FR2692670A1 - Reference sample for testing a laser welding installation - for welding sleeves in tubes and its method of application - Google Patents
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Abstract
Description
La présente invention concerne un ensemble-témoin pour tester une installation de soudage au laser, et un procédé mettant en oeuvre cet ensemble-témoin. The present invention relates to a control assembly for testing a laser welding installation, and to a method implementing this control assembly.
Elle s'applique en particulier au soudage de manchons de réparation dans des tubes d'un générateur de vapeur d'un réacteur nucléaire à eau sous pression. It applies in particular to the welding of repair sleeves in tubes of a steam generator of a pressurized water nuclear reactor.
Ces générateurs de vapeur comportent un faisceau constitué d'un grande nombre de tubes de petit diamètre (20 mm environ) pliés en U et fixés à chacune de leurs extrémités par sertissage dans une plaque tubulaire de grande épaisseur. La partie du générateur de vapeur située en dessous de la plaque tubulaire délimite une boîte à eau où débouchent les extrémités des tubes du faisceau. These steam generators comprise a bundle made up of a large number of small diameter tubes (approximately 20 mm) bent in a U and fixed at each of their ends by crimping in a tubular plate of great thickness. The part of the steam generator located below the tube plate delimits a water box where the ends of the bundle tubes open.
Les contraintes et la corrosion auxquelles sont soumis les tubes produisent parfois des fissures dans les parois de ces tubes. Il est connu de réparer ces tubes en soudant des manchons de réparation dans les tubes, au moyen d'une installation comportant une canne de soudage à faisceau laser qui est introduite dans la boîte à eau et dans les tubes. The stresses and corrosion to which the tubes are subjected sometimes produce cracks in the walls of these tubes. It is known practice to repair these tubes by welding repair sleeves into the tubes, by means of an installation comprising a laser beam welding rod which is introduced into the water box and into the tubes.
L'extrémité de travail de la canne de soudage est munie d'une tête de soudage comportant une cellule optique de focalisation d'un faisceau laser véhiculé, depuis une source laser jusqu'à la tête de soudage, par une fibre optique. Le faisceau laser focalisé par la cellule optique est renvoyé radialement par un miroir à travers une fenêtre latérale de la tête de soudage, au droit d'une zone de soudage. The working end of the welding rod is provided with a welding head comprising an optical cell for focusing a laser beam conveyed, from a laser source to the welding head, by an optical fiber. The laser beam focused by the optical cell is returned radially by a mirror through a side window of the welding head, in line with a welding area.
Au cours d'une opération de soudage, l'installation est soumise à de nombreuses causes qui provoquent son vieillissement. En particulier, la tête de soudage est soumise à des contraintes thermiques importantes et à des éclaboussures de métal en fusion qui ont pour effet de dégrader le miroir de renvoi du faisceau laser et la cellule optique. During a welding operation, the installation is subject to many causes which cause it to age. In particular, the welding head is subjected to significant thermal stresses and to splashes of molten metal which have the effect of degrading the mirror for returning the laser beam and the optical cell.
Par ailleurs , les opérations de soudage se font en utilisant une source laser ayant une puissance élevée, ce qui a pour effet d'user les différents éléments constituant la chaîne optique véhiculant le faisceau laser. Furthermore, the welding operations are carried out using a laser source having a high power, which has the effect of wearing down the various elements constituting the optical chain carrying the laser beam.
Le vieillissement de l'installation de soudage peut nuire à la qualité des soudures. Ce vieillissement est particulièrement gênant lorsqu'on est amené à manchonner plusieurs tubes à la suite. De plus, les tubes dans lesquels on a soudé des manchons sont d'un accès difficile et il est donc difficile de contrôler la qualité des soudures qui ont été effectuées. The aging of the welding installation can affect the quality of the welds. This aging is particularly troublesome when it is necessary to sleeve several tubes in succession. In addition, the tubes in which sleeves have been welded are difficult to access and it is therefore difficult to control the quality of the welds which have been made.
L'invention a pour but de tester une installation de soudage au laser afin de s'assurer que le vieillissement de cette installation n'est pas trop rapide et que les soudures effectuées ont la qualité requise, ceci avec des moyens simples et rapides à mettre en oeuvre. The object of the invention is to test a laser welding installation in order to ensure that the aging of this installation is not too rapid and that the welds carried out have the required quality, this with simple and rapid means to put in place. in action.
