FR2897005A1 - Equipement et procede pour recharger en matiere un siege de soupape disposee sur un circuit de fluide sous pression. - Google Patents

Abstract

Equipement pour recharger en matière un siège de soupape, pour remise en état in situ d'une soupape disposée sur un circuit de fluide sous pression, le siège de soupape étant constitué par une buse (5) qui, au cours de réparations successives, subit des éliminations de matière, cet équipement comprenant un moyen de rechargement en matière de la buse pour une remise à un profil initial et un moyen d'obturation pour être ajusté et fixé dans l'extrémité ouverte de la buse afin de limiter la contraction thermique radiale due au rechargement à chaud. Le moyen de rechargement comprend un moyen de projection (P) d'une poudre en fusion, concentrée sur la partie à recharger, sans débordement radial sensible de la matière en fusion, notamment vers l'intérieur de la buse, et le moyen d'obturation (10) est expansible radialement de manière réversible, pour être bloqué dans la buse (5) lors de l'opération de rechargement, et être récupéré après cette opération.

Description

EQUIPEMENT ET PROCEDE POUR RECHARGER EN MATIERE UN SIEGE DE SOUPAPE

DISPOSEE SUR UN CIRCUIT DE FLUIDE SOUS PRESSION. L'invention est relative à un équipement pour recharger en matière un siège de soupape, pour remise en état in situ d'une soupape disposée sur un circuit de fluide sous pression, le siège de soupape étant constitué par une buse cylindrique qui, au cours de réparations successives, subit des éliminations de matière. L'invention concerne plus particulièrement, mais non exclusivement, un tel équipement pour recharger in situ des sièges de soupapes disposées sur ~o des circuits vapeur de centrales électriques ou industrielles comme par exemple une centrale nucléaire. Un tel équipement est du genre de ceux qui comprennent : - un moyen de rechargement en matière de la buse pour une remise à un profil initial ; 15 - et un moyen d'obturation pour être ajusté et fixé dans l'extrémité ouverte de la buse lors de l'opération de rechargement, afin de limiter la contraction thermique radiale due au rechargement à chaud. Sur tout site, tel qu'une installation industrielle, comportant des équipements sous pression de fluide à une pression relative supérieure à 20 0,5 bar, la réglementation impose des soupapes de sûreté pour éviter les surpressions. Les circuits vapeur pour alimenter les turbines de centrales nucléaires peuvent être sous des pressions de 90 bars. Les soupapes de sûreté constituent une clé de la sécurité des installations. Elles sont régulièrement inspectées et réparées si nécessaire. 25 Une soupape de sûreté comporte un corps raccorclé à la fois à une tuyauterie du circuit vapeur et une tuyauterie d'échappement. La buse cylindrique, constituant le siège de la soupape, est solidaire du corps de la soupape et placée en son fond. En fonctionnement normal, la buse est fermée par un clapet sous l'action de moyens élastiques. En cas de surpression, le 30 clapet s'ouvre assurant une évacuation de la vapeur à l'échappement. Afin de garantir une étanchéité parfaite en régime normal de fonctionnement, la portée d'appui du siège de soupape doit présenter d'excellentes caractéristiques géométriques et mécaniques afin de garantir un fonctionnement satisfaisant de la soupape. 35 Des dégradations du siège se produisent en cours d'usage, et périodiquement, le siège est réhabilité par usinage pour permettre de retrouver une portée d'appui satisfaisante. A chaque opération de réhabilitation du siège de soupape, une élimination de matière de la buse se produit. Les éliminations successives de matière sont limitées dans le temps par la longueur de buse susceptible d'être usinée. Lorsque la limite est atteinte, et qu'il n'est plus possible de réhabiliter le siège par usinage, il est nécessaire pour l'exploitant de l'installation d'envisager soit le remplacement de la soupape, travail long, soit d'effectuer une réparation de la portée de la buse de la soupape. Dans le cas d'un remplacement complet de la soupape, il est io nécessaire d'effectuer à nouveau des essais de qualification du circuit de fluide sous pression, en général de vapeur, ce qui est une opération longue et coûteuse pour valider les joints soudés. On a donc cherché à éviter un tel remplacement complet de la soupape, en procédant à un rechargement in situ de la buse de la soupape. 15 Une telle opération de rechargement est délicate car elle doit se réaliser pratiquement sans visibilité, la buse à recharger se trouvant dans le fond du corps de soupape. En outre, le rechargement souvent effectué par soudage présente plusieurs inconvénients, notamment des déformations importantes de la buse ainsi que l'apparition de fortes contraintes résiduelles. 20 La mise en place du moyen d'obturation nécessite de réaliser un disque avec ajustement précis pour obturer la buse et de prévoir une bague pour entourer la buse, puis une opération de fixation du disque et de la bague sur la buse par pointage (points de soudure). Ensuite, après l'opération de rechargement, il faut retirer par découpe le disque et la bague. 25 Aussi, les opérations de rechargement sont longues et coûteuses ; en outre elles peuvent entraîner des défauts dans la zone de liaison entre la matière de rechargement et la buse. L'invention a pour but, surtout, de fournir un équipement qui permet de recharger en matière un siège de soupape in situ de manière plus rapide 30 que les équipements connus jusqu'à ce jour, tout en assurant une grande qualité de l'opération de réhabilitation. Selon l'invention, un équipement pour recharger en matière un siège de soupape, pour remise en état in situ d'une soupape disposée sur un circuit de fluide sous pression, comme par exemple un circuit vapeur de centrale 35 nucléaire, le siège de soupape étant constitué par une buse qui, au cours de réparations successives, subit des éliminations de matière, cet équipement comprenant : - un moyen de rechargement en matière de la buse pour une remise à un profil initial ; - un moyen d'obturation pour être ajusté et fixé dans l'extrémité ouverte de la buse afin de limiter la contraction thermique radiale due au 5 rechargement à chaud, est caractérisé en ce que : - le moyen de rechargement comprend un moyen de projection d'une poudre en fusion, concentrée sur la partie à recharger, sans débordement radial sensible de la matière en fusion, notamment vers l'intérieur de la buse, Io - et le moyen d'obturation est expansible radialement de manière réversible, pour être bloqué dans la buse lors de l'opération de rechargement, et être récupéré après cette opération. Avantageusement, le moyen de rechargement comprend une torche à plasma d'arc transféré avec poudre. 15 De préférence, le moyen d'obturation expansible comprend : - une ceinture avec au moins deux secteurs périphériques disjoints pouvant être déplacés radialement, chaque secteur présentant une surface cylindrique extérieure propre à épouser la surface interne de la buse et une surface interne tronconique, 20 - un disque centreur présentant une surface périphérique tronconique conjuguée de celle des secteurs, - un contre-disque de butée axiale des secteurs, -un moyen de rapprochement axial du disque et du contre-disque pour provoquer une expansion radiale des secteurs , et ainsi leur blocage, et 25 - un moyen d'écartement axial du disque et du contre-disque pour permettre une contraction radiale des secteurs , et leur déblocage. La ceinture peut comporter trois secteurs périphériques disjoints, chaque secteur s'étendant selon un angle de sensiblement 120 . Le disque et le contre-disque présentent avantageusement des 30 surfaces périphériques tronconiques orientées en sens inverse, avec la petite base tournée vers l'intérieur. L'angle d'inclinaison des génératrices de la surface tronconique du disque centreur par rapport à l'axe géométrique du disque est généralement compris entre 10 et 20 , de préférence égal à 15 2 . 35 Les moyens de rapprochement axial entre le disque et le contre-disque peuvent comprendre des vis réparties à la périphérie du disque, tournant librement dans le disque et engagées dans des trous taraudés prévus dans le contre-disque .

