EP4504447A1 - Procédé de soudage de deux conduits l'un à l'autre, tuyauterie correspondante - Google Patents

Procédé de soudage de deux conduits l'un à l'autre, tuyauterie correspondante

Info

Publication number
EP4504447A1
EP4504447A1 EP23718236.5A EP23718236A EP4504447A1 EP 4504447 A1 EP4504447 A1 EP 4504447A1 EP 23718236 A EP23718236 A EP 23718236A EP 4504447 A1 EP4504447 A1 EP 4504447A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
conduits
zone
internal surface
stainless steel
welding
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
EP23718236.5A
Other languages
German (de)
English (en)
Inventor
Philippe Mabelly
Alexandre BROSSE
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Areva NP SAS
Original Assignee
Framatome SA
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Framatome SA filed Critical Framatome SA
Publication of EP4504447A1 publication Critical patent/EP4504447A1/fr
Pending legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23K—SOLDERING OR UNSOLDERING; WELDING; CLADDING OR PLATING BY SOLDERING OR WELDING; CUTTING BY APPLYING HEAT LOCALLY, e.g. FLAME CUTTING; WORKING BY LASER BEAM
    • B23K9/00—Arc welding or cutting
    • B23K9/02—Seam welding; Backing means; Inserts
    • B23K9/028—Seam welding; Backing means; Inserts for curved planar seams
    • B23K9/0282—Seam welding; Backing means; Inserts for curved planar seams for welding tube sections
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23K—SOLDERING OR UNSOLDERING; WELDING; CLADDING OR PLATING BY SOLDERING OR WELDING; CUTTING BY APPLYING HEAT LOCALLY, e.g. FLAME CUTTING; WORKING BY LASER BEAM
    • B23K33/00—Specially-profiled edge portions of workpieces for making soldering or welding connections; Filling the seams formed thereby
    • B23K33/004—Filling of continuous seams
    • B23K33/006—Filling of continuous seams for cylindrical workpieces
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23K—SOLDERING OR UNSOLDERING; WELDING; CLADDING OR PLATING BY SOLDERING OR WELDING; CUTTING BY APPLYING HEAT LOCALLY, e.g. FLAME CUTTING; WORKING BY LASER BEAM
    • B23K9/00—Arc welding or cutting
    • B23K9/02—Seam welding; Backing means; Inserts
    • B23K9/028—Seam welding; Backing means; Inserts for curved planar seams
    • B23K9/0282—Seam welding; Backing means; Inserts for curved planar seams for welding tube sections
    • B23K9/0284—Seam welding; Backing means; Inserts for curved planar seams for welding tube sections with an electrode working inside the tube
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23K—SOLDERING OR UNSOLDERING; WELDING; CLADDING OR PLATING BY SOLDERING OR WELDING; CUTTING BY APPLYING HEAT LOCALLY, e.g. FLAME CUTTING; WORKING BY LASER BEAM
    • B23K9/00—Arc welding or cutting
    • B23K9/16—Arc welding or cutting making use of shielding gas
    • B23K9/167—Arc welding or cutting making use of shielding gas and of a non-consumable electrode
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23K—SOLDERING OR UNSOLDERING; WELDING; CLADDING OR PLATING BY SOLDERING OR WELDING; CUTTING BY APPLYING HEAT LOCALLY, e.g. FLAME CUTTING; WORKING BY LASER BEAM
    • B23K9/00—Arc welding or cutting
    • B23K9/16—Arc welding or cutting making use of shielding gas
    • B23K9/173—Arc welding or cutting making use of shielding gas and of a consumable electrode
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23K—SOLDERING OR UNSOLDERING; WELDING; CLADDING OR PLATING BY SOLDERING OR WELDING; CUTTING BY APPLYING HEAT LOCALLY, e.g. FLAME CUTTING; WORKING BY LASER BEAM
    • B23K9/00—Arc welding or cutting
    • B23K9/23—Arc welding or cutting taking account of the properties of the materials to be welded
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23K—SOLDERING OR UNSOLDERING; WELDING; CLADDING OR PLATING BY SOLDERING OR WELDING; CUTTING BY APPLYING HEAT LOCALLY, e.g. FLAME CUTTING; WORKING BY LASER BEAM
    • B23K9/00—Arc welding or cutting
    • B23K9/235—Preliminary treatment
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16L—PIPES; JOINTS OR FITTINGS FOR PIPES; SUPPORTS FOR PIPES, CABLES OR PROTECTIVE TUBING; MEANS FOR THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16L13/00—Non-disconnectable pipe joints, e.g. soldered, adhesive, or caulked joints
    • F16L13/02—Welded joints
    • F16L13/0254—Welded joints the pipes having an internal or external coating
    • F16L13/0263—Welded joints the pipes having an internal or external coating having an internal coating
    • G—PHYSICS
    • G21—NUCLEAR PHYSICS; NUCLEAR ENGINEERING
    • G21C—NUCLEAR REACTORS
    • G21C17/00—Monitoring; Testing ; Maintaining
    • G21C17/017—Inspection or maintenance of pipe-lines or tubes in nuclear installations
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23K—SOLDERING OR UNSOLDERING; WELDING; CLADDING OR PLATING BY SOLDERING OR WELDING; CUTTING BY APPLYING HEAT LOCALLY, e.g. FLAME CUTTING; WORKING BY LASER BEAM
    • B23K2101/00—Articles made by soldering, welding or cutting
    • B23K2101/04—Tubular or hollow articles
    • B23K2101/06—Tubes
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23K—SOLDERING OR UNSOLDERING; WELDING; CLADDING OR PLATING BY SOLDERING OR WELDING; CUTTING BY APPLYING HEAT LOCALLY, e.g. FLAME CUTTING; WORKING BY LASER BEAM
    • B23K2103/00—Materials to be soldered, welded or cut
    • B23K2103/02—Iron or ferrous alloys
    • B23K2103/04—Steel or steel alloys
    • B23K2103/05—Stainless steel

