FR2877246A1 - Automatic welding for two large-diameter cylindrical elements of nuclear reactor component has ring for circulating welding head - Google Patents
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Abstract
Description
La présente invention concerne un procédé et un dispositif de soudageThe present invention relates to a method and a welding device
automatique de deux pièces cylindriques tubulaires et de grand diamètre d'un composant de réacteur nucléaire, comme par exemple un générateur de vapeur. automatic two tubular cylindrical pieces and large diameter of a nuclear reactor component, such as a steam generator.
:> Les réacteurs nucléaires à eau sous pression comportent, à l'intérieur d'un bâtiment réacteur, une cuve renfermant le coeur du réacteur rempli d'eau sous pression ainsi qu'un circuit primaire constitué de plusieurs boucles en communication avec la cuve. Chacune des boucles du circuit primaire comporte un générateur de vapeur dans lequel l'eau sous pression se refroidit en échauffant et en vaporisant de l'eau alimentaire. :> Pressurized water nuclear reactors comprise, inside a reactor building, a vessel containing the reactor core filled with water under pressure and a primary circuit consisting of several loops in communication with the vessel. Each of the loops of the primary circuit comprises a steam generator in which the pressurized water cools by heating and vaporizing food water.
Les générateurs de vapeur sont disposés dans des locaux appelés casemates, aménagés à l'intérieur du bâtiment du réacteur. The steam generators are located in rooms called casemates, arranged inside the reactor building.
Les casemates de chaque boucle du circuit primaire renferment également, en plus du générateur de vapeur, une pompe primaire et les canalisations primaires permettant de relier la cuve du réacteur au générateur de vapeur et à la pompe primaire, respectivement ainsi qu'une canalisation permettant de relier le générateur de vapeur à la pompe primaire. The casemates of each loop of the primary circuit also contain, in addition to the steam generator, a primary pump and the primary pipes for connecting the reactor vessel to the steam generator and the primary pump respectively, and a pipe for connect the steam generator to the primary pump.
Après un certain temps de fonctionnement, il peut s'avérer nécessaire de remplacer un composant d'une boucle et notamment le générateur de vapeur de manière à prolonger la durée de vie des réacteurs nucléaires. A cet effet et depuis quelques années, des opérations de changement intégral des générateurs de vapeur du réacteur nucléaire sont réalisées. De telles opérations nécessitent d'introduire, à l'intérieur du bâtiment du réacteur, le générateur de vapeur de remplacement qui est un composant de très grande dimension. After a certain period of operation, it may be necessary to replace a component of a loop including the steam generator so as to extend the life of the nuclear reactors. For this purpose and in recent years, operations of integral change of the steam generators of the nuclear reactor are carried out. Such operations require introducing, within the reactor building, the replacement steam generator which is a very large component.
De tels bâtiments ne permettent pas d'introduire le générateur de vapeur en une seule pièce à l'intérieur du bâtiment. Il est donc nécessaire de concevoir l'enveloppe externe du générateur de vapeur en deux pièces qui sont introduites séparément dans le bâtiment du réacteur, la pièce supérieure du générateur de vapeur étant rapportée sur la pièce inférieure qui a été mise en place et raccordée précédemment au circuit primaire du réacteur, puis soudée sur la partie inférieure, et cela à l'intérieur du bâtiment du réacteur. Such buildings do not allow the introduction of the steam generator in one piece inside the building. It is therefore necessary to design the external envelope of the steam generator in two pieces which are introduced separately in the reactor building, the upper part of the steam generator being attached to the lower part which has been put in place and previously connected to the primary circuit of the reactor, then welded on the lower part, and that inside the reactor building.
L'enveloppe d'un générateur de vapeur, de forme générale cylindrique est disposée avec son axe vertical à l'intérieur de la casemate dans le bâtiment du réacteur. La pièce supérieure de l'enveloppe doit être raccordée à la pièce inférieure par soudage bout à bout de ces deux pièces tubulaires cylindriques de très grand diamètre dont les surfaces de jonction en vis à vis sont sensiblement horizontales. The envelope of a steam generator, of generally cylindrical shape is disposed with its vertical axis inside the casemate in the reactor building. The upper part of the casing must be connected to the lower part by butt welding of these two cylindrical tubular pieces of very large diameter whose connecting surfaces facing are substantially horizontal.
Ces deux pièces ménagent entre elles au niveau de leur plan de jonction, un chanfrein de soudage qui est donc dirigé horizontalement suivant la direction de l'épaisseur des deux pièces à souder, c'est à dire suivant une direction perpendiculaire à l'axe longitudinal de ces deux pièces constituant le générateur de vapeur. These two parts form between them at their junction plane, a welding chamfer which is therefore directed horizontally in the direction of the thickness of the two parts to be welded, that is to say in a direction perpendicular to the longitudinal axis of these two parts constituting the steam generator.
Le soudage de raccordement des deux pièces tubulaires de très grande dimension et de forte épaisseur disposées l'une au-dessus de l'autre selon un plan de jonction horizontal peut être effectué manuellement par des 1.5 soudeurs travaillant à l'intérieur du bâtiment du réacteur nucléaire. The connection welding of the two very large and thick tubular pieces arranged one above the other in a horizontal junction plane can be done manually by 1.5 welders working inside the reactor building. nuclear.
De telles opérations manuelles ont l'inconvénient d'être très longues et de nécessiter l'intervention de nombreux soudeurs dont les temps de présence à l'intérieur du bâtiment de sécurité du réacteur nucléaire doivent être limités. De plus, pour obtenir une qualité parfaite de la soudure, il faut effectuer de très nombreux contrôles, ce qui accroît encore le temps d'exécution du soudage. Such manual operations have the disadvantage of being very long and requiring the intervention of many welders whose times of presence inside the nuclear reactor safety building must be limited. In addition, to obtain a perfect quality of the weld, it is necessary to perform many checks, which further increases the welding execution time.
