FR2866149A1 - Procede et dispositif de depot d'un metal d'apport dans un lamage annulaire usine dans une paroi spherique. - Google Patents

Abstract

On réalise le dépôt de métal d'apport (8) de manière automatique dans le lamage annulaire (7). On fait tourner une torche de soudage (20) autour d'un axe de rotation (9) de direction radiale par rapport à la paroi sphérique (4) et passant par un point de la surface intérieure concave de la paroi sphérique (4) à la partie centrale du lamage annulaire (7). Simultanément à la rotation autour de l'axe de rotation (9), on déplace la torche de soudage (20) dans une direction (Y) perpendiculaire à l'axe de rotation (9), de manière réglée et on règle la position de la torche de soudage dans une direction (Z) parallèle à l'axe de rotation (9), de manière que l'électrode (20') de la torche de soudage (20) décrive une trajectoire elliptique et assure le dépôt du métal d'apport (8) dans le lamage annulaire (7), sous la forme d'un cordon elliptique.

Description

L'invention concerne un procédé et un dispositif de dépôt d'un métal

d'apport dans un lamage annulaire usiné dans la surface intérieure concave d'une paroi sphérique et en particulier un procédé de réalisation préalable d'une couche de métal de liaison pour la fixation d'un tube de traversée dans

une paroi sphérique tel qu'un adaptateur fixé dans le couvercle de la cuve d'un réacteur nucléaire à eau sous pression.

Les réacteurs nucléaires refroidis par de l'eau sous pression comportent généralement une cuve de forme cylindrique disposée en service avec son axe vertical ayant une extrémité inférieure constituée par un fond bombé solidaire d'une extrémité inférieure de la paroi cylindrique de la cuve et une extrémité supérieure constituant une bride d'appui d'un couvercle générale-ment de forme hémisphérique qui peut être fixé sur la cuve de manière étanche à l'eau sous pression contenue dans la cuve, pendant le fonctionnement du réacteur nucléaire. Après refroidissement et dépressurisation du circuit primaire du réacteur nucléaire, le couvercle peut être démonté pour donner accès à l'intérieur de la cuve qui contient le coeur du réacteur nucléaire.

Généralement, le réglage de la réactivité du coeur du réacteur nucléaire est réalisé par l'intermédiaire de barres de commande en matériau absorbant qui sont déplacées dans la direction verticale à l'intérieur du coeur du réacteur nucléaire. Les barres de commande du réacteur nucléaire sont fixées à l'extrémité inférieure de tiges de commande qui traversent le couvercle de la cuve à l'intérieur d'adaptateurs tubulaires de forme générale cylindrique sur lesquels sont fixés des mécanismes de déplacement des bar- res de commande dans la direction verticale.

Des mesures de température sont effectuées à l'intérieur du coeur du réacteur nucléaire pendant son fonctionnement, par l'intermédiaire de colonnes de thermocouples qui traversent également le couvercle de la cuve à l'intérieur d'adaptateurs.

Le couvercle de la cuve est donc traversé par une pluralité d'adaptateurs de forme tubulaire cylindrique fixés chacun à l'intérieur d'un alésage ayant un axe vertical (dans la position de service du couvercle sur la cuve), les différents adaptateurs étant répartis suivant plusieurs rangées et plu- sieurs zones annulaires du couvercle ayant pour axe l'axe vertical commun à la cuve et au couvercle sur lequel est situé le centre de la paroi sphérique du couvercle de cuve. Suivant leur position sur le couvercle de cuve, les alésages de traversée des adaptateurs qui sont tous parallèles à l'axe du couvercle de cuve ont un axe qui fait un angle aigu variable avec le rayon du couvercle hémisphérique passant par un point de l'axe de l'alésage. En particulier, l'une des rangées annulaires d'alésages traversant le couvercle de cuve est disposée de manière que les axes des alésages fassent un angle de l'ordre de 38 avec les rayons correspondants du couvercle de cuve hé- misphérique. De manière générale, les alésages ont des axes qui ne pas- sent pas par le centre du couvercle hémisphérique (à l'exception d'un alésage disposé suivant l'axe vertical de la cuve) et l'intersection de l'alésage de forme cylindrique avec les parois externe et interne du couvercle de cuve présente une forme complexe.

Les adaptateurs traversant le couvercle de cuve présentent une partie saillante au-dessus du couvercle de cuve sur laquelle sont fixés en particulier les mécanismes de déplacement de barres de commande et une partie en saillie sous le couvercle de cuve, par rapport à la surface interne du couvercle de plus faible longueur que la partie supérieure destinée en particulier à recevoir un cône de réengagement des tiges de commande.

Les tubes adaptateurs sont généralement réalisés en un alliage à base nickel tel que l'alliage 690 et le couvercle de la cuve est en un acier faiblement allié ferritique et revêtu sur sa surface interne d'une couche d'acier inoxydable. Les tubes adaptateurs doivent être fixés dans leurs alé- sages de traversée du couvercle de manière telle qu'ils soient totalement étanches à l'eau sous pression remplissant la cuve pendant le fonctionne- ment du réacteur nucléaire (à une température de l'ordre de 320 C et à une pression de l'ordre de 155 bars) et qu'ils puissent résister à la pression in-terne de la cuve.

