FR2612941A1 - Dispositif de chauffage en particulier pour le traitement thermique d'un tube de petit diametre et de forme courbe et utilisation de ce dispositif - Google Patents

Abstract

L'ELEMENT DE CHAUFFAGE 14 COMPORTE UN ENROULEMENT HELICOIDAL 31 CONSTITUE A PARTIR D'UN FIL DE RESISTANCE DE CHAUFFAGE. LE FIL DE CHAUFFAGE CONSTITUE L'AME CENTRALE D'UN CABLE COAXIAL 32 COMPORTANT UNE ENVELOPPE EXTERNE TUBULAIRE METALLIQUE ET UN ISOLANT INTERCALE ENTRE L'AME CENTRALE ET L'ENVELOPPE EXTERNE. LE CABLE COAXIAL 32 CONSTITUE UN ENROULEMENT HELICOIDAL 31. LE DISPOSITIF PEUT ETRE UTILISE EN PARTICULIER POUR LE TRAITEMENT THERMIQUE DES PETITS CINTRES D'UN FAISCEAU D'UN GENERATEUR DE VAPEUR D'UN REACTEUR NUCLEAIRE A EAU SOUS PRESSION.

Description

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L'invenrion concerne un dispositif de chauf-

fage pour le traitement thermique d'un tube de petit diamètre et de forme courbe sur une partie au moins de sa longueur et l'utilisation de ce dispositif de chauffage, en particulier pour le traitement thermique

de tubes de générateur de vapeur.

Les générateurs de vapeur des réacteurs nu-

cléaires à eau sous pression comportent un faisceau

constitué par plusieurs milliers de tubes d'un diamè-

tre voisin de deux centimètres, en forme de U. Chacun des tubes comporte deux branches rectilignes ayant une longueur voisine de dix mètres dont les extrémités sont fixées dans la plaque tubulaire du générateur de

vapeur et une partie courbe sensiblement semi-circu-

laire joignant les deux branches rectilignes a leur

- partie supérieure.

Les parties courbes ou cintres des tubes d'un faisceau ne sont pas identiques entre elles, la

dimension et le rayon de courbure des cintres dépen-

dent de la position des tubes dans le faisceau. Les cintres des tubes disposés à la partie centrale du faisceau ou petits cintres ont un rayon de courbure beaucoup plus faible que les cintres des tubes situés

vers l'extérieur du faisceau.

Les tubes du faisceau d'un générateur de vapeur d'un réacteur nucléaire à eau sous pression

sont en contact, pendant le fonctionnement du réac-

teur, sur leur surface intérieure, avec l'eau sous pression circulant dans le circuit primaire et la cuve du réacteur et, par leur surface extérieure, avec

l'eau d'alimentation qui est introduite dans l'enve-

loppe du générateur de vapeur pour être chauffée et

vaporisée par la chaleur apportée par l'eau primaire.

2 6 1 2 9 41

Les tubes d'un générateur de vapeur d'un ré-

acteur nucléaire à eau sous pression sont soumis à une corrosion en service qui peut se traduire, après une longue durée de fonctionnement, par une fissuration de ces tubes dans certaines zones sensibles telles que la zone de transition entre la partie du tube déformée à

l'intérieur de la plaque tubulaire, lors de sa fixa-

tion par sertissage et la partie non déformée du tube ou encore la zone des cintres et de raccordement avec les branches rectilignes. Cette corrosion et cette fissuration accrues dans certaines zones du tube sont liées à la présence, dans la paroi de ce tube, de

contraintes internes résultant des opérations mécani-

ques mises en oeuvre lors du formage et de la mise en

place du faisceau et des sollicitations externes d'o-

rigine thermique ou mécanique subies par le faisceau,

pendant le fonctionnement du réacteur.

On a proposé diverses méthodes de détension-

nement mécanique des tubes qui ont été mises en oeuvre surtout pour le détensionnement des zones des tubes

situées à l'intérieur ou au voisinage de la plaque tu-

bulaire.

On a également proposé d'effectuer un déten-

sionnement thermique des cintres en introduisant un

élément de chauffage à résistance électrique dans cha-

cun des tubes à traiter, depuis la boite à eau du gé-

nérateur de vapeur, en disposant l'élément de chauffa-

ge dans la zone du cintre et en assurant un chauffage du cintre pendant une durée déterminée, en alimentant

la résistance de chauffage en courant électrique.

Il est bien évident que l'opération de mise en place de l'élément de chauffage dans la zone du cintre est d'autant plus difficile à réaliser que le rayon de courbure du cintre est faible. Le traitement thermique des petits cintres du faisceau est donc une

opération délicate qui demande l'utilisation d'élé-

ments de chauffage d'une structure particulière et

pouvant s'accomoder d'une mise en place dans une par-

tie du tube à faible rayon de courbure. De tels éléments de chauffage peuvent comporter un mandrin flexible sur lequel un fil de

résistance électrique est enroulé en hélice pour cons-

tituer un enroulement dont le diamètre extérieur est

inférieur au diamètre intérieur du tube à traiter.

