CA2441036A1 - Procede de mise en precontrainte de tubes d`un echangeur de chaleur avec un reglage precis de la precontrainte - Google Patents
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Abstract
Pour effectuer la mise en précontrainte de traction dans la direction axiale d'un tube (4) d'un échangeur de chaleur avec un réglage précis de la précontrainte, on réalise l'expansion diamétrales de l'une au moins des parties d'extrémité (4a, 4b) du tube (4), au moyen d'une pression hydrauliqu e alors que le tube (4) est fixé à ses extrémités dans des plaques tubulaires (3a, 3b). On règle la valeur de la précontrainte dans chacun des tubes (4) d e l'échangeur de chaleur par ajustement du jeu radial initial entre la surface externe de la partie d'extrémité (4a, 4b) du tube (4) et la surface intérieu re du trou (5) traversant la plaque tubulaire (3a, 3b) dans lequel est engagée la partie d'extrémité (4a, 4b) du tube (4) avant de réaliser l'expansion diamétrale de la partie d'extrémité. On réalise l'expansion diamétrale hydraulique de la partie d'extrémité (4a, 4b) du tube qui s'étend substantiellement sur toute la longueur du trou (5) traversant la plaque tubulaire (3a, 3b). Le je u radial initial (6) entre le tube (4) et le trou (5) est réglé pour obtenir u ne rétraction longitudinale du tube (4) et donc une précontrainte d'une valeur déterminée de manière précise. L'invention s'applique en particulier aux échangeurs de chaleur à tubes droits.
Description
PROCÉDÉ DE MISE EN PRÉCONTRAINTE DE TUBES D'UN ÉCHANGEUR DE
CHALEUR AVEC UN RÉGLAGE PRÉCIS DE LA PRÉCONTRAINTE
l~'invention concerne un procédé de mise en précontrainte de traction dans une direction longitudinale de tubes d°un échangeur de chaleur avec un réglage précis de Ta précontrainte des tubes.
On connaît des échangeurs de chaleur utilisés en parficulier comme gpnërateurs de vapeur de réacteurs nuclëaires qui comportent un très grand nombre de Tubes qui sonf fïxés è Peurs ertrérnités dans au moins une plaque tubulaire de i'ëchangeur de chaleur.
De tels gënérateurs de vapeur peuvenfi prësenter de très grandes dimensions, par exemple une hauteur supérieure à 20 mètres et un diamétre peu infërïeur à 4 mètres.
De tels échangeurs de chaleur peuvent ëtre en particulier des échan-geurs de chaleur è tubes droits (désignés par Te terme anglais "ance-through"~, chacun des tubes du faisceau étant fixé; è une premiére extrémi-té, dans une première plaque tubulaire disposée dans la partie supérieure du génërateur de vapeur en pasifion de service et è une seconde e>~trémité, dans une seconde plaque tubulaire disposëe â la partie infërieure du génë-raseur de sapeur dans sa position de service.
Dans de tels gpnérateurs é tubes droits, le faisceau de tubes peut comporter plus de quinze mille tubes d'une longueur supérieure à '15 mètres.
Les extrërnités des tubes sont fixées dans des trous traversant les plaques 'tubulaires sur toute leur ëpaisseur dans la direction axiale du faisceau et débouchent è leurs extrémités dans des boîtes à eau délimitées par une pa-roi généralement hémisphérïque et par la plaque tubulaire correspondante.
Des générateurs de vapeur d'un autre type compas sent un faisceau de tubes pliés en forme d'U c~ui sont fixés â leurs eâeux exïrérnités dans deux trous d'une même ~6aque tubulaire.
ii est connu de réaliser la fixation des ~rxtrémités des tubes des gëné-raseurs de vapeur dans Tes tracs traversant les plaques tubulaires, par ser-tissage et so~!dac~e ~ l'intérieur des plaquPS tubulaires.
1a k1 est canr~u ~~al~rn~n~ d~ r~.aüser, sur i~s parues d'~>,~r~rr~~if~ c~Es i~-bes des ëc ~an~reurs de ei-~~-k~ur ~eis ~;ue décrus ~i~;s i-~~ut, une ~n~~nsiQ
r di~~ré~r~ip ~ I'niéri~nr dis ~rc~~as tra~~~°s~r~~ i~f ~!~c~ue ~uk,uiair~, ~a~N dis rrmyens "s~yd: auliques, i~ surï~cs ü~Éérieur~ ~u ~~i~e étant sc;:~mis~ â k~
~r~s--
CHALEUR AVEC UN RÉGLAGE PRÉCIS DE LA PRÉCONTRAINTE
l~'invention concerne un procédé de mise en précontrainte de traction dans une direction longitudinale de tubes d°un échangeur de chaleur avec un réglage précis de Ta précontrainte des tubes.
On connaît des échangeurs de chaleur utilisés en parficulier comme gpnërateurs de vapeur de réacteurs nuclëaires qui comportent un très grand nombre de Tubes qui sonf fïxés è Peurs ertrérnités dans au moins une plaque tubulaire de i'ëchangeur de chaleur.
De tels gënérateurs de vapeur peuvenfi prësenter de très grandes dimensions, par exemple une hauteur supérieure à 20 mètres et un diamétre peu infërïeur à 4 mètres.
De tels échangeurs de chaleur peuvent ëtre en particulier des échan-geurs de chaleur è tubes droits (désignés par Te terme anglais "ance-through"~, chacun des tubes du faisceau étant fixé; è une premiére extrémi-té, dans une première plaque tubulaire disposée dans la partie supérieure du génërateur de vapeur en pasifion de service et è une seconde e>~trémité, dans une seconde plaque tubulaire disposëe â la partie infërieure du génë-raseur de sapeur dans sa position de service.
Dans de tels gpnérateurs é tubes droits, le faisceau de tubes peut comporter plus de quinze mille tubes d'une longueur supérieure à '15 mètres.
Les extrërnités des tubes sont fixées dans des trous traversant les plaques 'tubulaires sur toute leur ëpaisseur dans la direction axiale du faisceau et débouchent è leurs extrémités dans des boîtes à eau délimitées par une pa-roi généralement hémisphérïque et par la plaque tubulaire correspondante.
Des générateurs de vapeur d'un autre type compas sent un faisceau de tubes pliés en forme d'U c~ui sont fixés â leurs eâeux exïrérnités dans deux trous d'une même ~6aque tubulaire.
ii est connu de réaliser la fixation des ~rxtrémités des tubes des gëné-raseurs de vapeur dans Tes tracs traversant les plaques tubulaires, par ser-tissage et so~!dac~e ~ l'intérieur des plaquPS tubulaires.
1a k1 est canr~u ~~al~rn~n~ d~ r~.aüser, sur i~s parues d'~>,~r~rr~~if~ c~Es i~-bes des ëc ~an~reurs de ei-~~-k~ur ~eis ~;ue décrus ~i~;s i-~~ut, une ~n~~nsiQ
r di~~ré~r~ip ~ I'niéri~nr dis ~rc~~as tra~~~°s~r~~ i~f ~!~c~ue ~uk,uiair~, ~a~N dis rrmyens "s~yd: auliques, i~ surï~cs ü~Éérieur~ ~u ~~i~e étant sc;:~mis~ â k~
~r~s--
2 sion d'un fiuide hydraulique, généralement de l'eau à trés forte pression.
Cette opération d'expansion diamétrale qui est généralement réalisée sur une partie d'extrémité du tube s'étendant suivant toute ia longueur du trou traversant la plaque tubulaire peùt être utilisée four réaliser le sertissage du tube dans ie trou ou pour assurer un plaquage parfait de la paroi du tube contre la paroi du trou, en particulier du côté de la face intérieure de la pla-que tubulaire, afin d"éviter la présence de tout interstice entre le tube et fa plaque tubulaire qui pourrait âtre responsable d'une corrosion en crevasse, pendant le fonctionnement du générateur de vapeur, la surface extérieure des tubes venant en contact avec l'un des fluides d°échange dont ie pouvoir corrosif peut être important au niveau des interstices entre fe tube et la pla-que tubulaire.
dans tous les cas, i'expansion diamétrale d°u.n tube produit sine ré-traction du tube dans la direction axiale ou longitudinaïe, de telle sorte que, I5 si le tube est fixé à ses deux extrémités dans des plaques tubulaires dont l'écartement est fixe, (e tube est mis en précontrainte de traction longitudi-nale, du fiait de l'expansion diamétrale hydraulique.
~ans les échangeurs de chàleur tels que les échangeurs â tubes droits, il est généralement souhaitable d'imposer une certaine précontrainte zQ de traction longitudinale aux tubes, afin de limiter le flambage en service dû
â des dilatations différentielles de l'enveloppe de l'échangeur de chaleur etlou des plaques tubulaires et des tubes ainsi que les vibrations produites par fa circulation des fluides d'échange au contact des parois des tubes.