Les tubes adaptateurs sont engagés de manière serrée dans les alésages de traversée du couvercle de cuve et sont fixés par soudage sur la partie interne du couvercle de cuve constitué par de l'acier faiblement allié recouvert d'acier inoxydable. Dans chacune des zones de la partie interne du couvercle dans lesquelles on réalise le passage d'un tube adaptateur, on effectue l'usinage d'un lamage annulaire destiné à entourer l'alésage de passage du tube adaptateur et on dépose dans le lamage, par soudage (généralement par fusion d'un fil), un métal d'apport compatible métallurgique- ment avec le matériau du tube adaptateur. On effectue ensuite le perçage du couvercle pour réaliser l'alésage de passage de l'adaptateur, la fixation serrée de l'adaptateur dans l'alésage et enfin le soudage de l'adaptateur par dépôt d'un métal d'apport dans une partie du lamage autour des tubes, pour fixer l'adaptateur sur la couche de métal d'apport déposée préalablement.

L'opération de dépôt d'une couche de métal d'apport dans le lamage annulaire, préalablement au perçage de l'alésage est généralement désignée par le terme "beurrage".

Jusqu'ici, les opérations de dépôt préalable d'un premier métal d'apport dans le lamage annulaire, avant perçage de l'alésage et le soudage du tube adaptateur par dépôt d'un second métal d'apport dans la partie restante du lamage, après perçage de l'alésage et montage du tube adaptateur, ont été réalisées de manière manuelle, en particulier du fait de la forme complexe des surfaces de raccordement des adaptateurs et de la partie interne du couvercle de cuve.

De telles opérations sont longues et coûteuses et nécessitent de nombreux contrôles, le soudage devant être réalisé sans aucun défaut. Le nombre de tubes adaptateurs fixés sur un couvercle de cuve qui est généralement important (par exemple 65 ou 77 tubes adaptateurs suivant le type de réacteur nucléaire) rend cette opération extrêmement longue et coû- teuse.

Il est donc très souhaitable de disposer de méthodes automatiques de dépôt de métal d'apport pour réaliser le beurrage préalable à la fixation des adaptateurs sur la paroi sphérique concave d'un couvercle de cuve.

De manière plus générale, il peut être souhaitable de disposer de méthodes automatiques de dépôt de métal d'apport dans le cas de la fixation par soudage de tubes de forme générale cylindrique dans des parois sphériques, en particulier, lorsque les tubes sont fixés de manière que leurs axes ne passent pas par le centre de la paroi sphérique.

Le but de l'invention est donc de proposer un procédé de dépôt d'un métal d'apport dans un lamage annulaire usiné dans la surface intérieure concave d'une paroi sphérique, à la périphérie d'une zone de la paroi sphérique destinée à recevoir un tube de traversée, ce procédé pouvant être mis en oeuvre avec une durée d'exécution réduite et une très bonne qualité de réalisation.

Dans ce but, on réalise le dépôt de métal d'apport de manière automatique par les opérations suivantes: - on fait tourner une torche de soudage comportant un moyen de fu- sion et un moyen de fourniture du métal d'apport au moyen de fusion, autour d'un axe de rotation de direction radiale par rapport à la paroi sphérique et passant par un point central du lamage annulaire à l'intersection de la sur-face interne de la paroi sphérique et de l'axe géométrique du tube de traversée, et simultanément, - on déplace la torche de soudage dans une direction Y perpendiculaire à l'axe de rotation, de manière réglée et on règle la position de la torche de soudage dans une direction Z parallèle à l'axe de rotation, de manière à déposer le métal d'apport dans le lamage annulaire sous la forme d'au moins un cordon elliptique de caractéristiques constantes.

Selon des modalités particulières prises isolément ou en combinai- son: on réalise le dépôt du métal d'apport par passes successives pour le dépôt de cordons de soudage successifs de forme elliptique s'étendant suivant toute la périphérie du lamage annulaire superposés et juxtaposés dans la direction Y perpendiculaire à l'axe de rotation, en déplaçant la tête de soudage d'une distance fixe prédéterminée dans la direction Y perpendiculaire à l'axe de rotation, entre deux passes de soudage successives; - on réalise les passes successives pour le dépôt de cordons de soudage successifs, en faisant tourner la torche de soudage autour d'axes de rotation de direction radiale par rapport à la surface sphérique décalés les uns par rapport aux autres dans la direction Y perpendiculaire à la direction radiale de la surface sphérique; - on fait varier la vitesse de rotation angulaire de la torche de soudage autour de l'axe de rotation de manière discontinue, pour obtenir une vitesse linéaire de déplacement d'une électrode de la torche de soudage par rapport au lamage annulaire sensiblement constante, l'électrode de la torche de soudage parcourant une trajectoire elliptique en vis-à-vis du lamage annulaire; on détermine une première pluralité de secteurs angulaires d'amplitude constante autour de l'axe de rotation de la torche de soudage et on détermine, pour chacun des secteurs angulaires, une vitesse de rotation angu- taire à laquelle est soumise la torche de soudage pendant son déplacement à l'intérieur du secteur angulaire, suivant une partie de trajectoire elliptique; - on détermine des déplacements programmés de la torche de soudage dans la direction Y perpendiculaire à l'axe de rotation, simultanément à la rotation de la torche de soudage autour de l'axe de rotation, en détermi- nant une seconde pluralité de secteurs angulaires d'amplitude constante autour de l'axe de rotation et en déterminant, pour chacun des secteurs angulaires de la seconde pluralité de secteurs angulaires parcourus au cours de la rotation autour de l'axe de rotation par la torche de soudage, une va-leur initiale, à l'entrée dans le secteur angulaire, et une valeur finale, à la sortie du secteur angulaire, du déplacement de la torche de soudage dans la direction Y, entre lesquelles le déplacement dans la direction Y de la torche de soudage varie de manière continue pendant le déplacement de la torche de soudage à l'intérieur du secteur angulaire; - on dépose au moins deux cordons de soudage superposés et juxta- posés dans la direction Y à l'intérieur du lamage par des passes successives dans chacune desquelles la torche de soudage se déplace suivant une trajectoire elliptique et on détermine des valeurs différentes du déplacement dans la direction Y de la torche de soudage pour chacune des trajectoires elliptiques, à l'intérieur de chacun des secteurs angulaires de la seconde pluralité de secteurs angulaires.