Definitions

  • TITLE Process for welding two conduits together, corresponding piping
  • the present invention generally relates to the welding of two conduits to each other.
  • circuits of the safety injection system of a pressurized water nuclear reactor comprise stainless steel pipes of complex shapes. These pipes are made up of several conduits welded to each other. The presence of cracks resulting from a phenomenon of stress corrosion has been observed in certain nuclear reactors. These cracks are present on the internal surface of the pipe, near the welds.
  • FIG. 1 This situation is illustrated in Figure 1.
  • the piping shown in this figure comprises two conduits 1, 3 welded to each other by a peripheral weld 5.
  • the free edges of the ends of the two conduits 1 and 3 delimit between them a chamfer filled with the filler metal.
  • Cracks 7 have been shown on the internal surface 9 of conduits 1 and 3, near weld 5.
  • the cost for a nuclear reactor operator would be particularly high.
  • the invention aims to propose a welding process that can be used to repair cracks in the safety injection system of pressurized water reactors, which does not present the above disadvantages.
  • the invention relates to a method of welding two conduits to each other, the conduits having respective conduit ends having respective free edges, the method comprising the following successive steps:
  • the medium is the primary cooling liquid of the nuclear reactor core, the composition of which cannot be changed without calling into question the entire operation of the reactor.
  • the idea behind the invention is to ensure that the tensile stresses are concentrated only in the reloading zone, where the stainless steel has been deposited.
  • Figure 2 is a numerical simulation of the axial stress level around the weld in Figure 1.
  • Zones a, b and c are zones in which the material presents axial tensile stresses, these stresses decreasing from a to c.
  • Zones d, e and f are the zones in which the material presents axial compressive stresses, these stresses increasing from d to f.
  • Zones f to a correspond respectively to the following axial stress ranges: -150 to -100 MPa; -100 to -50 MPa; -50 to 0 MPa; 0 to 50 MPa; 50 to 100 MPa; 100 to 150 MPa.
  • Figure 3 is a numerical simulation showing the plastic deformation of the material around the weld of Figure 1.
  • the deformation scale is graduated from a to f, the deformations decreasing from a to f. These deformations are expressed in % relative to the work hardening law of the material, here the material of the conduit 1, 3.
  • Zones f to a correspond respectively to the following plastic deformation ranges: 0 to 5%; 5 to 10%; 10 to 15%; 15 to 20%; 20 to 25%; 25 to 30%.
  • a layer of stainless steel is deposited on either side of the weld, before welding the two ends of the conduit to each other. After welding from the two ends of conduits to each other, the areas of the internal surface presenting tensile stresses and/or significant levels of plastic deformation are located in the deposited stainless steel. The areas of the internal surface more distant from the weld, made of the original pipe material, present only compressive stresses.
  • the areas of the internal surface presenting tensile stresses consist of the deposited stainless steel. This material has such a structure that it is not likely to develop stress corrosion.
  • the process may also have one or more of the characteristics below, considered individually or in all technically possible combinations:
  • the stainless steel is an austenitic stainless steel or a nickel-based alloy
  • the filling step is carried out by depositing the stainless steel by a welding method with filler metal, for example a TIG welding method or a coated electrode welding method;
  • the recessed zone has a determined length chosen so that, after welding, only the deposited stainless steel presents tensile stresses, an intermediate zone of the internal surface adjoining the stainless steel presenting compressive stresses;
  • the method comprises a step of determining the length determined by calculation
  • the determination step includes the following sub-steps:
  • the determination step includes the following sub-steps:
  • the welding step includes the following sub-steps:
  • the ends of the conduits are welded to each other by an original weld, the process comprising, before the elimination step, a step of separating the ends of the conduits and eliminating the weld from origin.
  • the invention relates to piping comprising two conduits welded to one another according to the method having the above characteristics.
  • FIG. 1 is a simplified schematic representation, in section, of a pipe presenting on its internal surface cracks resulting from a phenomenon of stress corrosion;
  • FIG. 2 is a digital simulation of the piping in Figure 1, showing the axial stresses near the weld;
  • FIG. 3 is a digital simulation of the piping in Figure 1, showing the level of plastic deformation near the weld; - Figures 4 to 8 schematically illustrate successive stages of the process of the invention;
  • FIG. 9 is a numerical simulation illustrating the level of axial stress in the ends of the conduits at the step of Figure 6;
  • FIG. 13 is a digital simulation showing in the upper part the level of axial stress in the ends of conduits for the invention at the step of Figure 8, the lower part showing the level of axial stress in the ends of conduits for an alternative process in which conduit ends are first butt welded, then the internal surface is resurfaced with stainless steel.
  • this piping comprises two conduits 1, 3 having respective conduit ends 11, 13 joined to one another by weld 5. It has a central axis C.
  • the piping is typically piping from a nuclear reactor.
  • it is a piping of the safety injection system of the nuclear reactor.
  • the piping is typically intended to transport the primary heat transfer fluid of the nuclear reactor.
  • the piping is intended to transport a fluid other than the primary heat transfer fluid of the nuclear reactor.
  • the piping may also belong to an industrial installation other than a nuclear reactor.
  • Pipes 1 and 3 are typically made of stainless steel, for example 304L, 316L stainless steel or even type 347 stainless steel.
  • the process includes a step of separating the ends of conduits 11, 13 from each other, and eliminating the original weld 5.
  • each end of conduit 11, 13 has a free edge 14.
  • the method then comprises a step of removing a layer from the internal surface 9 of each end of conduit 11, 13, thus creating a recessed zone 15 in the internal surface 9 extending to the free edge 14.
  • the recessed zone 15 extends over the entire periphery of the conduit end 11, 13. It has, along the central axis C of the conduit end, a determined length I. It has a determined depth p . The length is taken from the free edge 14, along the central axis C, towards the inside of the conduit.
  • the process then includes a step of filling the recessed area 15, by depositing a stainless steel 17.
  • the stainless steel 17 is preferably an austenitic stainless steel, in particular a low-carbon austenitic steel, or a nickel-based alloy.
  • the suitable stainless steel is type 316LSi, 316L, 308L or Inconel® 82 or even Inconel® 52.
  • Stainless steel 17 preferably completely fills the recessed area 15.
  • the filling step is typically carried out by depositing the stainless steel 17 in the recessed area 15 by a welding method with filler metal.
  • This welding method is for example an orbital TIG welding method.
  • the method is a coated electrode welding method.
  • the method then preferably comprises a step of machining the deposited stainless steel layer 17. This step aims to obtain an equivalent internal diameter on the two ends of conduits 10, 1 1 to be assembled. The free surface of stainless steel 17 is machined to a shallow depth.
  • Non-destructive testing of the deposited material, in this case stainless steel 17, can be carried out.
  • the process then includes a step of end-to-end welding of the ends of conduits 11, 13 to one another.
  • This welding step includes the following sub-steps:
  • each free edge 14 is machined so as to have a frustoconical shape, coaxial with the central axis C.
  • the diameter of this frustoconical surface decreases when we follow the central axis C towards the other end of the conduit.
  • the chamfer 19 has the shape of a groove with a closed contour, of substantially V-shaped section in a radial plane containing the central axis C.
  • the width of the chamfer 19 decreases radially from the outside towards the inside of the ends of the conduits.
  • the chamfer filling sub-step is carried out by depositing the stainless steel by a filler metal welding method, typically by an orbital TIG welding method.
  • the stainless steel 21 filling the chamfer 19 is the same as that which is deposited in the recessed zone 15. In other words, it has the same composition.
  • the stainless steel 21 filling the chamfer 19 is of a different shade from the stainless steel 17 deposited in the recessed area 15.
  • conduits 11, 13 are welded to each other.
  • the root 25 of the weld is flush between the layers of stainless steel 17 deposited in the recessed areas 15 of the two ends of conduits 11, 13.
  • These layers of stainless steel 17 extend over the internal surface 9, on either side of the root 25, substantially over an axial length I. They extend over the entire periphery of the ends of conduits 11, 13 .
  • Figure 10 represents the axial stresses in the ends of conduits 11, 13 at the end of the welding step, that is to say in the situation of Figure 8.
  • the tensile stresses are concentrated at the level of the root 25 of the weld, and in the layer of stainless steel 17 deposited on either side of it.
  • the internal surface areas 9 of the ends of conduits 11, 13 which are not constituted by the deposited stainless steel 17 only present compressive stresses.
  • Figure 11 represents the plastic deformation in the ends of conduits 11, 13, after machining of the stainless steel layer 17 deposited in the recessed zone, that is to say in the situation of Figure 6.
  • Figure 1 1 shows that the material constituting the ends of conduit 1 1, 13 is only very slightly plastically deformed at this stage of the process.
  • Figure 12 shows the plastic deformation in the ends of conduits 1 1, 13 at the end of the welding step, that is to say in the situation of Figure 8.
  • the areas of the internal surface 9 of the ends of the conduits having a plastic deformation greater than 10% relative to the work hardening law of the material of the conduit 1, 3 are all located in the layer of stainless steel 17 deposited in the recessed zone 15.
  • the zones of the internal surface 9 which do not belong to the stainless steel layer 17 have plastic deformations of less than 10% compared to the work hardening law of the material of the conduit 1, 3. These plastic deformations are of level e or f.
  • the stainless steel 17 deposited in the recessed zone 15 is not likely to undergo stress corrosion, due to its nature.
  • the presence of ferrite can be considered favorable for resistance to stress corrosion.
  • austenitic steels used for stainless steel 17 are low carbon, generally less than 0.03%, to avoid intergranular corrosion by dechromization of grain boundaries following the precipitation of chromium carbides.
  • Figure 13 compares the results obtained with the process of the invention and with an alternative process not in accordance with the invention.
  • the upper part of Figure 13 is identical to Figure 10. It shows the level of axial stresses in the pipe ends 11, 13 at the end of the welding step, that is to say in the situation of figure 8.
  • the determined length I of the recessed zone 15, as indicated above, is chosen so that, after welding, only the deposited stainless steel 17 presents tensile stresses.
  • the method comprises a step of determining the determined length I, by calculation.
  • This determination step includes at least the following substeps:
  • the result of the simulation sub-step is shown in Figure 2.
  • the traction zone 27 extends between the weld 30 connecting the ends of conduits 11, 13 to each other and said limit L.
  • Compression zone 29 extends beyond said limit.
  • the traction zone 27 only includes portions of the internal surface 9 undergoing tensile stresses, or on the contrary may include both portions of the internal surface 9 undergoing tensile stresses and others undergoing compressive stresses. .
  • the compression zone 29 only includes portions of the internal surface 9 presenting compressive stresses.
  • the limit L is placed as close as possible to the weld 30.
  • the determination step comprises, in addition to or instead of the sub-steps defined above, the following other sub-steps:
  • the determined level is typically 10% relative to the work hardening law of the material of the conduit 1, 3.
  • the result of the simulation step is shown in Figure 3.
  • the deformation zone 31 extends between the weld 30 and the limit L'.
  • the slightly deformed zone 33 extends beyond the limit L'.
  • the deformation zone 31 only comprises portions of the internal surface 9 in which the level of plastic deformation is greater than the determined level, or on the contrary comprises both portions in which the plastic deformation is greater than the determined level and other portions for which the plastic deformation is lower than the determined level.
  • the slightly deformed zone 33 only includes portions of the internal surface 9 in which the plastic deformation is less than the determined level.
  • the determined length I of the recessed zone 15 is fixed arbitrarily, that is to say on the basis of the experience of the operator, without prior simulation.
  • the depth p of the recessed zone 15 is chosen so as to guarantee, at the end of the different stages of the process, the expected metallurgical and chemical properties of resistance to corrosion under stress. This depth must also make it possible to absorb the plastic deformations which will be generated during the butt welding stage.
  • the determined length I is between 20 mm and 40 mm.
  • the external diameters of pipes are generally between 200 mm and 350 mm and have a thickness between 20 mm and 37 mm.
  • the depth p in this case is typically between 2 mm and 6 mm.
  • the welding process can have multiple variations.
  • the recessed area is only created on the internal surface of one of the two ends of the conduits, then filled with stainless steel. The other end of the conduit does not undergo the stainless steel resurfacing operation.
  • the chamfer has been described as having a general groove shape, of V-shaped section.
  • the chamfer can have any other suitable shape.
  • the section can be U-shaped, or rectangular, etc.
  • the method is typically applied to repair piping consisting of two conduits whose ends are welded to each other.
  • austenitic stainless steel or a nickel-based alloy to fill the recessed area guarantees excellent resistance to stress corrosion on the internal surface of the conduits.
  • Determining this length by simulating plastic deformations is also particularly convenient.
  • the choice of the determined length is particularly robust.
  • the welding step includes both the machining of the free edges of the conduit ends and the filling of the chamfer thus formed by said stainless steel makes it possible to obtain particularly good quality welding of the conduit ends.
  • the connection between the weld and the layer of stainless steel deposited in the recessed zone is particularly good. Machining the free edges makes it possible to adapt the chamfer to the welding process by promoting the connection between the ends of the conduits.
  • the chamfer filling area carried out by depositing the steel Stainless steel melted by the welding method with filler metal can be easily controlled by ultrasound to ensure the good quality of the weld.