Les tubes des échangeurs de chaleur à tubes droits sont également 25 maintenus par des iliaques-entretoises transversales réparties suivant la direction longifiudinale de l'échangeur de chaleur . ! e flambage des tubes peut alors entrainer une détérioration des tubes par mise en contact avec les bords d'ouvertures des entretoises.
La précontrainte de traction longitudinale des tubes doit âtre régléè à
30 une valeur précise déterminée pour limiter le flambage et les vibrations et éventuellement pour limiter et ëquilibre~° les efforts de direction axiale exer-cés par les tubes sur les plaques tuûulaires de i'éc hangeur de chaleur à tu-bes droits.
four régler lâ valeur de la précontrainte de traction induite dans les tubes par expansion diamétrale h~~draulique, on a proposé, dans ie U
~,3~:~,~~fi., d'ajuster la longueur de fa partie d'exti-érr~it~ du tube sur laquelle on applique l'expansion hydraulique, pour obtenir la rétraction et dono la pré-s contrainte axiale voulues du tube soumis à l'expansion diamétrale, Dans la mise en ouvre de ce procédé, on règle la proic~r~deur d'introduction de !'outil d'expansion ~ l'intérieur de l'une au moins des par lies d'extrémiié du fade, à
partig° de la race externe de la plaque tubulaire. d'expansion diarrotraie est généralement réalisée aux deux extr émités du tube, préa(abïer~lent rixé sur t0 les plaques tubulaires, de sorte que les deux opérations d'expansion l~~rdrau-figue concourent ~ lâ rrzise en précontrainte du tube. Le réglage de la précontrainte peut âtre réalisé en aiustant ia longueur d'expansion h~rdrauli-que d'une seule des deux extrëmitës du tube, dans i°une des piaq~ses tubu-laires.
t 5 Dans fous les cas, ii sudsiste, au rraoins ~ !'une des extrémités du tube, une parïie de la paroi du rude qui n'est pas pïaquée contre la surface intérieure du trou de ia plaque tubulaire, ce qui se traduiit par la présence d"urr infiersticd générateur de corrosion en crevasse, pendant le fonctionne-rr~enï du générateur de vapeur .
~n outre, la mise en ouvre de l'opération d'expansion h;~draulique est complexe, du tait qu'il faut régler la profondeur d'introducüon de !'outil d°ex-pansion diamétrale dans l'une au moins des extrémités des trës nombreux tubes de l'échangeur de chaleur avant de réaliser leur expansion diannétraie.
~e but de I'in~fention est donc de proposer un procédé de mise en %5 précontrainte de traction longitudinale de tubes d'un échangeur de chaleur cohnportant au moins une partie rectiligne et iïxés é leurs extrémités dal~s des trous traversant au moins une plaque tubLilaire, dar;s laquai la pré-contrainte de tracfiioi~ est ob'~enue par expansion diar nétrale hyd;~auïique d'au moins une partie d'extrémité de chacun des uudes de i'éci iangec.l~° de cl~!aieur 3G fixé ~ ses deux entrérnifiés dans i'au moins urge plaq~.se tubulaire, de manière a Induire t!1~1e ~ïcs0lpiWtlûn pâ(" i'~r2~tioii òOn~ftudine~le du tuL'~e ei6 ~:.C~ul'~'i~fitci,nt i:~ suI"¿~t;,e il'ï~~ri~W"c ~~i..! fii.l~J.~.~' ct alla preSit~n i'"I~di~ï~ll~l~° et de fi~eii~.~-.' 1"n~l'li~re t~u~ ~~ pl"2G'orltrclnte dii tl,É~)ö So¿t !°°~i~e ~ ~r7E' V~?ieu~" ~ï'~c:~iSc:, C" ~7iÜC~d~
't permettant d'éviter tout risque de corrosion en crevasse des Tubes dans i°échangeur de chaleur en service et de faciliter l'opération de aise en pré-contrainte réglée des tubes.
Dans ce but, on régla la valeur de fa précontrainte dans chacun des Tubes de l'échangeur de chaleur par ajustement du jeu r adiai iniiial .entre ia surface externe de la partie d°exirémïté du tube et la surface inférieure du Prou traversant la plaque tubulaire dans laquai est engagée la paie d'extré-rr~itë du tube avant de ~°éaliser l'expansion diamétrale de Ea parue d°exfrémüé, ei on réalise !'expansion diamëfr~ie i~~,rdrauüque du tube suivant toute la par-1~ fia d'e xtrëmité du Tube qui s°étend substantieilernenf sur foute la iong~eur du trou traversant la plaque Tubulaire.
m 'invention esi également reiattne, de rnani~re générale, é un pracé-dé de Mise en précontrainte de traction longitudinale de tubes de petit dïa-mètr e et de gr ends longueur comportant au moins ~.ane pag°tie ~°ectüigne, pour I~ augmenter la marge de flarnb~ge et réduit e les vibrations induifies ef fixés leurs e;,~rërnités dans des trous fr~~versant au rr~oins urge plaque tubulaire, dans lequel la précontrainte de traction est obtenue par expansion diamé-trale hydraulique des extrémités de chacun des tubes de n~aniére ~ induire une déforrr~atioÉ~ par rétraction longitudinale uniforn-~émenf répartie sur la 2~ longueur du tube en soumetfarct la surface intérieure du tube é une pression hydraulique et de telle maniër e que fa précontrainte du tube soit réglée â
une valeur précise, par expansion diamétrale prédéfierminée de ia partie d'extrémité, et qu'on r émise l'expansion diamétrale hydraulique du tube.
Afin de bien faire comprendre l'invention, on va décrire, é fifre 2~ d'e>cemple, plusieurs modes de réalisation du p~°océdé selon l'invention de rr~ise en précontrainte de tubes d'uri générateur de vapeur é tubes droits d'un reaczeur r~t.~cleairea ~C4 1'¿~t,lre ~E esL urle Vue en ~~upe civâle !%'"c",'r'C!c~i~ '~'t...'tn g'~ne!"~"7'~eûr t'~. 'E..'' vapeur é tubes droit d'un rëecfeur nucléaire.
~G I_a figure ~ est une ~~me en piar-~ de l'une des ~!as,~ues tuE~uiaires de l'échanCSur de chalûur .
des TigUi'eç .'~ nt /. ~~~;~ des C,ai~isç ~ pii.'.S ~P~"'~.-ilde ~Ghelie ~i'~.'.Y'=e ~~t ~ie ~e l~ piar;ue tubu~a lr~~ t epr~~en~.ee i7u~ ~~ iigu3 e '~.
~.a figure 3 est une vue pa~ielle de la face interne de la plaque tubu-luire, avant expansion diamétrale deû tubes du générateur de vapeur.
La figure 4 est une vue partielle de la face interne de la plaque tubu laire après expansion diamétrale des parties d°extrémité des tubes du gëné_ rateur de vapeur.
es figures 5~, 5~, ~C, 5D et 5E sont des vues partielles en coupe axiale, au cours de cinq étapes successives d'un ,procédé de fixation et de mise en précontrainte d'un fiube du générateur de vapeur à tubes dreits, se-lon l'invention et suivant un premier m~de de réalisation.
Les figures ~~,, 6~ et 6C sont des vues en coupe axiale partielle d'un tube du générateur de vapeur, au cours de trais étapes successives d'un procédé de fixatïon et de mise en précontrainte du tube, selon l'invention et selon un second rode àe r éaüsation.
dur la figure ~ , on a représenté, de rnan~ere schématique, un généra-fleur de vapeur à tuL~es droits désignë de n-sanièr e générais par le repère qui comporte une enveloppe de fore générais cylindrique 2 reliée à une première extrërnité ou e;;trémité supérieure è une plaque tabulaire supé_ rieurs ~a et è une seçonde e>ctrèmité ou extrémité infériec~re à une plaque tubulaire inférieure ~bn 2~ Les plaques tubulaires ~a efi 3b sont percées d'un très grand nombre d'ouvertures traversantes 5 disposées suivant un réseau à maille triangc~-laire, comme il est visible en particulier sur les figures 2, 3 et 4. ! es ouvertu-r es ~ pourraient étre égaiement dispr~sées suivant un réseau è mailles car-rées. Les tubes droits 4 du faisceau du générateur de vapeur sana fixés, par une première partie d'extrémité, è l'intérieur de la plaque supérieure 3a et, par ur~~e seconde partie d'extrémité, dans une ouverture traver sente de la plaque inférieure 3b.
Les plaques 3a et 3b comportent une face interne air figée ~Jers leint~s-rieur dc~ g>ûnératec~t- de vapeur renfermant fie faisceau de tubes ~. et une face 3C~ externe opposée vonstituant urge paroi dèlit;~itant urge boîte â eau du génëra-peur de vapeur pour fia dïstri~ruïar~ ot~ fia récupération d'us-! fluide d'éci~ange.
pur la figure ~, on a représenté la :ace interne d'une iliaque tubulaire de forme générale circulaire ~a rou 0.â) qui carnporte un très grand nc~mdre de trous traversants (par exempté plus de quinze mille trous}. Les trous 5 sont répartis unifiormément entre une zone centrais et urge zone périphéri-que de la plaque tubulaire ~a (ou 3b}. Les trous 5 traversant la plaque tuba-(aire suivant toute son épaisseur e~: disposés suivant le réseau é mailles triangulaires sont vïsibles en parüculier star la figure 3 qui montre ïes parties d'extrémitë de tubes ~ engagées dans les ouvertures ~ avec un certain jeu radiai (ou diamétral} 6.