Pour toutes ces raisons, il est connu d'utiliser des moyens de soudage automatique permettant d'effectuer le soudage bout à bout de deux pièces tubulaires, selon un plan horizontal. For all these reasons, it is known to use automatic welding means for performing the butt welding of two tubular parts in a horizontal plane.
La réalisation du soudage de deux pièces placées bout à bout et délimitant entre deux surfaces de jonction faisant entre elles un angle inférieur à 5 , un chanfrein étroit horizontal, nécessite l'utilisation d'une tête de soudage particulière et adaptée. De plus, il faut tenir compte du peu de place disponible entre la casemate dans laquelle est disposé le générateur de vapeur et l'enveloppe externe de ce générateur de vapeur. The realization of the welding of two pieces placed end to end and delimiting between two junction surfaces forming between them an angle of less than 5, a narrow horizontal bevel, requires the use of a particular and adapted welding head. In addition, it must be taken into account the limited space available between the casemate in which is arranged the steam generator and the outer envelope of the steam generator.
A cet effet, il est connu d'utiliser une tête de soudage à l'arc électrique avec apport de métal et qui comporte une torche de soudage munie d'une partie antérieure disposée dans le chanfrein et alimentée par un fil de métal d'apport préorienté. A l'issu de chacune des passes de soudage, l'orientation de la torche de soudage et par conséquent du fil de métal d'apport dirigé vers le fond du chanfrein, est modifiée par basculement dans un plan vertical de cette torche de soudage de manière à déposer des couches successives de métal d'apport suivant toute la largeur du chanfrein. For this purpose, it is known to use an electric arc welding head with a metal feed and which comprises a welding torch provided with an anterior part arranged in the chamfer and fed by a wire of filler metal. preoriented. At the end of each of the welding passes, the orientation of the welding torch and consequently of the filler wire directed towards the bottom of the chamfer is modified by tilting in a vertical plane of this welding torch. to deposit successive layers of filler metal along the entire width of the chamfer.
Cette disposition présente un inconvénient majeur car, après chaque passe de soudage, la torche de soudage doit être extraite du chanfrein et basculée, puis réintroduite dans son chanfrein. This arrangement has a major disadvantage because, after each welding pass, the welding torch must be extracted from the chamfer and tilted, then reintroduced into its chamfer.
La position de cette torche et celle du fil de métal d'apport, après réintroduction par rapport aux surfaces du chanfrein sont incertaines. Cela entraîne des risques importants de collage du fil de métal d'apport sur les surfaces du chanfrein par contact de ce fil avec lesdites surfaces. Le contact entre le fil de métal d'apport et ces surfaces crée des défauts de répartition de la matière de soudage et, par conséquent, un mauvais remplissage du chanfrein par cette matière de soudage. The position of this torch and that of the filler wire, after reintroduction with respect to the surfaces of the chamfer are uncertain. This entails significant risks of bonding the filler wire to the surfaces of the chamfer by contact of this wire with said surfaces. The contact between the filler wire and these surfaces creates defects in the distribution of the welding material and, consequently, a poor filling of the chamfer by this welding material.
II est également connu d'utiliser pour réaliser ce type de soudure, une torche de soudage dont le fil d'apport de la partie antérieure disposée dans le chanfrein est animé d'un mouvement de rotation. It is also known to use to achieve this type of welding, a welding torch whose lead of the front portion disposed in the chamfer is driven by a rotational movement.
Dans ce cas également, les risques de collage du fil du métal d'apport sur les surface du chanfrein sont aussi possibles du fait du mauvais centrage de la torche de soudage par rapport aux surfaces du chanfrein, ce qui peut entraîner un mauvais remplissage du chanfrein par la matière de soudage et créer des zones de moindre résistance. In this case also, the risk of bonding the filler wire to the chamfer surface is also possible due to the misalignment of the welding torch relative to the surfaces of the chamfer, which can lead to poor filling of the chamfer by the welding material and create areas of least resistance.
2.5 L'invention a pour but de proposer un procédé et un dispositif de soudage de deux pièces cylindriques tubulaires et de grand diamètre d'un composant de réacteur nucléaire qui évitent les inconvénients précédemment mentionnés. 2.5 The object of the invention is to propose a method and a device for welding two tubular cylindrical pieces of large diameter of a nuclear reactor component that avoid the aforementioned drawbacks.