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Plasma & Fusion (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • High Energy & Nuclear Physics (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Arc Welding In General (AREA)
  • Butt Welding And Welding Of Specific Article (AREA)

Abstract

La présente demande concerne en particulier un procédé de soudage comprend les étapes successives suivantes : élimination d'une couche d'une surface interne (9) de l'extrémité (11, 13) d'au moins un des conduits, créant ainsi une zone en creux (15) dans la surface interne (9) s'étendant jusqu'au bord libre (14); remplissage de la zone en creux (15) en déposant un acier inoxydable (17); soudage bout-à-bout des extrémités de conduits (11, 13) l'une à l'autre.

Description

TITRE : Procédé de soudage de deux conduits l’un à l’autre, tuyauterie correspondante
La présente invention concerne en général le soudage de deux conduits l’un à l’autre.
Les circuits du système d’injection de sécurité d’un réacteur nucléaire à eau pressurisée (circuits désignés par les sigles RIS et RRA) comportent des tuyauteries en acier inoxydable de formes complexes. Ces tuyauteries sont constituées de plusieurs conduits soudés les uns aux autres. Il a été observé dans certains réacteurs nucléaires la présence de fissures résultant d’un phénomène de corrosion sous contrainte. Ces fissures sont présentes sur la surface interne de la tuyauterie, à proximité des soudures.
Cette situation est illustrée sur la figure 1 . La tuyauterie représentée sur cette figure comprend deux conduits 1 ,3 soudés l’un à l’autre par une soudure périphérique 5. Les bords libres des extrémités des deux conduits 1 et 3 délimitent entre eux un chanfrein rempli par le métal d’apport. Des fissures 7 ont été représentées sur la surface interne 9 des conduits 1 et 3, à proximité de la soudure 5.
Une possibilité pour réparer cette tuyauterie et éliminer les fissures serait de remplacer complètement les conduits 1 et 3 par de nouveaux conduits, élaborés dans un matériau résistant à la corrosion sous contrainte.
Une telle solution présente l’inconvénient qu’il est nécessaire de qualifier le nouveau matériau, cette démarche étant particulièrement longue.
Le coût pour un exploitant de réacteurs nucléaires serait particulièrement élevé.
Dans ce contexte, l’invention vise à proposer un procédé de soudage pouvant être employé pour réaliser la réparation des fissures du système d’injection de sécurité des réacteurs à eau pressurisée, qui ne présente pas les inconvénients ci-dessus.
A cette fin, l’invention porte sur un procédé de soudage de deux conduits l’un à l’autre, les conduits ayant des extrémités de conduits respectives présentant des bords libres respectifs, le procédé comprenant les étapes successives suivantes :
- élimination d’une couche d’une surface interne d’au moins une des extrémités de conduits, créant ainsi une zone en creux dans la surface interne s’étendant jusqu’au bord libre;
- remplissage de la zone en creux en déposant un acier inoxydable;
- soudage bout-à-bout des extrémités de conduits l’une à l’autre.
En général, le phénomène de corrosion sous contrainte intervient quand trois conditions principales sont réunies :
- un matériau sujet au phénomène de corrosion sous contrainte ; - un état de contrainte en traction ;
- un milieu agressif.
Pour les circuits du système d’injection de sécurité de réacteur nucléaire, le milieu est le liquide primaire de refroidissement du cœur du réacteur nucléaire, dont la composition ne peut pas être changée sans remettre en cause l’ensemble du fonctionnement du réacteur.
L’idée à la base de l’invention est de faire en sorte que les contraintes de traction soient concentrées uniquement dans la zone de rechargement, où a été déposé l’acier inoxydable.
La Figure 2 est une simulation numérique du niveau de contrainte axiale autour de la soudure de la figure 1.
Les zones a, b et c sont des zones dans lesquelles le matériau présente des contraintes axiales de traction, ces contraintes étant décroissantes de a jusqu’à c. Les zones d, e et f sont les zones dans lesquelles le matériau présente des contraintes axiales de compression, ces contraintes étant croissantes de d à f.
Les zones f à a correspondent respectivement aux fourchettes de contraintes axiales suivantes : -150 à -100 MPa ; -100 à -50 MPa ; -50 à 0 MPa ; 0 à 50 MPa ; 50 à 100 MPa ; 100 à 150 MPa.
La même notation est utilisée sur les figures 9, 10 et 13.
On observe que les zones les plus proches de la soudure présentent des contraintes axiales de traction (niveaux de contraintes a, b et c), alors que les zones plus éloignées de la soudure présentent des contraintes axiales de compression (niveaux de contraintes d, e et f).
La Figure 3 est une simulation numérique montrant la déformation plastique du matériau autour de la soudure de la figure 1 .
L’échelle de déformation est graduée de a à f, les déformations étant décroissantes de a à f. Ces déformations sont exprimées en % par rapport à la loi d’écrouissage du matériau, ici du matériau du conduit 1 , 3.
Les zones f à a correspondent respectivement aux fourchettes de déformation plastique suivantes : 0 à 5% ; 5 à 10% ; 10 à 15% ; 15 à 20% ; 20 à 25% ; 25 à 30%.
La même notation est utilisée sur la figures 1 1 et 12.
Les niveaux de déformation plastique les plus grands sont observés autour de la soudure (niveaux a à d). Les zones éloignées de la soudure présentent un niveau de déformation plastique très modéré (niveaux e et f).
Selon l’invention, une couche d’acier inoxydable est déposée de part et d’autre de la soudure, avant soudage des deux extrémités de conduit l’un à l’autre. Après le soudage des deux extrémités de conduits l’un à l’autre, les zones de la surface interne présentant des contraintes de traction et/ou des niveaux importants de déformation plastique sont localisées dans l’acier inoxydable déposé. Les zones de la surface interne plus distantes de la soudure, constituées du matériau d’origine de la tuyauterie, présentent uniquement des contraintes de compression.
En d’autres termes, dans l’invention, les zones de la surface interne présentant des contraintes de traction sont constituées de l’acier inoxydable déposé. Ce matériau a une structure telle qu’il n’est pas susceptible de développer une corrosion sous contrainte.
Les zones qui sont dans le matériau d’origine des conduits présentent des contraintes de compression. De ce fait, elles ne sont pas soumises non plus au phénomène de corrosion sous contrainte.
De même, les déformations plastiques sont concentrées dans l’acier inoxydable déposé dans la zone en creux. Les zones de la surface interne constituées du matériau d’origine des conduits subissent des déformations plastiques très modérées, et ne sont donc pas susceptibles de développer une corrosion sous contrainte.
Le procédé peut en outre présenter une ou plusieurs des caractéristiques ci- dessous, considérées individuellement ou selon toutes les combinaisons techniquement possibles :
- l’acier inoxydable est un acier inoxydable austénitique ou un alliage base nickel ;
- l’étape de remplissage est effectuée en déposant l’acier inoxydable par une méthode de soudage avec métal d’apport, par exemple une méthode de soudage TIG ou une méthode de soudage avec électrode enrobée ;
- la zone en creux présente une longueur déterminée choisie pour que, après soudage, seul l’acier inoxydable déposé présente des contraintes de traction, une zone intermédiaire de la surface interne jouxtant l’acier inoxydable présentant des contraintes de compression ;
- le procédé comprend une étape de détermination de la longueur déterminée par calcul ;
- l’étape de détermination comprend les sous-étapes-suivantes :
* simulation des contraintes générées à la surface interne des extrémités de conduits par le soudage bout-à-bout desdites extrémités de conduits l’une à l’autre en l’absence des étapes préalables d’élimination et de remplissage ;