La figure 3 r eprésente la fiace interne d'une plaque tubulaire dans ia quelle sont engagées les e xtrémités de tubes, dans une étape de c~nonfiage du fiaisceau ou tubage préalable é Ia réalisation de l'étape d'expansion diamétrale du procédé suivant l'invention.
La fiigure 4 représente une vue partielle, analogue â fa vue de la fii g~are ~, lorsqu'on a réalisé l'opération d'expansion diamétrale suivant l'inven tion, le jeu ~ étant alors élirr:iné et les Tubes étant plaqués contr e fa surface i5 intérieure des trous 5 correspondants.
~n va maintenant décrire une opération de montage d°un tube d'un générateur de vapeur au cours de laquelle pan efifectue la mise en pré-contrainte du tube selon i'inventïon et selon un premier mode de réalisation, en se réfiérant aux fiigures 5I~ é ~~.
dans une première étape du procédé de tubage, on infiroduït les tu-bes dans les plaques tubulaires et l'enveloppe du générateur de vapeur qui ont éié pré-assemblées. P~ l'issue de cette premiére étape du ~roeédé, comtale représenté sur la fiigure ~A, les parties d'extrémité ~a et 4b respecti-ves des tubes 4 sor t introduites dans les ouvertures 5 des plaques tubulai-2S res respectives 3a et 3b. ii est é remarquer que le jeu de r~anfage 6, entre la surrace externe de Ia partïe d'extrémité du tube ~. et la surfiace du trou 5 tra versant la plaque tubulaire 3a (ou 3b}, permet d'effectuer fiacilement une in troduction du tube à travers Ees ouvertures des plaq~.ies tubulaires, sarjs blesser la surfiace extérieure du tube qui doit présenter, en fin d'opération,
Cette opération d'expansion diamétrale qui est généralement réalisée sur une partie d'extrémité du tube s'étendant suivant toute ia longueur du trou traversant la plaque tubulaire peùt être utilisée four réaliser le sertissage du tube dans ie trou ou pour assurer un plaquage parfait de la paroi du tube contre la paroi du trou, en particulier du côté de la face intérieure de la pla-que tubulaire, afin d"éviter la présence de tout interstice entre le tube et fa plaque tubulaire qui pourrait âtre responsable d'une corrosion en crevasse, pendant le fonctionnement du générateur de vapeur, la surface extérieure des tubes venant en contact avec l'un des fluides d°échange dont ie pouvoir corrosif peut être important au niveau des interstices entre fe tube et la pla-que tubulaire.
dans tous les cas, i'expansion diamétrale d°u.n tube produit sine ré-traction du tube dans la direction axiale ou longitudinaïe, de telle sorte que, I5 si le tube est fixé à ses deux extrémités dans des plaques tubulaires dont l'écartement est fixe, (e tube est mis en précontrainte de traction longitudi-nale, du fiait de l'expansion diamétrale hydraulique.
~ans les échangeurs de chàleur tels que les échangeurs â tubes droits, il est généralement souhaitable d'imposer une certaine précontrainte zQ de traction longitudinale aux tubes, afin de limiter le flambage en service dû
â des dilatations différentielles de l'enveloppe de l'échangeur de chaleur etlou des plaques tubulaires et des tubes ainsi que les vibrations produites par fa circulation des fluides d'échange au contact des parois des tubes.
Les tubes des échangeurs de chaleur à tubes droits sont également 25 maintenus par des iliaques-entretoises transversales réparties suivant la direction longifiudinale de l'échangeur de chaleur . ! e flambage des tubes peut alors entrainer une détérioration des tubes par mise en contact avec les bords d'ouvertures des entretoises.
La précontrainte de traction longitudinale des tubes doit âtre régléè à
30 une valeur précise déterminée pour limiter le flambage et les vibrations et éventuellement pour limiter et ëquilibre~° les efforts de direction axiale exer-cés par les tubes sur les plaques tuûulaires de i'éc hangeur de chaleur à tu-bes droits.
four régler lâ valeur de la précontrainte de traction induite dans les tubes par expansion diamétrale h~~draulique, on a proposé, dans ie U
~,3~:~,~~fi., d'ajuster la longueur de fa partie d'exti-érr~it~ du tube sur laquelle on applique l'expansion hydraulique, pour obtenir la rétraction et dono la pré-s contrainte axiale voulues du tube soumis à l'expansion diamétrale, Dans la mise en ouvre de ce procédé, on règle la proic~r~deur d'introduction de !'outil d'expansion ~ l'intérieur de l'une au moins des par lies d'extrémiié du fade, à
partig° de la race externe de la plaque tubulaire. d'expansion diarrotraie est généralement réalisée aux deux extr émités du tube, préa(abïer~lent rixé sur t0 les plaques tubulaires, de sorte que les deux opérations d'expansion l~~rdrau-figue concourent ~ lâ rrzise en précontrainte du tube. Le réglage de la précontrainte peut âtre réalisé en aiustant ia longueur d'expansion h~rdrauli-que d'une seule des deux extrëmitës du tube, dans i°une des piaq~ses tubu-laires.
t 5 Dans fous les cas, ii sudsiste, au rraoins ~ !'une des extrémités du tube, une parïie de la paroi du rude qui n'est pas pïaquée contre la surface intérieure du trou de ia plaque tubulaire, ce qui se traduiit par la présence d"urr infiersticd générateur de corrosion en crevasse, pendant le fonctionne-rr~enï du générateur de vapeur .
~n outre, la mise en ouvre de l'opération d'expansion h;~draulique est complexe, du tait qu'il faut régler la profondeur d'introducüon de !'outil d°ex-pansion diamétrale dans l'une au moins des extrémités des trës nombreux tubes de l'échangeur de chaleur avant de réaliser leur expansion diannétraie.
~e but de I'in~fention est donc de proposer un procédé de mise en %5 précontrainte de traction longitudinale de tubes d'un échangeur de chaleur cohnportant au moins une partie rectiligne et iïxés é leurs extrémités dal~s des trous traversant au moins une plaque tubLilaire, dar;s laquai la pré-contrainte de tracfiioi~ est ob'~enue par expansion diar nétrale hyd;~auïique d'au moins une partie d'extrémité de chacun des uudes de i'éci iangec.l~° de cl~!aieur 3G fixé ~ ses deux entrérnifiés dans i'au moins urge plaq~.se tubulaire, de manière a Induire t!1~1e ~ïcs0lpiWtlûn pâ(" i'~r2~tioii òOn~ftudine~le du tuL'~e ei6 ~:.C~ul'~'i~fitci,nt i:~ suI"¿~t;,e il'ï~~ri~W"c ~~i..! fii.l~J.~.~' ct alla preSit~n i'"I~di~ï~ll~l~° et de fi~eii~.~-.' 1"n~l'li~re t~u~ ~~ pl"2G'orltrclnte dii tl,É~)ö So¿t !°°~i~e ~ ~r7E' V~?ieu~" ~ï'~c:~iSc:, C" ~7iÜC~d~
't permettant d'éviter tout risque de corrosion en crevasse des Tubes dans i°échangeur de chaleur en service et de faciliter l'opération de aise en pré-contrainte réglée des tubes.
Dans ce but, on régla la valeur de fa précontrainte dans chacun des Tubes de l'échangeur de chaleur par ajustement du jeu r adiai iniiial .entre ia surface externe de la partie d°exirémïté du tube et la surface inférieure du Prou traversant la plaque tubulaire dans laquai est engagée la paie d'extré-rr~itë du tube avant de ~°éaliser l'expansion diamétrale de Ea parue d°exfrémüé, ei on réalise !'expansion diamëfr~ie i~~,rdrauüque du tube suivant toute la par-1~ fia d'e xtrëmité du Tube qui s°étend substantieilernenf sur foute la iong~eur du trou traversant la plaque Tubulaire.
m 'invention esi également reiattne, de rnani~re générale, é un pracé-dé de Mise en précontrainte de traction longitudinale de tubes de petit dïa-mètr e et de gr ends longueur comportant au moins ~.ane pag°tie ~°ectüigne, pour I~ augmenter la marge de flarnb~ge et réduit e les vibrations induifies ef fixés leurs e;,~rërnités dans des trous fr~~versant au rr~oins urge plaque tubulaire, dans lequel la précontrainte de traction est obtenue par expansion diamé-trale hydraulique des extrémités de chacun des tubes de n~aniére ~ induire une déforrr~atioÉ~ par rétraction longitudinale uniforn-~émenf répartie sur la 2~ longueur du tube en soumetfarct la surface intérieure du tube é une pression hydraulique et de telle maniër e que fa précontrainte du tube soit réglée â
une valeur précise, par expansion diamétrale prédéfierminée de ia partie d'extrémité, et qu'on r émise l'expansion diamétrale hydraulique du tube.