La réalisation d'un mandrin flexible pouvant

prendre la courbure des petits cintres et pouvant as-

surer un déplacement et une mise en place satisfaisan-

te de l'élément de chauffage est extrêmement délicate

et coûteuse. D'autre part, il est nécessaire de pré-

voir une isolation électrique et/ou thermique efficace

entre l'enroulement et le mandrin.

En outre, les tubes du générateur de vapeur sont très souvent légèrement ovalisés dans la zone des cintres, si bien qu'il est nécessaire de prévoir des

éléments de chauffage dont le diamètre est très nette-

ment inférieur au diamètre intérieur du tube et l'ef-

ficacité et le rendement du chauffage électrique sont

alors médiocres.

Les éléments de chauffage connus ne permet-

tent pas non plus d'injecter un gaz de balayage dans la zone de chauffage pour homogénéiser la température

de traitement le long du cintre.

Enfin, dans le cas o il est nécessaire d'effectuer un traitement de longue durée des tubes du générateur de vapeur, ce traitement doit être effectué

en parallèle sur un nombre de tubes qui peut être im-

portant, pour éviter un temps total de traitement qui ne serait pas compatible avec le programme d'entretien du réacteur nucléaire lors d'un arrêt. Il faut alors disposer d'un grand nombre d'éléments de chauffage et si le coût de ces éléments de chauffage est élevé,

l'investissement nécessaire pour effectuer le traite-

ment de détensionnement est important. Le but de l'invention est donc de proposer

un dispositif de chauffage pour le traitement thermi-

que d'un tube de petit diamètre et de forme courbe sur

une partie au moins de sa longueur, comportant un élé-

ment de chauffage flexible constitué par un fil de ré-

sistance électrique enroulé en hélice pour constituer

un enroulement dont le diamètre extérieur est infé-

rieur au diamètre intérieur du tube, ainsi qu'un en-

semble de moyens pour le guidage, le déplacement et le repérage de l'élément de chauffage dans le tube, ce

dispositif étant d'une structure simple et peu coûteu-

se pouvant s'adapter facilement à la forme du tube à

traiter et permettant un balayage de la zone de chauf-

fage par du gaz.

Dans ce but, le fil de chauffage à résistan-

ce électrique constitue l'âme centrale d'un câble co-

axial comportant une enveloppe externe métallique et

un isolant intercalé entre l'âme centrale et l'enve-

loppe externe et le câble coaxial est enroulé pour

constituer un enroulement hélicoidal.

L'invention est également relative à l'uti-

lisation du dispositif suivant l'invention, en parti-

culier pour effectuer le traitement thermique de dé-

tensionnement des petits cintres d'un faisceau de gé-

nérateur de vapeur d'un réacteur nucléaire à eau sous pression. Afin de bien faire comprendre l'invention,

on va maintenant décrire, à titre d'exemple non limi-

tatif, un mode de réalisation d'un dispositif de chauffage suivant l'invention et son utilisation pour le détensionnement des petits cintres d'un faisceau d'un générateur de vapeur d'un réacteur nucléaire i

eau sous pression.

La figure 1 est une vue schématique de l'en- semble du dispositif de chauffage utilisé pour le traitement thermique des petits cintres du générateur

de vapeur.

La figure la est une vue en coupe d'une bo-

bine de stockage d'un élément de chauffage.

La figure 2 est une vue en élévation et en

coupe partielle d'un élément de chauffage du disposi-

tif suivant l'invention.

Les figures 2a et 2b sont des vues en coupe longitudinale de la partie terminale d'un élément de chauffage suivant l'invention et suivant deux modes de

réalisation différents.

La figure 3 est une vue en coupe longitudi-

nale de la partie arrière d'un élément de chauffage.

La figure 4 est une vue en coupe transversa-

le d'un câble coaxial constituant l'enroulement d'un

élément de chauffage suivant l'invention.

La figure 5 est une vue en coupe suivant 5-5

de la figure 3.

La figure 6 est une coupe suivant 6-6 de la

figure 2b.

Les figures 7a, 7b, 7c et 7d sont des vues

d'ensemble du dispositif de chauffage au cours de qua-

tre phases successives d'une opération permettant de

mettre en oeuvre un élément de chauffage pour effec-

tuer le traitement thermique d'un petit cintre du

faisceau d'un générateur de vapeur.

La figure 8 est une vue à plus grande échel-

le d'une partie de la figure 7d montrant l'élément de

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chauffage en position de service dans un petit cintre.

Sur la figure 1, on voit la partie inférieu-

re d'un générateur de vapeur 1 comportant une plaque

tubulaire 2 de forte épaisseur dans laquelle sont ser-

ties les extrémités de tubes en U 3 constituant le faisceau du générateur de vapeur. Sur la figure 1, le diamètre des tubes 3 a été considérablement exagéré par rapport aux dimensions de la plaque tubulaire et

du faisceau, pour faciliter la représentation du dis-

positif de chauffage. On a représenté deux tubes 3 disposés vers la partie centrale du faisceau, dont la

partie supérieure 3a recourbée suivant une forme semi-

circulaire constitue un petit cintre du faisceau.

