Brevet FR3120977A1 — publié le 20220923

TITRE DE L’INVENTION : BOUCHON DE MAINTENANCE ET PROCÉDÉ DE MAINTENANCE DE TUYAUTERIE L’invention concerne un bouchon de maintenance (10) d’un orifice de visite (21) d’une tuyauterie (20). Selon l’invention, le bouchon de maintenance (10) comporte : - un corps de bouchon (11) possédant une lumière traversante (15), - à une première extrémité (12), une douille (30) configurée pour coopérer avec l’orifice de visite (21) d’une tuyauterie (20), - à une seconde extrémité (13), un couvercle (40) qui est ouvrable et refermable. L’invention se rapporte également à un procédé de maintenance utilisant le bouchon de maintenance (10). Figure pour l'abrégé : figure 3 BOUCHON DE MAINTENANCE ET PROCÉDÉ DE MAINTENANCE DE TUYAUTERIE Domaine technique de l’invention La présente invention se rapporte à un bouchon de maintenance et un procédé de maintenance de tuyauterie d’un site d’activité nucléaire. L’invention s’applique, notamment, à l’entretien de la tuyauterie du système de refroidissement d’un réacteur nucléaire et/ou de la tuyauterie de transfert de la vapeur entre le réacteur nucléaire et la turbine de production d’énergie électrique. État de la technique La règlementation d’entretien des équipements des centrales nucléaires établit un cahier des charges d’entretien régulier afin de garantir la sureté des installations. A titre indicatif, la tuyauterie d’alimentation du réacteur appelée tuyauterie « ARE », véhicule de l’eau pressurisée à 83 bars et surchauffée à 225°C. Quant à la tuyauterie vapeur conduisant la vapeur d’eau vers la turbine, elle est connue sous la dénomination « tuyauterie VVP », elle conduit de la vapeur d’eau pressurisée entre 55 et 70 bars, la vapeur possédant une température comprise entre 270 et 297°C. Ces contraintes extrêmes que supportent ces tuyauteries expliquent peuvent entrainer une érosion/dégradation de la tuyauterie et en particulier des soudures tels que les soudures d’assemblage des différents tronçons de la tuyauterie. La dégradation d’une soudure peut se matérialiser par des fissures ou des variations de densité et/ou d’épaisseur de matière. Dans ce contexte, la tuyauterie du système refroidissement réacteur et la tuyauterie vapeur menant à la turbine de production d’énergie électrique comporte des orifices dits « de visite » afin de contrôler l’état de la tuyauterie et notamment des soudures. Pour la tuyauterie des installations nucléaires, en règle générale, un contrôle de l’état de la tuyauterie et en particulier des soudures se fait par radiographie et/ou par émission ultrasonique. Ces orifices de visites sont équipés d’une chemise fermée par un bouchon obturateur solidement solidarisé de la chemise. A cet effet, la chemise comporte notamment un filetage interne et le bouchon obturateur comporte un organe male fileté coopérant avec le filetage interne de la chemise. La chemise est elle-même soudée à l’orifice de visite ménagé dans la tuyauterie. Une fois assemblé à la chemise, le bouchon obturateur est soudé sur la chemise. Ceci afin d’assurer une étanchéité parfaite de la tuyauterie. Cependant, la soudure de la chemise à la tuyauterie, constitue un point d’usure de la tuyauterie, d’autant plus, que les visites de contrôle de la tuyauterie nécessitent la dépose du bouchon obturateur pour insérer une source radiographique à l’intérieur de la tuyauterie. Or, lors de la dépose du bouchon obturateur, les organismes de contrôle arrase la soudure du bouchon obturateur pour en permettre la dépose. Cette opération d’arasement peut également endommager la soudure de la chemise. Dans le jargon cette zone est appelée zone affectée thermiquement. Dès lors des opérations de maintenance sont nécessaires pour recharger en matière la zone affectée thermiquement afin de garantir la sureté de la soudure de la chemise à l’orifice de visite. La présente invention vise à fournir une solution technique permettant d’opérer la maintenance de la soudure de la chemise d’un orifice