Brevet FR2987419A1 — publié le 20130830

Procédé de remplacement d'une zone de liaison de deux éléments tubulaires métalliques de composition métallurgique différente La présente invention concerne un procédé de remplacement d'une zone de liaison de deux éléments tubulaires métalliques hétérogènes. De nombreuses applications industrielles comportent des éléments tubulaires par exemple pour le transport d'un fluide, qui sont reliés entre eux par soudage. Dans certains cas, les éléments tubulaires ont des compositions métallurgiques très différentes. C'est le cas notamment dans l'industrie nucléaire, par exemple des tubulures des cuves, des pressuriseurs et des générateurs de vapeurs qui sont en acier faiblement allié et des tuyauteries du circuit primaire principal reliant ces éléments entre eux qui sont en acier austénitique. Les liaisons de ces éléments tubulaires entre eux sont réalisées par une soudure appropriée. Selon les conditions en service, il peut être nécessaire de remplacer la zone bimétallique entre les deux éléments tubulaires. Le remplacement des liaisons bimétalliques endommagées se fait généralement à l'identique de la liaison d'origine. On procède par usinage à l'élimination du beurrage constituant la liaison bimétallique, puis à sa reconstitution par un procédé de soudage automatique ou manuel, pour réaliser ensuite la soudure de liaison composant la tuyauterie par un procédé automatique ou manuel.. En fonction de la conception d'origine, la réparation nécessite l'assemblage par soudage de matériaux différents, comme par exemple un acier inoxydable et/ou un alliage à base de nickel. La solution actuelle présente selon la technologie retenue, soit des difficultés de soudabilité opératoire, soit des difficultés d'obtention des caractéristiques mécaniques requises. De même la présence de deux matériaux hétérogènes génère des difficultés pour la réalisation des contrôles de fabrication et de suivi en service. L'invention a pour but de proposer un procédé de remplacement d'une zone de liaison bimétallique de deux éléments tubulaires par une liaison bimétallique fabriquée en usine avec une parfaite maîtrise des caractéristiques métallurgiques, mécaniques et de sa contrôlabilité. L'invention a donc pour objet un procédé de remplacement d'une zone de liaison de deux éléments tubulaires métalliques de composition métallurgique hétérogène, caractérisé en ce qu'il consiste en les étapes suivantes : - on fabrique un insert comportant une première partie de composition métallurgique identique à un premier des éléments tubulaires et une seconde partie de composition métallurgique identique à un second desdits éléments tubulaires, - on intercale l'insert entre les deux éléments tubulaires en disposant les première et seconde parties dudit insert contre respectivement les premier et second éléments tubulaires, et - on solidarise par soudure homogène le premier élément tubulaire avec la première partie de l'insert et le second élément tubulaire avec la seconde partie dudit insert. On entend ici par soudure homogène une soudure solidarisant l'un à l'autre deux éléments constitués par des matériaux de même composition, ou sensiblement de même composition. Le procédé selon l'invention peut comprendre une ou plusieurs des caractéristiques suivantes, prises isolément ou suivant toutes les combinaisons techniquement possibles : - le premier élément tubulaire et la première partie de l'insert sont en acier non allié ou faiblement allié ; - le second élément tubulaire et la seconde partie de l'insert sont en acier plus fortement allié que le premier élément tubulaire et la première partie de l'insert, par exemple en acier inoxydable austénitique ; - l'insert est fabriqué par compaction isostatique à chaud des première et seconde parties ; - le premier élément tubulaire présente un revêtement interne en acier fortement allié, par exemple en acier inoxydable ; - la première partie de l'insert présente un revêtement interne partiel, le procédé comprenant une étape de dépôt d'un revêtement interne complémentaire raccordant le revêtement interne du premier élément tubulaire au revêtement interne partiel de la première partie de l'insert ; et - la première partie de l'insert est dépourvue de revêtement interne, le procédé comprenant une étape de dépôt d'un revêtement interne complémentaire sur la première partie de l'insert, se raccordant au revêtement interne du premier élément tubulaire. Les caractéristiques et avantages de l'invention apparaîtront au cours de la description qui va suivre, donnée à titre d'exemple et faite en référence aux dessins annexés, sur lesquels : - la figure 1 