Note: Descriptions are shown in the official language in which they were submitted.
CA 02495590 2005-02-O1
1
PROCÉDÉ DE FIXATION D'UN TUBE DANS UN ALÉSAGE
TRAVERSANT UNE PAROI SPHÉRIQUE ET DISPOSITIF DE
DÉPÖT DE MÉTAL D'APPORT DANS UN LAMAGE
L'invention concerne un procédé de fixation d'un tube de forme sensi-
blement cylindrique dans un alésage traversant une paroi sphérique et un
dispositif de dépSt d'un métal d'apport dans un lamage. En particulier, l'in-
vention concerne un procédé de fixation d'un adaptateur dans le couvercle
de la cuve d'un réacteur nucléaire à eau sous pression.
Les-réacteurs nucléaires refroidis par de l'eau sous pression compor-
tant généralement une cuve de forme cylindrique disposée en service avec
son axe vertical ayant une extrémité inférieure constituée par un fond bombé
solidaire d'une extrémité inférieure de la paroi cylindrique de la cuve et une
extrémité supérieure constituant une bride d'appui d'un couvercle générale
ment de forme hémisphérique qui peut être fixé sur la cuve de manière
étanche à l'eau sous pression contenue dans la cuve, pendant le fonction
nement du réacteur nucléaire. Après refroidissement et dépressurisation du
circuit primaire du réacteur nucléaire, le couvercle peut ëtre démonté pour
donner accës à l'intérieur de la cuve qui contient le coeur du réacteur nu
cléaire.
Généralement, le réglage de la réactivité du coeur du réacteur nu-
cléaire est réalisé par l'intermédiaire de barres de commande en matériau
absorbant qui sont déplacées dans la direction verticale à l'intérieur du
coeur
du réacteur nucléaire. Les barres de commande du réacteur nucléaire sont
fixées à l'extrémité inférieure de tiges de commande qui traversent le cou-
vercle de la cuve à l'intérieur d'adaptateurs tubulaires de forme générale cy-
lindrique sur lesquels sont fixés des mécanismes de déplacement des bar-
res de commande dans la direction verticale.
Des mesures de température sont effectuées à l'intérieur du coeur du
réacteur nucléaire pendant son fonctionnement, par l'intermédiaire de colon
nes de thermocouples qui traversent également le couvercle de la cuve à
l'intérieur d'adaptateurs.
CA 02495590 2005-02-O1
1a
Le couvercle de la cuve est donc traversé par une pluralité d'adapta-
teurs de forme tubulaire cylindrique fixés chacun à l'intérieur d'un alésage
ayant un axe vertical (dans la position de service du couvercle sur la cuve),
les différents adaptateurs étant répartis suivant plusieurs rangées et plu-
sieurs zones annulaires du couvercle ayant pour axe l'axe vertical commun
CA 02495590 2005-02-O1
2
à la cuve et au couvercle sur lequel est situé le centre de la paroi sphérique
du couvercle de cuve. Suivant leur position sur le couvercle de cuve, les
alésages de traversée des adaptateurs qui sont tous parallèles à l'axe du
couvercle de cuve ont un axe qui fait un angle aigu variable avec le rayon du
couvercle hémisphérique passant par un point de l'axe de- l'alésage. En par-
ticulier, l'une des rangées annulaires d'alésages traversant le couvercle de
cuve est disposée de manière que les axes des alésages fassent un angle
de l'ordre de 38° avec les rayons correspondants du couvercle de cuve
hé-
misphérique. De manière générale, les alésages ont des axes qui ne pas-
sent pas par le centre du couvercle hémisphérique (à l'exception d'un alé-
sage disposé suivant l'axe vertical de la cuve) et l'intersection de l'alésage
de forme cy¿indrique avec les parois externe et interne du couvercle de cuve
présente une forme complexe.
Les adaptateurs traversant le couvercle de cuve présentent une partie
saillante au-dessus du couvercle de cuve sur laquelle sont fixés en particu-
lier les mécanismes de déplacement de barres de commande et une partie
en saillie sous le couvercle de cuve, par rapport à la surface interne du cou-
vercle de plus faible longueur que la partie supérieure destinée en
particulier
à recevoir un cône de réengagement des tiges de commande.