L'invention a donc pour objet un procédé de soudage automatique de deux pièces cylindriques tubulaires et de grand diamètre d'un composant de réacteur nucléaire, comme par exemple un générateur de vapeur, lesdites pièces étant placées bout à bout et délimitant, entre deux surfaces de jonction, un chanfrein étroit présentant une section transversale dans un plan perpendiculaire à la direction circonférentielle des pièces, notamment dans un plan sensiblement horizontal, et s'étendant suivant toute l'épaisseur de la paroi de ces pièces, caractérisé en ce qu'il consiste en les étapes suivantes: - à fixer sur la pièce inférieure un élément annulaire de circulation d'une tête de soudage autour dudit composant, - à accoster la pièce supérieure, cylindrique et tabulaire sur la pièce inférieure, cylindrique et tubulaire, - à régler la concentricité de cet élément annulaire et le parallélisme du plan de circulation de la tête de soudage par rapport aux bords de l'ouverture du chanfrein, - à placer sur l'élément annulaire la tête de soudage comportant une torche de soudage munie d'une partie antérieure destinée à être introduite dans le chanfrein, - à réaliser des passes de soudage successives en faisant circuler la tête de soudage sur l'élément annulaire, - à suivre en continu la position de la partie antérieure de la torche de soudage par rapport aux bords de l'ouverture du chanfrein dans une direction parallèle à l'axe longitudinal du composant, et - au cours du déplacement de la tête de soudage, à régler de manière continue dans cette direction la position de la partie antérieure de ladite torche de soudage par rapport aux bords de l'ouverture du chanfrein. The invention therefore relates to a method of automatically welding two tubular cylindrical pieces and of large diameter of a nuclear reactor component, such as for example a steam generator, said parts being placed end to end and delimiting between two surfaces junction, a narrow chamfer having a cross section in a plane perpendicular to the circumferential direction of the parts, in particular in a substantially horizontal plane, and extending along the entire thickness of the wall of these parts, characterized in that consists of the following steps: - to fix on the lower part an annular element of circulation of a welding head around said component, - to dock the upper part, cylindrical and tabular on the lower part, cylindrical and tubular, - to adjust the concentricity of this annular element and the parallelism of the circulation plane of the welding head with respect to the b the opening of the chamfer, - placing on the annular element the welding head comprising a welding torch provided with an anterior part intended to be introduced into the chamfer, - to perform successive welding passes by circulating the welding head on the annular element, - continuously tracking the position of the front portion of the welding torch relative to the edges of the opening of the chamfer in a direction parallel to the longitudinal axis of the component, and - during the movement of the welding head, to adjust continuously in this direction the position of the front portion of said welding torch relative to the edges of the aperture of the chamfer.
Selon d'autres caractéristiques de l'invention: - on fixe l'élément annulaire après l'accostage des deux pièces 2,5 cylindriques et tubulaires du composant, - on monte la tête de soudage sur l'élément annulaire, après une période de chauffage de la zone de soudage des deux pièces, - pendant le déplacement de la tête de soudage, on alimente la partie antérieure de la torche de soudage par un fil en métal d'apport dans lequel passe un courant électrique pour réaliser sa fusion à l'intérieur du chanfrein par un arc électrique, - pendant le déplacement de la tête de soudage, en règle, de manière continue dans la direction radiale du comportant, la position de la partie antérieure de ladite torche de soudage par rapport aux bords de l'ouverture du chanfrein. According to other features of the invention: - the annular element is fixed after docking of the two cylindrical and tubular parts 2.5 of the component, - the welding head is mounted on the annular element, after a period of heating of the welding zone of the two parts, - during the displacement of the welding head, the front portion of the welding torch is fed by a filler wire in which an electric current passes to achieve its fusion with the welding torch. inside the chamfer by an electric arc, - during the movement of the welding head, in a continuous manner in the radial direction of the bezel, the position of the front part of said welding torch with respect to the edges of the opening of the chamfer.
L'invention concerne également un dispositif de soudage automatique de deux pièces cylindriques tubulaires et de grand diamètre d'un composant de réacteur nucléaire, comme par exemple un générateur de vapeur, lesdites pièces étant placées bout à bout et délimitant, entre deux surfaces de jonction, un chanfrein étroit présentant une section transversale dans un plan perpendiculaire à la direction circonférentielle des pièces, notamment dans un plan sensiblement horizontal, et s'étendant suivant toute l'épaisseur de la paroi de ces pièces, caractérisé en ce qu'il comprend: - des organes de support fixés sur la pièce inférieure et destinés à recevoir un élément annulaire de circulation d'une tête de soudage autour dudit 15 composant, - des moyens de réglage de la concentricité de cet élément annulaire et du parallélisme du plan de circulation de la tête de soudage par rapport aux bords de l'ouverture du chanfrein, - des moyens de déplacement de la tête de soudage sur l'élément annulaire, - une torche de soudage portée par la tête de soudage et comportant une partie antérieure destinée à être introduite dans le chanfrein, - des moyens de suivi en continu de la position de la partie antérieure de la torche de soudage par rapport aux bords de l'ouverture du chanfrein dans une direction parallèle à l'axe longitudinal du composant, et - des moyens de déplacement en continu de la partie antérieure de la torche de soudage dans cette direction et dans une direction perpendiculaire à l'axe longitudinal du composant. The invention also relates to a device for automatically welding two tubular cylindrical pieces of large diameter of a nuclear reactor component, such as for example a steam generator, said parts being placed end to end and delimiting between two joining surfaces. , a narrow chamfer having a cross section in a plane perpendicular to the circumferential direction of the parts, in particular in a substantially horizontal plane, and extending along the entire thickness of the wall of these parts, characterized in that it comprises: support members fixed to the lower part and intended to receive an annular element for circulating a welding head around said component; means for adjusting the concentricity of this annular element and the parallelism of the circulation plane of the welding head with respect to the edges of the aperture of the chamfer, - means for moving the head welding on the annular element, - a welding torch carried by the welding head and having an anterior part intended to be introduced into the chamfer, - means for continuous monitoring of the position of the front part of the torch welding relative to the edges of the aperture of the chamfer in a direction parallel to the longitudinal axis of the component, and - means for continuously moving the anterior portion of the welding torch in this direction and in a direction perpendicular to the longitudinal axis of the component.
De préférence, les moyens de suivi en continu de la position de la partie antérieure de la torche de soudage sont formés par un système à laser plan de détection du bord du chanfrein. Preferably, the means for continuously tracking the position of the anterior portion of the welding torch are formed by a laser plane detection system of the edge of the chamfer.