L'équipement comprend une couronne de refroidissement prévue pour entourer la surface extérieure de la buse au niveau du moyen d'obturation, cette couronne comportant un circuit de refroidissement pour la circulation d'un liquide, notamment de l'eau. Généralement, la surface extérieure de la buse comporte un filetage à proximité axiale de la partie à recharger, et la couronne extérieure comporte un taraudage propre à être vissé sur le filetage de la buse au moment de l'opération. L'invention est également relative à un procédé pour recharger en ~o matière un siège de soupape, pour remise en état in situ d'une soupape disposée sur un circuit de fluide sous pression, comme par exemple un circuit vapeur de centrale nucléaire, le siège de soupape étant constitué par une buse qui, au cours de réparations successives, subit des éliminations de matière, ce procédé comprenant une étape de rechargement en matière de la buse pour 1s une remise à un profil initial , étape au cours de laquelle l'ouverture de la buse est obturée afin de limiter la contraction thermique radiale due au rechargement à chaud, caractérisé en ce que : - on obture la buse avec un moyen d'obturation expansible 20 radialement de manière réversible, qui est bloqué dans la buse au voisinage de l'extrémité ouverte, - on effectue le rechargement par projection d'une 'poudre en fusion, concentrée sur la partie à recharger, sans débordement radial sensible de la matière en fusion, notamment vers l'intérieur de la buse, 25 - et, après rechargement, on assure une contraction radiale du moyen d'obturation pour le dégager de la buse pour le réutiliser. Avantageusement, la projection de poudre en fusion est effectuée avec une torche à plasma d'arc transféré avec poudre. De préférence, l'obturation de la buse est réalisée par 30 rapprochement axial d'un disque et d'un contre-disque ayant des surfaces périphériques tronconiques qui coopèrent avec une surface tronconique interne conjuguée d'une ceinture comportant au moins deux secteurs périphériques disjoints pouvant être déplacés radialement , chaque secteur présentant une surface cylindrique extérieure propre à épouser la surface interne de la buse, 35 tandis que la contraction radiale des secteurs est réalisée par écartement axial du disque et du contre-disque.