Le dispositif selon l'invention représenté

sur la figure 1 est utilisé pour le traitement thermi-

que des parties 3a des tubes 3.

La partie du générateur de vapeur située en-

dessous de la plaque tubulaire 2 constitue une boite à

eau 4 en deux parties 4a et 4b séparées par une cloi-

son 5.

L'une des parties de la boite à eau est re-

liée à une tuyauterie du circuit primaire du réacteur

amenant, pendant le fonctionnement du réacteur nuclé-

aire, l'eau primaire sous pression échauffée au contact du coeur, depuis la cuve du réacteur jusqu'au générateur de vapeur. L'autre partie de la boite à eau 4 est reliée à une tuyauterie du circuit primaire du

réacteur assurant, pendant le fonctionnement du réac-

teur, le retour de l'eau primaire refroidie dans le

générateur de vapeur vers la cuve. L'eau primaire cir-

cule à l'intérieur des tubes 3 entre l'une de leurs

extrémités constituant une extrémité d'entrée débou-

chant dans l'une des parties 4a ou 4b de la boite à

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eau 4 et leur autre extrémité, ou extrémité de sortie, débouchant dans l'autre partie 4a ou 4b de la boite à

eau 4.

Sur la figure 1, on n'a pas représenté les tuyauteries primaires reliées au générateur de vapeur. Chacune des parties 4a, 4b de la boite à eau

comporte un trou d'homme respectif 6a, 6b qui est fer-

mé par une tape étanche et résistant à la pression,

pendant le fonctionnement normal du réacteur nucléai-

re.

Le traitement des tubes du générateur de va-

peur est effectué, lorsque le réacteur nucléaire est à

l'arrêt, pendant une phase d'entretien et de répara-

tion de ce réacteur.

Le dispositif de chauffage suivant l'inven-

tion est mis en oeuvre à l'intérieur du générateur de vapeur en utilisant les parties 4a et 4b de la boite à

eau comme compartinents d'accès aux tubes du réacteur.

Les trous d'homme 6a et 6b sont alors ouverts pour permettre le passage de l'outillage nécessaire pour le

traitement des tubes.

Pour la mise en oeuvre du dispositif de

chauffage suivant l'invention, dans un tube 3 du géné-

rateur de vapeur, on utilise, dans chacune des parties-

4a, 4b de la boite à eau, une machine de manutention d'un type connu venant se fixer sous la face d'entrée

de la plaque tubulaire, dans les extrémités débouchan-

tes de tubes du faisceau et-permettant la mise en pla-

ce d'outillages successivement au niveau de chacune des extrémités des tubes à traiter affleurant la face d'entrée de la plaque tubulaire. Une telle machine de manutention est bien connue et est utilisée de façon courante, pour le contrôle, le bouchage, le traitement mécanique ou la réparation par chemisage des tubes du faisceau. Toutes les opérations de manutention peuvent être commandées à distance depuis un poste de contrôle extérieur à la boite à eau du générateur de vapeur

dans laquelle règne une certaine radio-activité.

La machine de manutention permet de mettre en place, dans la partie 4a de la boite à eau, sous la face d'entrée de la plaque tubulaire 2, un dispositif porteur 8, dans le prolongement d'une extrémité d'un tube 3 affleurant cette face d'entrée. Le dispositif de manutention permet également de mettre en place dans la partie 4b de la boite à eau, un dispositif porteur 9 sur lequel sont fixés un tireur-pousseur 10 et un conduit de guidage 11 de forme courbe. Le conduit 11 et le tireurpousseur 10 se trouvent dans

le prolongement de l'extrémité du tube 3 à traiter dé-

bouchant dans la partie 4b de la boite à eau.

Le dispositif de chauffage suivant l'inven-

tion comporte, en plus des moyens de support, de gui-

dage et de déplacement 8, 9, 10, 11 situés dans la

boite à eau 4, un ensemble de moyens disposés à l'ex-

térieur de la boite à eau et en particulier une batte-

rie de bobines 12 montées rotatives sur un axe hori-

zontal du côté de la partie 4b de la boite à eau.

Sur chacune des bobines 12, est enroulé un élément de chauffage 14 suivant l'invention destiné à être introduit dans le tube 3, pour en effectuer le traitement thermique. Chacune des bobines 12 peut être reliée, pour l'alimentation de l'élément de chauffage

14 en courant électrique de chauffage, à un banc d'a-

limentation 15, lui-même relié à des armoires d'ali-

mentation et de contrôle 16 et 17 placées dans un pos-

te de commande depuis lequel les opérations sont contrôlées. Chaque élément de chauffage 14 est relié A

sa partie antérieure à un prolongateur 14' qui est en-

roulé sur la bobine 12, au-dessus de l'élément de

chauffage 14.

Le dispositif de chauffage comporte égale- ment un tireur-pousseur 18 permettant de déplacer dans un sens ou dans l'autre un câble de traction 20 comportant à l'une de ses extrémités un dispositif de

raccord mécanique 21 et une sonde de contrôle de posi-

tion 22 à courant de Foucault. Une bobine 19 permet de stocker le câble 20 en amont du tireur-pousseur 18. Un conduit de guidage 24 souple, constitué par exemple par un tube d'acier inoxydable de faible épaisseur présentant des ondes dans sa paroi, permet de joindre

la sortie du tireur-pousseur 24 au porteur 8.