* détermination sur la surface interne d’une limite entre une zone de traction de la surface interne présentant des contraintes de traction dans la simulation, et une zone de compression de la surface interne présentant des contraintes de compression dans la simulation, la zone de traction s’étendant entre une soudure des extrémités de conduits l’une à l’autre et ladite limite, la zone de compression s’étendant au-delà de ladite limite;
* choix de la longueur déterminée de telle sorte que la zone en creux couvre toute la zone de traction ;
- l’étape de détermination comprend les sous-étapes-suivantes :
* simulation des déformations plastiques générées à la surface interne des extrémités de conduits par le soudage bout-à-bout desdites extrémités de conduits l’une à l’autre en l’absence des étapes préalables d’élimination et de remplissage ;
* détermination sur la surface interne d’une limite entre une zone de déformation de la surface interne présentant dans la simulation une déformation plastique supérieure à un niveau déterminée, et une zone peu déformée de la surface interne présentant dans la simulation une déformation plastique inférieure audit niveau déterminée, la zone de déformation s’étendant entre une soudure des extrémités de conduits l’une à l’autre et ladite limite, la zone peu déformée s’étendant au-delà de ladite limite;
* choix de la longueur déterminée de telle sorte que la zone en creux couvre toute la zone de déformation ;
- l’étape de soudage comprend les sous-étapes suivantes :
- usinage des bords libres des extrémités de conduits , les bords libres définissant entre eux un chanfrein quand les extrémités de conduits sont placées bout-à-bout ;
- remplissage du chanfrein avec ledit acier inoxydable ;
- les extrémités de conduits sont soudées l’une à l’autre par une soudure d’origine, le procédé comprenant, avant l’étape d’élimination, une étape de séparation des extrémités de conduits et d’élimination de la soudure d’origine.
Selon un second aspect, l’invention porte sur une tuyauterie comprenant deux conduits soudés l’un à l’autre selon le procédé ayant les caractéristiques ci-dessus.
D’autres caractéristiques et avantages de l’invention ressortiront de la description détaillée qui en est donnée ci-dessous, à titre indicatif et nullement limitatif, en référence aux figures annexées parmi lesquelles :
- La Figure 1 est une représentation schématique simplifiée, en coupe, d’une tuyauterie présentant sur sa surface interne des fissures résultant d’un phénomène de corrosion sous contrainte ;
- La Figure 2 est une simulation numérique de la tuyauterie de la figure 1 , montrant les contraintes axiales à proximité de la soudure ;
- La Figure 3 est une simulation numérique de la tuyauterie de la figure 1 , montrant le niveau de déformation plastique à proximité de la soudure ; - Les Figures 4 à 8 illustrent de manière schématique des étapes successives du procédé de l’invention ;
- La Figure 9 est une simulation numérique illustrant le niveau de contrainte axiale dans les extrémités des conduits à l’étape de la figure 6 ;
- La Figure 10 est vue similaire à celle de la figure 9, montrant le niveau de contrainte axiale à l’issue de l’étape de la figure 8 ;
- Les Figures 1 1 et 12 sont des simulations numériques montrant le niveau de déformation plastique à l’étape de la figure 6 et à l’étape de la figure 8 respectivement ;
- La Figure 13 est une simulation numérique montrant en partie supérieure le niveau de contrainte axiale dans les extrémités de conduits pour l’invention à l’étape de la figure 8, la partie inférieure montrant le niveau de contrainte axiale dans les extrémités de conduits pour un procédé alternatif dans lequel les extrémités de conduits sont d’abord soudées bout à bout, puis la surface interne est rechargée en acier inoxydable.
Le procédé de soudage qui va maintenant être décrit est particulièrement adapté pour réparer la tuyauterie illustrée sur la figure 1 .
Les principales étapes de ce procédé sont illustrées sur les figures 4 à 7. Sur ces figures, seule la moitié supérieure du conduit de la figure 1 est représentée, la moitié inférieure n’étant pas représentée.
Comme décrit précédemment, cette tuyauterie comporte deux conduits 1 , 3 ayant des extrémités de conduits respectives 11 ,13 joints l’un à l’autre par la soudure 5. Elle présente un axe central C.
La tuyauterie est typiquement une tuyauterie d’un réacteur nucléaire. Par exemple, c’est une tuyauterie du système d’injection de sécurité du réacteur nucléaire.
La tuyauterie est typiquement destinée à transporter le fluide caloporteur primaire du réacteur nucléaire.
En variante, la tuyauterie est destinée à transporter un fluide autre que le fluide caloporteur primaire du réacteur nucléaire.
La tuyauterie peut également appartenir à une installation industrielle autre qu’un réacteur nucléaire.
Les conduits 1 et 3 sont typiquement en un acier inoxydable, par exemple en acier inoxydable 304L, 316L ou encore en acier inoxydable de type 347.
Le procédé comporte une étape de séparation des extrémités de conduits 1 1 , 13 l’un vis-à-vis de l’autre, et d’élimination de la soudure d’origine 5.
Après l’étape de séparation, chaque extrémité de conduit 11 , 13 présente un bord libre 14.
La situation à la fin de cette étape est représentée sur la figure 4. Le procédé comporte ensuite une étape d’élimination d’une couche de la surface interne 9 de chaque extrémité de conduit 11 , 13, créant ainsi une zone en creux 15 dans la surface interne 9 s’étendant jusqu’au bord libre 14.
La zone en creux 15 s’étend sur toute la périphérie de l’extrémité de conduit 1 1 , 13. Elle présente, suivant l’axe central C de l’extrémité de conduit, une longueur déterminée I. Elle présente une profondeur déterminée p. La longueur est prise à partir du bord libre 14, suivant l’axe central C, vers l’intérieur du conduit.
Le procédé comprend ensuite une étape de remplissage de la zone en creux 15, en déposant un acier inoxydable 17. L’acier inoxydable 17 est de préférence un acier inoxydable austénitique, notamment un acier austénitique bas carbone, ou un alliage à base de nickel.
Par exemple, l’acier inoxydable adapté est de type 316LSi, 316L, 308L ou en Inconel® 82 ou encore en Inconel® 52.
L’acier inoxydable 17 de préférence remplit entièrement la zone en creux 15.
L’étape de remplissage est effectuée typiquement en déposant l’acier inoxydable 17 dans la zone en creux 15 par une méthode de soudage avec métal d’apport.
Cette méthode de soudage est par exemple une méthode de soudage TIG orbital. En variante, la méthode est une méthode de soudage avec électrode enrobée.
La situation à la fin de l’étape de remplissage est illustrée sur la figure 5.
Le procédé comprend ensuite de préférence une étape d’usinage de la couche d’acier inoxydable 17 déposée. Cette étape vise à obtenir un diamètre interne équivalent sur les deux extrémités de conduits 10, 1 1 à assembler. La surface libre de l’acier inoxydable 17 est usinée sur une faible profondeur.
Un contrôle non destructif du matériau déposé, en l’occurrence l’acier inoxydable 17, peut être réalisé.
La situation à l’issue de cette étape est représentée sur la figure 6.
Le procédé comporte ensuite une étape de soudage bout à bout des extrémités de conduits 11 , 13 l’une à l’autre.
Cette étape de soudage comprend les sous-étapes suivantes :
- usinage des bords libres 14 des extrémités de conduit 11 ,13, les bords libres 14 définissant entre eux un chanfrein 19 quand les extrémités de conduit 1 1 , 13 sont placées bout à bout ;
- remplissage du chanfrein 19 avec ledit acier inoxydable.
La situation à l’issue de la sous-étape d’usinage est représentée sur la figure 7. Cette figure montre que chaque bord libre 14 est usiné de manière à présenter une forme tronconique, coaxiale à l’axe central C. Le diamètre de cette surface tronconique diminue quand on suit l’axe central C vers l’autre extrémité de conduit.