est une vue en coupe de deux éléments tubulaires et d'un insert de liaison pour la mise en oeuvre du procédé selon l'invention ; - la figure 2 est une vue schématique en perspective et en coupe longitudinale d'une zone de liaison entre les deux éléments tubulaires reliés par un insert de remplacement, ; et - les figures 3 et 4 sont des vues en coupe de deux éléments tubulaires reliés par un insert de remplacement, dans une variante de réalisation où le premier élément tubulaire présente un revêtement interne. Sur les figures, on a représenté les extrémités de deux éléments tubulaires, respectivement 1 et 2. L'élément tubulaire 1 est constitué par l'extrémité par exemple d'une tubulure de cuve ou de pressuriseur ou de générateur de vapeur en acier non allié ou faiblement allié, tandis que l'élément tubulaire 2 est constitué par l'extrémité par exemple d'une tuyauterie en acier plus fortement allié (acier inoxydable austénitique) du circuit primaire principal. L'acier faiblement allié est par exemple du type 16MND5 ou 18MND5 ou SA-508 Gr3 012. L'acier plus fortement allié est par exemple de type Z2 CND 18-12 Azote Controlée, ou SA-182 Grade F316. Les éléments tubulaires 1 et 2 sont destinés à être reliés entre eux par une zone de liaison 3 bimétallique de soudage compatible avec la composition métallurgique de chacun de ces éléments afin de former un passage continu pour un fluide. Pour cela, le procédé selon l'invention consiste à préfabriquer en usine un insert 10 de remplacement destiné à assurer une nouvelle zone de liaison 3 entre les éléments tubulaires, respectivement 1 et 2. L'insert 10 de remplacement comporte une première partie 11 de composition métallurgique identique au premier élément tubulaire 1 et dans le cas présent en acier non allié ou faiblement allié et une seconde partie 12 de composition métallurgique identique au second élément tubulaire 2 et dans le cas présent en acier fortement allié (inox austénitique). L'insert 10 composé des deux parties 11 et 12 est obtenu par compaction isostatique à chaud permettant la fabrication en série de ce type de pièces de rechange. Ainsi, la liaison bimétallique entre les deux parties 11 et 12 de l'insert 10 est réalisé en usine avec une parfaite maîtrise des caractéristiques métallurgiques et mécaniques. La contrôlabilité de cette liaison bimétallique est améliorée par le fait que la jonction entre les deux matériaux est parfaitement rectiligne et qu'il y a une très faible diffusion entre ces deux matériaux. En variante, la partie inoxydable de l'insert est constituée par soudage automatique, en constituant un rechargement de type beurrage. L'insert 10 de remplacement ainsi préfabriqué est intercalé entre les deux éléments tubulaires 1 et 2 en disposant la première partie 11 contre l'élément tubulaire 1 et la seconde partie 12 contre l'élément tubulaire 2. Ensuite, le premier élément tubulaire 1 est solidarisé par soudure homogène avec la première partie 11 de l'insert 10 et le second élément tubulaire 2 est également solidarisé par soudure homogène avec la seconde partie 12 de cet insert 10. Les procédés de soudage utilisés sont manuels ou automatiques avec des métaux d'apport homogènes et parfaitement connus d'un point de vue soudabilité, métallurgique, mécanique et contrôlabilité. Le procédé selon l'invention permet donc de fabriquer et de contrôler en usine, l'insert de remplacement bimétallique et, de ce fait, de s'affranchir d'opérations de soudage et d'usinage à faire en zones contrôlées pour la reconstruction sur site du beurrage, donc de permettre une réduction de doses pour les intervenants dans le domaine nucléaire. Le procédé selon l'invention permet aussi de s'affranchir des contrôles par ultrasons du beurrage puisque ce dernier est supprimé et de s'affranchir d'utilisations de matériaux sensibles à la corrosion sous contrainte, comme par exemple l'inconel 182 ou 82. Enfin, le procédé selon l'invention permet de monter sur site une pièce de rechange constituée d'une liaison bimétallique préfabriquée et contrôlée en usine, en évitant les hétérogénéités métallurgiques liées au soudage hétérogène de la liaison d'origine. Ce procédé est applicable quelle que soit la nuance d'origine constituant la zone de liaison à remplacer. Dans une variante représentée sur la figure 3, le premier élément tubulaire 1 présente une paroi 14 en acier non allié ou faiblement allié, et un revêtement interne 15, en acier inoxydable, recouvrant une face interne de la paroi 14. Dans ce cas, la première partie 11 de l'insert 10 comporte elle aussi une paroi 16 dans le même matériau que la paroi 14 du premier élément tubulaire 1, et un