Une unité de mesure de position à courant de Foucault 25 et des unités de contrôle ou commande 26, 27 des tireurs-pousseurs 10 et 18 sont disposées dans

le poste de commande.

Un ensemble de connexions électriques 28 permet de relier les tireurspousseurs 10 et 18 et des moyens de contrôle de position, aux unités de commande

26 et 27.

On va maintenant se reporter aux figures 2,

2a, 2b, 3, 4, 5 et 6 pour décrire l'élément de chauf-

fage 14 du dispositif suivant l'invention.

Cet élément 14 comporte une partie antérieu-

re -14a dont l'extrémité est constituée par une pièce

terminale 30 de forme en ogive, une partie intermé-

diaire 14b assurant le passage des connexions électri-

ques et de gaz de balayage et une partie terminale 14c assurant la liaison de l'élément de.chauffage avec les

sources électriques et la source de gaz de balayage.

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L'ensemble de l'élément de chauffage est ré-

alisé sous forme souple permettant son enroulement sur

une bobine 12. Le diamètre de cet élément de chauffa-

ge, au moins dans ses parties 14a et 14b est inférieur au diamètre intérieur d'un tube 3. La partie antérieure 14a constitue l'élément de chauffage proprement dit réalisé sous la forme d'un enroulement hélicoïdal à spires jointives d'un cible

coaxial 32 dont la section est représentée sur la fi-

gure 4.

L'enroulement du câble coaxial 32 est un en-

roulement multiple à spires imbriquées dont le point

milieu est disposé au niveau de la pièce terminale 30.

Sur les figures 2, 2b et 6, l'enroulement

représenté est un enroulement double constitué à par-

tir de deux câbles coaxiaux identiques 32 et 32' dont les points milieux sont situés au niveau de la pièce d'extrémité 30. En revanche, la figure 2a est relative à un seul enroulement dont le point milieu est situé

dans la pièce 30.

La pièce 30 présente une forme générale en ogive permettant le guidage de l'élément de chauffage dans le tube à traiter. Cette pièce 30 comporte à son extrémité antérieure une ouverture 36 permettant son

raccordement au prolongateur 14'.

La pièce 30 comporte-également, à l'arrière de l'ouverture 36, un canal 37 de passage du câble coaxial 32 traversant la pièce 30 de part en part,

dans une direction radiale.

Dans le cas du mode de réalisation de la figure 2b, les câbles coaxiaux 32 et 32' sont engagés

dans deux canaux 37 et 37' de direction perpendicu-

laire traversant la pièce 30 dans des positions déca-

lées longitudinalement.

1 1

Les canaux 37 et 37' permettent de consti-

tuer les points milieux sur les enroulements à spires imbriquées des câbles coaxiaux 32 et 32'. Le câble 32

ou les câbles 32 et 32' sont enroulés à spires join-

tives ou pratiquement jointives, comme il est visible

sur les figures 2a. 2b et 3.

Comme il est visible sur la figure 4, le câble coaxial 32 comporte un conducteur central 33 constitué par un fil de résistance électrique de chauffage, par exemple en alliage nickel-chrome. Le cible coaxial comporte également une enveloppe externe

34 métallique, par exemple en acier inoxydable en al-

liage de nickel ou en un autre matériau métallique, coaxiale au fil de résistance 33. Entre le fil 33 et

l'enveloppe 34 est intercalé un isolant électrique 35.

Il est bien évident qu'un câble coaxial tel que le câble 32 possède une certaine rigidité due à la présente de l'enveloppe externe tubulaire 34. Lorsque ce câble coaxial est mis en forme pour constituer un

enroulement 31, cet enroulement présente des proprié-

tés assez analogues à celles d'un ressort hélicoïdal.

Cet enroulement constitue en particulier une structure stable mais susceptible de déformation élastique, en

particulier en flexion.

* Par rapport aux éléments de chauffage selon l'art antérieur constitués par un enroulement d'un simple fil de résistance électrique sur un mandrin flexible, l'élément de chauffage suivant l'invention présente une forme définie et une cohésion suffisante, sans qu'il soit nécessaire d'enrouler ses spires en

contact avec un mandrin intérieur.

Comme il est visible sur les figures 2a, 2b et 3, l'élément de chauffage comporte cependant dans sa partie 14a, une partie centrale constituée par un tirant de faible diamètre 40 et par un enroulement 41

réalisé à partir d'un ruban plat métallique.