On assure une circulation de liquide de refroidissement autour de la buse pendant l'opération de rechargement. La température d'entrée du liquide de refroidissement est de préférence voisine de 40 C. L'invention consiste, mises à part les dispositions exposées ci-5 dessus, en un certain nombre d'autres dispositions dont il sera plus explicitement question ci-après à propos d'un exemple de réalisation décrit avec référence aux dessins annexés, mais qui n'est nullement limitatif. Sur ces dessins : Fig. 1 est une coupe schématique axiale verticale d'un siège et d'un io corps de soupape installée sur un circuit de fluide, le clapet de soupape n'étant pas représenté. Fig. 2 est une coupe schématique axiale verticale de la buse de soupape à recharger, après mise en place du moyen d'obturation, d'une couronne de refroidissement et d'une machine à recharger. 15 Fig. 3 est une vue partielle en élévation d'une torche à plasma et d'une partie de la buse, en cours de rechargement. Fig. 4 est une vue en perspective à plus grande échelle du moyen d'obturation selon l'invention. Fig. 5 est une vue en plan du disque centreur supérieur du moyen 20 d'obturation. Fig.6 est une coupe suivant la ligne VI-VI de Fig. 5 Fig.7 est une vue en élévation d'un élément du moyen d'obturation. Fig.8 est une coupe suivant la ligne VIII-VIII de Fig.7 Fig. 9 est une vue en élévation, à plus grande échelle, de la 25 couronne de refroidissement en place sur la buse. Fig.10 est une vue schématique du moyen d'obturation bloqué dans la buse. Fig.11 est une vue schématique du moyen d'obturation en cours de démontage de la buse, et 30 Fig. 12 à 15 montrent les étapes successives d'une opération de rechargement selon l'invention, selon une coupe verticale partielle d'un côté de la partie supérieure de la buse. En se reportant à Fig. 1 des dessins, on peut voir une soupape de sûreté 1 installée sur une tuyauterie 2 d'un circuit vapeur. La soupape 1 35 comporte un corps 3 raccordé à la tuyauterie 2 et à une tuyauterie d'échappement 4. Le siège de la soupape est constitué d'une buse cylindrique 5, d'axe vertical selon la représentation de Fig. 1, solidaire du corps 3 et placée dans le fond du corps relié à la tuyauterie 2. L'extrémité 6 de la buse 5 éloignée de la tuyauterie 2 constitue le siège proprement dit de la soupape et présente une surface interne tronconique contre laquelle vient s'appliquer un clapet de fermeture (non représenté) sollicité par des moyens élastiques (non représentés). Le corps de soupape 3 comporte à sa partie supérieure, éloignée de la buse 5, une ouverture 7 fermée en fonctionnement par un couvercle non représenté. A titre d'exemple non limitatif, la tuyauterie 2 peut être une tuyauterie de vapeur d'eau sous une pression de 90 bars. Les soupapes concernées sont principalement des soupapes de moyennes et de grandes dirnensions c'est-à- to dire dont le diamètre de l'ouverture 7 est de l'ordre de 200 mm, le diamètre extérieur de la buse 5 étant de l'ordre de 140 mm et la distance h entre le sommet de la buse 5 et le bord supérieur de l'ouverture 7 étant de l'ordre de 200 mm. Il apparaît ainsi que l'accès in situ à l'extrémité supérieure de la 1s buse 5 au fond du corps 3 n'est pas des plus faciles et que l'opération de rechargement de la buse 5 doit se dérouler sans visibilité. Selon l'invention, le moyen de rechargement R de la buse 5 comprend un moyen de projection P (Fig.2,3) d'une poudre en fusion concentrée, c'est à dire focalisée, sur la partie à recharger sans débordement 20 radial sensible de la matière en fusion, notamment vers l'intérieur de la buse. Ce moyen de rechargement R comprend avantageusement une torche 9 à plasma d'arc transféré avec poudre 8 (Fig.3). Un moyen d'obturation 10 expansible radialement, de manière réversible, est prévu pour être bloqué dans la buse au voisinage du siège 6, 25 lors de l'opération de rechargement, et être récupéré après cette opération. Comme visible sur Fig. 4, le moyen d'obturation expansible 10 comprend une ceinture 11 formée d'au moins deux, et de préférence trois secteurs périphériques disjoints 11 a, 11 b, 11 c, chacun d'une étendue angulaire d'environ 120 , pouvant être déplacés radialement. Des moyens (non visibles) 30 de maintien et de guidage des secteurs sont