FR3049755A1 - Outillage perfectionne pour l'usinage d'une canalisation utilisee pour acheminer un fluide dans une installation de centrale nucleaire - Google Patents
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Abstract
L'invention concerne l'usinage d'une canalisation (CAN) utilisée pour acheminer un fluide dans une installation de centrale nucléaire. En particulier, on prévoit un moteur pneumatique (M) mettant en rotation un matériau abrasif (F) à appliquer sur une partie choisie de la canalisation (BO). Comme cette application génère des particules susceptibles d'être radioactives, ces dernières sont avantageusement évacuées dans la canalisation par une soufflerie que met en œuvre le fonctionnement du moteur pendant l'usinage.
Description
Outilla2e perfectionné pour I’usina2e d’une canalisation utilisée pour acheminer un fluide dans une installation de centrale nucléaire
La présente invention concerne l’usinage d'une canalisation utilisée pour acheminer un fluide dans une installation de centrale nucléaire.
Il peut s’agir par exemple d’une canalisation dans le circuit primaire d’une telle installation. Dans ce cas notamment, l’intérieur de la canalisation est susceptible de contenir des matériaux radioactifs.
Plus particulièrement, on entend par « usinage » tout type d’intervention susceptible de générer des copeaux ou des particules de poudre du métal dans lequel est réalisée la canalisation, ou encore d’une soudure qu’elle comporte.
Ainsi, l’usinage est susceptible d’éjecter des particules radioactives et l’outillage utilisé pour l’usinage doit habituellement être confiné après utilisation, sans pouvoir être réutilisé.
La présente invention vient améliorer la situation.
Elle propose à cet effet un procédé d’usinage d'une canalisation utilisée pour acheminer un fluide dans une installation de centrale nucléaire, comportant les étapes: prévoir un moteur pneumatique mettant en rotation un matériau abrasif, appliquer le matériau abrasif à une partie choisie de la canalisation, ladite application générant des particules susceptibles d’être radioactives, évacuer lesdites particules dans la canalisation par une soufflerie que met en œuvre le fonctionnement du moteur pendant l’usinage.
Ainsi, l’invention vient tirer avantage du fait qu’intrinsèquement, la mise en service d’un moteur pneumatique entraîne naturellement une soufflerie permettant d’évacuer les particules directement dans la canalisation, sans risque de les projeter à l’extérieur de la canalisation.
Il est ainsi possible de minimiser les risques de contamination du moteur lui-même, voire d'un opérateur à proximité. A contrario, en utilisant un moteur électrique, les particules viennent se loger à l'intérieur des pièces du moteur et il est impossible de les décontaminer. Il doit alors être confiné durablement dans une coque en béton. En utilisant un moteur à actionneur pneumatique, aucune poussière ne peut rentrer à l'intérieur et il est donc beaucoup facilement dé-contaminable. Par ailleurs, de nombreux points d’approvisionnement en air comprimé sont habituellement prévus dans des installations de centrale nucléaire, « en zone contrôlée » (souvent plus nombreux que les prises d’alimentation électrique). Par ailleurs, un moteur pneumatique est habituellement plus fiable, chauffe moins et est plus résistant.
Ainsi par exemple, l'utilisation d'un moteur pneumatique pour le fraisage d'une protubérance dans une canalisation utilisée pour acheminer un fluide (par exemple dans le circuit primaire d’une installation de centrale nucléaire) permet d'évacuer, par une soufflerie d’un tel moteur en service, des particules issues du fraisage et qui peuvent être radioactives, et ce à l’intérieur de la canalisation. L’invention trouve une application avantageuse en particulier quand la partie choisie de la canalisation à usiner n’est pas directement accessible car alors la canalisation elle-même forme écran aux projections éventuelles de particules potentiellement radioactives.
Ainsi, dans une réalisation, la partie choisie à usiner n’est pas accessible à un opérateur et, par exemple, comporte un bourrelet de soudure disposé à l’intérieur de la canalisation précitée.
Une telle protubérance augmente les risques de colmatage et/ou de création d’une amorce de rupture de la canalisation et il convient de l’abraser, typiquement. Dans ce cas, l’usinage de la protubérance peut consister en un fraisage, et la poudre de particules qui en résulte peut être évacuée directement dans la canalisation, grâce à la mise en œuvre de l’invention.