visite mais aussi le contrôle qualitatif de l’opération de maintenance, le tout en limitant la perte d’exploitation du site nucléaire. À cet effet, la présente invention vise un bouchon de maintenance d’un orifice de visite d’une tuyauterie. Selon l’invention, le bouchon de maintenance comporte un corps de bouchon s’étendant selon un axe longitudinal X-X entre deux extrémités du bouchon de maintenance. Par ailleurs, le bouchon de maintenance comporte, à une première extrémité, une douille configurée pour coopérer avec l’orifice de visite d’une tuyauterie, le corps de bouchon possédant une lumière traversante qui s’étend selon l’axe longitudinal X-X entre chaque extrémité du bouchon de maintenance. De plus, le bouchon de maintenance comporte, à une seconde extrémité, un couvercle qui est ouvrable et refermable. D’une part, le bouchon de maintenance permet de protéger l’orifice de visite au cours de l’opération de maintenance. Et d’autre part, le bouchon de maintenance, au travers de son caractère creux permet de réaliser une opération de contrôle par tir radiographique intra tube. Ceci présente plusieurs avantages tels que la réduction de la zone de balisage lors du tir radiographique, l’utilisation d’une source radiographique moins énergique, mais aussi la réduction du temps de l’intervention et par conséquent, la réduction de la perte d’exploitation au cours de la maintenance. Par ailleurs, le tir radiographique intra tube possède aussi l’avantage d’être plus précis que le tir radiographique extra tube qui s’opère depuis l’extérieur de la tuyauterie sur la paroi opposée de la tuyauterie. Il est à noter que le caractère creux du bouchon de maintenance lui est conféré par sa lumière traversante, mais aussi par son couvercle ouvrable. Selon des modes de réalisation, la seconde extrémité constitue un premier organe d’assemblage complémentaire d’un second organe d’assemblage solidaire du couvercle. Il est ainsi possible d’ouvrir et fermer le couvercle simplement. Selon des modes de réalisation, la douille comporte un diamètre extérieur de dimensions supérieures aux dimensions du diamètre extérieur du corps de bouchon, le bouchon de maintenance comprenant un épaulement faisant jonction entre la douille et le corps de bouchon. L’épaulement peut constituer une surface d’appui lors des opérations d’usinage et/ou de soudage qui sont opérés lors du procédé de maintenance. Selon des modes de réalisation, le corps de bouchon comporte un méplat externe. Le méplat externe constitue une prise qui permet de faciliter le vissage et le dévissage du bouchon de maintenance. L’invention se rapporte également à un procédé de maintenance d’un orifice de visite d’une tuyauterie. Le procédé comporte : - une étape de dépose du bouchon de l’orifice de visite, - une étape d’insertion d’un bouchon de maintenance défini selon le premier aspect de l’invention, - une étape d’élimination par usinage de la zone affectée thermiquement par la dépose du bouchon de l’orifice de visite, la zone affectée thermiquement entourant l’orifice de visite, - une étape de rechargement de la soudure entourant l’orifice de visite, l’étape de rechargement étant opérée par un apport de métal en fusion, - une étape de contrôle de la qualité du rechargement de la soudure, l’étape de contrôle étant opérée par un tir radiographique réalisé depuis l’intérieur de la tuyauterie, - une étape d’arasage du rechargement en vue de déposer le bouchon de maintenance, et - une étape de pose d’un nouveau bouchon par soudage sur l’orifice de visite. Le procédé selon l’invention permet de répondre au problème technique au même titre que le bouchon de maintenance, d’une part, en protégeant l’orifice de visite de la tuyauterie, et d’autre part, en contrôlant la qualité de la réparation au travers d’un tir radiographique intra tube qui présente les avantages décrits précédemment. Brève description des figures D’autres avantages, buts et caractéristiques particulières de l’invention ressortiront de la