prévus pour traverser des ouvertures oblongues 11 d (Fig.7) prévues dans un voile médian 11 e du secteur Chaque secteur 11a, 11 b, 11c présente une surface extérieure cylindrique 12 propre à épouser la surface interne de la buse 5. Grâce à la possibilité d'expansion radiale des secteurs, le rayon de courbure de la surface 35 extérieure 12 peut différer du rayon intérieur de la buse 5 de plusieurs dixièmes de millimètre sans que l'application des secteurs contre la paroi interne de la buse en soit affectée. Par contre, selon la technique antérieure, le disque obturateur est d'une seule pièce et la différence entre le diamètre intérieur de la buse et le diamètre extérieur du disque doit être la plus faible possible pour que le disque limite efficacement la contraction radiale de la buse lors du rechargement. Dans la pratique, pour un tel obturateur, un disque doit être usiné à chaque opération, au cas par cas, en fonction du diamètre intérieur de la buse. Selon l'invention le moyen d'obturation 10 convient à des buses dont les diamètres internes peuvent différer de plusieurs dixièmes de millimètre. Le moyen d'obturation 10 peut servir plusieurs fois. Chaque secteur 11 a, 11 b, 11c présente une surface interne ~o tronconique 13 dont la grande base est tournée vers l'extérieur, du côté opposé à la buse 5. La petite base de la surface interne 13 est située sensiblement à mi-épaisseur axiale des secteurs. Une autre surface tronconique 14, dont la grande base est tournée vers le fond de la soupape, complète la surface interne des secteurs. Généralement, les surfaces tronconiques 13 et 14 sont 1s symétriques par rapport à un plan orthogonal aux génératrices de la surface cylindrique 12 et situé à mi-épaisseur des secteurs. Le moyen d'obturation 10, également appelé obturateur ou cimblot, comprend un disque centreur 15 présentant une surface périphérique tronconique 16 conjuguée de la surface 13 des secteurs. 20 Un contre-disque 17 est prévu du côté opposé au disque 15, et comporte une surface périphérique tronconique 18 conjuguée de la surface 14 des secteurs. Le contre-disque 17 sert de butée axiale aux secteurs 11a, 11b, 11 c. L'angle a d'inclinaison (Fig.6 et 8) des génératrices des surfaces 25 tronconiques telles que 13, 14 et 16, 18 par rapport à une direction parallèle à l'axe géométrique X-X du disque centreur 15 est généralement compris entre 10 et 20 , de préférence égal à 15 2 . Un tel angle a permet d'exercer un serrage efficace sans coincement ou grippage. La matière du disque 15, du contre-disque 17 et des secteurs 11a-11c est choisie pour éviter le grippage et 30 peut être constituée d'aciers spéciaux. Le contre-disque 17 et les secteurs 11a-11 c peuvent être réalisés en acier inoxydable, en particulier nuance 304L. Le disque centreur 15 peut être réalisé en acier, notamment nuance 42CD4. Un moyen 19 de rapprochement axial du disque 15 et du contre-disque 17 est prévu pour provoquer une expansion radiale des secteurs 35 périphériques 11 a11 c. Un moyen d'écartement axial 20 du disque 15 et du contre-disque 17 est prévu pour permettre une contraction radiale des secteurs. Ce moyen d'écartement 20 comprend une plaquette transversale B liée en translation à une poignée H et munie de deux vis 20a, 20b diamétralement opposées. La poignée H est libre en rotation relativement à la plaquette B. Le moyen de rapprochement 19 comprend des vis 21, de préférence six vis, réparties à la périphérie du disque centreur 15. Chaque vis 21 est montée libre en rotation dans un trou 15a (Fig.6) du disque centreur, comportant un lamage 15b pour loger la tête de vis et l'arrêter par rapport au disque. Les vis 21 s'étendent dans l'espace compris entre le disque 15 et le contredisque 17 et sont vissées dans des trous taraudés du contre-disque 17. De préférence, les vis 21 ont une tête cylindrique avec trou borgne à six pans. ~o En faisant tourner les vis 21 à l'aide d'une clé, dans le sens du vissage, on provoque le rapprochement axial du disque 15 et du contre-disque 17 et l'expansion radiale des segments 11 a-11 c dont les surfaces tronconiques 13, 14 coopèrent avec les surfaces conjuguées 16, 18. La poignée H est disposée du côté extérieur du disque 15, suivant 15 son axe géométrique X-X. La poignée H se prolonge par