Les tubes adaptateurs sont généralement réalisés en un alliage à
base nickel tel que l'alliage 690 et le couvercle de la cuve est en un acier
faiblement allié ferritique et revêtu sur sa surface interne d'une couche
d'acier inoxydable. Les tubes adaptateurs doivent être fixés dans leurs alé-
sages de traversée du couvercle de manière telle qu'ils soient totalement
étanches à l'eau sous pression remplissant la cuve pendant le fonctionne-
ment du réacteur nucléaire (à une température de l'ordre de 320°C et à
une
pression de l'ordre de 155 bars) et qu'ils puissent résister à la pression in-
terne de la cuve.
Les tubes adaptateurs sont engagés de manière serrée dans les alé-
sages de traversée du couvercle de cuve et sont fixés par soudage sur la
partie interne du couvercle de cuve constitué par de l'acier faiblement allié
recouvert d'acier inoxydable. Dans chacune des zones de la partie interne
du couvercle dans lesquelles on réalise le passage d'un tube adaptateur, on
CA 02495590 2005-02-O1
3
effectue l'usinage d'un lamage annulaire destiné à entourer l'alésage de
passage du tube adaptateur et on dépose dans le lamage, par soudage (gé-
néralement par fusion d'un fil), un métal d'apport compatible métallurgique-
ment avec le matériau du tube adaptateur. On effectue ensuite le perçage
du couvercle pour réaliser l'alésage de passage de l'adaptateur, la fixation
serrée de l'adaptateur dans l'alésage et enfin le soudage de l'adaptateur par
dépôt d'un métal d'apport dans une partie du lamage autour de l'adaptateur,
pour fixer l'adaptateur sur la couche de métal d'apport déposée préalable-
ment.
L'opération de dépôt d'une couche de métal d'apport dans le lamage
annulaire, préalablement au perçage de l'alésage est généralement dési-
gnée par le terme "beurrage".
Jusqu'ici, les opérations de dépôt préalable d'un premier métal d'ap-
port dans le lamage annulaire, avant perçage de l'alésage et le soudage du
tube adaptateur par dépôt d'un second métal d'apport dans la partie restante
du lamage, après perçage de l'alésage et montage du tube adaptateur, ont
été réalisées de manière manuelle, en particulier du fait de la forme com-
plexe des surfaces de raccordement des adaptateurs et de la partie interne
du couvercle de cuve.
De telles opérations sont longues et coûteuses et nécessitent de
nombreux contrôles, le soudage devant être réalisé sans aucun défaut. Le
nombre de tubes adaptateurs fixés sur un couvercle de cuve qui est généra
lement important (par exemple 65 ou 77 tubes adaptateurs suivant le type
de réacteur nucléaire) rend cette opération extrêmement longue et coû
teuse.
II est donc très souhaitable de disposer de méthodes de soudage au-
tomatiques pour réaliser le beurrage préalable et/ou le soudage des adapta-
teurs sur la paroi sphérique concave d'un couvercle de cuve.
De manière plus générale, il peut être souhaitable de disposer de rné
thodes de soudage automatique de tubes de forme générale cylindrique sur
des parois sphériques, en particulier, lorsque les tubes sont fixés de manière
que leurs axes ne passent pas par le centre de la paroi sphérique.
CA 02495590 2005-02-O1
4
Le but de l'invention est donc de proposer un procédé de fixation d'un
tube de forme sensiblement cylindrique dans un alésage traversant une pa-
roi sphérique, dans lequel on usine un lamage annulaire dans une surface
interne de la paroi sphérique à la périphérie d'une zone de traversée de la
paroi sphérique par l'alésage de fixation du tube, on réalise un dépôt d'un
premier métal d'apport dans le lamage, on usine le métal d'apport et on ré-
alise l'alésage par perçage d'une partie de la paroi sphérique entourée par le
lamage, on réalise un engagement serré du tube dans l'alésage et on dé-
pose un second métal d'apport dans le lamage, à la périphérie du tube, pour
souder le tube au premier métal d'apport déposé dans le lamage, ce procé-
dé pouvant étre effectué avec une durée d'exécution réduite et une très
bonne qualité de réalisation.