description non limitative qui suit d’au moins un mode de réalisation particulier du dispositif et du procédé objets de la présente invention, en regard des dessins annexés, dans lesquels : représente, schématiquement, un premier mode de réalisation particulier du bouchon de maintenance objet de la présente invention, représente, schématiquement, un deuxième mode de réalisation particulier du bouchon de maintenance objet de la présente invention, représente, schématiquement, une coupe longitudinale d’une tuyauterie et d’un bouchon de maintenance objet de la présente invention, le bouchon de maintenance étant monté sur un orifice de visite de la tuyauterie. représente, schématiquement, un une coupe longitudinale d’une tuyauterie et d’un bouchon de maintenance objet de la présente invention, le bouchon de maintenance étant monté sur un orifice de visite de la tuyauterie. représente, schématiquement et sous forme d’un logigramme, une succession d’étapes particulière du procédé de maintenance objet de la présente invention. La présente description est donnée à titre non limitatif, chaque caractéristique d’un mode de réalisation pouvant être combinée à toute autre caractéristique de tout autre mode de réalisation de manière avantageuse. On note dès à présent que les figures ne sont pas à l’échelle. Comme illustré aux figures 1 à 4, l’invention se rapporte un bouchon de maintenance 10 pour une tuyauterie 20 d’une installation nucléaire. En particulier, le bouchon de maintenance 10 a été spécifiquement développé pour les opérations de maintenance de la tuyauterie d’admission d’un système de refroidissement d’un réacteur nucléaire, mais aussi pour la tuyauterie vapeur conduisant la vapeur d’eau vers la turbine d’un réacteur nucléaire. Les figures 3 et 4 représentent une tuyauterie 20 qui peut être indifféremment une tuyauterie vapeur ou une tuyauterie d’admission du système de refroidissement. Dans l’exemple illustré aux figures 3 et 4, le bouchon de maintenance 10 est configuré pour coopérer avec un orifice de visite 21 d’une tuyauterie 20. Plus précisément, le bouchon de maintenance 10 est configuré pour coopérer avec une chemise 22 de l’orifice de visite 21. Dans cette optique, le bouchon de maintenance 10 comporte un corps de bouchon 11. Comme illustré aux figures 1 et 2, le corps de bouchon 11 s’étendant selon un axe longitudinal X-X. Ici, l’axe longitudinal X-X correspond à l’axe central longitudinal du corps de bouchon 11. Dans l’exemple des figures 1 à 4, le corps de bouchon 11 possède une conformation cylindrique à base circulaire. Toutefois, il est également possible de que le corps de bouchon 11 ait une forme de base géométrique variée, tel que carré, rectangulaire, triangulaire etc. Le cylindre à base circulaire constitue une caractéristique préférentielle, essentiellement, pour des raisons de fabrication. Ici, le corps du bouchon 11 est délimité latéralement par une paroi latérale 14. Dans des modes de réalisation, le bouchon de maintenance 10 comporte deux extrémités 12, 13. Les deux extrémités 12, 13 sont opposées l’une de l’autre. Le corps de bouchon 11 s’étend longitudinalement entre les deux extrémités 12, 13 du bouchon de maintenance 10. Comme illustré aux figures 1 à 4, le corps de bouchon 11 possède une lumière traversante 15. La lumière traversante 14 s’étend selon l’axe longitudinal X-X entre chaque extrémité 12, 13 du bouchon de maintenance 10. La lumière traversante 15 est délimitée radialement par une face interne de la paroi latérale 14. Dans cet exemple, la face interne s’étend à l’intérieur du corps du bouchon 11. Dans des modes de réalisation illustré aux figures 1 et 2, le corps de bouchon 11 comporte un méplat externe 16. Le méplat externe 16 est ménagé sur la face externe de la paroi latérale 14. La face externe de la paroi latérale 14 délimite extérieurement le corps de bouchon 11. Le méplat externe 16 constitue une prise pour un outil de vissage/dévissage tel qu’une clé plate. Comme illustré aux figures 