Dans une réalisation possible de l’invention, la soudure est relative à un clapet disposé à l’intérieur de la canalisation.
En effet, le problème d’un tel bourrelet se pose notamment dans le cas de la soudure d’un clapet à l’intérieur de la canalisation. Il s’est avéré dans une telle application un problème de défaut de soudage (un « caniveau en racine » pouvant atteindre environ 0,5 mm de profondeur et 120 mm de longueur) qui doit être éliminé par usinage mécanique (un fraisage en particulier).
Toutefois, compte tenu de son emplacement, aucun outil classique n’a permis de réaliser cette intervention.
Pour réaliser l’usinage précité, il convient de prévoir, outre le moteur pneumatique, un outillage spécifique et plus particulièrement un dispositif de guidage du moteur portant le matériau abrasif comme présenté sur la figure 2 commentée ci-après.
Ainsi, dans une réalisation possible de l’invention, le moteur pneumatique portant le matériau abrasif est solidaire d’un bras articulé que comporte un dispositif de déplacement du moteur, en translation selon trois axes orthogonaux, et en rotation selon au moins un axe (voire deux axes orthogonaux, comme illustré sur la figure 2), le bras articulé étant solidaire d’une attache destinée à être fixée sur une bride de la canalisation.
Il convient de noter qu’un tel dispositif à bras articulé est avantageux en tant que tel (indépendamment du type de moteur qu’il porte). Ce dispositif de déplacement est alors susceptible de faire l'objet d'une protection séparée.
Dans une réalisation, les mises en translations sont assurées par des guidages respectifs par rails, solidaires mécaniquement de l’attache, et réglables par un opérateur accédant à l’attache précitée.
En complément ou en variante, au moins une mise en rotation est assurée par un arbre relié à un organe de réglage en rotation prévu à proximité de ladite attache pour être accessible à un opérateur.
Ainsi, comme visible sur la figure 2, tous les réglages de positionnement du moteur M sont accessibles dans une même zone, au niveau de l’attache A.
Par ailleurs, dans une réalisation avantageuse, le bras articulé porte en son extrémité au moins une caméra d’endoscopie, reliée à un écran de visualisation des déplacements du matériau abrasif dans la canalisation, l’écran étant à disposition d’un opérateur.
La présente invention vise aussi un dispositif d’usinage d'une canalisation d’une installation de centrale nucléaire, comportant un moteur pneumatique pour mettre en rotation un matériau abrasif à appliquer contre une partie choisie de la canalisation pour usiner ladite partie choisie. En particulier, le fonctionnement du moteur pendant l’usinage met en œuvre une soufflerie apte à évacuer lesdites particules dans la canalisation.
Avantageusement, le moteur pneumatique portant le matériau abrasif est solidaire d’un bras articulé, mobile en translation selon trois axes orthogonaux, et en rotation selon au moins un axe, le bras articulé étant solidaire d’une attache destinée à être fixée sur une bride de la canalisation.
Le dispositif peut comporter des guidages respectifs par rails, solidaires mécaniquement de l’attache, et réglables par un opérateur accédant à ladite attache, pour des mises en translations selon les trois axes orthogonaux précités.
Le dispositif peut comporter aussi au moins un organe de réglage en rotation à proximité de ladite attache pour être accessible à un opérateur.
Le bras articulé peut porter en son extrémité au moins une caméra d’endoscopie, reliée à un écran de visualisation des déplacements du matériau abrasif dans la canalisation, cet écran étant à disposition d’un opérateur. D’autres caractéristiques et avantages de l’invention apparaîtront à l’examen de la description détaillée ci-après, et des dessins annexés sur lesquels : - la figure 1 illustre une canalisation à usiner selon un procédé de l’invention ; - la figure 2 illustre un exemple de réalisation d’un dispositif selon l’invention ; - la figure 3 illustre les étapes d’un exemple de réalisation du procédé selon l’invention.
En référence à la figure 1, une canalisation CAN (vue en coupe) présente, au niveau d'un clapet CLA, un bourrelet de soudure BO (défaut au niveau de la soudure circulaire pour le raccordement du clapet, à l’intérieur d’un tuyau de canalisation CAN). Dans un exemple d’application, ce clapet CLA est un clapet anti-retour d’une injection rapide d’eau en grande quantité dans un circuit primaire d’une installation de centrale nucléaire. Il s’agit d’une pièce pesant 1600 kg. Son démontage nécessiterait des moyens exorbitants tels qu’une grue et un aménagement du site pour accueillir cette gme, alors que son emplacement est en zone contrôlée.