Dans ce but, on réalise l'un au moins du dépôt du premier et du se-
Gond métal d'apport dans ie lamage de manière automatique par les opéra-
tions suivantes
- on fait tourner une torche de soudage automatique comportant un
moyen d'alimentation en continu en métal d'apport et un moyen de fusion du
métal d'apport, autour de l'axe géométrique de l'alésage de fixation du tube
cylindrique, et
- on déplace la torche de soudage automatique dans une direction
parallèle à l'axe de l'alésage et on fait pivoter la torche de soudage autour
d'un axe orthogonal à l'axe géométrique de l'alésage, pendant la rotation de
la torche de soudage, de manière à déposer le métal d'apport dans le 1a-
mage sous forme d'un cordon de soudage de caractéristiques constantes.
Selon des modalités particulières prises isolément ou en combinai-
son
- on réalise le dépôt de l'un au moins du premier métal d'apport et du
second métal d'apport de manière automatique par passes successives pour
le dépôt de cordons de soudage successifs s'étendant suivant toute la péri-
phérie du lamage annulaire et juxtaposés dans une direction perpendiculaire
à l'axe de l'alésage de fixation du tube, en déplaçant la tête de soudage
d'une distance fixe prédéterminée, dans la direction, perpendiculaire à l'axe
de l'alésage de fixation du tube entre deux passes de soudage successives ;
CA 02495590 2005-02-O1
- on réalise le lamage annulaire par usinage en gardant une réserve
de métal de la paroi sphérique à l'intérieur du lamage annulaire, on réalise
par perçage une ouverture dans la réserve de métal à l'intérieur du lamage,
suivant l'axe géométrique de l'alésage de fixation du tube, on fixe un arbre
5 dans l'ouverture dans la direction de l'axe de l'alésage, on monte une tête
de
soudage rotative d'une installation de soudage automatique sur l'arbre pour
sa mise en rotation autour de l'axe de l'alésage, et on réalise de manière
automatique le dépôt du premier métal d'apport dans le lamage annulaire
par mise en rotation de la tête de soudage du dispositif de soudage automa-
tique autour de l'axe de l'alésage sur l'arbre ;
- après avoir réalisé l'engagement serré du tube dans l'alésage tra-
versant la paroi sphérique, on fixe, à l'intérieur du tube, dans une
disposition
coaxiale au tube, un arbre d'un dispositif de soudage automatique compor-
tant une tête de soudage montée rotative sur l'arbre et on réalise le soudage
automatique du tube sur la paroi sphérique, en faisant tourner la tête de sou-
dage autour de l'axe sur l'arbre fixé dans le tube ;
- pour réaliser de manière automatique le dépôt de l'un au moins du
premier et du second métal d'apport dans le lamage, on effectue un réglage
de l'énergie électrique de la torche de soudage et d'un débit d'amenée d'un
métal d'apport à fa torche de soudage, pendant la rotation de la torche de
soudage autour de l'axe géométrique de l'alésage.
L'invention est également relative à un dispositif de dépôt d'un métal
d'apport dans un lamage annulaire usiné dans une paroi sphérique autour
d'une zone de traversée de la paroi sphérique par un alésage de fixation
d'un tube cylindrique sur la paroi sphérique, caractérisé par le fait qu'il
com-
porte un arbre comprenant des moyens de fixation sur la paroi suivant l'axe
de l'alésage de fixation du tube, une tête de soudage montée rotative sur
l'arbre autour de l'axe de l'alésage comportant des moyens moteurs d'en-
traînement en rotation, un second chariot motorisé porté par la tête de sou-
dage et mobile dans une direction parallèle à l'axe de l'alésage de fixation
du
tube, une torche de soudage montée pivotante autour d'un axe orthogonal à
l'axe de l'alésage de fixation du tube et un dispositif motorisé d'inclinaison
de
la torche de soudage par pivotement autour de l'axe de pivotement, sur le
CA 02495590 2005-02-O1
6
second chariot et des moyens de commande de déplacement du second
chariot et du dispositif d'inclinaison pour maintenir constante, en
inclinaison
et en distance, la position de la torche de soudage par rapport au lamage de
la paroi sphérique.