Selon d'autres caractéristiques, la tête de soudage comporte des moyens d'alimentation de la torche de soudage avec un fil de métal d'apport dans lequel passe un courant électrique pour réaliser sa fusion à l'intérieur du chanfrein par un arc électrique et ce fil de métal d'apport est animé d'un mouvement d'oscillation dans un plan sensiblement vertical ou d'un mouvement de rotation. According to other features, the welding head comprises means for supplying the welding torch with a filler wire in which passes an electric current to achieve its fusion inside the chamfer by an electric arc and this filler wire is driven by an oscillation movement in a substantially vertical plane or a rotational movement.
D'autres caractéristiques et avantages de l'invention apparaîtront à la lecture de la description qui va suivre, donnée à titre d'exemple et faite en référence aux dessins annexés, sur lesquels: - la Fig. 1 est une vue schématique en perspective d'une tranche d'une centrale nucléaire à eau sous pression, - la Fig. 2 est une vue schématique en perspective d'un générateur de vapeur et d'un dispositif de soudage automatique des deux pièces de ce générateur de vapeur, - la Fig. 3 est une vue schématique en perspective et à plus grande échelle du dispositif de soudage, conforme à l'invention, - la Fig. 4 est une vue schématique en perspective d'un l'élément annulaire de circulation et des moyens de déplacement de la tête de soudage du dispositif de soudage, conforme à l'invention, - la Fig. 5 est une vue schématique et à plus grande échelle d'une portion de l'élément annulaire de la Fig. 4, ainsi que des moyens de support de cet élément annulaire, et - la Fig. 6 est une vue schématique en coupe par un plan vertical du chanfrein de soudage et de la torche de soudage disposée dans le chanfrein. Other features and advantages of the invention will appear on reading the following description, given by way of example and with reference to the appended drawings, in which: FIG. 1 is a schematic perspective view of a wafer of a pressurized water nuclear power plant, FIG. 2 is a schematic perspective view of a steam generator and a device for automatically welding the two parts of this steam generator; FIG. 3 is a schematic view in perspective and on a larger scale of the welding device according to the invention; FIG. 4 is a diagrammatic perspective view of an annular circulation element and means for displacing the welding head of the welding device according to the invention; FIG. 5 is a diagrammatic view on a larger scale of a portion of the annular element of FIG. 4, as well as means for supporting this annular element, and - FIG. 6 is a schematic sectional view through a vertical plane of the welding chamfer and the welding torch disposed in the chamfer.
Sur la Fig. 1, on a représenté schématiquement une tranche de centrale nucléaire à eau sous pression qui comprend une cuve C et, dans cet exemple, quatre boucles du circuit primaire comportant chacune un générateur de vapeur 1, une pompe primaire 2 et des canalisations primaires 3 et 4 permettant de relier la cuve C au générateur de vapeur 1 et à la pompe primaire 2, respectivement ainsi qu'une canalisation 5 permettant de relier le générateur de vapeur 1 à la pompe primaire 2 de la boule correspondante. In FIG. 1, there is diagrammatically represented a water-pressurized nuclear power plant wafer which comprises a tank C and, in this example, four loops of the primary circuit each comprising a steam generator 1, a primary pump 2 and primary pipes 3 and 4 allowing to connect the tank C to the steam generator 1 and the primary pump 2, respectively and a pipe 5 for connecting the steam generator 1 to the primary pump 2 of the corresponding ball.
La tranche comprend aussi un pressuriseur 8 relié par une ligne d'expansion 9 à la canalisation primaire d'une boucle. The wafer also comprises a pressurizer 8 connected by an expansion line 9 to the primary pipe of a loop.
Ainsi que montré à la Fig. 2, le générateur de vapeur 1 de chaque boucle est disposé dans un local 9 appelé également casemate, aménagé à l'intérieur du bâtiment du réacteur et dont on a représenté qu'une partie sur cette figure. As shown in FIG. 2, the steam generator 1 of each loop is disposed in a room 9 also called casemate, arranged inside the reactor building and which is shown only part in this figure.
Après un certain temps de fonctionnement, il peut s'avérer nécessaire de remplacer le générateur de vapeur 1 ce qui nécessite d'introduire, à l'intérieur de la casemate 9, le générateur de vapeur de remplacement qui est un composant de très grandes dimensions. After a certain period of operation, it may be necessary to replace the steam generator 1 which requires to introduce, inside the casemate 9, the replacement steam generator which is a very large component .
Les dimensions et les moyens d'accès à la casemate 9 ne permettent pas d'introduire le générateur de vapeur 1 en une seule pièce et c'est pourquoi l'enveloppe externe du générateur de vapeur est composée de deux pièces, respectivement 10 et 11 (Fig. 2) qui sont introduites séparément dans la casemate 9, la pièce supérieure 10 du générateur de vapeur 1 étant rapportée sur la pièce inférieure 11 qui a été mise en place et raccordée précédemment au circuit primaire du réacteur. The dimensions and the means of access to the casemate 9 do not allow to introduce the steam generator 1 in one piece and this is why the outer envelope of the steam generator is composed of two parts, respectively 10 and 11 (Fig. 2) which are introduced separately into the casemate 9, the upper part 10 of the steam generator 1 being attached to the lower part 11 which has been put in place and previously connected to the primary circuit of the reactor.
Pour effectuer le raccordement, les deux pièces 10 et 11 à joindre sont placées bout à bout, de manière à présenter des surfaces de jonction en vis à vis qui sont usinées soigneusement, pour délimiter entre elles un chanfrein de soudage 20 (Fig. 3 et 6) d'une forme précise et constante, suivant toute la périphérie des pièces 10 et 11, suivant lequel on réalise un joint de soudage. To make the connection, the two parts 10 and 11 to be joined are placed end to end, so as to have junction surfaces facing each other which are machined carefully, to delimit between them a welding chamfer 20 (FIGS. 6) of a precise and constant shape, along the entire periphery of the parts 10 and 11, according to which a welding joint is produced.