Afin de bien faire comprendre l'invention, on va décrire, é fifre 2~ d'e>cemple, plusieurs modes de réalisation du p~°océdé selon l'invention de rr~ise en précontrainte de tubes d'uri générateur de vapeur é tubes droits d'un reaczeur r~t.~cleairea ~C4 1'¿~t,lre ~E esL urle Vue en ~~upe civâle !%'"c",'r'C!c~i~ '~'t...'tn g'~ne!"~"7'~eûr t'~. 'E..'' vapeur é tubes droit d'un rëecfeur nucléaire.
~G I_a figure ~ est une ~~me en piar-~ de l'une des ~!as,~ues tuE~uiaires de l'échanCSur de chalûur .
des TigUi'eç .'~ nt /. ~~~;~ des C,ai~isç ~ pii.'.S ~P~"'~.-ilde ~Ghelie ~i'~.'.Y'=e ~~t ~ie ~e l~ piar;ue tubu~a lr~~ t epr~~en~.ee i7u~ ~~ iigu3 e '~.
~.a figure 3 est une vue pa~ielle de la face interne de la plaque tubu-luire, avant expansion diamétrale deû tubes du générateur de vapeur.
La figure 4 est une vue partielle de la face interne de la plaque tubu laire après expansion diamétrale des parties d°extrémité des tubes du gëné_ rateur de vapeur.
es figures 5~, 5~, ~C, 5D et 5E sont des vues partielles en coupe axiale, au cours de cinq étapes successives d'un ,procédé de fixation et de mise en précontrainte d'un fiube du générateur de vapeur à tubes dreits, se-lon l'invention et suivant un premier m~de de réalisation.
Les figures ~~,, 6~ et 6C sont des vues en coupe axiale partielle d'un tube du générateur de vapeur, au cours de trais étapes successives d'un procédé de fixatïon et de mise en précontrainte du tube, selon l'invention et selon un second rode àe r éaüsation.
dur la figure ~ , on a représenté, de rnan~ere schématique, un généra-fleur de vapeur à tuL~es droits désignë de n-sanièr e générais par le repère qui comporte une enveloppe de fore générais cylindrique 2 reliée à une première extrërnité ou e;;trémité supérieure è une plaque tabulaire supé_ rieurs ~a et è une seçonde e>ctrèmité ou extrémité infériec~re à une plaque tubulaire inférieure ~bn 2~ Les plaques tubulaires ~a efi 3b sont percées d'un très grand nombre d'ouvertures traversantes 5 disposées suivant un réseau à maille triangc~-laire, comme il est visible en particulier sur les figures 2, 3 et 4. ! es ouvertu-r es ~ pourraient étre égaiement dispr~sées suivant un réseau è mailles car-rées. Les tubes droits 4 du faisceau du générateur de vapeur sana fixés, par une première partie d'extrémité, è l'intérieur de la plaque supérieure 3a et, par ur~~e seconde partie d'extrémité, dans une ouverture traver sente de la plaque inférieure 3b.
Les plaques 3a et 3b comportent une face interne air figée ~Jers leint~s-rieur dc~ g>ûnératec~t- de vapeur renfermant fie faisceau de tubes ~. et une face 3C~ externe opposée vonstituant urge paroi dèlit;~itant urge boîte â eau du génëra-peur de vapeur pour fia dïstri~ruïar~ ot~ fia récupération d'us-! fluide d'éci~ange.
pur la figure ~, on a représenté la :ace interne d'une iliaque tubulaire de forme générale circulaire ~a rou 0.â) qui carnporte un très grand nc~mdre de trous traversants (par exempté plus de quinze mille trous}. Les trous 5 sont répartis unifiormément entre une zone centrais et urge zone périphéri-que de la plaque tubulaire ~a (ou 3b}. Les trous 5 traversant la plaque tuba-(aire suivant toute son épaisseur e~: disposés suivant le réseau é mailles triangulaires sont vïsibles en parüculier star la figure 3 qui montre ïes parties d'extrémitë de tubes ~ engagées dans les ouvertures ~ avec un certain jeu radiai (ou diamétral} 6.
La figure 3 r eprésente la fiace interne d'une plaque tubulaire dans ia quelle sont engagées les e xtrémités de tubes, dans une étape de c~nonfiage du fiaisceau ou tubage préalable é Ia réalisation de l'étape d'expansion diamétrale du procédé suivant l'invention.
La fiigure 4 représente une vue partielle, analogue â fa vue de la fii g~are ~, lorsqu'on a réalisé l'opération d'expansion diamétrale suivant l'inven tion, le jeu ~ étant alors élirr:iné et les Tubes étant plaqués contr e fa surface i5 intérieure des trous 5 correspondants.
~n va maintenant décrire une opération de montage d°un tube d'un générateur de vapeur au cours de laquelle pan efifectue la mise en pré-contrainte du tube selon i'inventïon et selon un premier mode de réalisation, en se réfiérant aux fiigures 5I~ é ~~.
dans une première étape du procédé de tubage, on infiroduït les tu-bes dans les plaques tubulaires et l'enveloppe du générateur de vapeur qui ont éié pré-assemblées. P~ l'issue de cette premiére étape du ~roeédé, comtale représenté sur la fiigure ~A, les parties d'extrémité ~a et 4b respecti-ves des tubes 4 sor t introduites dans les ouvertures 5 des plaques tubulai-2S res respectives 3a et 3b. ii est é remarquer que le jeu de r~anfage 6, entre la surrace externe de Ia partïe d'extrémité du tube ~. et la surfiace du trou 5 tra versant la plaque tubulaire 3a (ou 3b}, permet d'effectuer fiacilement une in troduction du tube à travers Ees ouvertures des plaq~.ies tubulaires, sarjs blesser la surfiace extérieure du tube qui doit présenter, en fin d'opération,
3~ un état de surface parfait.
selon i°inver~tian, i'amplitade du jeu diamétr a1 (ou radïai} i~ est ajustée de rnaniäre trés précise pour obtenir une mise e~~ pré cor'ttrainte du tube aires une précontrainte d'une vaieu~- ç~rédéterrt~ir~ée ef~tréme~-ner:t précise ;
cette précontrainte résulte d'une rétraction longitudinale uniformément rëpavie sur fa longueur du tubé.
Pour cela, tout d°abard on détermine le jeu radial nécessaire pour ob-tenir fa valeur de fa précontrainte voulue dans le tube ~. dette valeur du jeu radia! est obtenue par des calculs et par des essais sur une maquette com-portant des pièces de fixation de tubes d'essais anafagt~es à des iliaques tubulaires.
~n a pu établir une très bonne corrélation entre les r~ésuitats obtenus par le calcul et les résultats des mesures obtenus é partir de fa maquette.
IQ Le jeu radial effectif souhaitable 6 entre le tube et les trous traver-sanis'~ des iliaques tubulaires dans lesquelles if vient se loger est obfienu en adaptant le diamètre de perçage du trou 5 au diamètre externe du tube, en tenant compte des tolérances de fabrication des Tubes et ers réservant le jeu 6 voulu.
I5 ~orr~me ii sera expliqué par la suite, les jeux de montage ~ âes diïté-rems tubes peuvent âtre prévus pour obtenir une précontrainte identique dans clbacun des tubes du taisceau, qc~elle que soit fa position du tube, ou, au contraire, pour rr~odufer fa valeur de la précontrainte en sanction de la po sition du tube dans le taisceau ou d'autres conditions partioufières de mon z~ rage des tubes.
Gomme représenté sur la figure 5~, aprés avoir réalisé la rrtise en place du tube à l'intérieur du générateur de vapeur, les parties d'extrémité
~a et 4b du tube étant è l'intérieur des ouvertures 5 des plaques tubulaires correspondantes 3a et ~b, on réalise, à !'intérieur de l'ouverture 5 d'une pfa-25 que tubulaire (par exemple la plaque 3a), une expansion diamétrale d'une extrémité 4'a du tube clans une zone ~djaCente è fa race externe de la pla-que tubulaire Via. L'expansion diamétrale de i'e;,,tr érnitë ~'a du tube ~
peut âtre réalisée par dudgeonnaae, par exemple é l'aide d'un dcadgeon ~ galets.