une tige Ha (Fig.10 et 11) qui traverse, libre en rotation, un orifice central du disque 15. A la base de la tige Ha, la poignée H comporte un épaulement radial Hb servant de butée axiale à la face extérieure du disque 15. La plaquette B est liée axialement à la poignée H à l'extérieur du disque 15. L'extrémité Hc de la tige Ha est filetée et 20 vissée dans un trou taraudé au centre du contre-disque 17. Les vis 20a, 20b (Fig.4) diamétralement opposées du moyen d'écartement axial 20 comportent une portion cylindrique lisse qui traverse libre en rotation deux trous prévus dans la plaquette B. Du côté opposé au disque 15, les vis 20a, 20b présentent une tête cylindrique K, de plus grand diamètre 25 que le trou de la plaquette B, qui sert de butée contre cette plaquette. La portion filetée des vis 20a, 20b est vissée dans deux trous taraudés 22a, 22b (Fig.5) diamétralement opposés du disque 15. Lorsque le disque 15 est écarté axialement de l'épaulement Hb, on peut rapprocher le disque 15 de cet épaulement par vissage des vis 20a, 20b dont la tête est retenue par la 30 plaquette B. L'équipement comprend en outre une couronne de refroidissement 23 (Fig. 2 et 9) prévue pour entourer de manière ajustée la surface extérieure de la buse 5 au niveau du moyen d'obturation 10. Généralement, la buse 5 comporte sur sa surface extérieure, un 35 filetage 24 situé à un niveau inférieur à celui du siège 6. La couronne 23 comporte un taraudage permettant de la visser sur le filetage 24. La couronne 23 comporte un circuit de refroidissement 25 (Fig.9), notamment constitué par un serpentin tubulaire, avec un raccord d'entrée 25a et un raccord de sortie 25b, pour la circulation d'un liquide de refroidissement, notamment de l'eau, lors de l'opération de rechargement. La torche à plasma 9 est déplacée de manière entièrement automatisée au-dessus de la tête de buse à recharger. L'apport de poudre nécessite une fabrication spéciale en fonction de la matière de la buse. Pour toute nuance d'acier inoxydable austénitique, notamment pour l'acier 316L généralement utilisé pour la buse 5, le taux de ferrite de la poudre est imposé. Un pilotage des paramètres de rechargement est prévu et obtenu avec une machine spécifique M schématiquement représentée sur Fig.2, et ~o munie de moyens de centrage sur le corps 3 de soupape. La machine M permet de déplacer automatiquement la torche 9 au-dessus de la tête de buse 5, et comprend un distributeur de poudre (non représenté) pour la torche 9. Selon l'invention, une opération de rechargement et de réhabilitation in situ d'une buse de soupape de sûreté s'effectue de la manière suivante . 15 Comme illustré sur Fig. 1 et 2, l'ouverture 7 en haut du corps de soupape permet l'engagement d'un outil pour l'élimination préalable par usinage de l'ensemble des défauts sur la tête de la buse 5. Le moyen d'obturation ou cimblot 10 est ensuite mis en place dans la buse 5 à un niveau légèrement inférieur au siège 6 à recharger. Pour cela, 20 l'opérateur règle le diamètre extérieur des secteurs 11a-11c à une valeur inférieure à celle du diamètre intérieur de la buse 5 en dévissant partiellement la poignée H du contre-disque 17, ce qui permet un déplacement radial vers l'intérieur des segments 11a-11c. La poignée H reste cependant liée au contre-disque 17 pour assurer le maintien de l'ensemble. 25 L'opérateur, en maintenant le cimblot 10 par la poignée H, engage le contre-disque 17, les secteurs 11 a-11 c et le disque 15 dans la buse 5, comme illustré sur Fig.10. Par un réglage rapide obtenu en vissant davantage l'extrémité Hc dans le contre-disque 17, l'opérateur rapproche le contre-disque 17 du disque 30 15, et applique les secteurs 11 a-11 c contre la paroi interne de la buse 5 avec une pression suffisante pour que le cimblot 10 soit maintenu dans la buse. L'opérateur procède ensuite au blocage du cimblot 10 en vissant les vis 21 dans le contre-disque 17 pour provoquer le rapprochement axial du disque 15 et du contre-disque 17 et l'expansion radiale des secteurs 11a-11c 35 fermement appuyés contre la surface interne de la buse 5. La couronne de refroidissement 23 est ensuite vissée sur le filetage 24 de la buse, et son circuit de refroidissement est raccordé à une arrivée et une évacuation de liquide.