Ainsi que montré plus en détail à la Fig. 6 et à titre d'exemple, les pièces 10 et 11 constituant l'enveloppe externe du générateur de vapeur 1 sont réalisées de manière à venir s'appuyer l'une contre l'autre par des talons d'appui 10a et 11 a et le chanfrein 20 également appelé chanfrein étroit présente une largeur au plus égal à 15 mm et dont les surfaces latérales 21 et 22 de jonction des pièces 10 et 11 sont pratiquement parallèles ou font entre elles un angle très faible toujours inférieur à 5 . As shown in more detail in FIG. 6 and by way of example, the parts 10 and 11 constituting the outer casing of the steam generator 1 are made so as to bear against each other by bearing heels 10a and 11a and the chamfer 20 also called narrow chamfer has a width at most equal to 15 mm and whose side surfaces 21 and 22 joining parts 10 and 11 are substantially parallel or between them a very small angle always less than 5.
Le soudage en joint étroit des pièces 10 et 11 cylindriques et tubulaires, placées dans une disposition superposée d'assemblage et reposant l'une sur l'autre par l'intermédiaire de deux surfaces d'appui horizontal des deux talons 10a et 11 a, nécessite l'utilisation d'un dispositif de soudage adapté et de moyens de déplacement et de commande permettant de réaliser les opérations de soudage de manière totalement automatique avec commande à distance, tout en assurant une qualité parfaite de la soudure. The narrow-joint welding of the cylindrical and tubular pieces 10 and 11, placed in a superimposed assembly arrangement and resting on each other by means of two horizontal bearing surfaces of the two beads 10a and 11a, requires the use of a suitable welding device and means of movement and control for performing welding operations completely automatically with remote control, while ensuring a perfect quality of the weld.
A cet effet, le dispositif de soudage conforme à l'invention et désigné dans son ensemble par la référence 30 à la Fig. 2 se compose de plusieurs sous ensembles et qui sont représentés plus en détail et à plus grande échelle sur les Figs. 3 à 5. For this purpose, the welding device according to the invention and designated as a whole by the reference 30 in FIG. 2 consists of several subsets and which are shown in greater detail and in larger scale in Figs. 3 to 5.
Le dispositif de soudage désigné par la référence générale 30 se compose notamment d'une tête de soudage désignée par la référence générale 31 et d'un élément annulaire désigné par la référence générale 32, de circulation de cette tête de soudage 31. The welding device designated by the general reference 30 is composed in particular of a welding head designated by the general reference 31 and an annular element designated by the general reference 32, of circulation of this welding head 31.
En se reportant maintenant aux Figs. 4 et 5, on va décrire l'élément annulaire 32 ainsi que ses moyens de support et de fixation sur la pièce tubulaire 11, c'est à dire sur la pièce 11 inférieure. Referring now to Figs. 4 and 5, we will describe the annular element 32 and its support and fixing means on the tubular part 11, that is to say on the lower part 11.
Selon un mode de réalisation préférentiel, cet élément annulaire 32 est fixé sur la pièce 11 après le positionnement de la pièce supérieure 10 sur ladite pièce 11. According to a preferred embodiment, this annular element 32 is fixed on the part 11 after the positioning of the upper part 10 on said part 11.
Cet élément annulaire 32 comprend un rail 33 concentrique à la pièce 11 et qui comporte sur sa face extérieure opposée à celle en regard à la pièce 11, une crémaillère 34. Ce rail 33 composé de plusieurs tronçons juxtaposés et reliés entre eux par des moyens appropriés de type classique, non représentés, est fixé sur la pièce 11 par des pieds 35 uniformément répartis. This annular element 32 comprises a rail 33 concentric with the workpiece 11 and which has on its outer face opposite that facing the workpiece 11, a rack 34. This rail 33 consists of several sections juxtaposed and interconnected by appropriate means of conventional type, not shown, is fixed on the piece 11 by feet 35 uniformly distributed.
Ainsi que montré plus particulièrement à la Fig. 5, chaque pied 35 comprend un support 36 fixé sur la pièce inférieure 11 et portant un ensemble de pièces désigné par la référence générale:37 et sur lequel est fixé le rail 33. Les pièces de chaque ensemble 37 sont réglables les unes par rapport aux autres pour obtenir un réglage dans un plan horizontal et dans un plan vertical ainsi qu'en rotation afin de permettre un réglage précis de la concentricité du rail 33 par rapport à la pièce 11 du générateur de vapeur 1 et du parallélisme du plan de circulation formé par ce rail 33 pour la tête de soudage 31 par rapport aux bords de l'ouverture du chanfrein 20. As shown more particularly in FIG. 5, each leg 35 comprises a support 36 fixed to the lower part 11 and carrying a set of parts designated by the general reference: 37 and on which is fixed the rail 33. The parts of each set 37 are adjustable relative to each other. other for an adjustment in a horizontal plane and in a vertical plane and in rotation to allow a precise adjustment of the concentricity of the rail 33 relative to the part 11 of the steam generator 1 and the parallelism of the formed circulation plane by this rail 33 for the welding head 31 with respect to the edges of the opening of the chamfer 20.
Le déplacement de la tête de soudage 31 sur le rail 33 autour des pièces 10 et 11 du générateur de vapeur est réalisé par un chariot 40 motorisé portant cette tête de soudage et également d'autres organes. The displacement of the welding head 31 on the rail 33 around the parts 10 and 11 of the steam generator is achieved by a motorized carriage 40 carrying this welding head and also other organs.