A l'issue de I'cpération de dudgeonnage, l'extrémité de fixation ~-'a dt.~
tube 4 3C est plaquée contre tune couche externe 3'a de fa plaque 3a en ur~ matériau ccmpatibie chin~iqt~e~r~ent avec i~: ;~atëria;~ du î~be ~a qui est par exernpie t.~n afiiat~e de nici<el. C~n réalise, après le dudgeo nnaqe de I°extrén~i'~é ~.'a dt~
tube ~, uni soudure circulaire '~, par exemple pur soudage ~ ii sans métal d'appot i peur fixer de maniére défiïnitive et étanche l'extrëmité du tube 4;
au niveau de ia race externe de ia plaque fiubulaire 3a.
homme il est visible sur la figure 5C, on réalise ensuite une expan sion diamëtrale de !a partie d'extrémité 4a du tube 4 quï s'étend sur toute la longueur du trou 5 traversant ia plaque tubulaire 3a. tette opération est ré_ alisée en intradulsant un outil de irise en pression hydrauiïque é l'intérieur de fa partie d'extrërnitë du tube 4, de manière que la surface intérieure du tube 4 soit soumise é la pression hndraufique d'uw fluide, par exernpfe de l'eau, réalisant son e~cpansion diamëtrale hydraulique suivant faute fa ion-i0 gueur axiale du trou 5. A l'issue de l'opération d'expansion diamëtrale dans la première plaque tubulaire 3a, la partie d'extrémité ~.a du tube 4 est parfai-tement plaquée contre fa surface du trou 5, de serte qu'if ne subsiste pas d'interstice sur la fèce interne de la plaque tubulaire 3a, entre la surface ex-térie~are du tube et l'ouverture 5 de la plaque tubulaire 3a.
i5 fendant l'opération d'expansion diamétrale de ia par rie d'extrémité 4a du tube, la rétraction du tube dans sa dit ectior~ axiale ~ se traduit unique-ment par un léger déplacement de l'extrémité ir ~fiérieure ~.b du tube qui est libre à l'intérieur de 1°auver~ure 5 de la seconde plaque tub~ilaire 3b. aucune précontrainte n'est alr~rs introduite dans ie tube.
2~ homme il est Visible sur fa figure 5D, ori efïectue, dans une étape ul-térieure du tubage; le dudgeonnaae d'une parue d'extrémité de fixation 4'b du tube 4 au voisinage de la face externe de ta seconde plaque tubulaire 3b, puis Ie soudage circulaire 9 de cette extrèmitë ~'b du tube 4 au voisinage de la fiscs ehterne de ia plaque tubulaire 3b.
25 Comme i! est visible sur la figure 5~, on réalise alors une expansion diamètraie de la seconde partie d'extrémité 4b du tube ~ à l'intérieur de l'au-verture 5 de la secor;de plaque tubulaire 3b, sur faute la langueur axiale de l'ouverture 5. ~é parue 4b du tube est par~aiter~ent plaquée sur la paroi de i'auverfiure 5 et ï1 ne subsiste aucun interstice entK°e la sur; ace e~;tëriecare du ~0 tube et le trou 5, ace voisinage de (a ¿ace interne de la plaq~se tubulaire 3b.
~e~ :dent ce~~e seconde opâratian d'expansion diamétrale h~~draulique au cours de laquelle c~n utilise ~~n outil c.~'e~par~sian i~tfdrauiiciue, c~omrr~c~ dans le cas de la prerniëre paaie d'e~;trérnitê 4a du tube â ï'intérieur de ia première ~iaque tubulaire 3a, on produit une déformation par rétraction du tube dans la direction axiale, cette déformation du Tube fixé é ses extrémités sur les plaques tubulaires 3d et 3b produisant une précontrainte de traction se ré-ilartissant suivant toute la longueur de la parai du tube ~ entre i~s plaques tubulaires 3a et 3b.
En outre, du fait que le jeu ~ initial entrû la surface extérieure de la ilartie d'e~,~frémité 4b du tube 4 et l'ouverture ~ de la iliaque tubulaire 3b a été ajusté pour obtenir une défiarmatic~n par rétraction d°une a~pütude vc~u-lue, La précontrainte dans le tube est elle-mêrô-~e à une valeur parfaitement détArr~ninëe qui a été Obtenue par le calcul et vérif iée par des essais sur ma-guette.
Selon i°inventior~, une précontrainte d'une valeur précise prédétermi-née est donc obtenus par contrâle du jeta et réalisation de l'expansion ra-diale sur toute la longueur des trous traversant les iliaques tubulaires, de t5 sorte qu'aucun interstice générateur de corrosion en crevasse ne se trouve présent aux extrémitês du tube.
Sur les figue es 6~~, 6S ût 6~,, on a représenté trois étapes successives d'une opération de mise en place d'un tube ions du tubage du générateur de vapeur au cours duquel on réalise une mise en précontrainte du tube selon 2r~ le procédé de !'invention et suivant un second mode de réalisation.
La figure 6A est analogue é la figure ~/~ et ne sera pas décrite ê nou-veau. ,~ l'issue de l'opération représentée sur la figure ~h, le tube ~- est en place à l'intérieur du générateur de vapeur, ses parties d'extrémité ~-a et 4b se trouvant engagées à l'intérieur des auveréures ~ des iliaques tubulaires ?5 correspondantes 3a et 3b.
E e jeu de r~-~orZtage G des extrémités 4a et 4b du tube ~ à l'intérieur des ouvertures ~ des plaques tubulaires 3a et ~b a été déterrr~iné et fixé de rrtanièra é produire, iar~s des ailée atiae-,s d°expansian diarr~étrale ultérieures qui çeront décrites ciVaprés, la dëforrn. aticn voulue du tune eE7 rétraction 30 axiale et un niveau de précontrainte prédéterminé voulu.
ornrne représe-~té sur la figure 6S, dar-~s urne seee;nde étape clu ~rc-wédé de tubage, on ~°éalise un dudgeonnage des extrérrrités ~'a et ~'b du tube au voisinage des lacet externes des plaques tubulaires ~a et ~3~°~, de manière è plaquer les extrémités du tube ~. contre les ceuc#~es externes des pEaques tubulaires. C~r~ réalise ensuite les soudures circulaires de liaison ?
et 9 entre les e~rtrémitës respectives 4.'a et ~'b du tube 4. et les faces externes respectives des iliaques 3a efi 3b.
Le tube 4. est alors fixé à ses deux extrërr~ités sur les plaques 3a et 3b dont l'écartement est fixe du fait du montage des plaques sur !a structur e du générateur de vapeur.
Comme représenté sur fa figure âC, ors réalise, dans une étape finale du prflcëdë, I°expansion diamétrale i~~draufique des deux parties d'extrémité
i0 ~a et 4b du tube ~., dans les c~u~rertures 5 corrûspor~dantes des plaques tu bulaires 3a et 3b, sur toute ia longueur axiale des ouvertures 5, de manière qu'à I°issue des opérations d'expansion hydraulique, les par ~ies ~.a et 4b soier~fi par~aiteréaent plaquées sur toute la longueur des trou; ~, aucun inters tiee résiduel n'étant présent au niveau des faces inter nes des plaques tc~bu ï5 laites ~a et 3b.
~endanfi i'c~pération d°expânsion diamétrale de ia pa: pie d'e~ctr ëmité 4.a au niveau de la p9aque tubaiaire 3a ;..t de ia partie d'extrémité ~b au niveau de fa plaque tubulaire 3b, le tube ~. qui est fixé à ses deux extrémités subit une déforrnatior~ par rétraction dans la direction axiale ~, de sorbe que le 2~ tube est rn°is en précontrainte au cours de ."une et de l'autre ~përati~ns d'ex-pansion diamétrale, ! es effets de ia mise en précontrainte du tube 4 au cours de ia pre-mière opération d'expansion diamétrale de la première partie d°extrémité 4a du tube ~ et de la seconde opération d'expansion diarnétraie de la sec~r~de 25 parsie d'extrën~ité ~.b du tube ~. se combinent, de so~-~e que fa prëcc~ntrainte f inaie résulte des deu; cpëratic~ns addifiives d'expansion diaméirale.
Le jeu inüiai de mantage 6 des e>ctrér:~itës du tube ~~ dans les ouvertu res des plaques tubulaires est déter radiné, par le calcul et per des essais sur r;~actuette, pour que ia prëcont~°ainte totale obtenue par les deux expansions ~0 diamétrales soit, de manière précise; ia précantr-ainte recherchée.
dans e cas du pr ers~rier mode de réaüsatior t, seule ia seconde opéra-r!nri d'expansion dmmetrale genere ia detormat«rn par rëtr acelon du tube Et ia p~-écor~~örair~te aEor~s due ;~a~s le cas du secoW made de ~°Éalisatiort les II
deux opérations d'expansion diamétrale concourent peur générer la pré-contrainte.
Le procédé salivant l'invention permet donc de régler ~e maniére très précise le niveau de précontrainte axiale des tubes d'un faisceau d'échan-geur de chaleur tout en évitant ta présence d'interstices au niveau des faces internes de la ou des plaques tubulaires.
En outre, la précontrainte requise des tubss ou (a réparütion des pré-contraintes des tubes dans le faisceau peuvent âtre obtenues de ~saniére simple en réalisant un perçage des trous des plaques tubulaires é ut n diar~né-i0 tre ou à des diamètres parfaitement définis et programmés, par exemple en fonction de la position des trous dans le pfan des plaques tubulaires, compte tenu des tolérances da fabrication des lots de tubes utilisés pour le tubage de l'échangeur de chaleur,.
