court circuit électrique entre les spires de cette bobine par l'intermédiaire de la paroi de ce tube. Selon la présente invention ces éléments d'isolation sont constitués, sur au moins une partie majoritaire de la longueur de la bobine, par un revetement céramique superficiel KC. Ce dernier épouse la surface du conducteur C en regard de la paroi du tube à traiter T. Il ne s'étend pas longitudinalement d'une spire telle que S1 de cette bobine à la spire suivante S2. Il permet à ces spires de passer à proximité de la paroi du tube T sans risque de contact électrique avec cette paroi. Selon une autre dite disposition commune les spires telles que S1 et S2 se succèdent longitudinalement d'une extrémité arrière BR à une extrémité avant BV de la bobine B. Un tronçon de connexion arrière E s'étend vers l'arrière à partir de cette extrémité arrière. Un tronçon de connexion avant F s'étend lui aussi vers 1' arrière mais à partir de cette extrémité avant en parcourant longitudinalement l'espace intérieur à la bobine. De préférence alors, selon la présente invention, une ogive de guidage et de protection G est montée à l'extrémité avant BV de la bobine B.Elle présente, au voisinage de cette extrémité, une section maîtresse transversale QM dont le diamètre DM est maximal et au moins égal à celui DB de cette bobine Une section transversale courante QC de cette ogive a un diamètre DC qui diminue progressivement vers l'avant à partir de cette section maitresse pour faciliter l'introduction du dispositif dans le tube à traiter T. Cette ogive guide ensuite le dispositif et empêche des chocs du conducteur C contre la paroi de ce tube. Au moins une majeure partie de la longueur de cette bobine est située hors de cette ogive, qui est par exemple constituée d'alumine.De préférence encore sa section maîtresse QM présente un diamètre DM faiblement supérieur au diamètre de bobine DB, de manière à ménager un intervalle de sécurité limité entre les spires telles que S1 et S2 et la paroi du tube à traiter T. Selon une autre dite disposition commune, le dispositif comporte en outre un noyau magnétique N constitué d'un matériau ferromagnétique présentant une faible hystéresis magnétique et une forte résistivité électrique. Ce noyau est typiquement constitué d'une ferrite. Il occupe l'espace intérieur à la bobine B, et présente un canal longitudinal P pour le passage du tronçon de connexion F qui est raccordé à l'extrémité avant BV de la bobine B et qui s'étend jusqu'à son extrémité arrière BR. Selon la présente invention la surface latérale extérieure de ce noyau N porte elle aussi un revêtement céramique superficiel KN empechant la formation d'un court circuit électrique entre les spires telles qu S1 et S2 par l'intermédiaire de ce noyau. Ces spires sont séparées les unes des autres par un intervalle longitudinal plus petit dans des zones longitudinalement extremes de la bobine B que dans une zone longitudinalement intermédiaire de cette bobine. Ceci a pour but d'homogénéiser la température qui est atteinte par le tube à traiter T sur la longueur de cette bobine. Par ailleurs le conducteur C est tubulaire pour permettre la circulation interne d'un fluide de refroidissement qui est typiquement de l'eau. De préférence, chaque revetement céramique superficiel KC, KN est formé par une opération de dépôt de céramique réalisée à l'aide d'un chalumeau à plasma. Le matériau céramique déposé est par exemple de l'alumine. De préférence encore l'opération de dépôt de céramique sur le conducteur C est effectuée après une opération de mise en forme qui a été effectuée sur ce conducteur pour former la bobine B. Ceci évite un risque de détérioration de ce dépôt lors de la formation de cette bobine. REVENDICATIONS 1) Dispositif de chauffage inductif interne pour traitement de tubes, caractérisé par le fait que le conducteur (C) constituant la bobine (B) de ce dispositif porte un revetement céramique superficiel (KC). 