Ainsi que montré sur les Figs. 3 et 5, le chariot 40 est équipé de galets 41 disposés respectivement sur le bord supérieur et sur le bord inférieur du rail 33 et le déplacement du chariot 40 est assuré par un moteur 42 électrique porté par ce chariot 40 et dont l'arbre de sortie entraîne en rotation un pignon 43 engrenant avec la crémaillère 34 du rail 33 (Fig. 3) . As shown in Figs. 3 and 5, the carriage 40 is equipped with rollers 41 arranged respectively on the upper edge and on the lower edge of the rail 33 and the carriage 40 is moved by an electric motor 42 carried by the carriage 40 and whose The output rotates a pinion 43 meshing with the rack 34 of the rail 33 (Fig. 3).
La tête de soudage 31 est supportée par le chariot 40 au moyen d'un ensemble de support désigné par la référence générale 45 permettant de régler la position de la tête de soudage 31 par rapport au chanfrein 20, comme cela sera décrit ultérieurement. The welding head 31 is supported by the carriage 40 by means of a support assembly designated by the general reference numeral 45 for adjusting the position of the welding head 31 with respect to the bevel 20, as will be described later.
Cet ensemble de support 45 comporte une partie supérieure 48 déplaçable dans la direction de la profondeur du chanfrein 20 au moyen d'un moteur 47 électrique et une partie inférieure 46 déplaçable par rapport à une partie 49 du chariot 40 dans la direction de la largeur du chanfrein 20 au moyen d'un moteur 61 électrique (Figs 3 et 5). This support assembly 45 has an upper portion 48 displaceable in the direction of the depth of the bevel 20 by means of an electric motor 47 and a lower portion 46 movable relative to a portion 49 of the carriage 40 in the width direction of the bevel 20 by means of an electric motor 61 (Figs 3 and 5).
Ainsi que montré sur les Figs. 5 et 6, la tête de soudage 31 comporte une torche de soudage 50 dont la partie antérieure est destinée à être introduite dans le chanfrein 20 entre les parois 21 et 22 et dont l'épaisseur est sensiblement inférieure à la largeur de ce chanfrein 20. De manière classique, la torche de soudage 50 est alimentée par un fil de métal d'apport, non représenté, dans lequel passe un courrant électrique pour réaliser sa fusion à l'intérieur du chanfrein 20 par un arc électrique. As shown in Figs. 5 and 6, the welding head 31 comprises a welding torch 50 whose anterior portion is intended to be introduced into the chamfer 20 between the walls 21 and 22 and whose thickness is substantially less than the width of this chamfer 20. Conventionally, the welding torch 50 is fed by a filler wire, not shown, in which passes an electrical current to achieve its fusion inside the chamfer 20 by an electric arc.
Ce fil de métal d'apport est animé d'un mouvement d'oscillation entre les parois 21 et 22 du chanfrein 20 ou d'un mouvement de rotation par des moyens appropriés, non représentés. This filler wire is animated by an oscillating movement between the walls 21 and 22 of the chamfer 20 or of a rotational movement by appropriate means, not shown.
Ainsi que montré notamment à la Fig. 3, le chariot 40 est relié par des organes de liaison 55 à un chariot complémentaire 56 sur lequel sont montés une bobine de stockage 57 de fil de métal d'apport et un dispositif motorisé 58 d'alimentation de la torche de soudage 50 de la tête de soudage 31 en fil de métal d'apport. As shown in particular in FIG. 3, the carriage 40 is connected by connecting members 55 to a complementary carriage 56 on which are mounted a storage reel 57 of filler metal wire and a motorized device 58 for supplying the welding torch 50 of the welding head 31 made of filler metal wire.
Le dispositif de soudage 30 comporte également des moyens d'alimentation électrique de la tête de soudage 31 et des moyens d'alimentation en gaz de protection de la torche de soudage 50; ces moyens de type connu n'ont pas été représentés sur les figures. The welding device 30 also comprises means for supplying electrical power to the welding head 31 and means for supplying protection gas for the welding torch 50; these means of known type have not been shown in the figures.
Enfin, le dispositif de soudage 30 comporte des moyens 60 de suivi de manière continue de la position de la partie antérieure de la torche de soudage 50 par rapport aux bords de l'ouverture du chanfrein 20 dans une direction parallèle à l'axe longitudinal des pièces 10 et 11 du générateur de vapeur 1, c'est à dire selon la largeur de ce chanfrein 20. Ces moyens de suivi en continu de la position de la partie antérieure de la torche de soudage 50 sont formés de préférence par un système à laser plan de détection des bords du chanfrein 20 et qui commandent par l'intermédiaire de l'ensemble de support 45 1.5 et du moteur 61 électrique, le déplacement de la torche de soudage 50 selon cette direction. Finally, the welding device 30 comprises means 60 for continuously tracking the position of the anterior part of the welding torch 50 with respect to the edges of the opening of the chamfer 20 in a direction parallel to the longitudinal axis of the parts 10 and 11 of the steam generator 1, that is to say according to the width of this chamfer 20. These continuous tracking means of the position of the front part of the welding torch 50 are preferably formed by a system to laser plane of detection of the edges of the bevel 20 and which control through the support assembly 45 1.5 and the electric motor 61, the movement of the welding torch 50 in this direction.