Les bords libres 14 des deux extrémités de conduits 11 ,13 forment donc des surfaces tronconiques d’orientation opposée, comme visible sur les figures 7 et 8.
Le chanfrein 19 présente la forme d’une gorge à contour fermé, de section sensiblement en V dans un plan radial contenant l’axe central C. La largeur du chanfrein 19 diminue radialement de l’extérieur vers l’intérieur des extrémités de conduits.
La sous-étape de remplissage du chanfrein est effectuée en déposant l’acier inoxydable par une méthode de soudage avec métal d’apport, typiquement par une méthode de soudage TIG orbital.
Comme indiqué plus haut, l’acier inoxydable 21 remplissant le chanfrein 19 est le même que celui qui est déposé dans la zone en creux 15. En d’autres termes, il a la même composition.
En variante, l’acier inoxydable 21 remplissant le chanfrein 19 est d’une nuance différente de l’acier inoxydable17 déposé dans la zone en creux 15.
La situation à l’issue de la sous-étape de remplissage du chanfrein 19 est représentée sur la figure 8.
Les deux extrémités de conduits 11 , 13 sont soudées l’une à l’autre. La racine 25 de la soudure affleure entre les couches d’acier inoxydable 17 déposées dans les zones en creux 15 des deux extrémités de conduits 11 , 13.
Ces couches d’acier inoxydable 17 s’étendent sur la surface interne 9, de part et d’autre de la racine 25, sensiblement sur une longueur axiale I. Elles s’étendent sur toute la périphérie des extrémités de conduits 1 1 , 13.
Les contraintes axiales dans les deux extrémités de conduits 1 1 , 13 sont représentées sur la figure 9 dans la situation de la figure 6, c’est-à-dire après l’usinage de la couche d’acier inoxydable 17 déposée dans la zone en creux 15.
Il apparait sur la figure 9 que l’acier inoxydable 17 déposé dans chaque zone en creux 15 présente vers l’extrémité libre 14 de faibles contraintes de compression, l’acier inoxydable 17 déposé à l’opposé de l’extrémité libre 14 présentant des contraintes de traction modérées. La zone de la surface interne 9 jouxtant l’acier inoxydable 17 déposé présente de faibles contraintes de traction, et au-delà de la zone en creux 15 présente des contraintes de compression.
La figure 10 représente les contraintes axiales dans les extrémités de conduits 11 , 13 à l’issue de l’étape de soudage, c’est-à-dire dans la situation de la figure 8. On voit que les contraintes de traction sont concentrées au niveau de la racine 25 de la soudure, et dans la couche d’acier inoxydable 17 déposée de part et d’autre de celle- ci. Les zones de surface interne 9 des extrémités de conduits 1 1 , 13 qui ne sont pas constituées par l’acier inoxydable 17 déposé ne présentent que des contraintes de compression.
La figure 11 représente la déformation plastique dans les extrémités de conduits 1 1 , 13, après usinage de la couche d’acier inoxydable 17 déposée dans la zone en creux, c’est- à-dire dans la situation de la figure 6.
La figure 1 1 montre que le matériau constituant les extrémités de conduit 1 1 , 13 n’est que très peu déformé plastiquement à cette étape du procédé.
La figure 12 montre la déformation plastique dans les extrémités de conduits 1 1 ,13 à l’issue de l’étape de soudage, c’est-à-dire dans la situation de la figure 8.
Il apparait que les zones de la surface interne 9 des extrémités de conduits présentant une déformation plastique supérieure à 10% par rapport à la loi d’écrouissage du matériau du conduit 1 , 3 sont toutes situées dans la couche d’acier inoxydable 17 déposée dans la zone en creux 15. Les zones de la surface interne 9 qui n’appartiennent pas à la couche d’acier inoxydable 17 présentent des déformations plastiques inférieure à 10% par rapport à la loi d’écrouissage du matériau du conduit 1 , 3. Ces déformations plastiques sont de de niveau e ou f.
L’acier inoxydable 17 déposé dans la zone en creux 15 n’est pas susceptible de subir une corrosion sous contrainte, du fait de sa nature.
Ce qui distingue le métal de base du conduit 1 , 3 et l’acier inoxydable 17 déposé ou encore l’acier inoxydable 21 de la soudure, d’un point de vue de la corrosion sous contrainte, est principalement :
- la microstructure des matériaux considérés, à savoir la taille de grains et la structure cristalline;
- la nature chimique des matériaux considérés ;
- éventuellement, la présence de ferrite peut être considérée comme favorable à la résistance à la corrosion sous contrainte.
Les conditions permettant la résistance à la corrosion sous contrainte sont obtenues en choisissant des paramètres de soudage appropriés pour l’opération de dépôt de l’acier inoxydable 17.
Ces paramètres sont déterminés expérimentalement. Cette détermination est une opération habituelle pour des soudeurs. Il est à noter que les aciers austénitiques utilisés pour l’acier inoxydable 17 sont à bas carbone, en général inférieur à 0,03%, pour éviter la corrosion intergranulaire par déchromisation des joints de grains suite à la précipitation des carbures de chrome.
On trouve donc sur la surface interne 9 des extrémités de conduits 11 , 13 une zone présentant des contraintes de traction, entièrement constituée par la couche d’acier inoxydable 17 remplissant la zone en creux 15. Les zones de la surface interne 9 qui ne sont pas constituées de l’acier inoxydable 17 déposé à l’étape de remplissage ne sont soumises qu’à des contraintes de compression. De ce fait, elles ne sont pas elles non plus susceptibles de développer une corrosion sous contrainte.
Les déformations plastiques de niveau supérieur à 10% par rapport à la loi d’écrouissage du matériau du conduit 1 , 3 sont concentrées dans une zone de la surface interne 9 appartenant à la couche d’acier inoxydable 17 remplissant la zone en creux 15. Elles ne peuvent donc pas contribuer à l’apparition de corrosion sous contrainte à la surface interne 9 des conduits 1 , 3.
La figure 13 compare les résultats obtenus avec le procédé de l’invention et avec un procédé alternatif non conforme à l’invention. La partie supérieure de la figure 13 est identique à la figure 10. Elle montre le niveau de contraintes axiales dans les extrémités de tuyauterie 11, 13 à l’issue de l’étape de soudage, c’est-à-dire dans la situation de la figure 8.
La partie inférieure de la figure 13 représente le niveau de contraintes axiales dans les extrémités de conduit 1 1 , 13, pour le procédé alternatif de soudage. Dans celui-ci, les étapes d’élimination, de remplissage et de soudage ne sont pas effectuées dans le même ordre que dans le procédé de l’invention.
Le soudage bout à bout des extrémités de conduits 11 , 13 l’une à l’autre est d’abord effectué. Puis, les étapes d’élimination et de remplissage sont effectuées, dans cet ordre.
Il apparait dans la partie inférieure de la figure 13 que la couche d’acier inoxydable 17 déposée est soumise à un très haut niveau de contraintes de traction. La zone de la surface interne 9 située autour de la couche d’acier inoxydable 17 est exposée elle aussi à un niveau très élevé de contraintes de traction. Cette dernière zone est donc susceptible de développer une corrosion sous contrainte, du fait de son niveau de contraintes de traction.
Selon un aspect avantageux de l’invention, la longueur déterminé I de la zone en creux 15, comme indiqué ci-dessus, est choisie pour que, après soudage, seul l’acier inoxydable 17 déposé présente des contraintes de traction.
Une zone intermédiaire de la surface interne 9, jouxtant l’acier inoxydable 17 déposé, présente seulement des contraintes de compression. Avantageusement, le procédé comprend une étape de détermination de la longueur déterminée I, par calcul.
Cette étape de détermination comprend au moins les sous-étapes suivantes :