Selon des modalités particulières prises isolément ou en combinai-
son
- le dispositif comporte de plus un premier chariot motorisé monté
mobile sur la tête de soudage dans une direction perpendiculaire à l'axe de
l'arbre de la tête de soudage sur lequel est monté mobile, dans la direction
parallèle à l'axe de l'arbre, le second chariot motorisé ;
- l'arbre du dispositif de soudage automatique est réalisé de manière
à pouvoir ëtre fixé dans une ouverture usinée par perçage dans la paroi
sphérique à la partie centrale d'une réserve de métal à l'intérieur du lamage,
dans la direction de l'axe de l'alésage de fixation du tube, pour réaliser de
manière automatique le dépôt du premier métal d'apport dans le lamage ;
- le dispositif comporte un moyen de fixation de l'arbre du dispositif de
soudage automatique dans une disposition coaxiale à l'intérieur de l'alésage
du tube, pour le soudage automatique du tube sur la paroi sphérique.
Afin de bien faire comprendre l'invention, on va décrire, à titre
d'exemple en se référant aux figures jointes en annexe, un procédé de fixa-
fion automatique suivant l'invention d'un adaptateur dans le couvercle de la
cuve d'un réacteur nucléaire.
La figure 1 est une vue en perspective d'un couvercle de la cuve d'un
réacteur nucléaire à eau sous pression en position casque.
La figure 2 est une vue en coupe d'une partie inférieure de fixation
d'un adaptateur sur le couvercle de cuve.
La figure 3 est une vue en coupe d'une partie de la paroi de la cuve
en position bol dans une zone de fixation d'un tube adaptateur, après dépôt
d'un premier métal d'apport et avant perçage de la paroi sphérique.
La figure 4 est une vue schématique d'un dispositif de soudage pour
le dépôt préalable dans un lamage, d'un premier métal d'apport pour la fixa-
tion d'un tube adaptateur par le procédé automatique suivant l'invention.
CA 02495590 2005-02-O1
7
La figure 5 est une vue en coupe d'une partie de la paroi d'un couver-
cle hémisphérique après mise en place d'un tube adaptateur dans un alé-
sage de traversée de la paroi.
La figure 6 est une vue schématique d'un dispositif de soudage auto
s matique pour la mise en oeuvre du procédé selon l'invention lors du soudage
d'un adaptateur.
Sur la figure 1, on a représenté un couvercle de cuve d'un réacteur
nucléaire à eau sous pression désigné de manière générale par le repère 1.
Le couvercle de cuve comporte une bride annulaire 1 a de très forte
épaisseur destinée à étre rapportée sur une bride constituant la partie supé-
rieure de la cuve. La bride 1 a est traversée par des ouvertures 2 pour le
passage de goujons de fixation du couvercle de cuve sur la bride de cuve.
La partie centrale 1 b du couvercle de cuve en forme de calotte sphé
rique est traversée par des ouvertures de fixation d'une pluralité d'adapta
teurs 3 disposés avec leurs axes parallèles à l'axe de symétrie du couvercle
de cuve. Sur la figure 1, le couvercle de cuve 1 est placé dans une position
dite position casque, le couvercle reposant suc un sol horizontal par l'inter-
médiaire de la bride 1 a, la calotte sphérique constituant la partie centrale
1 b
du couvercle de cuve ayant sa partie bombée convexe dirigée vers le haut.
Dans cette disposition, l'axe du couvercle de cuve et les adaptateurs 3 sont
verticaux. Autour de l'ensemble des adaptateurs, (le couvercle représenté
comporte 65 adaptateurs) est disposée une embase cylindrique 1c fixée sur
le couvercle de cuve permettant de placer une enveloppe de protection cy-
lindrique (non représentée) autour des adaptateurs.
Comme il est visible sur la figure 1, les adaptateurs sont répartis sur
la surface de la calotte sphérique 1 b constituant la partie centrale du cou-
vercle de cuve suivant des rangées rectilignes et suivant des rangées annu-
laires autour de l'axe de la cuve. De ce fait, les adaptateurs, à part un adap-
tateur central, ont des axes verticaux qui ne recoupent pas l'axe de la cuve
passant par le centre de la surface sphérique de la calotte 1 b.