2) Dispositif selon la revendication 1, ce dispositif présentant un axe longitudinal (A) et étant destiné à être introduit coaxialement dans un tube à traiter (T) dont la paroi est électriquement conductrice et doit subir un traitement thermique, ce dispositif comportant un conducteur (C) pour conduire un courant électrique alternatif, ce conducteur formant une bobine (B) constituée par un tronçon de sa longueur dans laquelle ce conducteur est enroulé sensiblement en hélice autour dudit axe (A) en formant une succession longitudinale de spires (S1, S2) autour de cet axe, ces spires présentant sensiblement un meme diamètre qui constitue un diamètre de bobine (DB), ce dispositif comportant encore des éléments d'isolation périphérique électriquement isolants disposés pour s'interposer entre ladite bobine et ledit tube à traiter de manière à empêcher la formation d'un court circuit électrique entre lesdites spires par l'intermédiaire de la paroi de ce tube, - ce dispositif étant caractérisé par le fait que lesdits éléments d'isolation périphérique sont constitués, sur au moins une partie majoritaire de la longueur de ladite bobine, par un revetement céramique superficiel (KC) épousant la surface dudit conducteur (C) en regard de la paroi dudit tube à traiter (T) sans s'étendre longitudinalement d'une spire (S1) de cette bobine à la spire suivante (52). 3) Dispositif selon la revendication 2, dans lequel lesdites spires (S1, S2) se succèdent longitudinalement d'une extrémité arrière (BR) à une extrémité avant (BV) de ladite bobine (B), ledit conducteur (C) formant deux tronçons de connexion (E, Fr permettant de connecter respectivement ces deux extrémités à deux bornes d'un générateur fournissant ledit courant électrique alternatif, un tronçon de connexion arrière (E) s'étendant vers l'arrière à partir de cette extrémité arrière, un tronçon de connexion avant (F) s'étendant vers l'arrière à partir de cette extrémité avant en parcourant longitudinalement l'espace intérieur à cette bobine, ce dispositif étant caractérisé par le fait qu'il comporte en outre une ogive de guidage et de protection (G) montée à l'extrémité (BV) avant de ladite bobine (B) et présentant au voisinage de cette extrémité, une section maîtresse transversale (QM) dont le diamètre (DM) est maximal et au moins égal audit diamètre de bobine (DB), une section transversale courante (QC) de cette ogive ayant un diamètre (DC) qui diminue progressivement vers l'avant à partir de cette section maitresse, de manière à faciliter l'introduction de ce dispositif dans ledit tube à traiter (T), à guider ce dispositif, et à empêcher des chocs dudit conducteur contre la paroi de ce tube, au moins une majeure partie de la longueur de cette bobine étant située hors de cette ogive. 4) Dispositif selon la revendication 3 caractérisé par le fait que la section maîtresse (QM) de ladite ogive de guidage et de protection (G) présente un diamètre (DM) faiblement supérieur audit diamètre de bobine (DB), de manière à ménager un intervalle de sécurité (J) entre lesdites spires (S1, S2) et la paroi dudit tube à traiter (T). 5) Dispositif selon la revendication 2, ce dispositif comportant en outre un noyau magnétique (N) constitué d'un matériau ferromagnétique présentant une faible hystéresis magnétique et une forte résistivité électrique, ce noyau occupant l'espace intérieur à ladite bobine (B), ce dispositif étant caractérisé par le fait que la surface latérale extérieure de ce noyau magnétique (N) porte elle aussi un revetement céramique superficiel (KN) empêchant la formation d'un court circuit électrique entre lesdites spires (S1, S2) par l'intermédiaire de ce noyau. 6) Dispositif selon la revendication 5 dans lequel ledit noyau magnétique (N) présente un canal longitudinal (P) pour le passage d'un dit tronçon de connexion (F) raccordé à une extrémité avant (BV) de ladite bobine (B) et allant jusqu'à son extrémité arrière (BR). 7) Dispositif selon la revendication 2 ou la revendication 5, ce dispositif étant caractérisé par le fait que chaque dit revêtement céramique superficiel (KG, KN) est constitué d'alumine. 8) Dispositif selon la revendication 2 caractérisé par le fait que lesdites spires S1, S2 sont séparées par un intervalle longitudinal plus petit dans des zones longitudinalement extrêmes de ladite bobine (B) que dans une zone longitudinalement intermédiaire de cette bobine de manière à homogénéiser la température atteinte par ledit tube à traiter (T) sur la longueur de cette bobine. 9) Dispositif selon la revendication 2 dans lequel ledit conducteur (C) est tubulaire pour permettre la circulation interne d'un fluide de refroidissement. 10) Procédé de réalisation d'un dispositif selon la revendication 1 ou la revendication 5, ce procédé étant caractérisé par le fait que chaque dit revêtement céramique superficiel (KC, KN) est formé par une opération de dépôt de céramique réalisée à l'aide d'un chalumeau à plasma. 11) Procédé selon la revendication 10, ce procédé étant caractérisé par le fait que ladite opération de dépôt de céramique sur ledit conducteur (C) est effectuée après une opération de mise en forme qui a été effectuée sur ce conducteur pour former ladite bobine (B).