Le tirant 40 peut être constitué avantageu-

sement par une tige ou un tube flexible mais possédant une bonne rigidité en traction et susceptible de sup-

porter la température régnant à l'intérieur de l'élé-

ment de chauffage 14. Le tirant 40 est solidaire de la

pièce terminale 30 à l'une de ses extrémités et s'é-

tend axialement à l'intérieur de l'élément de chauffa-

ge 14 sur toute sa partie 14a, avant de traverser par un alésage axial une pièce ou noyau d'extrémité 43 constituant l'élément de jonction entre les parties 14a et 14b de l'élément de chauffage 14. L'extrémité

du tirant 40 opposée à la pièce terminale 30 est soli-

daire d'une pièce annulaire 44 susceptible de venir en butée sur une pièce annulaire fixe 45 fixée dans la partie d'extrémité de la partie 14b de l'élément de chauffage. L'extrémité de la pièce 45 est séparée de

l'extrémité correspondante de la pièce 43 pour permet-

tre un certain réglage.

La partie 14a de l'élément de chauffage peut ainsi se déformer en flexion et éventuellement en compression si les spires ne sont pas parfaitement

jointives mais n'est pas susceptible de subir un al-

longement sous l'effet d'une traction, grâce à la pré-

sence du tirant 40 assurant la liaison en traction de la pièce terminale 30 et de la partie 14b de l'élément

de chauffage.

L'enroulement 41 constitué par un ruban plat métallique présente des spires inclinées dans le sens

inverse des spires de l'enroulement 31. Cet enroule-

ment 41 parfaitement flexible permet ainsi d'empêcher

une déformation excessive de l'enroulement 31 par dé-

placement de ses spires dans des directions radiales.

Il est, noter qu'un espace radial est ména-

gé entre la surface intérieure de l'enroulement 31 et la surface extérieure de l'enroulement 41 constituant avec le tirant 40 la partie centrale de l'élément de chauffage 14. Cette partie centrale ne constitue en aucun cas un mandrin sur lequel est enroulé le cible coaxial 32, un espace radial étant toujours ménagé

entre l'enroulement 31 et la partie centrale.

L'enroulement 31 constitue ainsi un élément autoporteur tubulaire présentant les propriétés d'un

ressort à spires jointives.

Dans la plupart des cas, il ne sera même pas nécessaire de prévoir un élément de maintien central tel que l'enroulement 41. Cependant, lorsque l'élément

de chauffage est réalisé sous la forme d'un enroule--

ment multispire, un tel élément peut être nécessaire.

On voit sur les figures 2 et 3, que la par-

tie 14b de l'élement de chauffage 14 est constituée par un tube en acier inoxydable 50 présentant des

ondes successives lui donnant une bonne flexibilité.

Les câbles coaxiaux 32 et 32', dans le cas d'un enrou-

lement double à deux conducteurs, sont disposés dans

la direction axiale à l'intérieur de la gaine tubulai-

re 50 et des connecteurs 51 permettent de relier ces cêbles 32 et 32'- à des cables souples d'alimentation électrique.

Il est à remarquer, que lors de l'utilisa-

tion de deux câbles coaxiaux 32, 32 constituant un double enroulement de chauffage, ces câbles coaxiaux sont branchés en parallèle sur l'alimentation, ce qui permet d'utiliser une tension de chauffage deux fois

moindre, à puissance de chauffage égale.

Généralement, le branchement sera assuré par des câbles souples de type classique qui sont reliés

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aux câbles coaxiaux 32 et 32' par les connecteurs 51 étagés à l'intérieur de la partie 14b de l'élément de chauffage. Au moins un thermocouple 54 est placé dans la partie 14a de l'élément de chauffage et permet de

mesurer la température pendant le chauffage; ce ther-

mocouple comporte un câble de mesure 53 passant égale-

ment dans la direction axiale, à l'intérieur de la gaine tubulaire 50. Les extrémités des câbles souples reliés aux câbles coaxiaux 32 et 32' et du câble de mesure 53 du thermocouple constituent la partie 14c de liaison de l'élément de chauffage aux installations

fixes situées à l'extérieur du générateur de vapeur.

La gaine tubulaire 50 est alimentée en un

gaz de balayage qui peut être par exemple un gaz iner-

te tel que l'argon ou l'hélium, par une canalisation reliée à un réservoir de gaz inerte à l'extérieur

du générateur de vapeur. Le gaz de balayage peut cir-

culer à l'intérieur de la gaine 50 jusqu'à la partie

de cette gaine voisine de la pièce 43 o la gaine pré-

sente de petites ouvertures 50' à travers lesquelles le gaz de balayage peut passer pour circuler ensuite à

l'intérieur du tube 3 dans lequel on a introduit l'é-

lément de chauffage 14. Une partie du gaz peut égale-

ment passer à travers la pièce 43 dans le jeu de mon-

tage subsistant autour des conducteurs 32 et du tirant

40. Ce gaz s'écoule alors à l'intérieur de l'enroule-

ment 31 constituant la partie active 14a de l'élément de chauffage 40. Cet enroulement 31 constitue un conduit tubulaire non-étanche au gaz, les spires n'étant pas parfaitement jointives. Le gaz finit donc par s'écouler dans le tube 3 et il est ainsi possible

de réaliser un balayage efficace de la zone de chauf-

fage du tube.

2 6129 1

Sur la figure 5, on voit la disposition des câbles coaxiaux 32 et du tirant 40, à l'intérieur de

la gaine tubulaire ondulée 50. On a également repré-

senté la position des câbles coaxiaux 32', dans le cas d'un double enroulement. comme représenté sur les fi-

gures 2 et 2b.

