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1 - SOUDAGE DE LA CHAUDIÈRE NUCLÉAIRE

  • 1.1 - Rappel des matériaux utilisés pour les composants de la chaudière nucléaire
  • 1.2 - Présentation des procédés de soudage mis en œuvre pour assembler ces matériaux
  • 1.3 - Précautions particulières pour la mise en œuvre de ces procédés

2 - SOUDAGE DANS LES STRUCTURES DE GÉNIE CIVIL

  • 2.1 - Description sommaire des composants métalliques du génie civil des bâtiments réacteur et combustible – matériaux utilisés
  • 2.2 - Présentation des procédés de soudage mis en œuvre pour assembler ces matériaux
  • 2.3 - Précautions spécifiques pour le soudage en montage (environnement, etc.)

3 - RETOUR D'EXPÉRIENCE AU PROFIT D'UNE AMÉLIORATION CONTINUE DES OPÉRATIONS DE SOUDAGE

  • 3.1 - Retour d'expérience en fabrication
  • 3.2 - Retour d'expérience en exploitation

4 - CONCLUSION

5 - GLOSSAIRE

Article de référence | Réf : BN3732 v1

Soudage dans les structures de génie civil
Soudage des matériaux des réacteurs nucléaires à eau pressurisée

Auteur(s) : Denis BUISINE, Gérard PERRAT

Date de publication : 10 janv. 2016

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RÉSUMÉ

Les matériaux utilisés pour la constitution des composants principaux des centrales nucléaires à eau pressurisée (REP) ont été définis pour une parfaite intégrité des enceintes sous pression à température élevée pendant plusieurs décennies. Les aciers faiblement alliés au manganèse-nickel-molybdène assurent un excellent compromis entre tenue à la pression et ténacité. Les structures de génie civil comme le liner du bâtiment réacteur et les piscines comportent également de nombreux composants métalliques soudés, importants pour la sûreté des centrales. Cet article présente la spécificité de tous ces matériaux et les précautions opératoires de soudage permettant de garantir le niveau de sûreté requis sur toute la durée de l'exploitation.

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ABSTRACT

Welding of the Main Components of Pressurized Water Recator Nuclear Power Plants

Materials used for the manufacturing of the main components of pressurized water reactors (PWRs) in nuclear power plants are designed to ensure pressurized equipment integrity at high temperature for several decades. These materials, steels lightly alloyed with manganese-nickel-molybdenum, offer an excellent compromise between tensile strength and toughness. Components important for plant safety are not limited to nuclear pressure equipment. Civil engineering structures such as the liner of the containment building, and pools, also have many metal components with welds. Given the specific features of these materials, operating precautions have been defined and continuously improved to ensure the level of safety required throughout operating lifespan.

Auteur(s)

  • Denis BUISINE : Expert groupe EDF - Directeur adjoint, EDF – CEIDRE, Saint-Denis (France)

  • Gérard PERRAT : Directeur technique et sûreté Division fabrication – Areva, Saint-Marcel (France)

INTRODUCTION

Les matériaux de base utilisés pour la constitution des composants des centrales nucléaires à eau pressurisée (REP) ont été définis pour garantir la parfaite intégrité des enceintes sous pression à température élevée pendant plusieurs décennies. Les nuances de ces matériaux en acier faiblement allié ont été optimisées afin qu'elles soient façonnables et soudables. Les installations nucléaires font l'objet, en France et dans tous les pays, d'une réglementation spécifique qui ne cesse de se renforcer en fonction du retour d'expérience. L'arrêté du 26 février 1974  pour le circuit principal des centrales nucléaires qui imposait des règles formelles concernant la fabrication, le contrôle et l'organisation qualité, a été remplacé par l'arrêté du 12 décembre 2005 (dit arrêté ESPN)  qui, tout en reprenant l'essentiel de l'arrêté de 1974, renforce les exigences en matière de conception, en particulier au niveau de l'analyse de risques. Les nuances et les procédés ont été codifiés dans un recueil RCC-M (Règles de conception et de construction applicables aux matériels mécaniques)  en cohérence avec les réglementations. En complément, des précautions opératoires particulières pour le soudage ont été déterminées pour tous les procédés de soudage en tenant compte des spécificités des matériaux de base et des produits d'apport pour répondre aux exigences contractuelles et réglementaires et plus généralement au niveau de qualité attendu. Ces précautions qui étaient basées, à l'origine, sur l'expérience industrielle des fabricants d'enceintes sous pression, ont été constamment améliorées par le retour d'expérience des fabrications des centrales nucléaires et complétées par une démarche exhaustive d'analyse de risques requise par l'arrêté ESPN de décembre 2005.