Sur la figure 2, on a représenté, en coupe par un plan vertical, une
zone de la paroi 4 de forte épaisseur d'un couvercle de cuve dans sa partie
1 b en forme de calotte sphérique. La portion représentée de la paroi 4 cor-
CA 02495590 2005-02-O1
ô
respond à une zone de fixation d'un adaptateur 3. Dans la zone de fixation
de l'adaptateur 3, la paroi 4 du couvercle de cuve en forme de calotte sphé-
rique (représenté en position casque) est traversée par une ouverture 5
d'engagement et de fixation du tube adaptateur 3. La paroi 4 du couvercle
de cuve en acier faiblement allié ferritique est recouverte intérieurement par
une couche de revêtement en acier inoxydable 6.
Après forgeage et usinage de la paroi 4 du couvercle, on réalise, sur
la surface concave interne du couvercle de cuve, le dépôt d'une couche en
acier inoxydable (à 24 % de chrome et 12 % de nickel, ou 20 % de chrome
et 10 % de nickel) par un procédé de soudage à arc submergé utilisant une
machine alimentée en feuillards d'acier inoxydable.
Après avoir réalisé la couche d'acier inoxydable sur l'ensemble de la
surface interne de la paroi 4 du couvercle de cuve, on réalise, dans chacune
des zones de fixation d'un adaptateur 3 sur la surface intérieure du couver-
cle, un lamage annulaire 7 dont la section dissymétrique est représentée sur
la figure 2. On dépose ensuite, à (intérieur des lamages 7 de forme annu-
laire, une couche de beurrage 8 en un alliage de nickel tel que l'alliage 152,
dans le cas de la fixation d'un adaptateur 3 en alliage de nickel 690.
Sur la figure 3, on a représenté une zone de la paroi 4 du couvercle
de cuve dans laquelle a été usiné un lamage annulaire 7 entourant une zone
dans laquelle on réalisera ultérieurement un alésage 5 de passage d'un tube
adaptateur 3. Sur la figure 3, la paroi 4 du couvercle de cuve a été représen-
tée dans une position bol, c'est-à-dire une position dans laquelle la partie
concave du couvercle de cuve est dirigée vers le haut. De manière conven-
tionnelle, sur la figure 3, la paroi 4 a été représentée sous une forme prati-
quement plane dans la zone de traversée d'un adaptateur s'étendant sur
une faible longueur dans la direction circonférentielle de la surface
intérieure
de la paroi 4. En outre, on a représenté sur la figure 3 l'axe 10 de perçage
de l'alésage 5 et la direction radiale 9 de la paroi 4 concourante avec l'axe
10 de l'alésage 5 en un point central O de la zone de passage de l'adapta-
teur. De manière conventionnelle, pour faciliter fa représentation, fa
direction
radiale 9 de la paroi 4 a été représentée dans une disposition verticale.
CA 02495590 2005-02-O1
9
L'alésage 5 de passage d'un adaptateur représenté sur la figure 3 se
trouve dans une zone de ta paroi sphérique 4 telle que l'angle entre l'axe 10
de l'alésage 5 et la direction radiale 9 est un peu supérieur à 38°.
Après avoir réalisé par usinage autour de la direction radiale 9 le la-
mage annulaire dissymétrique 7 dont le profil est représenté sur la figure 3,
on réalise, par dépôt d'un premier métal d'apport, une couche de beurrage 8,
par exemple en alliage Inconel 152, qui est ensuite réusinée par fraisage
pour obtenir ia surface interne 8' de fa couche de beurrage 8 à l'état fini.
On réalise alors, par perçage suivant la direction axiale 10, l'alésage 5
traversant la paroi 4.
Comme il est visible sur la figure 2, un adaptateur 3 est engagé et fixé
de manière serrée dans l'alésage 5. Pour cela, on prévoit un alésage 5
ayant un diamètre un peu inférieur au diamètre extérieur de l'adaptateur 5 et
on réalise le montage de l'adaptateur 5 à l'azote liquide, c'est-à-dire en en-
gageant l'adaptateur 5 dans sa position de montage représentée sur la fi-
gure 2 à l'intérieur de l'alésage 5, après avoir porté la partie inférieure de
l'adaptateur 5 à la température de l'azote liquide. Lorsque l'adaptateur 3 re-
vient à la température de la paroi 4 (généralement une température de l'or-
dre de 20°C), la dilatation du tube adaptateur assure un montage serré
dans
une position bien déterminée à l'intérieur de l'alésage 5. La partie
inférieure
3a de l'adaptateur 3 comportant un filetage 3b de montage d'un cône d'en-
gagement de barres de commande est alors légèrement en saillie en- des-
sous de la surface inférieure du couvercle de cuve (représenté en position
casque sur la figure 2). La partie supérieure 3c de l'adaptateur en saillie au-
dessus de la surface supérieure convexe de la paroi 3 n'a été représentée
que de manière partielle.