On va maintenant se reporter aux figures 7a, 7b, 7c et 7d pour décrire une opération de mise en place et d'utilisation de l'élément de chauffage pour le traitement thermique du cintre d'un tube 3 disposé

à la partie centrale du générateur de vapeur.

On dispose, à l'extérieur du générateur de vapeur, à proximité du trou d'homme 6b, un ensemble

d'éléments de chauffage 14 enroulés chacun sur une bo-

bine 12 et reliés à un prolongateur 14' comme il est visible sur lafigure la. Sur les figures 7a à 7d, on a représenté une seule bobine 12 et un seul élément de

chauffage qui sera utilisé pour le traitement thermi-

que du cintre du tube 3.

Les porteurs 8 et 9 ont été placés aux ex-

trémités du tube 3 assurant ainsi la mise en place du conduit 24, du tireur-pousseur 10 et de son conduit de

guidage 11.

Le câble de traction 20 comportant à son ex-

trémité un dispositif d'accrochage 21 est envoyé dans

le conduit 24 grâce au tireur-pousseur 18, ce qui per-

met son introduction par une des extrémités du tube 3

(figure Ta).

L'action du tireur-pousseur 18 permet de dé-

placer ensuite le câble de traction 20 à l'intérieur du tube 3, ce câble possédant une rigidité suffisante

pour être déplacé par poussée.

L'extrémité du câble 20 parvient ainsi à la sortie du tube 3 puis du conduit de guidage 11; Une

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goulotte 60 assure alors son extraction par le trou

d'homme 6b.

Comme il est visible sur la figure 7b, le dispositif d'accrochage 21 est amené à proximité de la pièce terminale 61 du prolongateur 14' enroulé sur la

bobine 12. On réalise alors de façon manuelle ou auto-

matique l'accrochage du prolongateur 14' au câble 20, en réalisant l'engagement du dispositif 21 dans une

ouverture de la pièce 61.

Le tireur-pousseur 18 est alors mis en fonc-

tionnement pour exercer une traction sur le câble 20, sur le prolongateur 14 et sur l'élément de chauffage 14. Eventuellement, le tireur-pousseur 10 est mis en

fonctionnement dans le sens de la poussée, pour faci-

liter 1 introduction de l'élément de chauffage 14 dans

le tube 3. Comme représenté sur la figure 7c, la bobi- ne à courant de Foucault 22 du câble de traction 20 parvient au niveau de

l'entretoise supérieure 56 du

faisceau et cette position est repérée grâce au dispo-

sitif de mesure - courant de Foucault 25 disposé au poste de commande. La position du tireur-pousseur 18 est repérée puis le déplacement du prolongateur 14' et

de l'élément de chauffage 14 se poursuit jusqu'au mo-

ment o la bobine à courant de Foucault 22 du câble 20 parvient au niveau de la plaque entretoise supérieure 56, lors de son mouvement de descente dans le tube 3,

à la sortie du petit cintre 3a. La position du tireur-

pousseur 18 est alors repérée.

Les deux mesures de position sur le tireur-

pousseur 18 permettent de déterminer la longueur de

câble souple 20 introduite dans le tube lorsque l'ex-

trémité du câble se trouve en deux positions symétri-

ques de part et d'autre du petit cintre 14a. La moyen-

ne de ces deux longueurs permet de déterminer parfai-

tement la position du point milieu du cintre qui est

également son point le plus haut.

Lorsque la position du câble souple repré-

sentée sur la figure 7d a été repérée grâce à la bo-

bine à courant de Foucault 22, l'élément de chauffage 14 est ensuite amené dans sa position de service à l'intérieur du cintre comme représenté sur les figures

7d et 8. La partie active 14a de cet élément de chauf-

fage constituée par l'enroulement hélicoïdal 31 a une longueur au moins égale à la longueur des plus grands cintres à traiter, si bien que l'ensemble du cintre 3a

est occupé par l'enroulement de chauffage 31.

On voit sur la figure 8 que l'élément de chauffage 14 est susceptible de s'adapter parfaitement à la forme d'un petit cintre sur les parois duquel il vient en contact pour assurer une bonne transmission

de chaleur.

Pendant les déplacements de '1 élément de

chauffage à l'intérieur du tube 3, la présence du ti-

rant 40 à l'intérieur de l'élément de chauffage 14

permet d'éviter tout allongement anormal de l'enroule-

ment 31 par extension sous l'effet de la traction. La

traction exercée par le câble 20 est en effet transmi-

se de la pièce terminale 30 à la gaine tubulaire 50 de la partie 14b de l'élément de chauffage, par le tirant 40. Si le tube 3 est légèrement ovalisé dans une partie du cintre, les spires de l'enroulement 31 qui

ne sont pas maintenues rigidement par un mandrin cen-

tral peuvent se déplacer ou se déformer légèrement pour faciliter le passage de l'élément de chauffage dans le cintre. Le déplacement ou la déformation des

spires de l'enroulement 31 est limité à un niveau fai-

ble mais suffisant pour permettre le passage de l'élé-

ment de chauffage dans le cintre, par l'enroulement

interne 41 de cet élément de chauffage.