- simulation des contraintes générées à la surface interne 9 des extrémités de conduits 11 , 13 par le soudage bout à bout desdites extrémités de conduits l’une à l’autre, en l’absence des étapes préalables d’élimination et de remplissage ;
- détermination sur la surface interne 9 d’une limite L entre une zone de traction 27 de la surface interne 9 présentant des contraintes de traction dans la simulation, et une zone de compression 29 de la surface interne 9 présentant des contraintes de compression dans la simulation ;
- choix de la longueur déterminée I de telle sorte que la zone en creux 15 couvre toute la zone de traction 27.
Le résultat de la sous-étape de simulation est représenté sur la figure 2. La zone de traction 27 s’étend entre la soudure 30 connectant les extrémités de conduits 1 1 , 13 l’une à l’autre et ladite limite L.
La zone de compression 29 s’étend au-delà de ladite limite.
La zone de traction 27 ne comporte que des portions de la surface interne 9 subissant des contraintes de traction, ou au contraire peut comporter à la fois des portions de la surface interne 9 subissant des contraintes de traction et d’autres subissant des contraintes de compression.
En revanche, la zone de compression 29 ne comprend que des portions de la surface interne 9 présentant des contraintes de compression.
De préférence, la limite L est placée la plus proche possible de la soudure 30.
Avantageusement, l’étape de détermination comprend, en plus ou à la place des sous-étapes définies ci-dessus, les autres sous-étapes suivantes :
- simulation des déformations plastiques générées à la surface interne 9 des extrémités de conduits 11 ,13 par le soudage bout à bout desdites extrémités de conduits 11 ,13 l’une à l’autre en l’absence des étapes préalables d’élimination et de remplissage ;
- détermination sur la surface interne 9 d’une limite L’ entre une zone de déformation 31 de la surface interne 9 présentant dans la simulation une déformation plastique supérieure à un niveau déterminé, et une zone peu déformée 33 de la surface interne 9 présentant dans la simulation une déformation plastique inférieure audit niveau déterminé ;
- choix de la longueur déterminée I de telle sorte que la zone en creux 15 couvre toute la zone de déformation 31 .
Le niveau déterminé est typiquement de de 10% par rapport à la loi d’écrouissage du matériau du conduit 1 , 3. Le résultat de l’étape de simulation est représenté sur la figure 3. La zone de déformation 31 s’étend entre la soudure 30 et la limite L’. La zone peu déformée 33 s’étend au-delà de la limite L’.
La zone de déformation 31 ne comporte que des portions de la surface interne 9 dans laquelle le niveau de déformation plastique est supérieur au niveau déterminé, ou au contraire comporte à la fois des portions dans laquelle la déformation plastique est supérieure au niveau déterminé et d’autres portions pour lesquelles la déformation plastique est inférieure au niveau déterminé. En revanche, la zone peu déformée 33 ne comporte que des portions de la surface interne 9 dans lesquelles la déformation plastique est inférieure au niveau déterminé.
Cette méthode est particulièrement adaptée, car la demanderesse a constaté que le niveau de contraintes axiales dans les extrémités de conduits est peu impacté par la présence de la couche d’acier inoxydable déposée dans la zone en creux. Les contraintes de traction sont essentiellement générées par la soudure bout à bout des extrémités de conduits 11 ,13 l’une à l’autre.
Ceci est vrai également pour les déformations plastiques.
En variante, la longueur déterminée I de la zone en creux 15 est fixée arbitrairement, c’est-à-dire sur la base de l’expérience de l’opérateur, sans simulation préalable.
La profondeur p de la zone en creux 15 est choisie de manière à garantir, à l’issue des différentes étapes du procédé, les propriétés métallurgiques et chimiques de résistance à la corrosion sous contrainte attendues. Cette profondeur doit également permettre de reprendre les déformations plastiques qui seront générées à l’étape de soudure bout à bout.
Typiquement, la longueur déterminée I est comprise entre 20 mm et 40 mm. Les diamètres extérieurs de tuyauterie sont en général compris entre 200 mm et 350 mm et présentent une épaisseur entre 20 mm et 37 mm.
La profondeur p dans ce cas est typiquement comprise entre 2 mm et 6 mm.
Le procédé de soudage peut présenter de multiples variantes.
Dans la description précédente, il a été précisé qu’une zone en creux a été ménagée dans la surface interne des deux extrémités de conduit, et que ces deux zones en creux étaient remplies en déposant un acier inoxydable.
En variante, la zone en creux n’est créée que sur la surface interne d’une des deux extrémités de conduits, puis remplie par l’acier inoxydable. L’autre extrémité de conduit ne subit pas l’opération de rechargement en acier inoxydable.
Dans la description qui précède, le chanfrein a été décrit comme ayant une forme générale de gorge, de section en V. En variante, le chanfrein peut avoir toute autre forme adaptée. La section peut être en U, ou être rectangulaire, etc. Comme décrit ci-dessus, le procédé est typiquement appliqué pour réparer une tuyauterie constituée de deux conduits dont les extrémités sont soudées l’un à l’autre.
Il s’applique également pour la réalisation de tuyauterie neuve, pour le soudage l’un à l’autre de deux conduits de cette tuyauterie Le procédé dans ce cas ne comporte pas l’étape de séparation des extrémités de conduits et d’élimination de la soudure d’origine.
Le procédé décrit ci-dessus présente de multiples avantages.
Utiliser pour remplir la zone en creux un acier inoxydable austénitique ou un alliage à base nickel permet de garantir une excellente résistance à la corrosion sous contrainte à la surface interne des conduits.
Effectuer l’étape de remplissage en déposant l’acier inoxydable fondu par une méthode de soudage avec métal d’apport est particulièrement commode, cette méthode étant bien maitrisée. L’acier inoxydable fondu, après solidification, possède une haute résistance à la corrosion sous contrainte.
Choisir la longueur déterminée de la zone en creux de telle sorte que, après soudage, seul l’acier inoxydable déposé présente des contraintes de traction, la zone intermédiaire de la surface interne jouxtant la zone en creux présentant des contraintes de compression, permet de garantir une haute résistance à la corrosion sous contrainte au niveau de la surface interne des conduits.
Prévoir dans le procédé une étape de détermination de la longueur déterminée par calcul permet de garantir que les contraintes de traction sont entièrement localisées dans l’acier inoxydable déposé.
Le fait de déterminer cette longueur en simulant les contraintes générées à la surface interne des extrémités de conduit par le soudage bout à bout est particulièrement commode.
Déterminer cette longueur en simulant les déformations plastiques est également particulièrement commode.
Quand la longueur déterminée est choisie en prenant en considération à la fois les contraintes et les déformations plastiques, le choix de la longueur déterminée est particulièrement robuste.
Le fait que l’étape de soudage comprenne à la fois l’usinage des bords libres des extrémités de conduit et le remplissage du chanfrein ainsi constitué par ledit acier inoxydable permet d’obtenir une soudure des extrémités de conduit de particulièrement bonne qualité. Notamment, la liaison entre la soudure et la couche d’acier inoxydable déposée dans la zone en creux est particulièrement bonne. L’usinage des bords libres permet d’adapter le chanfrein au procédé de soudage en favorisant la liaison entre les extrémités des conduits. La zone de remplissage du chanfrein effectuée en déposant l’acier inoxydable fondu par la méthode de soudage avec métal d’apport peut être facilement contrôlée par ultrason afin de s’assurer de la bonne qualité de la soudure.