1 à 4, le bouchon de maintenance 10 comporte une douille 30. Dans cet exemple, la douille 30 est disposée à une première extrémité 12 du corps de bouchon 11. Bien entendu, la douille 30 est solidaire du corps de bouchon 11. La douille 30 est creuse et communique avec la lumière 15 du corps de bouchon 11. La douille 30 est configurée pour coopérer avec l’orifice de visite 21 d’une tuyauterie 20. A ces fins, la douille 30 comporte un diamètre dont les dimensions sont légèrement inférieures aux dimensions du diamètre de la chemise 22. De fait, la douille 30 peut être insérée dans la chemise 22. La douille 30 comporte un filetage externe (non illustré). Le filetage externe de la douille 30 est configuré pour coopérer avec un filetage interne de la chemise 22 (non illustré). Le filetage externe de la douille 30 est ménagé sur face extérieure de la douille 30. Le filetage interne est quant à lui ménagé sur la face intérieure de la chemise 22. La douille 30 s’étend longitudinalement sur une distance déterminée appelée hauteur. La hauteur de la douille 30 est une dimension qui varie en fonction de l’épaisseur de la tuyauterie 20 pour laquelle une opération de maintenance doit être effectuée. Comme illustré aux figures 1 à 4, la douille 30 comporte un diamètre extérieur de dimensions supérieures aux dimensions du diamètre extérieur du corps de bouchon 11. Le diamètre extérieur correspond aux dimensions hors tous d’une section transversale de la douille 30. Dans les exemples des figures 1 et 3, le douille 30 comporte un diamètre extérieur ajusté pour une chemise de diamètre intérieur de 36 mm. A contrario, Dans les exemples des figures 2 et 4, le douille 30 comporte un diamètre extérieur ajusté pour une chemise de diamètre intérieur de 27 mm. De fait, le bouchon de maintenance 10 comprend un épaulement 17. Cet épaulement 17 opère la jonction entre la douille 30 et le corps de bouchon 11. L’épaulement 17 constitue une surface d’appui pour les opérations de maintenance telles que le soudage du lamage d’élimination de la zone affectée thermiquement, l’arasage de rechargement, l’arasage de dépose du bouchon de maintenance 10 etc. Il est à noter que la hauteur de la douille 30 est ajustée afin que la première extrémité 12 du bouchon de maintenance 10 soit rasante à l’intérieur 23 de la tuyauterie 20. De plus, la hauteur de la douille 30 peut être ajustée afin que l’épaulement 17 soit disposé 4 mm sous la génératrice externe de la tuyauterie 20. Cette caractéristique contribue à faciliter l’opération de soudage. Comme illustré aux figures 3 et 4, le bouchon de maintenance 10 comporte un couvercle 40. Dans cet exemple, le couvercle est disposé au niveau de la seconde extrémité 13 du bouchon de maintenance 10. Le couvercle 40 est ouvrable et refermable. En particulier, la seconde extrémité 13 constitue un premier organe d’assemblage complémentaire d’un second organe d’assemblage solidaire du couvercle 40. Dans l’exemple de la , l’organe d’assemblage de la seconde extrémité 13 est un organe d’assemblage femelle. L’organe d’assemblage femelle peut comporter un filetage interne (non représenté). Le filetage interne est ménagé, au niveau de la seconde extrémité 13, sur la face intérieure de la paroi latérale 14. Le couvercle 40 comporte quant à lui une canule 41 qui est configurée pour s’emboiter dans la seconde extrémité 13. A cet effet, la canule 41 peut porter un filetage externe (non représenté). Le filetage externe est ménagé sur la face extérieure de la canule 41. Le filetage externe de la canule 41 est complémentaire du filetage interne de la seconde extrémité 13. De fait, la canule 41 constitue un organe d’assemblage male complémentaire de l’organe d’assemblage femelle de la seconde extrémité 13. Dans l’exemple de la , la configuration des organes d’assemblage est inversée par rapport à la configuration de la . Le couvercle 40 porte un organe d’assemblage femelle alors que la seconde extrémité 13 dispose d’un organe d’assemblage male. Dans