Le traitement thermique de la partie cintrée du tube 3 est assuré en effectuant le branchement de l'alimentation électrique de la bobine 12 à laquelle sont reliées les extrémités des câbles d'alimentation constituant la partie terminale 14c de l'élément de chauffage. La commande et le contrôle du courant de chauffage sont assurés par les dispositifs 16 et 17

situés dans le poste de commande de l'installation.

Le traitement peut être effectué simultané-

ment sur un très grand nombre de tubes si bien que l'opération de mise en place d'un élément de chauffage qui vient d'être décrite est effectuée successivement pour l'ensemble des tubes à traiter. L'alimentation des éléments de chauffage et le contrôle du courant de chauffage sont effectués simultanément et en parallèle

pour l'ensemble des tubes à traiter.

Après chaque opération de mise en place, le

dispositif d'accrochage 21 du câble 20 est désolida-

risé de la pièce 61 du prolongateur 14' de l'élément de chauffage 14 qui vient d'être mis en place, par une

manoeuvre à distance au niveau du porteur 8. On effec-

tue alors le retrait du câble de traction 20, l'élé-

ment 14 et le prolongateur 14' restant en place dans

le tube 3.

Pendant le traitement thermique, du gaz de

balayage est envoyé dans la zone de chauffage à l'in-

térieur du tube 3, par le tube 50.

La température est contrôlée en permanence

par le thermocouple 54 dont les mesures sont transmi-

ses au poste de commande.

Le dispositif suivant l'invention a donc l'avantage de posséder une structure simple, d'être l 9 d'un prix de revient modéré et de pouvoir être mis en place facilement à l'intérieur des petits cintres du faisceau. Le dispositif suivant l'invention permet également de contrôler parfaitement l'opération de traitement thermique et la position des éléments de

chauffage dans les cintres avant leur mise en service.

L'invention ne se limite pas au mode de réa-

lisation qui a été décrit.

On peut imaginer l'utilisation d'enroule-

ments de chauffage constitués par un nombre quelconque

de cibles coaxiaux dont les spires sont imbriquées.

On peut également imaginer de réaliser la partie centrale de l'élément de chauffage sous une

*forme différente de celle qui a été décrite.

On peut imaginer l'utilisation d'enroule-

ments dont la puissance de chauffage est plus forte

aux extrémités qui sont destinées à venir en coinci-

dence avec les parties du tube traversant l'entretoise

supérieure, qu'à la partie centrale. Une telle varia-

tion de la puisance de chauffage peut être obtenue soit en utilisant, pour constituer l'enroulement, un

câble coaxial dont l'àme centrale presente des tron-

çons successifs dont la résistivite est variable, soit en réalisant l'enroulement avec un diamètre de spire

variable suivant sa longueur.

Les divers tronçons successifs de l'âme du cable à résistivité variable peuvent être constitués par des tronçons de fils résistants différents soudés

bout à bout.

De manière générale, le câble coaxial peut comporter des tronçons à faible résistance électrique, par exemple en cuivre, destinés à joindre des tronçons à forte résistance électrique et constituant des zones

2 6 1 2 9 4 1

conductrices non chauffantes de l'élément de chauffa-

ge. Les moyens de déplacement, de mise en place

et de contrôle de l'élément de chauffage peuvent éga-

lement avoir une forme différente de celle qui a été décrite. Enfin, le dispositif suivant l'invention peut être utilisé pour le traitement thermique de tout tube de petit diamètre, de forme courbe sur une partie

de sa longueur ou bien sur, pour le traitement de tu-

bes droits.

Claims (16)

REVENDICATIONS

1.- Dispositif de chauffage pour le traite-

ment thermique d'un tube (3) de petit diamètre et en particulier d'un tube de forme courbe sur une partie au moins de sa longueur, comportant un élément de

chauffage (14) flexible constitué par un fil de résis-

tance électrique (33) enroulé en hélice pour consti-

tuer un enroulement dont le diamètre extérieur est inférieur au diamètre intérieur du tube (3), ainsi qu'un ensemble de moyens (8, 9, 10, 11, 12, 18, 25, 26, 27) pour le guidage, le déplacement et le repérage

de l'élement de chauffage (14) dans le tube (3), ca-

ractérisé par le fait que le fil de chauffage à résis-

tance électrique (33) constitue l'âme centrale d'un

cable coaxial (32) comportant une enveloppe (34) ex-

terne tubulaire metallique et un isolant (35) interca-

lé entre l'âme centrale (33) et l'enveloppe externe (34) et que le câble coaxial (32) est enroulé pour

constituer un enroulement hélicoïdal (31).

2.- Dlspositif de chauffage suivant la re-

vendication 1, caractérisé par le fait que l'élément de chauffage (14) comporte, a sa partie centrale, suivant l'axe de l'enroulement (31), un tirant (40) déformable en flexion mais rigide en traction fixé à ses extrémités sur deux parties (30, 43) de l'élément

de chauffage (14) situées de part et d'autre de l'en-

roulement (31) dans la direction axiale de cet enrou-

lement.