L'invention est également relative à un dispositif de dépôt d'un métal d'apport dans un lamage annulaire usiné dans la surface intérieure concave d'une paroi sphérique, à la périphérie d'une zone de la paroi sphérique des- tinée à recevoir un tube de traversée, caractérisé par le fait qu'il comporte un arbre comportant des moyens de fixation sur la paroi sphérique, dans une direction radiale de la paroi sphérique, dans une zone de la paroi sphérique dans une partie centrale du lamage annulaire, une tête de soudage montée rotative sur l'arbre autour d'un axe de rotation suivant la direction radiale et comportant des moyens d'entraînement en rotation motorisés, un premier chariot motorisé monté mobile sur la tête de soudage dans une direction perpendiculaire à l'axe de rotation de la tête de soudage, un second chariot motorisé monté mobile dans une direction parallèle à l'axe de rotation sur le premier chariot motorisé, une torche de soudage fixée sur le second chariot motorisé comportant une électrode, des moyens d'alimentation en énergie électrique de l'électrode et des moyens d'amenée d'un métal d'apport au voisinage de l'électrode de soudage ayant des moyens motorisés d'alimentation de l'électrode en métal d'apport, ainsi qu'une unité de commande des moyens motorisés de la tête de soudage, du premier et du second chariots motorisés, et des moyens d'alimentation en énergie électrique et en métal d'apport de l'électrode de la torche de soudage.

Selon une modalité particulière, l'arbre du dispositif de soudage automatique est réalisé de manière à pouvoir être fixé dans une ouverture usi- née par perçage dans la paroi sphérique à la partie centrale d'une réserve de métal à l'intérieur du lamage, dans une direction radiale de la paroi sphérique.

Afin de bien faire comprendre l'invention, on va décrire, à titre d'exemple, en se référant aux figures jointes en annexe, un procédé de dépôt automatique suivant l'invention, dans le cadre d'une opération de fixation d'un adaptateur dans le couvercle de la cuve d'un réacteur nucléaire.

La figure 1 est une vue en perspective du couvercle de la cuve d'un réacteur nucléaire à eau sous pression en position casque.

La figure 2 est une vue en coupe d'une partie inférieure de fixation d'un adaptateur sur le couvercle de cuve.

La figure 3 est une vue en coupe d'une partie de la paroi de la cuve en position bol dans une zone de fixation d'un tube adaptateur, après usinage d'un lamage annulaire.

La figure 4 est une vue schématique d'un dispositif de soudage pour le dépôt préalable d'un métal d'apport dans le lamage annulaire par le procédé selon l'invention.

La figure 5 est une vue en plan du lamage annulaire et de trajectoires 5 elliptiques d'une torche du dispositif de soudage pour le dépôt de cordons de soudage successifs.

La figure 6 est une vue en coupe, analogue à la vue de la figure 3, après le dépôt des cordons de soudage dans le lamage annulaire.

Sur la figure 1, on a représenté un couvercle de cuve d'un ré- acteur nucléaire à eau sous pression désigné de manière générale par le repère 1.

Le couvercle de cuve comporte une bride annulaire la de très forte épaisseur destinée à être rapportée sur une bride constituant la partie supérieure de la cuve. La bride la est traversée par des ouvertures 2 pour le passage de goujons de fixation du couvercle de cuve sur la bride de cuve.

La partie centrale 1 b du couvercle de cuve en forme de calotte sphérique est traversée par des ouvertures de fixation d'une pluralité d'adaptateurs 3 disposés avec leurs axes parallèles à l'axe de symétrie du couvercle de cuve. Sur la figure 1, le couvercle de cuve 1 est placé dans une position dite position casque, le couvercle reposant sur un support horizontal par l'intermédiaire de la bride 1 a, la calotte sphérique constituant la partie centrale 1 b du couvercle de cuve ayant sa partie bombée convexe dirigée vers le haut. Dans cette disposition, l'axe du couvercle de cuve et les adaptateurs 3 sont verticaux. Autour de l'ensemble des adaptateurs, (le couvercle repré- senté comporte 65 adaptateurs) est disposée une embase cylindrique 1 c fixée sur le couvercle de cuve permettant de placer une enveloppe de protection cylindrique (non représentée) autour des adaptateurs.

Comme il est visible sur la figure 1, les adaptateurs sont répartis sur la surface de la calotte sphérique 1 b constituant la partie centrale du couvercle de cuve suivant des rangées rectilignes et suivant des rangées annulaires autour de l'axe de la cuve. De ce fait, les adaptateurs, à part un adaptateur central, ont des axes verticaux qui ne recoupent pas l'axe de la cuve passant par le centre de la surface sphérique de la calotte 1 b.

Sur la figure 2, on a représenté, en coupe par un plan vertical, une zone de la paroi 4 de forte épaisseur d'un couvercle de cuve dans sa partie lb en forme de calotte sphérique. La portion représentée de la paroi 4 correspond à une zone de fixation d'un adaptateur 3. Dans la zone de fixation de l'adaptateur 3, la paroi 4 du couvercle de cuve en forme de calotte sphérique (représenté en position casque) est traversée par une ouverture 5 d'engagement et de fixation du tube adaptateur 3. La paroi 4 du couvercle de cuve en acier faiblement allié ferritique est recouverte intérieurement par une couche de revêtement en acier inoxydable 6.