On réalise ensuite le soudage de l'adaptateur 3 sur le couvercle de
cuve par dépôt d'un métal d'apport 12 dans la partie restante du lamage 7
après dépôt et usinage de la couche de beurrage 8, de manière â réaliser la
liaison métallurgique de l'adaptateur 3 en alliage de nickel avec la couche de
beurrage 8 qui est également en alliage de nickel. Le second métal d'apport
12 est généralement constitué par le même alliage de nickel que la couche
de beurrage 8.
CA 02495590 2005-02-O1
Selon l'invention, l'une au moins des opérations de beurrage par dé-
pôt d'une couche 8 d'un premier métal d'apport et de soudage de l'adapta-
teur 3 par dépôt d'un second métal d'apport peut ëtre réalisée de manière
totalement automatique.
5 Sur la figure 4, on a représenté un dispositif de soudage automatique
qui peut être utilisé pour la mise en oeuvre du procédé de dépôt automatique
de métal d'apport suivant l'invention.
Comme dans le cas de la figure 3, on a représenté la paroi 4 du cou-
vercle de cuve dans une zone de fixation d'un adaptateur, dans une position
10 casque et avec une direction radiale de la paroi 4 verticale.
Après avoir revêtu intérieurement la paroi 4 du couvercle de cuve
d'une couche d'acier inoxydable, on usine un lamage annulaire 7 entourant
la zone de passage prévue pour l'adaptateur.
On réalise l'usinage du lamage annulaire 7 de manière à conserver
une réserve de métal 11 à la partie centrale du lamage 7. Par rapport aux
procédés antérieurs dans lesquels on réalise le beurrage de manière ma-
nuelle, pour réaliser cette opération de manière automatique, comme repré-
senté sur la figure 4, on usine un lamage 7 d'une largeur réduite, parfaite-
ment constante sur toute la périphérie du lamage et égale à un multiple de fa
largeur d'un cordon de soudage déposé de manière automatique. On évite
ainsi d'avoir à déposer des cordons de soudage partiels pour réaliser la cou-
che de beurrage.
On réalise ensuite un perçage de la réserve de métal 11 dans sa par-
tie centrale et dans la direction 10 de l'axe géométrique théorique de l'alé-
sage dans lequel sera fixé l'adaptateur après réalisation de la couche de
beurrage 8 et perçage de la paroi 4 du couvercle. Par exemple, dans le cas
d'un adaptateur tel que représenté sur la figure 2, l'axe 10 fait, avec la
direc-
tion normale ou radiale 9 de la paroi 4, un angle un peu supérieur à
38°. Le
dispositif de soudage automatique utilisé pour la réalisation de la couche de
beurrage 8 qui sera désigné de manière générale par le repère 14 comporte
un axe 15 qui est engagé et fixé à l'intérieur d'une ouverture 13 de direction
axiale 10 réalisée préalablement par perçage dans la réserve de métal 11 à
la partie centrale du lamage annulaire 7. Sur l'axe 15 est montée une tête
CA 02495590 2005-02-O1
A
11
rotative 16 comportant des moyens 28 d'entraînement en rotation autour de
l'axe géométrique 10 de l'arbre 15, comme représenté par la flèche courbe
16'. La téte rotative 16 porte, d'une part, une torche de soudage automatique
20 par l'intermédiaire d'un premier chariot motorisé 17 à déplacement radial,
d'un deuxième chariot motorisé 18 à déplacement axial et d'un dispositif mo-
torisé d'inclinaison de torche 19 et, d'autre part; une bobine de fil de sou-
dage 21 destiné à l'alimentation d'un guide-fil 22 orienté vers l'électrode
20'
de la torche de soudage 20. L'électrode 20' de la torche de soudage 20 est
alimentée en énergie électrique de soudage, de manière telle qu'un arc se
forme entre l'extrémité de l'électrode 20' et le fond du lamage 7. Le fil de
soudage 23 amené au guide-fil 22 par la bobine équipée d'un dispositif de
dévidage motorisé 27 est fondu par l'arc, de manière à déposer un cordon
de soudure dans le fond du lamage 7.