Pour réaliser le soudage bout à bout des deux pièces 10 et 11 du générateur de vapeur 1 de forme cylindrique tubulaire, disposées l'une au dessus de l'autre avec leurs axes verticaux et confondus, comme représenté à la Fig. 2, les surfaces 21 et 22 du chanfrein de soudage 20 sont disposées en vis à vis l'une de l'autre et sont sensiblement horizontales, les pièces 10 et 11 étant, en général, en appui sur les talons 10a et 11 a, ainsi que montré à la Fig. 6. To perform the butt welding of the two parts 10 and 11 of the steam generator 1 of tubular cylindrical shape, arranged one above the other with their vertical and coincident axes, as shown in FIG. 2, the surfaces 21 and 22 of the welding chamfer 20 are arranged facing each other and are substantially horizontal, the parts 10 and 11 being, in general, resting on the heels 10a and 11a, as shown in FIG. 6.
Le chanfrein de soudage 20 de forme annulaire à section constante doit être rempli, dans le sens de sa largeur et dans le sens de sa 2.5 profondeur, par des cordons de soudure successifs. The ring-shaped welding chamfer 20 with constant section must be filled, in the direction of its width and in the direction of its depth, by successive weld seams.
Pour cela, on fixe sur la pièce inférieure 11 du générateur de vapeur 1 les pieds 35 au moyen des supports 36 et on monte sur ces pieds 35, le rail 33 constituant l'élément annulaire 32. For this, the feet 35 are fixed to the lower part 11 of the steam generator 1 by means of the supports 36 and are mounted on these feet 35, the rail 33 constituting the annular element 32.
Le montage de cet élément annulaire 32 sur la pièce inférieure 11 30 peut être effectué avant le positionnement de la pièce supérieure 10 sur cette pièce inférieure 11 ou après. The mounting of this annular element 32 on the lower part 11 30 can be performed before the positioning of the upper part 10 on the lower part 11 or after.
Ensuite, on règle la concentricité de cet élément annulaire 32 et le parallélisme du plan de circulation de la tête de soudage 31 sur ledit élément annulaire 32 par rapport aux bords de l'ouverture du chanfrein 20 en déplaçant les pièces 37 de chaque pied 35 les unes par rapport aux autres pour obtenir la position idéale de l'élément annulaire 32 par rapport aux bords de l'ouverture de ce chanfrein 20. Next, the concentricity of this annular element 32 and the parallelism of the circulation plane of the welding head 31 are adjusted to said annular element 32 with respect to the edges of the aperture of the chamfer 20 by moving the parts 37 of each leg 35 on them. relative to each other to obtain the ideal position of the annular element 32 with respect to the edges of the opening of this chamfer 20.
Dans le cas où la pièce supérieure 10 n'a pas été préalablement positionnée, on place cette pièce supérieure 10 sur la pièce inférieure 11. In the case where the upper piece 10 has not been previously positioned, this upper piece 10 is placed on the lower piece 11.
Ensuite, on chauffe la zone de soudage des deux pièces 10 et 11 et on met en place sur le rail 33 formant l'élément annulaire 32, le chariot 40 portant la tête de soudage 31 et le système à laser 60 ainsi que le chariot complémentaire 56 portant la bobine 57 en fil d'apport et le dispositif motorisé 58 d'alimentation de la torche de soudage 50 en fil de métal d'apport. Les chariots 40 et 56 sont placés sur le rail 33 au moyen des galets 41. La partie antérieure de la torche de soudage 50 est introduite à l'intérieur du chanfrein 20 et les différents circuits de distribution de gaz de protection ainsi que les circuits de refroidissement de la torche de soudage 50 sont alimentés. Then, the welding zone of the two parts 10 and 11 is heated and is placed on the rail 33 forming the annular element 32, the carriage 40 carrying the welding head 31 and the laser system 60 and the complementary carriage 56 carrying the coil 57 filler wire and the motorized device 58 supply welding torch 50 filler wire. The carriages 40 and 56 are placed on the rail 33 by means of the rollers 41. The anterior part of the welding torch 50 is introduced inside the chamfer 20 and the various protective gas distribution circuits as well as the circuits of FIG. cooling of the welding torch 50 are powered.
Pour réaliser le cordon de soudure dans le chanfrein 20, le moteur 42 du chariot 40 est actionné pour entraîner en rotation le pignon 43 qui engrène avec la crémaillère 34 du rail 33 provoquant ainsi le déplacement en rotation des chariots 40 et 46 autour des pièces 10 et 11 ainsi que de la torche de soudage 50 dans le chanfrein 20 à vitesse constante avec un courant électrique réglé. L'alimentation de la torche de soudage 50 en fil d'apport est assurée par le dispositif 58, simultanément au déplacement de la tête de soudage 31 et du chariot 40. Un arc électrique éclate entre l'extrémité du fil d'apport et le chanfrein de soudage 20. Au cours du déplacement de la tête de soudage 31 par le chariot 40, le fil de métal d'apport est animé d'un mouvement d'oscillation de bas en haut ou d'un mouvement de rotation. To achieve the weld bead in the bevel 20, the motor 42 of the carriage 40 is actuated to rotate the pinion 43 which meshes with the rack 34 of the rail 33 thus causing the rotation of the carriages 40 and 46 around the parts 10 and 11 and the welding torch 50 in the constant velocity chamfer 20 with a regulated electric current. The feeding of the welding torch 50 in filler wire is provided by the device 58, simultaneously with the displacement of the welding head 31 and the carriage 40. An electric arc bursts between the end of the filler wire and the Welding bevel 20. During the movement of the welding head 31 by the carriage 40, the filler wire is driven by a bottom-up swing movement or a rotational movement.