Le procédé suf~rant l'invention permet en particulier d'obtenir facile_ t~ ment une précontrainte parfaitement constante pour ï'ensembie des tubes de i°échangeur de cf°ca(eur .
Le procédé suivant l'invention permet égaiement de Moduler Ees pré-contraintes des tubes, en particulier en fonction de lel_lr° position dans le fais-seau déterminée par la (aasition des ouvertures de réception du tube dans 20 les plaques tubulaires.
Une répartition adéquate des précontraintes des tubes dans le fais-c4au perrr-let en particulier de limiter la déformation des plaques tubulaires sous l'effet des forces de traction exercées par les tubes sur les plaques tu-b~.~faires. Une précontrainte constante dans l'ensemble des tubes des fais-25 casa peut se traduïre par une dëformation en flexion des plaques tubulaires soumises â des forces importantes dans leur partie périphérique. Get effet peut âtre corrigé en adoptant une répartitian adéquate des pr écontr aimes dans les tubes du ~=aisceai~. De mérite, les déformations en service des difié-renies parties de l"échange~lr de ci~afe~,~r, pat exemple JoE.~s !'effet dcs dilataw 30 fions différentiekies peuvent âtre (imitées en adoptant une répartition adé-quate dGs précantrainteû dans les tubes du ~aisce:~~i.
En outre, pour iirr~iter les défarmatiar;s des plaques tubulaires pen_ dani le Montage clu faisceau qui peut âtre Lffeûtué par rr~a:~tage succ4ssif des tubes depuis l?, partie cents aie vers la périphérie ou inversement depuis la périphérie vers la partis centrale, on peut adopter un plan de pergage des différentes parties des iliaques tubulaires permettant d'augmenter des ni-veaux des précontraintes et donc les forces exercées par les tubes ~u cours du montage. Cn réalise ainsi une pré-charge des plaques tubulaires é un niveau inférieur penuant les premières étapes du montage, ce qui procure un certain raidissement des plaques tubufaires qui sont plus à nléme de supporter des pr écontraintes et des forces supérieures exercées par les tu-bes montés dans des étapes ultérieures du tubage.
ire telles répartïtions des prêeontraintes exercées dans les tubes peuvent être réalisées en ajustant les diamétres de perçage des trous tra versant les plaques tubulaires. En particulier, les diamétres des trous traver sant les plaques tubulaires pour le rr~ontage des tubes au début du tubage peuvent âtre générafement plus faibies que les diaméfires des trous pour le I5 montage des tubes en fin de tubage.
Dar ts le cas de plaques tuba&aires circulaires, ors pourra réaliser le perçage de relie rnaniëre que les trois traversant les plaques t'abuiair es à
leur partie centrale aient des diamétr es différents des trous traversant les iliaques tubulaires dans Peur aar~ie périphérique.
~0 Ir'invention ne se Eirnite pas strictement aux modes de réalisation qui ont été décrits.
Le montage et l'expansion diamétrale des tubes peuvent âtre réalisés en utilisant tout type d'outil adapté aux dimensions des tubes et aux caracté-ristiques du faisceau du générateur de vapeur.
i<'invention peut être appliquée à des échangeurs de chaleur diffé-rents a'échangeurs de chaleur à tubes droits, à partir du nnr~mer~t o~ ces tu-bes présentent au moins une par rie rectiligne geai plut étr e soumise à une précontrainte longitudinale.
selon i°inver~tian, i'amplitade du jeu diamétr a1 (ou radïai} i~ est ajustée de rnaniäre trés précise pour obtenir une mise e~~ pré cor'ttrainte du tube aires une précontrainte d'une vaieu~- ç~rédéterrt~ir~ée ef~tréme~-ner:t précise ;
cette précontrainte résulte d'une rétraction longitudinale uniformément rëpavie sur fa longueur du tubé.
Pour cela, tout d°abard on détermine le jeu radial nécessaire pour ob-tenir fa valeur de fa précontrainte voulue dans le tube ~. dette valeur du jeu radia! est obtenue par des calculs et par des essais sur une maquette com-portant des pièces de fixation de tubes d'essais anafagt~es à des iliaques tubulaires.
~n a pu établir une très bonne corrélation entre les r~ésuitats obtenus par le calcul et les résultats des mesures obtenus é partir de fa maquette.
IQ Le jeu radial effectif souhaitable 6 entre le tube et les trous traver-sanis'~ des iliaques tubulaires dans lesquelles if vient se loger est obfienu en adaptant le diamètre de perçage du trou 5 au diamètre externe du tube, en tenant compte des tolérances de fabrication des Tubes et ers réservant le jeu 6 voulu.
I5 ~orr~me ii sera expliqué par la suite, les jeux de montage ~ âes diïté-rems tubes peuvent âtre prévus pour obtenir une précontrainte identique dans clbacun des tubes du taisceau, qc~elle que soit fa position du tube, ou, au contraire, pour rr~odufer fa valeur de la précontrainte en sanction de la po sition du tube dans le taisceau ou d'autres conditions partioufières de mon z~ rage des tubes.
Gomme représenté sur la figure 5~, aprés avoir réalisé la rrtise en place du tube à l'intérieur du générateur de vapeur, les parties d'extrémité
~a et 4b du tube étant è l'intérieur des ouvertures 5 des plaques tubulaires correspondantes 3a et ~b, on réalise, à !'intérieur de l'ouverture 5 d'une pfa-25 que tubulaire (par exemple la plaque 3a), une expansion diamétrale d'une extrémité 4'a du tube clans une zone ~djaCente è fa race externe de la pla-que tubulaire Via. L'expansion diamétrale de i'e;,,tr érnitë ~'a du tube ~
peut âtre réalisée par dudgeonnaae, par exemple é l'aide d'un dcadgeon ~ galets.
A l'issue de I'cpération de dudgeonnage, l'extrémité de fixation ~-'a dt.~
tube 4 3C est plaquée contre tune couche externe 3'a de fa plaque 3a en ur~ matériau ccmpatibie chin~iqt~e~r~ent avec i~: ;~atëria;~ du î~be ~a qui est par exernpie t.~n afiiat~e de nici<el. C~n réalise, après le dudgeo nnaqe de I°extrén~i'~é ~.'a dt~
tube ~, uni soudure circulaire '~, par exemple pur soudage ~ ii sans métal d'appot i peur fixer de maniére défiïnitive et étanche l'extrëmité du tube 4;
au niveau de ia race externe de ia plaque fiubulaire 3a.
homme il est visible sur la figure 5C, on réalise ensuite une expan sion diamëtrale de !a partie d'extrémité 4a du tube 4 quï s'étend sur toute la longueur du trou 5 traversant ia plaque tubulaire 3a. tette opération est ré_ alisée en intradulsant un outil de irise en pression hydrauiïque é l'intérieur de fa partie d'extrërnitë du tube 4, de manière que la surface intérieure du tube 4 soit soumise é la pression hndraufique d'uw fluide, par exernpfe de l'eau, réalisant son e~cpansion diamëtrale hydraulique suivant faute fa ion-i0 gueur axiale du trou 5. A l'issue de l'opération d'expansion diamëtrale dans la première plaque tubulaire 3a, la partie d'extrémité ~.a du tube 4 est parfai-tement plaquée contre fa surface du trou 5, de serte qu'if ne subsiste pas d'interstice sur la fèce interne de la plaque tubulaire 3a, entre la surface ex-térie~are du tube et l'ouverture 5 de la plaque tubulaire 3a.
i5 fendant l'opération d'expansion diamétrale de ia par rie d'extrémité 4a du tube, la rétraction du tube dans sa dit ectior~ axiale ~ se traduit unique-ment par un léger déplacement de l'extrémité ir ~fiérieure ~.b du tube qui est libre à l'intérieur de 1°auver~ure 5 de la seconde plaque tub~ilaire 3b. aucune précontrainte n'est alr~rs introduite dans ie tube.
2~ homme il est Visible sur fa figure 5D, ori efïectue, dans une étape ul-térieure du tubage; le dudgeonnaae d'une parue d'extrémité de fixation 4'b du tube 4 au voisinage de la face externe de ta seconde plaque tubulaire 3b, puis Ie soudage circulaire 9 de cette extrèmitë ~'b du tube 4 au voisinage de la fiscs ehterne de ia plaque tubulaire 3b.
25 Comme i! est visible sur la figure 5~, on réalise alors une expansion diamètraie de la seconde partie d'extrémité 4b du tube ~ à l'intérieur de l'au-verture 5 de la secor;de plaque tubulaire 3b, sur faute la langueur axiale de l'ouverture 5. ~é parue 4b du tube est par~aiter~ent plaquée sur la paroi de i'auverfiure 5 et ï1 ne subsiste aucun interstice entK°e la sur; ace e~;tëriecare du ~0 tube et le trou 5, ace voisinage de (a ¿ace interne de la plaq~se tubulaire 3b.