Le fil de soudage 23 est de préférence un fil enrobé dont la partie mé-
tallique est en alliage de nickel, par exemple en alliage 152.
Pour réaliser le soudage automatique, la tête de soudage 16 est mise
en rotation, comme représenté par la flèche 16', par ses moyens de
motorisation 28. Pour réaliser un cordon de soudure dans une partie du
lamage 7, on règle préalablement la position de la torche de soudage 20
dans la direction Y perpendiculaire à l'axe 10 de rotation de la tête 16,
grâce
au chariot 17. Le chariot 17 reste ensuite immobile et pendant la rotation de
la tête 16, on réalise le dépôt d'un cordon de soudure elliptique dans le fond
du lamage en déplaçant de manière réglée la torche de soudage 20, dans la
direction axiale Z parallèle à l'axe 10, par l'intermédiaire du chariot 18 à
déplacement axial.
De manière à assurer une position parfaitement constante de l'élec-
trode 20' par rapport à (a surface sur laquelle on réalise le dépôt de métal
d'apport, on assure un réglage de l'inclinaison de la torche 20 autour d'un
axe orthogonal à l'axe théorique de l'alésage et perpendiculaire au plan
contenant les axes Y et Z, par l'intermédiaire du dispositif d'inclinaison de
torche 19. On règle ainsi, à une valeur parfaitement constante, la distance
entre l'extrémité de l'électrode 20' et la surface de dépôt et l'inclinaison
de
l'électrode 20' de la torche par rapport à la direction de l'axe théorique de
CA 02495590 2005-02-O1
12
l'alésage. Le fil d'apport 23 qui est amené de manière réglée dans l'arc pro-
duit par l'électrode de fusion 20' assure donc le dépôt d'un cordon de sou-
dage de caractéristiques constantes.
Pendant toute la rotation de la téte de soudage 16, le déplacement du
chariot dans la direction axiale Z et l'inclinaison de la torche 20 ainsi que
l'énergie électrique de soudage et le débit linéaire de fil de soudage 23 sont
réglés de manière programmée, grâce à une unité de commande 30 du dis-
positif de soudage automatique 14, pour produire un cordon de soudage de
caractéristiques parfaitement constantes. En particulier, l'énergie électrique
de soudage et le débit de fil d'apport sont adaptés au cours de la rotation de
la tête de soudage pour obtenir un beurrage régulier.
Comme décrit précédemment, après avoir réalisé le dépôt de la cou-
che de beurrage 8 dans le lamage annulaire 7, on effectue un usinage par
fraisage de la couche de beurrage déposée pour obtenir la couche 8 à l'état
fini puis on réalise le perçage de l'alésage 5 suivant la direction axiale 10
préalablement définie, dans la réserve de métal 11 à la partie centrale de la
paroi 4 laissée en attente après la réalisation du lamage 7. On engage alors
et on fixe de manière serrée le tube adaptateur 3, comme représenté sur la
figure 5 (couvercle de cuve en position bol).
Comme il est visible sur la figure 5, la couche de beurrage 8 recouvre
le fond du lamage 7 usiné dans la paroi 4 en acier ferritique et le bord de la
couche d'acier inoxydable 6. Le soudage de l'adaptateur est réalisé de ma-
nière homogène entre deux alliages de nickel par remplissage d'un chan-
frein de soudage 24 délimité entre la paroi en alliage de nickel de l'adapta-
teur 3 et la couche de beurrage 8 en un alliage de nickel compatible avec
l'alliage constituant l'adaptateur 3. On peut réaliser le remplissage du chan-
frein 24 par un métal d'apport constitué par exemple par un alliage de nickel
152 analogue à l'alliage de nickel de la couche de beurrage 8. Dans le cadre
de l'invention, le soudage peut être réalisé de manière manuelle après avoir
réalisé le beurrage de manière automatique, comme décrit précédemment.