I0 La machine M portant la torche 9 est mise en place sur la buse 5. Avant de débuter l'opération de rechargement, on assure une mise en température de la buse 5 en faisant circuler dans la couronne de refroidissement 23 de l'eau à une température d'environ 40 C suffisante pour assurer le refroidissement lors de l'opération de rechargement, tout en permettant de porter la température de la buse 5, au moment du début du rechargement, à une valeur voisine de 40 C, généralement comprise entre 40 C et 45 C . Ceci permet d'éviter des défauts de liaison entre buse et matière de rechargement, notamment lorsque l'opération a lieu en hiver à des w températures ambiantes relativement basses. Le serrage des vis 21 est effectué sous un couple de serrage déterminé, par exemple 12 mètres.newtons. Après usinage préliminaire et avant le début du rechargement, la section de la tête de buse correspond à celle représentée sur Fig. 12.

15 L'opération de rechargement est alors déclenchée et la torche à plasma 9 est déplacée automatiquement suivant le contour de la tête de buse en projetant des particules de poudre en fusion, ce qui conduit à la formation d'une couche de rechargement 26 illustrée sur Fig. 13. La tête de buse est reconstituée par dépose de matière, dans le respect des matériaux et des cotes d'origine.

20 Du fait de la précision de la dépose de la poudre métallique concentrée sur la tête de la buse, la matière en fusion ne déborde pratiquement pas radialement vers l'intérieur sur le cimblot 10 ou vers l'extérieur sur la couronne 23. Aucun soudage intempestif ne se produit entre la buse 5 et le cimblot 10 ou la couronne 23.