Après forgeage et usinage de la paroi 4 du couvercle, on réalise, sur la surface concave interne du couvercle de cuve, le dépôt d'une couche en acier inoxydable (à 24 % de chrome et 12 % de nickel, ou 20 % de chrome et 10 % de nickel) par un procédé de soudage à arc submergé utilisant une machine alimentée en feuillards d'acier inoxydable.

Après avoir réalisé la couche d'acier inoxydable sur l'ensemble de la surface interne de la paroi 4 du couvercle de cuve, on réalise, dans chacune des zones de fixation d'un adaptateur 3 sur la surface intérieure du couvercle, un lamage annulaire 7 dont la section dissymétrique est représentée sur la figure 2. On dépose ensuite, à l'intérieur des lamages 7 de forme annu- taire, une couche de beurrage 8 en un alliage de nickel tel que l'alliage 152, dans le cas de la fixation d'un adaptateur 3 en alliage de nickel 690.

Sur la figure 3, on a représenté une zone de la surface interne de la paroi 4 du couvercle de cuve dans laquelle a été usiné un lamage annulaire 7 entourant une zone dans laquelle on réalisera ultérieurement un alésage 5 de passage du tube adaptateur 3.

Sur la figure 3, la paroi 4 du couvercle de cuve a été représentée dans une position bol, c'est-à-dire une position dans laquelle la partie concave du couvercle de cuve est dirigée vers le haut. De manière conventionnelle, sur la figure 3, la paroi a été représentée sous une forme prati- quement plane dans la zone de traversée d'un adaptateur s'étendant sur une faible longueur dans la direction circonférentielle de la surface intérieure de la paroi 4.

En outre, on a représenté sur la figure 3 l'axe 10 de perçage de l'alésage et la direction radiale 9 de la paroi concourante avec l'axe 10 de l'alésage 5 en un point central O de la zone de passage de l'adaptateur suivant la surface interne concave du couvercle de cuve 1. De manière convention- nelle, pour faciliter la représentation, la direction radiale 9 de la paroi 4 a été représentée dans une disposition verticale.

L'alésage 5 de passage d'un adaptateur représenté sur la figure 3 se trouve dans une zone de la paroi sphérique 4 telle que l'angle entre l'axe 10 de l'alésage 5 et la direction radiale 9 soit un peu supérieur à 38 .

On réalise, par usinage de la surface interne de la paroi hémisphérique 4, le lamage 7 de forme annulaire, autour d'un axe disposé suivant la direction radiale 9 de l'enveloppe hémisphérique 4 passant par le point O à l'intersection de l'axe 10 de l'alésage 5 de réception du tube et de la surface interne de la paroi 4. L'usinage du chanfrein 7 est réalisé par fraisage de manière à obtenir un profil d'une forme bien définie et asymétrique, comme il est visible sur la figure 3. Une réserve de métal 11 de la paroi est gardée à la partie centrale du lamage annulaire 7, dans laquelle sera usiné l'alésage 5 de passage du tube, après dépôt d'une couche de métal de beurrage dans le lamage annulaire 7.

Selon l'invention, l'opération de dépôt du métal d'apport dans le chanfrein 7 ou beurrage est réalisée de manière totalement automatique.

Sur la figure 4, on a représenté un dispositif de soudage automatique qui peut être utilisé pour la mise en oeuvre du procédé de dépôt automatique de métal d'apport suivant l'invention.

Comme dans le cas de la figure 3, on a représenté la paroi 4 du couvercle de cuve dans une zone de fixation d'un adaptateur, dans une position bol, la surface intérieure concave de la paroi 4 étant dirigée vers le haut et la direction radiale 9 de la paroi 4 passant par le centre de la paroi hémisphérique et par le centre O du lamage sur la surface interne de la paroi étant pla- cée verticalement.

Par rapport aux procédés antérieurs dans lesquels on réalise le beur-rage de manière manuelle, pour réaliser cette opération de manière automatique, comme représenté sur la figure 4, on usine un lamage 7 d'une largeur réduite, parfaitement constante sur toute la périphérie du lamage et égale à un multiple de la largeur d'un cordon de soudage déposé de manière automatique. On évite ainsi d'avoir à déposer des cordons de soudage partiels pour réaliser la couche de beurrage.

Après l'usinage du lamage 7, on réalise un perçage de la réserve de métal 11 dans sa partie centrale et dans la direction de l'axe 9, pour obtenir un alésage 13 dans lequel on fixe un arbre 15 suivant l'axe de direction radiale 9 de la surface interne hémisphérique de la paroi 4.

Sur l'axe 15 est montée une tête rotative 16 du dispositif de soudage comportant des moyens moteurs 28 d'entraînement en rotation autour de l'axe 9 de direction radiale, comme représenté par la flèche courbe 16'. La tête de soudage rotative 16 porte, d'une part, une torche de soudage automatique 20 par l'intermédiaire d'un premier chariot motorisé 17 à déplace-ment radial, c'est-à-dire dans une direction Y perpendiculaire à l'axe 9 et d'un deuxième chariot motorisé 18 à déplacement axial, c'est-à-dire dans la direction Z parallèle à l'axe 9 et, d'autre part, une bobine de fil de soudage 21 destinée à l'alimentation d'un guide fil 22 orienté vers l'électrode 20' de la torche 20. L'électrode 20' de la torche de soudage 20 est alimentée en énergie électrique de soudage, de manière telle qu'un arc se forme entre l'extré- mité de l'électrode 20' et le fond du lamage 7. Le fil de soudage 23 amené au guide-fil 22 par la bobine équipé d'un dispositif de dévidage motorisé 27 est fondu par l'arc, de manière à déposer un cordon de soudure dans le fond du lamage 7.