De préférence cependant, comme représenté sur la figure 6, le soudage de
l'adaptateur 3 sur la paroi 4 du couvercle de cuve peut être réalisé en utili-
sant le dispositif de soudage automatique 14 tel que décrit en regard de la
CA 02495590 2005-02-O1
13
figure 4 ou un dispositif analogue. Le dispositif de soudage automatique 14
utilisé pour réaliser le soudage de l'adaptateur 3 et représenté sur la figure
6
comporte, en plus des composants déjà décrits plus haut, un moyen de cen-
trage et de fixation 25 de l'arbre 13 à l'intérieur de l'alésage de
l'adaptateur
3, dans une disposition coaxiale à l'adaptateur, l'arbre 13 étant alors fixé
dans la direction de l'axe géométrique 10 de l'alésage 5 et de l'adaptateur 3.
Le fonctionnement du dispositif de soudage automatique 14 pour la
réalisation de cordons de soudage dans le chanfrein 24 est analogue au
fonctionnement du dispositif de soudage pour la réalisation d'une couche de
beurrage, tel que décrit plus haut. Le chanfrein 24 est rempli par du métal
d'apport 12 constitué de cordons de soudure de caractéristiques parfaite-
ment constantes, juxtaposés. Entre deux passes de soudage, pour réaliser
le dépôt de deux cordons successifs suivant toute la longueur circonféren-
tielle du chanfrein 24, on déplace la torche de soudage dans la direction Y
perpendiculaire à l'axe 10 d'une valeur déterminée correspondant à la lar-
geur d'un cordon de soudage, par l'intermédiaire du chariot motorisé 17.
Comme précédemment, le chariot de déplacement axial 18 et le dispositif de
réglage d'inclinaison de torche 19 sont programmés et réglés pendant toute
la durée du soudage. II en est de même de l'énergie électrique de soudage
et du débit de fil de la machine de soudage automatique. L'unité de com-
mande 30 permet de commander les déplacements de la torche de soudage
par l'intermédiaire des chariots motorisés 17 et 18 et du dispositif
d'inclinai-
son 19 et d'effectuer le réglage programmé des conditions de soudage
(énergie électrique et débit d'alimentation en métal d'apport).
On obtient ainsi un beurrage et un soudage pour la fixation d'un adap-
tateur réalisés de manière automatique, avec une qualité parfaitement cons-
tante et une rapidité d'exécution accrue.
Le procédé de fixation d'un adaptateur suivant l'invention peut être
réalisé en effectuant de manière automatique, comme il a été décrit plus
haut, aussi bien le beurrage préliminaire du lamage que le soudage de
l'adaptateur ou encore en ne réalisant que l'une des deux opérations de
beurrage et de soudage de manière automatique de la manière qui a été
décrite.
CA 02495590 2005-02-O1
14
Le beurrage pourrait être effectué éventuellement de manière ma-
nuelle ou de manière automatique en utilisant un procédé différent de celui
qui a été décrit. En particulier, le beurrage pourrait être réalisé par un
procé-
dé automatique tel que décrit dans une demande de brevet déposée le
même jour que la présente demande, dans lequel on effectue le dépôt de
métal d'apport en faisant tourner la torche de soudage autour d'un axe ayant
une direction radiale de la surface sphérique du couvercle de cuve.
Pour la mise en oeuvre du procédé suivant l'invention, on peut égale-
ment réaliser le beurrage de manière automatique, comme il a été décrit
plus haut, en faisant tourner la tête de soudage autour d'un axe incliné par
rapport à la direction radiale de la surface sphérique du couvercle de cuve et
un soudage automatique réalisé d'une manière différente ou même un sou-
dage réalisé de manière manuelle.
Dans tous les cas, la réalisation de l'une au moins des opérations de
beurrage et de soudage de manière automatique permet de diminuer sensi-
blement la durée d'exécution des opérations de fixation de l'adaptateur et
d'obtenir une très bonne qualité métallurgique de la liaison.
L'invention ne se limite pas à la fixation des adaptateurs de traversée
de couvercle de cuve mais peut être utilisée pour la fixation de tout élément
tubulaire cylindrique de traversée d'une paroi sphérique.
L'invention peut connaître des applications en dehors de la construc-
tion ou de la réparation des réacteurs nucléaires.