3.- Dispositif de chauffage suivant l'une

quelconque des revendications 1 et 2, caractérisé par

le fait que l'élément de chauffage (14) comporte une pièce.d'extrémité (30) de forme profilée permettant le guidage de l'élément de chauffage (14) dans le tube et

comportant des moyens d'accrochage (36) pour sa liai-

son à 'un élément (14') par l'intermédiaire duquel on

exerce une traction sur l'élément (14) pour son dépla-

cement dans le tube (3).

4.- Dispositif de chauffage suivant la re-

vendication 2, caractérisé par le fait que le tirant (40) est fixé à l'une de ses extrémités sur la pièce

terminale (30).

5.- Dispositif de chauffage suivant l'une

quelconque des revendications 3 et 4, caractérisé par

le fait que la pièce terminale (30) comporte au moins un canal (37) pour le passage du câble coaxial (32)

constituant l'enroulement (31) de l'élément de chauf-

fage (14), la partie du câble coaxial (32) logée dans

le canal (37) constituant le point milieu de l'enrou-

lement (31).

6.- Dispositif de chauffage suivant l'une

quelconque des revendications 1 à 5, caractérisé par

le fait que l'enroulement (31) est un enroulement mul-

tiple à spires imbriquées.

7.- Dispositif de chauffage suivant l'une quelconque des rev.?ndications 1 a 6, caractérisé par le fait que l'âme centrale (33) du câble coaxial (32)

comporte des tronçons successifs de resistivités dif-

férentes.

8.- Dispositif de chauffage suivant l'une

quelconque des revendications 1 à 6, caractérisé par

le fait que l'enroulement hélicoidal (31) du câble coaxial (32) présente un diamètre de spire variable suivant la position de la spire dans la direction

axiale de l'enroulement.

9.- Dispositif de chauffage suivant l'une

quelconque des revendications 1 à 8, -caractérisé par

le fait que l'élément de chauffage (14) comporte, à sa partie centrale à l'intérieur de l'enroulement (31),

un enroulement (41) constitué par un ruban plat métal-

lique dont le pas est en sens inverse du pas de l'en-

roulement (31) et dont le diamètre est inférieur au

diamètre intérieur de l'enroulement (31).

10.- Dispositif de chauffage suivant l'une

quelconque des revendications 1 à 9, caractérisé par

le fait qu'il comporte, dans le prolongement axial d'une zone active (14a) constituée par l'enroulement

(31), une partie (14b) constituée par un tube métalli-

que flexible (50) comportant des ouvertures (SO') dans sa paroi au voisinage de son extrémité reliée à la partie (14a) et communiquant, à son autre extrémité,

avec une canalisation d'alimentation en gaz de balaya-

ge (55).

11.- Dispositif de chauffage suivant la re-

vendication 10, caractérisé par le fait que des pro-

longements du càb2e coaxial (32) constituant l'enrou-

lerrient (31) sont disposés axialement dans le tube mé-

tallique (50) et ressortent de ce tube par son extré-

mité opposée à l'enroulement (31) pour être reliés à

des moyens d'alimentation électrique.

12.- Dispositif de chauffage suivant l'une

quelconque des revendications 1 à 11, caractérisé par

le fait que les moyens pour le déplacement de l'éle-

ment de chauffage (14) dans le tube (3) comportent un prolongateur (14') relié à l'élément de chauffage (14) et un cable de traction (20) comportant une pièce d'extrémité (21) pour son accrochage à l'extrémité du prolongateur (14') opposée à son extrémité reliée à

l'élément de chauffage (14).

13.- Dispositif de chauffage suivant la re-

vendication 12, caractérisé par le fait que-le câble (20) porte, a'u voisinage de la pièce d'accrochage (21), une bobine à courant de Foucault (22) pour le

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repérage de position du càble (20) et de l'élément de

chauffage (14) dans le tube (3).

14.- Dispositif de chauffage suivant l'une

quelconque des revendications 1 à 13, caractérisé par

le fait que les moyens de guidage et de déplacement de l'élément de chauffage (14) comportent des tubes de

guidage (11, 24) situés dans le prolongement des ex-

trémités du tube (3) et des tireurs-pousseurs à galets

tournants (10, 18).

15.- Utilisation d'un dispositif de chauf-

fage suivant l'une quelconque des revendications 1 à

14, pour le traitement thermique des petits cintres des tubes (3) du faisceau d'un générateur de vapeur

(1) d'un réacteur nucléaire a eau sous pression.

16.- Utilisation suivant la revendication

, caractérisée par le fait que le repérage de posi-

tion de l'élément de chauffage (14) dans le cintre (3a) du tube (3) est effectué par détection, à l'aide de courants de Foucault, de la mise en coincidence d'un élément solidaire de l'élément de chauffage (14)

pendant son déplacement dant le tube.3 avec une entre-

toise (56) assurant le maintien des tubes (3) du fais-

ceau du générateur de vapeur au voisinage des cintres (3a)