ce cas, la canule 41 est creuse. La face interne de la paroi de la canule 41 peut porter un filetage interne. A l’inverse, la seconde extrémité 13 peut comporter un filetage externe. Le filetage externe est alors ménagé sur la face extérieure de la paroi 14 au niveau de seconde extrémité 13. L’invention se rapporte également à un procédé de maintenance d’un orifice 21 de visite d’une tuyauterie 20 d’une installation nucléaire telle que décrite précédemment. Le procédé de maintenance comporte une étape de dépose A du bouchon de l’orifice de visite 21. L’étape de dépose A s’opère en deux séquences, une première séquence, dans laquelle, la soudure du bouchon de l’orifice de visite 21 est arasée. Et une seconde séquence, dans laquelle, le bouchon est déposé par dévissage. Le procédé de maintenance comporte une étape d’insertion B d’un bouchon de maintenance 10. Bien entendu, le bouchon de maintenance 10 est choisi en fonction des dimensions de la tuyauterie : épaisseur de la paroi 24 de la tuyauterie 20 et diamètre interne de la chemise 22. L’étape d’insertion B est opérée par vissage d’un bouchon de maintenance 10. Le procédé de maintenance comporte une étape d’élimination C par usinage de la zone affectée thermiquement par la dépose du bouchon de l’orifice de visite 21. La zone affectée thermiquement entourant l’orifice de visite 21. En généralement, l’usinage est réalisé par arasement de la zone affectée thermiquement. Lors de l’étape C, le bouchon de maintenance 10 permet de prévenir l’introduction de corps migrants dans la tuyauterie pendant les phases d’usinage. Lorsque le bouchon de maintenance 10 comporte l’épaulement 17, cet épaulement 17 peut constituer une surface d’appui pour centrer la machine-outil pour l’arasage de la zone affectée thermiquement. Le procédé de maintenance comporte une étape de rechargement D de la soudure entourant l’orifice de visite 21. L’étape D de rechargement est opérée par un apport de métal en fusion. Le métal est entrainé en fusion au travers d’une soudure par arc électrique. Lors de cette étape D, le bouchon de maintenance 10 protège le filetage de la chemise 22 d’un écoulement du métal en fusion. En complément, l’épaulement 17 constitue une surface d’appui utile pour le début et/ou la fin du cordon de soudure. Ces zones de soudure constituent les zones les plus sujettes à des défauts appelées respectivement amorçage et évanouissement. Le procédé de maintenance comporte une étape de contrôle E de la qualité du rechargement de la soudure. Cette étape permet de vérifier la qualité du rechargement effectuée tel que la compacité de matière, mais aussi de vérifier que la soudure ne comporte ni de défaut ni de fissures. L’étape de contrôle est opérée par un tir radiographique intra tube. C’est-à-dire, un tir à l’intérieur de la tuyauterie 20. A cet effet, le couvercle 40 est retiré du bouchon de maintenance 10. La lumière 14 donne alors accès à l’intérieur de la tuyauterie 20. L’opérateur peut alors passer une source de rayonne radiographique à l’intérieur de la tuyauterie 20 pour vérifier la qualité du rechargement de la soudure. Lors de cette étape, l’épaulement 17 peut également constituer une surface d’appui pour une canule de tir radiographique. Le tir radiographique est opéré à l’aide d’un élément radioactif, un film argentique étant position sur la soudure rechargée à l’extérieur du tube pour recueillir le rayonnement de l’élément radiographique. Avantageusement, le fait de réaliser un tir intra tube permet d’utiliser une source radioactive moins énergétique que lorsque le tir est opéré à l’extérieur de la tuyauterie. En effet, un tir intra tube est opéré à l’aide d’une source radiographique telle l’iridium 192. A l’inverse lorsque l’opération de contrôle est extérieure à la tuyauterie 20, le tir radiographique est opéré au niveau de la paroi opposée de la tuyauterie 20 et nécessite, lorsque l’épaisseur de la tuyauterie est supérieure de 50 mm, d’utiliser une source radiographique plus