revêtement partiel 17 dans le même matériau que le revêtement interne 15 du premier élément tubulaire 1. Le revêtement partiel 17 recouvre un côté interne de la paroi 16. Ce revêtement partiel 17 est déposé en usine, au moment de la fabrication de l'insert. L'insert 10 est amené sur chantier avec son revêtement partiel 17. Au moment du soudage du premier élément tubulaire 1 à la première partie 11 de l'insert 10, le revêtement partiel 17 est déjà en place. Toutefois, il s'arrête à distance de la zone affectée thermiquement par la soudure. Le procédé comprend alors une étape supplémentaire, intervenant après réalisation de la soudure 18 raccordant le premier élément tubulaire 1 à la première partie 11 de l'insert 10. Au cours de cette étape, on dépose un revêtement interne complémentaire 19 au droit de la soudure 18. Le revêtement 19 raccorde le revêtement interne 15 du premier élément tubulaire 1 au revêtement interne partiel 17 de la première partie 11 de l'insert 10. Dans une autre variante représentée sur la figure 4, le premier élément tubulaire 1 présente lui aussi une paroi 14 en acier non allié ou faiblement allié, et un revêtement interne 15, en acier inoxydable, recouvrant une face interne de la paroi 14. La première partie 11 de l'insert 10 comporte elle aussi une paroi 16 dans le même matériau que la paroi 14 du premier élément tubulaire 1, mais en revanche elle ne comporte pas initialement un revêtement partiel 17 dans le même matériau que le revêtement interne 15 du premier élément tubulaire 1. Au moment du soudage du premier élément tubulaire 1 à la première partie 11 de l'insert 10, la paroi 16 n'est pas recouverte par un revêtement. Le procédé comprend une étape supplémentaire, intervenant après réalisation de la soudure 18 raccordant le premier élément tubulaire 1 à la première partie 11 de l'insert 10. Au cours de cette étape, on dépose un revêtement interne complémentaire 20 au droit de la soudure 18 et sur la paroi 16 de la première partie 11 de l'insert. Le revêtement 20 se raccorde au revêtement interne 15 du premier élément tubulaire 1. REVENDICATIONS1.- Procédé de remplacement d'une zone de liaison (3) de deux éléments tubulaires (1, 2) métalliques de compositions métallurgiques différentes, caractérisé en ce qu'il consiste en les étapes suivantes : - on fabrique un insert (10) comportant une première partie (11) de composition métallurgique identique à un premier (1) des éléments tubulaires (1, 2) et une seconde partie (12) de composition métallurgique identique à un second (2) desdits éléments tubulaires (1, 2), - on intercale l'insert (10) entre les deux éléments tubulaires (1, 2) en disposant les première (11) et seconde (12) parties dudit insert (10) vers respectivement les premier (1) et second (2) éléments tubulaires, et - on solidarise par soudure homogène le premier élément tubulaire (1) avec la première partie (11) de l'insert (10) et le second élément tubulaire (2) avec la seconde partie (12) dudit insert (10). 2.- Procédé de liaison selon la revendication 1, caractérisé en ce que le premier élément tubulaire (1) et la première partie (11) de l'insert (10) sont en acier non allié ou faiblement allié. 3.- Procédé de liaison selon la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce que le second élément tubulaire (2) et la seconde partie (12) de l'insert (10) sont en acier plus fortement allié que le premier élément tubulaire (1) et la première partie (11) de l'insert (10), par exemple en acier inoxydable austénitique. 4.- Procédé de liaison selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que l'insert (10) est fabriqué par compaction isostatique à chaud des première et seconde parties (11, 12). 5.- Procédé de liaison selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que le premier élément tubulaire (1) présente un revêtement interne (15) en acier fortement allié, par exemple en acier inoxydable. 6.- Procédé de liaison selon la revendication 5, caractérisé en ce que la première partie (11) de l'insert (10) présente un revêtement interne partiel (17), le procédé comprenant une étape de dépôt d'un revêtement interne complémentaire (19) raccordant le revêtement interne (15) du premier élément tubulaire (1) au revêtement interne partiel (17) de la première partie (11) de l'insert (10). 7.- Procédé de liaison selon la revendication 5, caractérisé en ce que la première partie (11) de l'insert (10) est dépourvue de revêtement interne, le procédé comprenant une étape de dépôt d'un revêtement interne complémentaire (20) sur la première partie(11) de l'insert (10), se raccordant au revêtement interne (15) du premier élément tubulaire (1).