~e~ :dent ce~~e seconde opâratian d'expansion diamétrale h~~draulique au cours de laquelle c~n utilise ~~n outil c.~'e~par~sian i~tfdrauiiciue, c~omrr~c~ dans le cas de la prerniëre paaie d'e~;trérnitê 4a du tube â ï'intérieur de ia première ~iaque tubulaire 3a, on produit une déformation par rétraction du tube dans la direction axiale, cette déformation du Tube fixé é ses extrémités sur les plaques tubulaires 3d et 3b produisant une précontrainte de traction se ré-ilartissant suivant toute la longueur de la parai du tube ~ entre i~s plaques tubulaires 3a et 3b.
En outre, du fait que le jeu ~ initial entrû la surface extérieure de la ilartie d'e~,~frémité 4b du tube 4 et l'ouverture ~ de la iliaque tubulaire 3b a été ajusté pour obtenir une défiarmatic~n par rétraction d°une a~pütude vc~u-lue, La précontrainte dans le tube est elle-mêrô-~e à une valeur parfaitement détArr~ninëe qui a été Obtenue par le calcul et vérif iée par des essais sur ma-guette.
Selon i°inventior~, une précontrainte d'une valeur précise prédétermi-née est donc obtenus par contrâle du jeta et réalisation de l'expansion ra-diale sur toute la longueur des trous traversant les iliaques tubulaires, de t5 sorte qu'aucun interstice générateur de corrosion en crevasse ne se trouve présent aux extrémitês du tube.
Sur les figue es 6~~, 6S ût 6~,, on a représenté trois étapes successives d'une opération de mise en place d'un tube ions du tubage du générateur de vapeur au cours duquel on réalise une mise en précontrainte du tube selon 2r~ le procédé de !'invention et suivant un second mode de réalisation.
La figure 6A est analogue é la figure ~/~ et ne sera pas décrite ê nou-veau. ,~ l'issue de l'opération représentée sur la figure ~h, le tube ~- est en place à l'intérieur du générateur de vapeur, ses parties d'extrémité ~-a et 4b se trouvant engagées à l'intérieur des auveréures ~ des iliaques tubulaires ?5 correspondantes 3a et 3b.
E e jeu de r~-~orZtage G des extrémités 4a et 4b du tube ~ à l'intérieur des ouvertures ~ des plaques tubulaires 3a et ~b a été déterrr~iné et fixé de rrtanièra é produire, iar~s des ailée atiae-,s d°expansian diarr~étrale ultérieures qui çeront décrites ciVaprés, la dëforrn. aticn voulue du tune eE7 rétraction 30 axiale et un niveau de précontrainte prédéterminé voulu.
ornrne représe-~té sur la figure 6S, dar-~s urne seee;nde étape clu ~rc-wédé de tubage, on ~°éalise un dudgeonnage des extrérrrités ~'a et ~'b du tube au voisinage des lacet externes des plaques tubulaires ~a et ~3~°~, de manière è plaquer les extrémités du tube ~. contre les ceuc#~es externes des pEaques tubulaires. C~r~ réalise ensuite les soudures circulaires de liaison ?
et 9 entre les e~rtrémitës respectives 4.'a et ~'b du tube 4. et les faces externes respectives des iliaques 3a efi 3b.
Le tube 4. est alors fixé à ses deux extrërr~ités sur les plaques 3a et 3b dont l'écartement est fixe du fait du montage des plaques sur !a structur e du générateur de vapeur.
Comme représenté sur fa figure âC, ors réalise, dans une étape finale du prflcëdë, I°expansion diamétrale i~~draufique des deux parties d'extrémité
i0 ~a et 4b du tube ~., dans les c~u~rertures 5 corrûspor~dantes des plaques tu bulaires 3a et 3b, sur toute ia longueur axiale des ouvertures 5, de manière qu'à I°issue des opérations d'expansion hydraulique, les par ~ies ~.a et 4b soier~fi par~aiteréaent plaquées sur toute la longueur des trou; ~, aucun inters tiee résiduel n'étant présent au niveau des faces inter nes des plaques tc~bu ï5 laites ~a et 3b.
~endanfi i'c~pération d°expânsion diamétrale de ia pa: pie d'e~ctr ëmité 4.a au niveau de la p9aque tubaiaire 3a ;..t de ia partie d'extrémité ~b au niveau de fa plaque tubulaire 3b, le tube ~. qui est fixé à ses deux extrémités subit une déforrnatior~ par rétraction dans la direction axiale ~, de sorbe que le 2~ tube est rn°is en précontrainte au cours de ."une et de l'autre ~përati~ns d'ex-pansion diamétrale, ! es effets de ia mise en précontrainte du tube 4 au cours de ia pre-mière opération d'expansion diamétrale de la première partie d°extrémité 4a du tube ~ et de la seconde opération d'expansion diarnétraie de la sec~r~de 25 parsie d'extrën~ité ~.b du tube ~. se combinent, de so~-~e que fa prëcc~ntrainte f inaie résulte des deu; cpëratic~ns addifiives d'expansion diaméirale.
Le jeu inüiai de mantage 6 des e>ctrér:~itës du tube ~~ dans les ouvertu res des plaques tubulaires est déter radiné, par le calcul et per des essais sur r;~actuette, pour que ia prëcont~°ainte totale obtenue par les deux expansions ~0 diamétrales soit, de manière précise; ia précantr-ainte recherchée.
dans e cas du pr ers~rier mode de réaüsatior t, seule ia seconde opéra-r!nri d'expansion dmmetrale genere ia detormat«rn par rëtr acelon du tube Et ia p~-écor~~örair~te aEor~s due ;~a~s le cas du secoW made de ~°Éalisatiort les II
deux opérations d'expansion diamétrale concourent peur générer la pré-contrainte.
Le procédé salivant l'invention permet donc de régler ~e maniére très précise le niveau de précontrainte axiale des tubes d'un faisceau d'échan-geur de chaleur tout en évitant ta présence d'interstices au niveau des faces internes de la ou des plaques tubulaires.
En outre, la précontrainte requise des tubss ou (a réparütion des pré-contraintes des tubes dans le faisceau peuvent âtre obtenues de ~saniére simple en réalisant un perçage des trous des plaques tubulaires é ut n diar~né-i0 tre ou à des diamètres parfaitement définis et programmés, par exemple en fonction de la position des trous dans le pfan des plaques tubulaires, compte tenu des tolérances da fabrication des lots de tubes utilisés pour le tubage de l'échangeur de chaleur,.
Le procédé suf~rant l'invention permet en particulier d'obtenir facile_ t~ ment une précontrainte parfaitement constante pour ï'ensembie des tubes de i°échangeur de cf°ca(eur .
Le procédé suivant l'invention permet égaiement de Moduler Ees pré-contraintes des tubes, en particulier en fonction de lel_lr° position dans le fais-seau déterminée par la (aasition des ouvertures de réception du tube dans 20 les plaques tubulaires.
Une répartition adéquate des précontraintes des tubes dans le fais-c4au perrr-let en particulier de limiter la déformation des plaques tubulaires sous l'effet des forces de traction exercées par les tubes sur les plaques tu-b~.~faires. Une précontrainte constante dans l'ensemble des tubes des fais-25 casa peut se traduïre par une dëformation en flexion des plaques tubulaires soumises â des forces importantes dans leur partie périphérique. Get effet peut âtre corrigé en adoptant une répartitian adéquate des pr écontr aimes dans les tubes du ~=aisceai~. De mérite, les déformations en service des difié-renies parties de l"échange~lr de ci~afe~,~r, pat exemple JoE.~s !'effet dcs dilataw 30 fions différentiekies peuvent âtre (imitées en adoptant une répartition adé-quate dGs précantrainteû dans les tubes du ~aisce:~~i.
En outre, pour iirr~iter les défarmatiar;s des plaques tubulaires pen_ dani le Montage clu faisceau qui peut âtre Lffeûtué par rr~a:~tage succ4ssif des tubes depuis l?, partie cents aie vers la périphérie ou inversement depuis la périphérie vers la partis centrale, on peut adopter un plan de pergage des différentes parties des iliaques tubulaires permettant d'augmenter des ni-veaux des précontraintes et donc les forces exercées par les tubes ~u cours du montage. Cn réalise ainsi une pré-charge des plaques tubulaires é un niveau inférieur penuant les premières étapes du montage, ce qui procure un certain raidissement des plaques tubufaires qui sont plus à nléme de supporter des pr écontraintes et des forces supérieures exercées par les tu-bes montés dans des étapes ultérieures du tubage.
ire telles répartïtions des prêeontraintes exercées dans les tubes peuvent être réalisées en ajustant les diamétres de perçage des trous tra versant les plaques tubulaires. En particulier, les diamétres des trous traver sant les plaques tubulaires pour le rr~ontage des tubes au début du tubage peuvent âtre générafement plus faibies que les diaméfires des trous pour le I5 montage des tubes en fin de tubage.