25 Il est à noter que la matière rechargée comme illustré sur Fig. 13 présente une section transversale dont les côtés s'évasent légèrement de bas en haut. Au cours de l'opération de rechargement, la couronne 23 de refroidissement permet de limiter la montée en température de la buse 5. Le 30 cimblot 10 bloqué à l'intérieur de la buse permet de limiter la diminution radiale du diamètre. Lorsque l'opération de rechargement est terminée et que la buse 5 est revenue à une température voisine de la température ambiante, l'opérateur peut démonter le cimblot 10 de la buse 5. Pour cela, les vis 21 sont d'abord 35 dévissées pour permettre un écartement axial entre le disque 15 et le contre-disque 17. Puis l'opérateur effectue un vissage des vis 20a, 20b du moyen d'écartement 20 dans le disque 15. Ce disque 15 est ainsi tiré vers la plaquette B et écarté du contre-disque 17 (Fig.11), ce qui permet aux ;secteurs 11a-11c de se rapprocher de l'axe géométrique du disque 15 et de décoller légèrement de la surface interne de la buse 5. L'opérateur peut alors retirer le cimblot 10 de la buse 5 puis la 5 couronne de refroidissement 23 par dévissage. La présence du cimblot 10 permet de limiter la diminution de diamètre interne de la buse 5 due à l'opération de rechargement à moins de 0,3 mm en général. En l'absence du cimblot 10, le resserrement de la tête de buse 5 pourrait atteindre 1 mm sur un diamètre d'environ 350 mm. ~o Après retrait du cimblot 10 et de la couronne de refroidissement 23, on effectue un usinage du profil de la matière à recharger pour aboutir à la section transversale rectangulaire illustrée sur Fig. 14. A ce stade, on procède à des contrôles de la couche de rechargement, notamment un contrôle par ultrasons.

15 On réalise ensuite le profil final de la tête de buse aux cotes d'origine comme illustré sur Fig. 15 en 28, ce qui permet à la soupape de bénéficier d'une buse 5 ayant une hauteur maximale en fin d'opération de rechargement et d'usinage. On peut ainsi par la suite réparer la soupape par un simple usinage de la couche rechargée 28 si nécessaire.

20 L'invention permet d'effectuer rapidement tout rechargement épais destiné à la reconstitution d'un profil nécessitant : - peu de contraintes, car un traitement thermique pour supprimer les tensions est impossible ; - peu de dilution dans la zone de liaison de métal de base/dépôt, ce 25 qui est obtenu grâce au contrôle de la température ; - l'absence de déformation sensible de la pièce d'origine ; - un contrôle de compacité lorsque nécessaire ; - des paramètres définis dans une fourchette pour l'intensité, la tension, la poudre (composition chimique), le débit de poudre, la vitesse de 30 rotation relative entre la torche à plasma et la buse, la vitesse de balayage, la préfusion, l'évanouissement (c'est-à-dire la fin du rechargement par la torche à plasma), et les débits gazeux ; - une absence de support de maintien du bain de fusion nécessaire ; - un travail sans visibilité ; 35 - une poudre spécifique nécessitant une fabrication spéciale.

Claims (15)

REVENDICATIONS

1. Equipement pour recharger en matière un siège de soupape, pour remise en état in situ d'une soupape disposée sur un circuit de fluide sous pression, le siège de soupape étant constitué par une buse (5) qui, au cours de réparations successives, subit des éliminations de matière, cet équipement comprenant : - un moyen de rechargement en matière de la buse pour une remise à un profil initial ; - un moyen d'obturation pour être ajusté et fixé dans l'extrémité ouverte de la ~o buse afin de limiter la contraction thermique radiale due au rechargement à chaud, caractérisé en ce que : - le moyen de rechargement (R) comprend un moyen de projection (P) d'une poudre en fusion, concentrée sur la partie à recharger, sans débordement radial sensible de la matière en fusion, notamment vers l'intérieur de la buse, 15 - et le moyen d'obturation (10) est expansible radialement de manière réversible, pour être bloqué dans la buse (5) lors de l'opération de rechargement, et être récupéré après cette opération.

2. Equipement selon la revendication 1 caractérisé en ce que le moyen de 20 rechargement (R) comprend une torche (9) à plasma d'arc transféré avec poudre.

3. Equipement selon la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce que le moyen d'obturation expansible (10) comprend : 25 - une ceinture (11) avec au moins trois secteurs périphériques disjoints (11 a,11 b,11 c) pouvant être déplacés radialement, chaque secteur présentant une surface cylindrique extérieure (12) propre à épouser la surface interne de la buse (5) et une surface interne tronconique (13), - un disque centreur (15) présentant une surface périphérique tronconique (16) 30 conjuguée de celle des secteurs, - un contre-disque (17) de butée axiale des secteurs (11a, 11b., 11c), - un moyen (19) de rapprochement axial du disque (15) et du contre-disque (17) pour provoquer une expansion radiale des secteurs (11 a, 11 b, 11c), et ainsi leur blocage, et 35 - un moyen d'écartement axial (20) du disque (15) et du contre-disque (17) pour permettre une contraction radiale des secteurs (11 a, 11 b, 11 c), et leur déblocage.