énergétique telle que le cobalt 60. Il est ainsi possible de diminuer la zone le balisage de sécurité qui d’environ 30 à 40 m pour le cobalt 60 extra tube, à 10- 15 m pour un tir d’iridium 192 intra tube. De surcroit, le temps d’exposition de la source radiographique est divisé par deux lorsque l’on opère un tir radiographique intra tube. En effet, un tir radiographique extra tube nécessite de traverser deux parois de la tuyauterie avant d’atteindre le film argentique. De fait, le fait de réaliser un tir intra tube permet de réduire les contraintes de l’exploitant du site nucléaire tant en termes de périmètre de balisage de sécurité qu’en temps d’intervention. Enfin, le fait que le rayonnement ait une paroi de moins de la tuyauterie à traverser permet d’obtenir une impression argentique plus précise. Le procédé de maintenance comporte une étape d’arasage F du rechargement en vue de déposer le bouchon de maintenance. L’étape d’arasage F est opéré par usinage tel que décrit précédemment. Lors de cet opération, l’épaulement 17 peut également être utile pour permettre le centrage de la machine machine-outil. Le bouchon de maintenance 10 peut ainsi être considéré comme un bouchon sacrificiel. Le procédé de maintenance comporte une étape de pose G d’un nouveau bouchon par soudage sur l’orifice de visite. Préférentiellement, le bouchon de maintenance 10 est configuré pour mettre en œuvre les étapes du procédé de maintenance et leurs modes de réalisation tels qu’exposés ci-dessus et le procédé de maintenance et ses différents modes de réalisation peuvent être mis en œuvre par le bouchon de maintenance 10. Bouchon de maintenance (10) d’un orifice de visite (21) d’une tuyauterie (20), le bouchon de maintenance (10) comporte un corps de bouchon (11) s’étendant selon un axe longitudinal X-X entre deux extrémités (12, 13) du bouchon de maintenance (10), le bouchon de maintenance (10) comporte, à une première extrémité (12), une douille (30) configurée pour coopérer avec l’orifice de visite (21) d’une tuyauterie (20), le corps de bouchon (11) possédant une lumière traversante (15) qui s’étend selon l’axe longitudinal X-X entre chaque extrémité (12, 13) du bouchon de maintenance (10), le bouchon de maintenance comportant, à une seconde extrémité (13), un couvercle (40) qui est ouvrable et refermable. Bouchon de maintenance (10) selon la revendication 1, dans lequel, la seconde extrémité (13) constitue un premier organe d’assemblage complémentaire d’un second organe d’assemblage solidaire du couvercle (40). Bouchon de maintenance (10) selon l’une des revendications 1 et 2, dans lequel, la douille (30) comporte un diamètre extérieur de dimensions supérieures aux dimensions du diamètre extérieur du corps de bouchon (11), le bouchon de maintenance (10) comprenant un épaulement (17) faisant jonction entre la douille (30) et le corps de bouchon (11). Bouchon de maintenance (10) selon l’une des revendications 1 à 3, dans lequel, le corps de bouchon (11) comporte un méplat externe (16). Procédé de maintenance d’un orifice de visite (21) d’une tuyauterie (20), le procédé comportant : - une étape de dépose (A) du bouchon de l’orifice de visite (21), - une étape d’insertion (B) d’un bouchon de maintenance (10) défini selon l’une des revendications 1 à 4, - une étape d’élimination (C)par usinage de la zone affectée thermiquement par la dépose du bouchon de l’orifice de visite (21), la zone affectée thermiquement entourant l’orifice de visite (21), - une étape de rechargement (D) de la soudure entourant l’orifice de visite (21), l’étape de rechargement (D) étant opérée par un apport de métal en fusion, - une étape de contrôle (E) de la qualité du rechargement de la soudure, l’étape de contrôle (E) étant opérée par un tir radiographique réalisé depuis l’intérieur de la tuyauterie (20), - une étape d’arasage (F) du rechargement en vue de déposer le bouchon de maintenance, et - une étape de pose (G) d’un nouveau bouchon par soudage sur l’orifice de visite (21).