Claims

REVENDICATIONS
1. Procédé de soudage de deux conduits (1 , 3) l’un à l’autre, les conduits (1 , 3) ayant des extrémités de conduits (11 , 13) respectives présentant des bords libres (14) respectifs, le procédé comprenant les étapes successives suivantes :
- élimination d’une couche d’une surface interne (9) d’au moins une des extrémités de conduits (11 , 13), créant ainsi une zone en creux (15) dans la surface interne (9) s’étendant jusqu’au bord libre (14) ;
- remplissage de la zone en creux (15) en déposant un acier inoxydable (17) ;
- soudage bout-à-bout des extrémités de conduits (11 , 13) l’une à l’autre, dans lequel la zone en creux (15) présente une longueur déterminée (I) choisie pour que, après soudage, seul l’acier inoxydable (17) déposé présente des contraintes de traction, une zone intermédiaire de la surface interne (9) jouxtant l’acier inoxydable (17) présentant des contraintes de compression.
2. Procédé selon la revendication 1, dans lequel l’acier inoxydable (17) est un acier inoxydable austénitique ou un alliage base nickel.
3. Procédé selon la revendication 1 ou 2, dans lequel l’étape de remplissage est effectuée en déposant l’acier inoxydable (17) par une méthode de soudage avec métal d’apport, par exemple une méthode de soudage TIG ou une méthode de soudage avec électrode enrobée.
4. Procédé selon l’une quelconque des revendications précédentes, dans lequel le procédé comprend une étape de détermination de la longueur déterminée (I) par calcul.
5. Procédé selon la revendication 4, dans lequel l’étape de détermination comprend les sous-étapes-suivantes :
- simulation des contraintes générées à la surface interne (9) des extrémités de conduits (11 , 13) par le soudage bout-à-bout desdites extrémités de conduits (11 , 13) l’une à l’autre en l’absence des étapes préalables d’élimination et de remplissage ;
- détermination sur la surface interne (9) d’une limite (L) entre une zone de traction (27) de la surface interne (9) présentant des contraintes de traction dans la simulation, et une zone de compression (29) de la surface interne (9) présentant des contraintes de compression dans la simulation, la zone de traction (27) s’étendant entre une soudure (30) des extrémités de conduits (11 , 13) l’une à l’autre et ladite limite (L), la zone de compression (29) s’étendant au-delà de ladite limite (L) ;
- choix de la longueur déterminée (I) de telle sorte que la zone en creux (15) couvre toute la zone de traction (27).
6. Procédé selon la revendication 4 ou 5, dans lequel l’étape de détermination comprend les sous-étapes-suivantes :
- simulation des déformations plastiques générées à la surface interne (9) des extrémités de conduits (11 , 13) par le soudage bout-à-bout desdites extrémités de conduits (11 , 13) l’une à l’autre en l’absence des étapes préalables d’élimination et de remplissage ;
- détermination sur la surface interne (9) d’une limite (L’) entre une zone de déformation (31) de la surface interne (9) présentant dans la simulation une déformation plastique supérieure à un niveau déterminée, et une zone peu déformée (33) de la surface interne (9) présentant dans la simulation une déformation plastique inférieure audit niveau déterminée, la zone de déformation (31) s’étendant entre une soudure (30) des extrémités de conduits (11 , 13) l’une à l’autre et ladite limite (L’), la zone peu déformée (33) s’étendant au-delà de ladite limite (L’) ;
- choix de la longueur déterminée (I) de telle sorte que la zone en creux (15) couvre toute la zone de déformation (31 ).
7. Procédé selon l’une quelconque des revendications précédentes, dans lequel l’étape de soudage comprend les sous-étapes suivantes :
- usinage des bords libres (14) des extrémités de conduits (11 , 13), les bords libres (14) définissant entre eux un chanfrein (19) quand les extrémités de conduits (11 , 13) sont placées bout-à-bout ;
- remplissage du chanfrein (19) avec ledit acier inoxydable.
8. Procédé selon l’une quelconque des revendications précédentes, dans lequel les extrémités de conduits (11 , 13) sont soudées l’une à l’autre par une soudure d’origine (5), le procédé comprenant, avant l’étape d’élimination, une étape de séparation des extrémités de conduits (11 , 13) et d’élimination de la soudure d’origine (5).
9. T uyauterie comprenant deux conduits (1 , 3) soudés l’un à l’autre selon le procédé de l’une quelconque des revendications 1 à 8.
EP23718236.5A 2022-04-08 2023-04-06 Procédé de soudage de deux conduits l'un à l'autre, tuyauterie correspondante Pending EP4504447A1 (fr)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
FR2203262A FR3134324B1 (fr) 2022-04-08 2022-04-08 Procédé de soudage de deux conduits l’un à l’autre, tuyauterie correspondante
PCT/EP2023/059141 WO2023194536A1 (fr) 2022-04-08 2023-04-06 Procédé de soudage de deux conduits l'un à l'autre, tuyauterie correspondante