Dar ts le cas de plaques tuba&aires circulaires, ors pourra réaliser le perçage de relie rnaniëre que les trois traversant les plaques t'abuiair es à
leur partie centrale aient des diamétr es différents des trous traversant les iliaques tubulaires dans Peur aar~ie périphérique.
~0 Ir'invention ne se Eirnite pas strictement aux modes de réalisation qui ont été décrits.
Le montage et l'expansion diamétrale des tubes peuvent âtre réalisés en utilisant tout type d'outil adapté aux dimensions des tubes et aux caracté-ristiques du faisceau du générateur de vapeur.
i<'invention peut être appliquée à des échangeurs de chaleur diffé-rents a'échangeurs de chaleur à tubes droits, à partir du nnr~mer~t o~ ces tu-bes présentent au moins une par rie rectiligne geai plut étr e soumise à une précontrainte longitudinale.
Claims (9)
1.- Procédé de mise en précontrainte de traction longitudinale de tu-bes (4) d'un échangeur de chaleur (1) comportant au moins une parti recti-ligne et fixés à leurs extrémités (4'a, 4'b) dans des trous (5) traversant au moins une plaque tubulaire (3a, 3b), dans lequel la précontrainte de traction est obtenue par expansion diamétrale hydraulique d'au moins une partie d'extrémité (4a, 4b) de chacun des tubes (4) de l'échangeur de chaleur fixé à
ses deux extrémités (4'a, 4'b) dans l'au moins une plaque tubulaire (3a, 3b), de manière à induire une déformation par rétraction longitudinale du tube (4) en soumettant la surface intérieure de tube à une plaque tubulaire (3a, 3b), telle manière que la précontrainte du tube soit réglée à une valeur précise, caractérisé par le fait qu'on règle la valeur de la précontrainte dans chacun des tubes (4) de l'échangeur de chaleur (1) par ajustement du jeu radial ini-tial (6) entre la surface externe de la partie d'extrémité (4a, 4b) du tube (4) et la surface intérieure du trou (5) traversant la plaque tubulaire (3a, 3b) dans lequel est engagée la partie d'extrémité (4a, 4b) du tube (4) avant de réaliser l'expansion diamétrale de la partie d'extrémité (4a, 4b), et qu'on réalise l'ex-pansion diamétrale hydraulique du tube (4) suivant toute la partie d'extrémité
(4a, 4b) du tube qui s'étend substantiellement sur toute la longueur du trou (5) traversant la plaque tubulaire (3a, 3b).
ses deux extrémités (4'a, 4'b) dans l'au moins une plaque tubulaire (3a, 3b), de manière à induire une déformation par rétraction longitudinale du tube (4) en soumettant la surface intérieure de tube à une plaque tubulaire (3a, 3b), telle manière que la précontrainte du tube soit réglée à une valeur précise, caractérisé par le fait qu'on règle la valeur de la précontrainte dans chacun des tubes (4) de l'échangeur de chaleur (1) par ajustement du jeu radial ini-tial (6) entre la surface externe de la partie d'extrémité (4a, 4b) du tube (4) et la surface intérieure du trou (5) traversant la plaque tubulaire (3a, 3b) dans lequel est engagée la partie d'extrémité (4a, 4b) du tube (4) avant de réaliser l'expansion diamétrale de la partie d'extrémité (4a, 4b), et qu'on réalise l'ex-pansion diamétrale hydraulique du tube (4) suivant toute la partie d'extrémité
(4a, 4b) du tube qui s'étend substantiellement sur toute la longueur du trou (5) traversant la plaque tubulaire (3a, 3b).
2.- Procédé suivant la revendication 1, caractérisé par le fait qu'on réalise une expansion diamétrale hydraulique d'une première partie d'extré-mité (4a) du tube (4) introduite à l'intérieur d'un trou traversant (5) d'une première plaque tubulaire (3a) sur laquelle est fixée une extrémité (4'a) du tube (4), la seconde extrémité (4'b) du tube (4) étant libre à l'intérieur d'un trou traversant (5) une seconde plaque tubulaire (3b) et qu'on réalise une seconde expansion diamétrale de la seconde partie du tube (4b) introduite dans le trou traversant (5) de la seconde plaque tubulaire (3b), le tube (4) étant fixé à ses deux extrémités (4'a, 4'b) respectivement, sur la première plaque tubulaire (3a) et sur la seconde plaque tubulaire (3b), respective-ment, la déformation par rétraction longitudinale du tube et la précontrainte étant obtenues uniquement au cours de la seconde opération d'expansion diamétrale de la seconde partie d'extrémité (4b) du tube (4).
3.- Procédé suivant la revendication 1, caractérisé par le fait qu'on réalise une première expansion diamétrale d'une première partie d'extrémité
(4a) du tube (4) introduite à l'intérieur de l'ouverture (5) d'une première pla-que tubulaire (3a) et une seconde opération d'expansion diamétrale d'une seconde partie (4b) du tube (4) à l'intérieur de l'ouverture (5) d'une seconde plaque tubulaire (3b), le tube (4) étant fixé à une première extrémité (4'a) et à une seconde extrémité (4'b), respectivement, sur la première plaque tubu-laire (3a) et sur la seconde plaque tubulaire (3b), la déformation par rétrac-tion longitudinale du tube (4) et la précontrainte étant obtenues de manière additive par la première opération d'expansion diamétrale et le seconde opé-ration d'expansion diamétrale.
(4a) du tube (4) introduite à l'intérieur de l'ouverture (5) d'une première pla-que tubulaire (3a) et une seconde opération d'expansion diamétrale d'une seconde partie (4b) du tube (4) à l'intérieur de l'ouverture (5) d'une seconde plaque tubulaire (3b), le tube (4) étant fixé à une première extrémité (4'a) et à une seconde extrémité (4'b), respectivement, sur la première plaque tubu-laire (3a) et sur la seconde plaque tubulaire (3b), la déformation par rétrac-tion longitudinale du tube (4) et la précontrainte étant obtenues de manière additive par la première opération d'expansion diamétrale et le seconde opé-ration d'expansion diamétrale.
4.- Procédé suivant l'une quelconque des revendications 1, 2 et 3, caractérisé par le fait que l'échangeur de chaleur (1) est un échangeur de chaleur à tubes droits comportant une première plaque tubulaire (3a) et une seconde plaque tubulaires (3b) fixées dans des dispositions espacées l'une de l'autre dans la direction longitudinale des tubes (4) droits.
5.- Procédé suivant l'une quelconque des revendications 1 à 4, carac-térisé par le fait que le jeu radial initial (6) entre la surface externe de la par-tie d'extrémité (4a, 4b) du tube (4) et la surface inférieure du trou (5) traver-sant la plaque tubulaire (3a, 3b) est ajusté par réglage du diamétre de per-çage du trou (5) traversant la plaque tubulaire (3a, 3b), compte tenu des to-lérances concernant le diamètre extérieur du tube (4).
6.- Procédé suivant l'une quelconque des revendications 1 à 5, carac-térisé par le fait que l'au moins une plaque tubulaire (3a, 3b) comporte une pluralité de trous traversants (5) pour le montage de tubes (4) d'un faisceau de l'échangeur de chaleur et qu'on règle la précontrainte dans les différents tubes (4) du faisceau de l'échangeur de chaleur en ajustant les diamétres de perçage des trous (5) traversant la plaque tubulaire (3a, 3b).
7. Procédé suivant la revendication 6, caractérisé par le fait que l'échangeur de chaleur (1) est un échangeur de chaleur à tubes droits com-portant deux plaques tubulaires (3a, 3b) de forme générale circulaire pla-cées paralièlement l'une à l'autre à une certaine distance et traversées par des trous (5) répartis uniformément entre une zone centrale et une zone pé-riphérique de la plaque tubulaire circulaire (3a, 3b), caractérisé par le fait qu'on ajuste le jeu radical initial (6) entre les parties d'extrémité des tubes (4) et la surface des ouvertures (5) par perçage des ouvertures (5) à des diamè-tres déterminés en fonction du jeu et de la précontrainte recherchés des tu-bes fixés dans les trous (5) répartis suivant la plaque tubulaire (3a, 3b).
8.- Procédé suivant la revendication 7, caractérisé par le fait qu'on réalise généralement un perçage des trous (5) destinés à recevoir les tubes par lesquels on commence le montage du faisceau de l'échangeur de cha-leur (1), à un diamètre plus faible que le diamètre des perçages des trous (5) destinés à recevoir les tubes (4) du faisceau de l'échangeur de chaleur (1) par lesquels on termine le montage du faisceau.
9.- Procédé suivant la revendication 8, caractérisé par le fait que les trous traversant les plaques tubulaires (3a, 3b), ont des diamètres générale-ment différents dans la partie centrale et dans la partie périphérique de la plaque tubulaire de forme circulaire.
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| EEER | Examination request | ||
| FZDE | Discontinued |