Le fil de soudage 23 est de préférence un fil enrobé dont la partie métallique est en alliage de nickel, par exemple en alliage 152.

Pour réaliser le soudage automatique, la tête de soudage 16 est mise en rotation, comme représenté par la flèche 16', par ses moyens de motorisation 28. Pour réaliser un cordon de soudure dans une partie du lamage, on règle préalablement la position de la torche de soudage 20 dans la direc- tion Y perpendiculaire à l'axe 9 de rotation de la tête 16, grâce au premier chariot motorisé 17.

Pendant la rotation de la tête de soudage 16 autour de l'axe 9, on déplace de manière réglée la torche de soudage 20, dans la direction Y par l'intermédiaire du premier chariot motorisé 17 pour décrire une trajectoire elliptique au-dessus du lamage annulaire 7 de forme globale elliptique.

De manière à assurer une position parfaitement constante de l'électrode 20' par rapport à la surface du lamage 7 sur laquelle on réalise le dépôt de métal d'apport, on assure un réglage de la position de la torche 20 dans la direction Z parallèle à l'axe 9 de direction radiale par l'intermédiaire du second chariot motorisé 18. On règle ainsi à une valeur parfaitement constante la distance entre l'extrémité de l'électrode 20' de la torche de soudage 20 et la surface du fond du lamage 7. On règle ainsi parfaitement l'arc électrique entre l'extrémité 20' de l'électrode se déplaçant suivant une trajectoire elliptique et le lamage et donc les conditions de fusion du fil de soudage 23.

De plus, la vitesse de rotation de la tête de soudage 16 autour de l'axe 9 est réglée pour obtenir une vitesse linéaire de l'électrode 20' de la torche de soudage 20 par rapport au fond du lamage, qui soit parfaitement constante.

Comme il sera expliqué plus loin, le réglage de la vitesse de rotation de la tête de soudage 16 peut être effectué de manière discontinue, à des valeurs différentes, suivant les parties de la trajectoire elliptique suivant la- quelle se déplace l'électrode 20' de la torche de soudage 20.

Le réglage de la vitesse de rotation de la tête de soudage 16, des déplacements de la tête de soudage dans la direction Y par l'intermédiaire du chariot 17 et de la position de la torche 20 dans la direction verticale Z par l'intermédiaire du second chariot 18 est commandé par l'intermédiaire d'une unité de commande 30 reliée à la tête de soudage 16. L'unité de commande 30 assure la commande des moyens d'entraînement motorisés 28 de la tête de soudage 16 et des moyens d'entraînement motorisés des chariots 17 et 18, pendant la rotation de la tête 16. De plus, l'unité de commande 30 assure la régulation de l'énergie électrique de fusion fournie à la torche de soudage 20 et le débit d'alimentation en fil de soudage 23 par l'intermédiaire des moyens moteurs 27, de manière que le cordon de soudage déposé dans le lamage 7 présente des caractéristiques parfaitement constantes, c'est-à-dire en particulier une largeur, une section et un volume par unité de longueur parfaitement constants.

Sur la figure 5, on a représenté, dans un plan perpendiculaire à l'axe 9 de direction radiale par rapport à la surface hémisphérique, le lamage 7 qui présente un bord extérieur 7a et un bord intérieur 7b ayant la forme de contours elliptiques entre lesquels s'étend le lamage 7 de forme annulaire elliptique. Pour réaliser une couche de beurrage continu à l'intérieur du la-mage 7, on réalise trois cordons de soudure superposés et juxtaposés suivant la largeur du chanfrein, chacun des cordons de soudure étant déposé au cours d'une passe pendant laquelle la torche de soudage fait un tour complet autour de l'axe 9, l'électrode 20' de la torche de soudage 20 parcourant une trajectoire elliptique par rapport au fond du lamage.

Sur la figure 5, on a représenté trois trajectoires elliptiques T1, T2, T3 effectuées par l'électrode 20' de la torche de soudage 20, au cours des trois passes successives pour la réalisation des trois cordons de soudage destinés à recouvrir le fond du lamage annulaire 7.

Sur la figure 6, on a représenté, dans une vue en coupe par un plan passant par l'axe 9 de direction radiale, les trois cordons de soudure 8a, 8b et 8c déposés respectivement au cours de la première, de la seconde et de la troisième passes de dépôt de métal d'apport, l'électrode se déplaçant suivant les trajectoires respectives T1, T2 et T3 représentées sur la figure 5.

On a également représenté sur la figure 5 les axes suivant les directions 0 -180 et 90 -270 correspondant, respectivement, au grand et au petit axes des contours elliptiques du lamage annulaire 7. Les positions angulaires de la torche et de l'électrode de soudage au cours de la rotation sont définies à partir de ces axes.

De manière à faire varier la vitesse de rotation angulaire de la tête et de la torche de soudage, pour obtenir une vitesse linéaire sensiblement constante de l'électrode de soudage par rapport au fond du lamage, on découpe les trajectoires elliptiques T1, T2 et T3 en secteurs angulaires dans lesquels les trajectoires ne sont pas trop éloignées d'un cercle ayant pour centre la trace de l'axe 9 de direction radiale. On définit ainsi huit secteurs angulaires ayant chacun une amplitude de 45 . Du fait des symétries, deux secteurs elliptiques centrés sur le grand axe 00-1800 ont des formes identiques et deux secteurs centrés sur le petit axe 90 270 ont également des formes identiques, les quatre autres secteurs séparant les deux secteurs situés suivant le grand axe et les deux secteurs disposés suivant le petit axe des contours elliptiques étantégalement identiques entre eux.