Publications (1)

Publication Number Publication Date
EP4504447A1 true EP4504447A1 (fr) 2025-02-12

Family

ID=82319720

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
EP23718236.5A Pending EP4504447A1 (fr) 2022-04-08 2023-04-06 Procédé de soudage de deux conduits l'un à l'autre, tuyauterie correspondante

Country Status (4)

Country Link
EP (1) EP4504447A1 (fr)
FR (1) FR3134324B1 (fr)
WO (1) WO2023194536A1 (fr)
ZA (1) ZA202407392B (fr)

Family Cites Families (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN101462193B (zh) * 2009-01-09 2010-09-15 中国石油天然气集团公司 薄层铁镍基合金碳钢复合管焊接方法
JP2013158774A (ja) * 2012-02-01 2013-08-19 Hitachi-Ge Nuclear Energy Ltd 溶接施工方法及び溶接接合構造並びにステンレス鋼溶接構造物
CN103008988B (zh) * 2013-01-04 2016-03-23 哈尔滨工业大学 一种防腐钢管道免内补口焊的方法
CN103192191A (zh) * 2013-04-07 2013-07-10 苏州热工研究院有限公司 一种提高与腐蚀介质接触的金属焊接接头耐腐蚀性的方法
CN105537738B (zh) * 2016-01-11 2019-11-22 中国核工业二三建设有限公司 核电站大厚壁管件对接接头的焊接方法
FR3085736B1 (fr) * 2018-09-10 2020-11-27 Saipem Sa Procede de realisation d'une conduite sous-marine en acier apte a vehiculer un fluide corrosif.

Also Published As

Publication number Publication date
FR3134324A1 (fr) 2023-10-13
FR3134324B1 (fr) 2025-10-24
WO2023194536A1 (fr) 2023-10-12
ZA202407392B (en) 2025-04-30

Similar Documents

Publication Publication Date Title
EP3600747B1 (fr) Procédé de chemisage d'une conduite en acier pour le transport sous-marin de fluides
EP0868248A1 (fr) Procede de raccordement par soudage heterogene bout a bout de deux pieces de natures differentes et utilisations
EP3850256B1 (fr) Procédé de réalisation d'une conduite sous-marine en acier apte à véhiculer un fluide corrosif et élément de conduite
EP0304654B1 (fr) Procédé de soudage d'une gorge usinée dans une pièce massive en acier et utilisation de ce procédé pour réparer un rotor fissuré
FR2630361A1 (fr) Procede de brasage avec auto-evacuation de l'air d'un joint a braser
EP0248728B1 (fr) Procédé de fixation résistante et étanche d'un élément cylindrique creux à l'intérieur d'un tube et élément cylindrique pour la mise en oeuvre de ce procédé
EP1499435B1 (fr) Procede de fabrication d'un element de dispositif chimique comportant une piece support en metal et un revetement metallique anti-corrosion
EP4504447A1 (fr) Procédé de soudage de deux conduits l'un à l'autre, tuyauterie correspondante
FR2883006A1 (fr) Plaques en acier revetues de zirconium et elements de dispositifs chimiques realises avec de telles plaques
CA2639603C (fr) Utilisation d'un flux activant pour le soudage tig de pieces metalliques
EP0312426B1 (fr) Procédé de fabrication d'une cuve d'un réacteur nucléaire à eau légère et cuve de réacteur nucléaire fabriquée par ce procédé
EP4374098A1 (fr) Conduite pour le transport de fluides avec contrôle du flambement de la chemise interne anticorrosion
FR2918910A1 (fr) Procede de fabrication d'un element de genie chimique
EP0699499B1 (fr) Procédé de réparation d'une liaison soudée hétérogène entre une tubulure d'un composant d'un réacteur nucléaire et une tuyauterie
EP1621439A1 (fr) Procédé pour renforcer localement une structure métallique mince
EP0607068B1 (fr) Procédé de soudage d'éléments en aluminium ou en alliage d'aluminium
WO2013087869A1 (fr) Procédé de soudage par résistance d'un bouchon sur une gaine d'un crayon de combustible
WO2020208040A1 (fr) Procédé de fabrication d'un fil d'armure d'une ligne flexible de transport de fluide et fil d'armure et ligne flexible issus d'un tel procédé
FR2799401A1 (fr) Procede de protection et procede de renovation d'une liaison soudee heterogene entre deux elements tubulaires
FR2723869A1 (fr) Procede de reparation d'une liaison soudee heterogene entre une tubulure d'un composant d'un reacteur nucleaire et une tuyauterie.
FR3105555A1 (fr) Méthode de réparation d’une enveloppe, notamment d’un pressuriseur
BE513461A (fr)
FR3149371A1 (fr) Procédé de fabrication d'un tube échangeur de chaleur à double paroi
EP4585842A1 (fr) Dispositif de renfort d'un équipement sous pression
OA20051A (fr) Procédé de réalisation d'une conduite sous-marine en acier apte à véhiculer un fluide corrosif

Legal Events

Date Code Title Description
STAA Information on the status of an ep patent application or granted ep patent

Free format text: STATUS: UNKNOWN

STAA Information on the status of an ep patent application or granted ep patent

Free format text: STATUS: THE INTERNATIONAL PUBLICATION HAS BEEN MADE

PUAI Public reference made under article 153(3) epc to a published international application that has entered the european phase

Free format text: ORIGINAL CODE: 0009012

STAA Information on the status of an ep patent application or granted ep patent

Free format text: STATUS: REQUEST FOR EXAMINATION WAS MADE

17P Request for examination filed

Effective date: 20241007

AK Designated contracting states

Kind code of ref document: A1

Designated state(s): AL AT BE BG CH CY CZ DE DK EE ES FI FR GB GR HR HU IE IS IT LI LT LU LV MC ME MK MT NL NO PL PT RO RS SE SI SK SM TR

DAV Request for validation of the european patent (deleted)
DAX Request for extension of the european patent (deleted)
STAA Information on the status of an ep patent application or granted ep patent

Free format text: STATUS: EXAMINATION IS IN PROGRESS

17Q First examination report despatched

Effective date: 20251015