Par ailleurs, il convient de fraiser le bourrelet BO, susceptible de constituer une zone d’amorce de mpture de la canalisation.
On prévoit alors un outil comportant une fraise F, mise en rotation par un moteur M. En particulier, la canalisation CAN véhicule habituellement un fluide du circuit primaire d'une installation de centrale nucléaire, souvent radioactif Ainsi, l'intérieur de la canalisation CAN est contaminé. L'usinage du bourrelet BO à l’aide de la fraise F génère une poussière de particules radioactives (illustrée par une forme d'éclair P sur la figure 2). Selon un aspect de l'invention, on utilise plus particulièrement un moteur pneumatique M pour évacuer ces particules dans la canalisation, par la soufflerie qu'induit la mise en service du moteur. Avantageusement, on peut prévoir un moyen spécifique tel qu’un tuyau monté sur le moteur du côté de la fraise F pour acheminer le flux d’air généré, vers ces particules P.
En outre, comme visible sur la figure 1, le bourrelet BO n’est pas accessible pour un opérateur OPE. En effet, au vu de l’emplacement du défaut de soudure, l’usinage mécanique n’est pas possible manuellement. Ainsi, selon un mode de réalisation avantageux de l’invention, on prévoit un dispositif DIS comportant un bras articulé BR : - ayant une première extrémité mécaniquement solidaire d’une attache A fixée à une bride BRI de la canalisation CAN, et - une deuxième extrémité mécaniquement solidaire du moteur M.
Le bras articulé comporte des moyens de réglage en position (Tz, notamment), détaillés ci-après en référence à la figure 2, de la fraise F par rapport au bourrelet à usiner BO.
Bien entendu, une alimentation en air comprimé (non représentée) est prévue en outre, pour la mise en service du moteur M.
En outre, une caméra endoscopique CA (préférentiellement deux, pour deux angles de prises de vue) est montée sur la deuxième extrémité du bras articulé et reliée à un écran EC pour permettre à un opérateur OPE de régler le positionnement de la fraise F, relativement au bourrelet BO.
En référence maintenant à la figure 2, un rail à crémaillère est solidaire fixement de l'attache A et comporte un organe de réglage Tx en translation du bras BR relativement à l'axe X. Un moyen de réglage homologue en translation Ty relativement à l'axe Y est prévu également, ainsi qu'un moyen de réglage homologue en translation Tz relativement à l'axe Z. En outre, un organe de réglage en rotation REz autour de l'axe Z (flèche Rz) peut être réalisé ici au moyen d’une manivelle solidaire d’un axe portant la deuxième extrémité du bras. Enfin, un deuxième organe de réglage en rotation (non représenté) autour de l'axe Y (flèche Ry) peut être prévu aussi.
Ainsi, l’opérateur OPE dispose de tous les moyens de réglages précités à proximité de l’attache A. Ainsi, le moteur M peut se déplacer suivant trois translations et deux rotations. A titre d’exemple illustratif, on peut avantageusement prévoir des vis sans fin ayan un pas très fin de sorte qu’un tour de vis (manivelles Tx, Ty, Tz, Rz) corresponde à un millimètre d’avance. On peut positionner ainsi l’outil précisément au niveau du défaut de soudage. A titre d’exemple de procédé illustré sur la figure 3, l’attache est d’abord bloquée sur le clapet CLA à l’aide de goujons à l’étape SI. Ensuite, à l’étape S2, on peut prévoir un premier réglage grossier à l’aide de trous oblongs (sur lesquels on applique ensuite des vis de fixation). Une fois que la fraise est située au niveau du défaut BO, on peut jouer à l’étape S3 avec les glissières des rails, actionnées par les manivelles Tx, Ty, Tz, qui ont un pas très précis. Les axes de translation peuvent être bloqués ensuite à l’étape S4 grâce à des vis de fixation. A l’étape suivante S5, on peut prévoir l’installation d’au moins une baudruche placée dans la canalisation pour l’obstruer durant l’opération d’usinage. Enfin, à l’étape S6, l’usinage peut commencer.