On choisit une vitesse angulaire VI de déplacement en rotation de la tête et de la torche de soudage dans les deux secteurs centrés sur le petit axe 90 -270 , une vitesse angulaire V3 dans les deux secteurs centrés sur le grand axe 00-180 des ellipses et une vitesse V2 intermédiaire dans les quatre secteurs restants séparant les secteurs centrés respectivement sur le grand et le petit axe des ellipses.

Les vitesses angulaires VI, V2, V3 sont choisies de manière que VI > V2 > V3. Les vitesses VI, V2 et V3 sont calculées de manière que, compte tenu des différences des rayons moyens des trajectoires dans cha- cun des secteurs angulaires, la vitesse linéaire de la torche de soudage et de l'électrode par rapport au fond du lamage soit sensiblement constante dans toutes les parties des trajectoires.

De plus, pour obtenir un déplacement de l'électrode suivant les trajectoires elliptiques T1, T2, T3, à partir de la rotation de la tête de soudage 16 autour de l'axe 9, il est nécessaire de réaliser un déplacement de la torche de soudage dans la direction Y, simultanément à la rotation. Ces déplacements de la torche de soudage sont obtenus grâce au premier chariot motorisé 17.

Comme indiqué sur la figure 5, les déplacements dans la direction Y (figurés par les flèches doubles 24) pendant la rotation autour de l'axe 9 (figuré par les flèches courbes 19) sont réglés successivement dans des plages définies à l'intérieur de secteurs angulaires successifs.

On choisit, comme position angulaire initiale de l'ensemble tournant, la position correspondant au petit axe des trajectoires elliptiques (90 270 ).

Dans cette position d'origine, le chariot 17 de déplacement en Y est dans sa position d'origine (déplacement nul en Y pour les trajectoires T1, T2 et T3). Les déplacements du chariot 17 dans la direction Y sont réalisés dans le sens de l'éloignement par rapport à l'axe de rotation 9, entre la position cor- respondant au petit axe des trajectoires elliptiques et la position correspondant au grand axe (00-1800). Le quadrant délimité entre les directions à 90 et 0 est découpé en quatre secteurs angulaires correspondant chacun à un demi-secteur angulaire défini précédemment pour la modulation des vites- ses. Dans le premier secteur angulaire en partant de la direction à 90 , le déplacement dans la direction Y est programmé pour augmenter progressivement depuis la valeur 0 jusqu'à une valeur a, pour la trajectoire T1. Le déplacement en Y varie de manière continue de la valeur 0 à la valeur b pour la trajectoire T2 et de la valeur 0 à la valeur c pour la trajectoire T3.

Dans le second secteur angulaire, le déplacement en Y passe de a à a' pour la trajectoire T1, de b à b' pour la trajectoire T2 et de c à c' pour la trajectoire T3.

On a indiqué, pour chacune des trajectoires T1, T2, T3, en vis-à-vis de la limite des secteurs angulaires, les déplacements effectués dans la direction Y à la sortie de chacun des secteurs angulaires. Les déplacements à la sortie du premier secteur angulaire, comme indiqué plus haut, sont, respectivement, a, b, c, à la sortie du second secteur angulaire, a', b', c', à la sortie du troisième secteur angulaire, a", b", c" et, à la sortie du quatrième secteur angulaire, a"', b"', c"'. A partir de la position 0 , pour suivre les trajec- toires elliptiques, on effectue les déplacements dans la direction Y, dans un sens opposé au précédent, c'est-à-dire en direction de l'axe 9, comme indiqué sur la figure 5, pour les quatre secteurs angulaires, jusqu'à la position 270 . On effectue ensuite jusqu'à la position 180 un déplacement par secteur progressivement dans la direction opposée à l'axe 9 et enfin, de 180 à 90 des déplacements en direction de l'axe 9. Dans chacun des secteurs angulaires successifs, les déplacements en Y sont symétriques des déplacements dans les secteurs placés dans des positions symétriques par rapport à l'axe 00-180 .

On obtient ainsi des déplacements de la torche de soudage 20 et de l'électrode 20' selon des trajectoires elliptiques bien contrôlées en calculant préalablement les paramètres définissant les déplacements en Y dans chacun des secteurs angulaires.

Dans le cas où la vitesse angulaire de rotation de la torche de soudage est réglée par secteur angulaire à une même valeur, comme décrit plus haut, pour les trois trajectoires elliptiques T1, T2, T3, la vitesse linéaire de l'électrode par rapport au lamage est légèrement plus élevée dans le cas de la trajectoire T2 que dans le cas de la trajectoire T1 et également légèrement plus élevée dans le cas de la trajectoire T3 que dans le cas de la trajectoire T2. Ces différences de vitesse linéaire qui sont faibles n'ont pas d'incidence sur la qualité et la constance des caractéristiques des cordons de soudage déposés dans le fond du lamage par fusion d'un fil de soudage par l'électrode pendant son déplacement suivant une trajectoire elliptique. Pour le dépôt d'un cordon de soudage au cours d'une passe, la vitesse linéaire de l'électrode est pratiquement constante.

Toutefois, il est possible également de régler la vitesse angulaire, dans chacun des secteurs, à des valeurs différentes pour chacune des tajectoires T1, T2 et T3.