4. Equipement selon la revendication 3, caractérisé en ce que la ceinture comporte trois secteurs périphériques disjoints (11 a,11 b,11 c), chaque secteur s'étendant selon un angle de sensiblement 120 .

5. Equipement selon la revendication 3 ou 4, caractérisé en ce que le disque (15) et le contre-disque (17) présentent des surfaces périphériques tronconiques (16, 18) orientées en sens inverse, avec la petite base tournée vers l'intérieur. w

6. Equipement selon la revendication 5, caractérisé en ce que l'angle d'inclinaison (a) des génératrices de la surface tronconique du disque centreur (15) par rapport à l'axe géométrique du disque est compris entre 10 et 20 .

7. Equipement selon la revendication 6, caractérisé en ce que l'angle 15 d'inclinaison (a) des génératrices de la surface tronconique du disque centreur (15) par rapport à l'axe géométrique du disque est égal à 15 2 .

8. Equipement selon l'une des revendications 3 à 7, caractérisé en ce que le moyen de rapprochement axial (19) entre le disque et le contre-disque 20 comprend des vis (21) réparties à la périphérie du disque (15), tournant librement dans le disque (15) et engagées dans des trous taraudés prévus dans le contre-disque (17).

9. Equipement selon l'une quelconque des revendications précédentes, 25 caractérisé en ce qu'il comprend une couronne de refroidissement (23) prévue pour entourer la surface extérieure de la buse (5) au niveau du moyen d'obturation (10), cette couronne (23) comportant un circuit de refroidissement (25) pour la circulation d'un liquide, notamment de l'eau. 3o

10. Equipement selon la revendication 9 pour le rechargement d'une buse (5) dont la surface extérieure comporte un filetage (24) à proximité axiale de la partie à recharger, caractérisé en ce que la couronne extérieure (23) comporte un taraudage propre à être vissé sur le filetage de la buse au moment de l'opération. 35

11. Procédé pour recharger en matière un siège de soupape, pour remise en état in situ d'une soupape disposée sur un circuit de fluide sous pression, comme par exemple un circuit vapeur de centrale nucléaire, le siège desoupape étant constitué par une buse qui, au cours de réparations successives, subit des éliminations de matière, ce procédé comprenant une étape de rechargement en matière de la buse pour une remise à un profil initial , étape au cours de laquelle l'ouverture de la buse est obturée afin de limiter la s contraction thermique radiale due au rechargement à chaud, caractérisé en ce que : - on obture la buse avec un moyen d'obturation (10) expansible radialement de manière réversible, qui est bloqué dans la buse (5) au voisinage de l'extrémité ouverte, 10 - on effectue le rechargement par projection d'une poudre en fusion, concentrée sur la partie à recharger, sans débordement radial sensible de la matière en fusion, notamment vers l'intérieur de la buse, - et, après rechargement, on assure une contraction radiale du moyen d'obturation pour le dégager de la buse pour le réutiliser. 15

12. Procédé selon la revendication 11, caractérisé en ce que la projection de poudre en fusion est effectuée avec une torche (9) à plasma d'arc transféré avec poudre. 20

13. Procédé selon la revendication 11 ou 12, caractérisé en ce que l'obturation de la buse est réalisée par rapprochement axial d'un disque (15) et d'un contre-disque (17) ayant des surfaces périphériques tronconiques qui coopèrent avec une surface tronconique interne conjuguée d'une ceinture (11) comportant au moins deux secteurs périphériques disjoints (11 a,11 b,11 c) pouvant être 25 déplacés radialement , chaque secteur présentant une surface cylindrique extérieure (12) propre à épouser la surface interne de la buse (5), tandis que la contraction radiale des secteurs (11 a, 11 b, 11c) est réalisée par écartement axial du disque (15) et du contre-disque (17). 30

14. Procédé selon l'une des revendications 11 à 13, caractérisé en ce qu'on assure une circulation de liquide de refroidissement autour de la buse pendant l'opération de rechargement.

15. Procédé selon la revendication 14, caractérisé en ce que la température 35 d'entrée du liquide de refroidissement est voisine de 40 C.