Bien entendu, une étape complètement préalable peut consister à identifier le défaut par des examens non destructifs. Ici, le défaut est situé au niveau de la soudure de raccordement du clapet et de la tuyauterie, comme dans l’exemple de réalisation décrit ci-dessus, mais d’autres configurations sont possibles. D’ailleurs plus généralement, la présente invention ne se limite pas aux formes de réalisation décrites ci-avant à titre d’exemple ; elle s’étend à d’autres variantes.
Par exemple, les moyens de déplacement du bras articulé présentés ci-dessus, sont, dans leur structure tout au moins, susceptibles de variantes.
Il en va de même de la configuration du défaut dans une canalisation du type représenté sur la figure 1. D’autres défauts dans d’autres types de canalisation peuvent avantageusement faire l’objet d’une mise en œuvre du procédé de l’invention, dès lors qu’une évacuation des particules susceptibles d’être radioactives peut être assurée par la soufflerie d’un moteur pneumatique et que, selon une option avantageuse, la partie de la canalisation à usiner est inaccessible pour un opérateur.
Claims (12)
- REVENDICATIONS1. Procédé d’usinage d'une canalisation utilisée pour acheminer un fluide dans une installation de centrale nucléaire, caractérisé en ce qu’il comporte les étapes: - prévoir un moteur pneumatique mettant en rotation un matériau abrasif, - appliquer le matériau abrasif à une partie choisie de la canalisation, ladite application générant des particules susceptibles d’être radioactives, - évacuer lesdites particules dans la canalisation par une soufflerie que met en œuvre le fonctionnement du moteur pendant l’usinage.
- 2. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que la partie choisie à usiner n’est pas accessible à un opérateur et comporte un bourrelet de soudure disposé à l’intérieur de ladite canalisation.
- 3. Procédé selon la revendication 2, caractérisé en ce que la soudure est relative à un clapet disposé à l’intérieur de la canalisation.
- 4. Procédé selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que le moteur pneumatique portant le matériau abrasif est solidaire d’un bras articulé que comporte un dispositif de déplacement du moteur, en translation selon trois axes orthogonaux, et en rotation selon au moins un axe, le bras articulé étant solidaire d’une attache destinée à être fixée sur une bride de la canalisation.
- 5. Procédé selon la revendication 4, caractérisé en ce que les mises en translations sont assurées par des guidages respectifs par rails, solidaires mécaniquement de l’attache, et réglables par un opérateur accédant à ladite attache.
- 6. Procédé selon l'une des revendications 5 et 6, caractérisé en ce qu’une mise en rotation est assurée par un arbre relié à un organe de réglage en rotation prévu à proximité de ladite attache pour être accessible à un opérateur.
- 7. Procédé selon l'une des revendications 4 à 6, caractérisé en ce que le bras articulé porte en son extrémité au moins une caméra d’endoscopie, reliée à un écran de visualisation des déplacements du matériau abrasif dans la canalisation, l’écran étant à disposition d’un opérateur.
- 8. Dispositif d’usinage d’une canalisation d’une installation de centrale nucléaire, caractérisé en ce qu’il comporte un moteur pnemnatique mettant en rotation un matériau abrasif à appliquer contre une partie choisie de la canalisation pour usiner ladite partie choisie, le fonctionnement du moteur pendant Tusinage mettant en œuvre xme soufflerie apte à évacuer lesdites particules dans la canalisation.
- 9. Dispositif selon la revendication 8, caractérisé en ce que le moteur pneumatique portant le matériau abrasif est solidaire d’un bras articulé, mobüe en translation selon trois axes orthogonaux, et en rotation selon au moins un axe, le bras articulé étant solidaire d’une attache destinée à être fixée sur une bride de la canalisation.
- 10. Dispositif selon la revendication 9, caractérisé en ce qu’il comporte des guidages respectifs par rails, solidaires mécaniquement de l’attache, et réglables par un opérateur accédant à ladite attache, pour des mises en translations selon lesdits trois axes orthogonaux.
- 11. Dispositif selon l'une des revendications 9 et 10, caractérisé en ce qu’U comporte au moins un organe de réglage en rotation prévu à proximité de ladite attache pour être accessible à un opérateur.
- 12. Dispositif selon l'une des revendications 9 à 11, caractérisé en ce que le bras articulé porte en son extrémité au moins une caméra d’endoscopie, reliée à un écran de visualisation des déplacements du matériau abrasif dans la canalisation, l’écran étant à disposition d’un opérateur.
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