Au cours du déplacement de l'électrode suivant chacune des trajectoires T1, T2 et T3, on dépose, dans le fond du lamage, comme représenté sur la figure 6, un cordon de soudure respectif 8a, 8b, 8c. La première passe du dépôt pendant laquelle l'électrode de soudage se déplace suivant la trajec- toire T1 permet de réaliser le cordon 8a dans le fond du lamage autour de la réserve de métal 11, le déplacement suivant la trajectoire T2 permet de réaliser le second cordon de soudure 8b partiellement superposé au cordon 8a et la trajectoire T3, le troisième cordon de soudage 8c superposé au second cordon de soudage 8b et recouvrant la partie externe du lamage corn- portant le revêtement en acier inoxydable 6 de la paroi 4.

De manière à tenir compte de la forme asymétrique du lamage 7, on doit décaler l'axe de rotation de la tête de soudage d'une passe de soudage à la suivante, ce décalage d'axe pouvant être obtenu en faisant varier le montage de la tête de soudage 16 sur l'arbre 15 ou en réglant les déplacements en Y de manière à introduire le décalage.

La première passe de soudage produisant le premier cordon de soudage 8a est réalisée autour d'un axe de direction radiale 9a décalé par rapport à l'axe 9 de la paroi sphérique 4 pour tenir compte de la forme dissymétrique du fond de chanfrein par rapport à l'axe 9. La seconde passe de soudage produisant le cordon de soudage 8b est réalisée autour d'un axe 9b de direction radiale plus proche de l'axe 9 et la troisième passe de soudage autour d'un axe 9c suivant l'axe 9 de la paroi hémisphérique 4.

Pendant le déplacement de la torche de soudage suivant les trajectoires elliptiques, on réalise un réglage de l'énergie électrique de soudage et du débit d'alimentation en métal d'apport (sous forme d'un fil enrobé), de manière à obtenir des cordons de soudage de caractéristiques parfaitement constantes.

Le réglage des conditions de déplacement de la torche de soudage à vitesse linéaire constante par rapport au lamage et le réglage de la torche de soudage permettent d'obtenir des cordons ayant une section et une qualité métallurgique parfaitement constantes, sur toute la périphérie du lamage.

On obtient donc une couche de beurrage 8 par juxtaposition et superposition de cordons de soudage tels que 8a, 8b et 8c (représentés sur la figure 6) qui présente une très bonne qualité et qui peut être réalisée de manière totalement automatique et programmée, ce qui diminue sensiblement la durée de réalisation de la couche de beurrage. Après le dépôt de la couche de beurrage 8, on réalise un usinage de la surface de la couche de beurrage puis le perçage de l'alésage 5 de montage du tube de traversée, ce perçage étant effectué à travers la réserve de métal 11 à la partie centrale du lamage et à travers une partie de la couche de beurrage, comme il est visible sur la figure 6.

On effectue ensuite le montage serré (par exemple à l'azote liquide) du tube de traversée dans l'alésage 5 et le soudage du tube de traversée par dépôt d'un métal d'apport compatible métallurgiquement avec le métal de beurrage et avec le métal du tube de traversée, dans un chanfrein ménagé dans la partie restante du lamage entre le tube de traversée et la couche de beurrage.

Le soudage du tube de traversée peut être réalisé de manière automatique, par exemple par un procédé tel que décrit dans une demande de brevet déposée le même jour que la présente demande, une tête de soudage automatique étant mise en rotation autour de l'axe du tube de traver- sée, sur un arbre monté dans une disposition coaxiale à l'intérieur du tube de traversée.

Bien entendu, le soudage du tube, après la réalisation du beurrage par le procédé suivant l'invention, pourrait être réalisé par tout autre procédé de soudage automatique ou même par soudage manuel.

Dans tous les cas, la réalisation de l'opération de beurrage de manière automatique permet de diminuer sensiblement la durée d'exécution des opérations de fixation de l'adaptateur et d'obtenir une très bonne qualité métallurgique de la liaison.

L'invention ne se limite pas à la fixation des adaptateurs de traversée de couvercle de cuve mais peut être utilisée pour la fixation de tout élément tubulaire cylindrique de traversée d'une paroi sphérique.

L'invention peut connaître des applications en dehors de la construction ou de la réparation des réacteurs nucléaires.

Claims (9)

REVENDICATIONS

1.- Procédé de dépôt d'un métal d'apport (8) dans un lamage annulaire (7) usiné dans la surface intérieure concave d'une paroi sphérique (4), à la périphérie d'une zone de la paroi sphérique (4) destinée à recevoir un tube de traversée (3), caractérisé par le fait qu'on réalise le dépôt de métal d'apport (8) de manière automatique par les opérations suivantes: on fait tourner une torche de soudage (20) comportant un moyen de fusion (20') et un moyen de fourniture (21) de métal d'apport autour d'un axe de rotation (9) de direction radiale par rapport à la paroi sphérique (4) et passant par un point central (0) du lamage annulaire (7), à l'intersection de la surface interne de la paroi sphérique (4) et de l'axe géométrique (10) du tube de traversée (3) et, simultanément - on déplace la torche de soudage (20) dans une direction (Y) perpendiculaire à l'axe de rotation (9), de manière réglée et on règle la position de la torche de soudage (20) dans une direction (Z) parallèle à l'axe de rotation (9), de manière à déposer le métal d'apport (8) dans le lamage annulaire (7) sous la forme d'au moins un cordon de soudage elliptique (8a, 8b, 8c) de caractéristiques constantes.