Les composants des centrales nucléaires à eau pressurisée importants pour la sûreté qui comportent des opérations de soudage ne se limitent pas aux équipements sous pression nucléaires. En effet, les structures de génie civil importantes pour la sûreté comme le liner du bâtiment réacteur, les piscines... comportent également de nombreux composants métalliques soudés. Les pratiques (nuances utilisées, précautions de soudage, contrôles...) ont là encore été optimisées au fil du retour d'expérience et ont été codifiées pour l'EPR dans un recueil ETCC (EPR Technical code for civil work.

On présente dans la suite le soudage de la chaudière nucléaire, le soudage des structures de génie civil et enfin quelques exemples de retour d'expérience (de fabrication et d'exploitation) ayant conduit à une amélioration de ces opérations de soudage.

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KEYWORDS

pressurised water reactors   |   welding   |   operating precautions   |   low-alloy steels   |   tensile stress

DOI (Digital Object Identifier)

https://doi.org/10.51257/a-v1-bn3732


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2. Soudage dans les structures de génie civil

2.1 Description sommaire des composants métalliques du génie civil des bâtiments réacteur et combustible – matériaux utilisés

Il existe de nombreux composants métalliques entrant dans les structures de génie civil du bâtiment réacteur. On se limitera ici à examiner le liner d'étanchéité du bâtiment réacteur (qui assure le confinement radioactif) et les piscines. Ainsi, les éléments de charpente et de ferraillage des bétons armés ne seront pas évoqués. Pour l'EPR, les exigences de conception et de fabrication évoquées ci-après figurent dans le code AFCEN ETCC .

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2.1.1 Description sommaire du liner d'étanchéité du bâtiment réacteur et présentation des matériaux utilisés

Le liner d'étanchéité est une peau métallique de faible épaisseur (6 mm en zone courante) qui contribue à assurer l'étanchéité du bâtiment réacteur (BR). Cette peau, ancrée dans le béton du bâtiment réacteur, recouvre la totalité de sa paroi interne pour garantir le confinement radioactif. La figure 5 montre la mise en place du dôme du liner du bâtiment réacteur de l'EPR Flamanville 3.

Ce liner est réalisé essentiellement par assemblage de tôles en acier P265GH (selon la norme EN 10028 – 2) avec des exigences particulières en résilience. La composition chimique de l'acier P265GH est rappelée dans le tableau 5. Le matériau retenu pour la fabrication d'un liner est donc de type matériau pour appareil à pression. Les tôles susceptibles d'être sollicitées dans le sens travers court doivent en outre avoir une garantie de type Z35 (striction garantie visant à éviter le risque d'arrachement lamellaire).

Le liner se caractérise par l'assemblage de tôles (fines compte tenu des dimensions), percées de nombreux fourreaux (environ 190 permettent le passage des fluides, et des câbles électriques,...

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BIBLIOGRAPHIE

  • (1) -   *  -  Arrêté du 26 février 1974 relatif à la construction du circuit primaire principal des chaudières nucléaires à eau.

  • (2) -   *  -  Arrêté du 12 décembre 2005 relatif aux équipements sous pression nucléaires.

  • (3) - RCCM AFCEN -   *  -  Règles de conception et de construction applicables aux matériels mécaniques.

  • (4) - ETCC AFCEN -   *  -  EPR Technical code for civil work.

  • (5) - MILLEVILLE (Ph.), VAILLANT (F.), VIDAL (P.), DUNAND ROUX (L.), MARTINOVITCH (M.), BUISINE (D.) -   Qualification of new filler metal made of high chromium content nickel base alloy.  -  AFIAP, Paris, 17-18 oct. 1995.

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