Pendant le déplacement des chariots 40 et 56 et de la tête de soudage 31, le système à laser 60 détecte de manière continue la position de la partie antérieure de la torche de soudage 50 par rapport aux bords de l'ouverture du chanfrein 20 dans une direction parallèle à l'axe longitudinal du composant, c'est à dire dans une direction sensiblement verticale. En fonction de la position détectée de la partie antérieure de la torche de soudage 50, le moteur 61 est actionné de façon à déplacer la partie inférieure 46 du chariot 40 selon cette direction et à ajuster de manière continue la position de la partie antérieure de la torche de soudage 50 dans le chanfrein 20 par rapport aux surfaces 21 et 22. During the movement of the carriages 40 and 56 and the welding head 31, the laser system 60 continuously detects the position of the front portion of the welding torch 50 relative to the edges of the opening of the bevel 20 in a direction parallel to the longitudinal axis of the component, that is to say in a substantially vertical direction. Depending on the detected position of the front portion of the welding torch 50, the motor 61 is actuated to move the lower portion 46 of the carriage 40 in that direction and to continuously adjust the position of the front portion of the welding torch 50 in the chamfer 20 with respect to the surfaces 21 and 22.
La tête de soudage 31 est équipée d'un système, non représenté, qui permet, pendant le déplacement de cette tête de soudage, de régler de manière continue dans la direction du composant 1, la position de la partie antérieure de la torche de soudage 50 par rapport aux bords de l'ouverture du chanfrein 20. The welding head 31 is equipped with a system, not shown, which makes it possible, during the displacement of this welding head, to regulate continuously in the direction of the component 1 the position of the front part of the welding torch. 50 relative to the edges of the opening of the chamfer 20.
Après une première passe de soudage, c'est à dire après un tour des chariots 40 et 56 et de la tête de soudage 31 autour des pièces 10 et 11 et le dépôt d'une première couche de soudage, la torche de soudage 50 est déplacée par la partie inférieure 46 du chariot 40 au moyen du moteur 47 d'un pas 1:5 déterminé vers l'ouverture du chanfrein 20 et le chariot 40 et 56 ainsi que la tête de soudage 31 effectuent un nouveau tour pour déposer un nouveau cordon de soudure dans le chanfrein 20 et au cours duquel la position de la partie antérieure de la torche de soudage 50 par rapport aux surfaces 21 et 22 du chanfrein 20 est toujours ajustée par la détection de la position de cette partie 21) antérieure de la torche de soudage 50 par rapport aux bords de l'ouverture de ce chanfrein 20 au moyen du système à laser 60. After a first welding pass, ie after one turn of the carriages 40 and 56 and the welding head 31 around the parts 10 and 11 and the deposition of a first welding layer, the welding torch 50 is moved by the lower portion 46 of the carriage 40 by means of the motor 47 with a pitch of 1: 5 determined towards the opening of the chamfer 20 and the carriage 40 and 56 and the welding head 31 perform a new turn to deposit a new welding seam in the chamfer 20 and in which the position of the front portion of the welding torch 50 relative to the surfaces 21 and 22 of the chamfer 20 is always adjusted by the detection of the position of this portion 21) anterior of the welding torch 50 with respect to the edges of the opening of this chamfer 20 by means of the laser system 60.
On réalise ainsi, de manière successive, par rotation d'un tour complet de la tête de soudage 31 autour des pièces 10 et 11 à souder, le dépôt de cordons de soudure constituant des couches successives de métal de remplissage du chanfrein 20. Après avoir constitué une couche de remplissage de ce chanfrein 20, on déplace la torche de soudage 50 vers l'extérieur du chanfrein 20 sur un pas correspondant à l'épaisseur d'une couche du métal d'apport déposée, en utilisant les moyens de déplacement 46 et 47 de la tête de soudage 31. Thus, successively, by rotation of a complete turn of the welding head 31 around the parts 10 and 11 to be welded, the deposition of weld beads constituting successive layers of filling metal of the chamfer 20. After consisting of a filling layer of this chamfer 20, the welding torch 50 is moved outwardly of the chamfer 20 on a pitch corresponding to the thickness of a layer of the deposited filler metal, using the displacement means 46. and 47 of the welding head 31.
On réalise ainsi progressivement, le remplissage complet du chanfrein de soudage 20. Thus, the complete filling of the welding chamfer 20 is progressively achieved.
Le procédé et le dispositif de soudage selon l'invention permettent de réaliser de manière continue et de façon automatique le centrage de cette torche de soudage par rapport aux bords de l'ouverture du chanfrein dans une direction parallèle à l'axe longitudinal des pièces à souder ce qui permet d'éviter :5 les risques de collage du fil du métal d'apport sur les surfaces de ce chanfrein et, par conséquent, son mauvais remplissage par la matière de soudage. The method and the welding device according to the invention make it possible to carry out continuously and automatically the centering of this welding torch with respect to the edges of the opening of the chamfer in a direction parallel to the longitudinal axis of the parts to be welded. welding which avoids: 5 the risk of bonding the wire of the filler metal on the surfaces of this chamfer and, consequently, its poor filling by the welding material.
L'invention ne se limite pas strictement au mode de réalisation qui a été décrit. C'est ainsi que la torche de soudage peut présenter une forme de réalisation différente, cette forme étant adaptée aux caractéristiques géométriques des pièces à souder et de leur surface de jonction. The invention is not limited strictly to the embodiment which has been described. Thus, the welding torch can have a different embodiment, this shape being adapted to the geometric characteristics of the parts to be welded and their joining surface.
De manière générale, le procédé et le dispositif suivant l'invention peuvent s'appliquer au soudage de toutes pièces de grandes dimensions, constituées par des parties cylindriques ou coniques telles que des viroles ou enveloppes tubulaires disposées sensiblement verticalement ou horizontalement. In general, the method and the device according to the invention can be applied to the welding of all large parts, constituted by cylindrical or conical parts such as ferrules or tubular shells arranged substantially vertically or horizontally.
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Legal Events
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