2.- Procédé suivant la revendication 1, caractérisé par le fait qu'on réalise le dépôt du métal d'apport (8) par passes successives pour le dépôt de cordons de soudage successifs de forme elliptique s'étendant suivant toute la périphérie du lamage annulaire (7) superposés et juxtaposés dans la direction (Y) perpendiculaire à l'axe de rotation (9), en déplaçant la tête de soudage (20) d'une distance fixe prédéterminée dans la direction (Y) per- pendiculaire à l'axe de rotation (9), entre deux passes de soudage successives.

3.- Procédé suivant la revendication 2, caractérisé par le fait qu'on réalise les passes successives pour le dépôt de cordons de soudage successifs (8a, 8b, 8c), en faisant tourner la torche de soudage (20) autour d'axes de rotation de direction radiale par rapport à la surface sphérique dé-calés les uns par rapport aux autres dans la direction (Y) perpendiculaire à la direction radiale de la surface sphérique.

4.- Procédé suivant l'une quelconque des revendications 1 à 3, caractérisé par le fait qu'on fait varier la vitesse de rotation angulaire de la torche de soudage autour de l'axe de rotation (9) de manière discontinue, pour obtenir une vitesse linéaire de déplacement d'une électrode (20') de la torche de soudage par rapport au lamage annulaire (7) sensiblement constante, l'électrode (20') de la torche de soudage (20) parcourant une trajectoire elliptique (T1, T2, T3) en vis-à- vis du lamage annulaire (7).

5.- Procédé suivant la revendication 4, caractérisé par le fait qu'on détermine une première pluralité de secteurs angulaires d'amplitude constante autour de l'axe de rotation (9) de la torche de soudage (20) et qu'on détermine, pour chacun des secteurs angulaires, une vitesse de rotation angulaire (VI, V2, V3) à laquelle est soumise la torche de soudage (20) pendant son déplacement à l'intérieur du secteur angulaire, suivant une partie de trajectoire elliptique (T1, T2, T3).

6.- Procédé suivant l'une quelconque des revendications 1 à 5, caractérisé par le fait qu'on détermine des déplacements programmés de la torche de soudage (20) dans la direction (Y) perpendiculaire à l'axe de rotation (9), simultanément à la rotation de la torche de soudage autour de l'axe de rotation (9), en déterminant une seconde pluralité de secteurs angulaires d'amplitude constante autour de l'axe de rotation (9) et en déterminant, pour chacun des secteurs angulaires de la seconde pluralité de secteurs angulaires parcourus au cours de la rotation autour de l'axe de rotation (9) par la torche de soudage (20), une valeur initiale, à l'entrée dans le secteur angulaire, et une valeur finale, à la sortie du secteur angulaire, du déplacement de la torche de soudage (20) dans la direction Y, entre lesquelles le déplacement dans la direction (Y) de la torche de soudage (20) varie de manière continue pendant le déplacement de la torche de soudage à l'intérieur du secteur angulaire.

7.- Procédé suivant la revendication 6, caractérisé par le fait qu'on dépose au moins deux cordons de soudage (8a, 8b, 8c) superposés et juxtaposés dans la direction (Y) à l'intérieur du lamage (7) par des passes successives dans chacune desquelles la torche de soudage (20) se déplace suivant une trajectoire elliptique (T1, T2, T3) et qu'on détermine des valeurs différentes du déplacement, dans la direction (Y), de la torche de soudage pour chacune des trajectoires elliptiques (T1, T2, T3), à l'intérieur de chacun des secteurs angulaires de la seconde pluralité de secteurs angulaires.

8.- Dispositif de dépôt d'un métal d'apport dans un lamage annulaire (7) usiné dans la surface intérieure concave d'une paroi sphérique (4), à la périphérie d'une zone de la paroi sphérique (4) destinée à recevoir un tube de traversée (3), caractérisé par le fait qu'il comporte un arbre (15) comportant des moyens de fixation sur la paroi sphérique (4), dans une direction radiale (9) de la paroi sphérique (4), dans une zone de la paroi sphérique (4) dans une partie centrale du lamage annulaire (7), une tête de soudage (16) montée rotative sur l'arbre (15) autour d'un axe de rotation (9) suivant la di-rection radiale (9) et comportant des moyens d'entraînement en rotation motorisés (28), un premier chariot motorisé (17) monté mobile sur la tête de soudage (16) dans une direction (Y) perpendiculaire à l'axe de rotation (9) de la tête de soudage (16), un second chariot motorisé (18) monté mobile dans une direction (Z) parallèle à l'axe de rotation (9) sur le premier chariot motorisé (17), une torche de soudage (20) fixée sur le second chariot motorisé (18) comportant une électrode (20'), des moyens d'alimentation en énergie électrique de l'électrode (20') et des moyens (21, 22) d'amenée d'un métal d'apport au voisinage de l'électrode de soudage ayant des moyens motorisés (27) d'alimentation de l'électrode (20') en métal d'apport, ainsi qu'une unité de commande (30) des moyens motorisés de la tête de soudage, du premier et du second chariots motorisés (17, 18), et des moyens (27) d'alimentation en énergie électrique et en métal d'apport de l'électrode (20') de la torche de soudage (20).

9.- Dispositif suivant la revendication 8, caractérisé par le fait que l'arbre (15) du dispositif de soudage automatique (14) est réalisé de manière à pouvoir être fixé dans une ouverture (13) usinée par perçage dans la paroi sphérique (4) à la partie centrale d'une réserve de métal (11) à l'intérieur du lamage (7), dans une direction radiale de la paroi sphérique (4).