A cet effet, l'invention a pour objet un ensemble-témoin pour tester une installation de soudage au laser destinée à souder des manchons à l'intérieur de tubes, notamment des tubes d'un générateur de vapeur de réacteur nucléaire à eau sous pression, les manchons étant disposés en position de soudage coaxialement aux tubes, en contact avec la surface interne des tubes, caractérisé en ce qu'il comprend un tube-témoin dans lequel est logé un manchon-témoin en position de soudage, le tube-témoin comportant au moins trois rainures axiales ménagées dans sa surface externe et ayant des profondeurs différentes, les fonds des trois rainures correspondant à trois niveaux de référence acceptables recherchés, minimum, moyen et maximum, de pénétration d'un cordon de soudure dans l'épaisseur de la paroi d'un tube manchonné équivalent à l'ensemble-témoin. To this end, the subject of the invention is a control assembly for testing a laser welding installation intended to weld sleeves inside tubes, in particular tubes of a steam generator of a pressurized water nuclear reactor. , the sleeves being arranged in the welding position coaxially with the tubes, in contact with the internal surface of the tubes, characterized in that it comprises a control tube in which is housed a control sleeve in the welding position, the control tube comprising at least three axial grooves formed in its external surface and having different depths, the bottoms of the three grooves corresponding to three desired acceptable reference levels, minimum, medium and maximum, of penetration of a weld bead in the thickness of the wall of a sleeved tube equivalent to the control assembly.
Suivant d'autres caractéristiques de l'invention:
- le tube-témoin comprend au moins trois jeux identiques de trois rainures de profondeurs différentes, les jeux étant répartis circonférentiellement à égale distance les uns des autres dans la paroi du tube-témoin;
- la rainure de profondeur moyenne d'un jeu de rainures est disposée entre la rainure de profondeur maximale et la rainure de profondeur minimale de ce jeu, les milieux des rainures d'un même jeu étant espacés entre eux de 30 suivant le pourtour du tube-témoin.According to other characteristics of the invention:
- The control tube comprises at least three identical sets of three grooves of different depths, the games being distributed circumferentially at equal distance from each other in the wall of the control tube;
- the groove of average depth of a set of grooves is disposed between the groove of maximum depth and the groove of minimum depth of this set, the midpoints of the grooves of the same set being spaced apart from each other by 30 along the periphery of the tube -witness.
L'invention a également pour objet un procédé d'utilisation d'une installation de soudage au laser destinée à souder des manchons à l'intérieur de tubes, notamment des tubes de générateur de vapeur de réacteur nucléaire à eau sous pression, les manchons étant disposés en position de soudage coaxialement aux tubes, en contact avec la surface interne des tubes, l'installation comportant une tête de soudage agencée à l'extrémité distale d'une ligne de transmission d'un faisceau laser, ce procédé mettant en oeuvre un ensemble-témoin selon 1 ' une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce qu'avant ou après la réalisation d'une série de soudures, on teste l'installation en introduisant la tête de soudage dans un ensemble-témoin, en effectuant un cordon de soudure sur l'ensemble-témoin, et en examinant visuellement les traces de fusion formées dans les fonds des rainures du tube-témoin. The invention also relates to a method of using a laser welding installation intended to weld sleeves inside tubes, in particular steam generator tubes of a pressurized water nuclear reactor, the sleeves being disposed in the welding position coaxially with the tubes, in contact with the internal surface of the tubes, the installation comprising a welding head arranged at the distal end of a line for transmitting a laser beam, this method employing a witness assembly according to any one of the preceding claims, characterized in that, before or after the production of a series of welds, the installation is tested by introducing the welding head into a witness assembly, by making a bead of welding on the control assembly, and by visually examining the traces of fusion formed in the bottoms of the grooves of the control tube.
Suivant d'autres caractéristiques de ce procédé:
- on règle les paramètres de fonctionnement de l'installation de soudage pour la réalisation d'une campagne de soudage comportant le manchonnage d'un tube ou de plusieurs tubes ; préalablement à l'exécution de la campagne de soudage, on effectue un cordon de soudure circulaire sur un ensemble-témoin comportant au moins trois jeux identiques de trois rainures de profondeurs différentes ; on observe la surface extérieure du tubetémoin pour contrôler des premières conditions de bon fonctionnement de l'installation, ces conditions étant que les fonds des rainures de profondeur maximale et de profondeur moyenne comportent chacun une trace de fusion, que le fond d'une au moins des trois rainures de profondeur minimale ne comporte pas de trace de fusion et que la surface externe du tube-témoin ne comporte pas de trace de fusion en dehors des rainures ; si ces premières conditions de bon fonctionnement sont vérifiées, on effectue la campagne de soudage avec la même tête de soudage et la même ligne de transmission du faisceau laser ; après l'exécution de la campagne de soudage, on réalise un cordon de soudure circulaire sur un ensembletémoin comportant au moins trois jeux identiques de trois rainures de profondeurs différentes ; on observe la surface extérieure du tube-témoin pour contrôler une seconde condition de bon fonctionnement de l'installation, cette condition étant que les fonds d'au moins deux des trois rainures de profondeur maximale comportent des traces de fusion
- préalablement au remplacement d'une tête de soudage usagée de l'installation de soudage, on réalise un cordon de soudure circulaire sur un ensemble-témoin comportant au moins trois jeux identiques de trois rainures de profondeurs différentes, en utilisant la tête de soudage usagée ; on observe la surface extérieure du tube-témoin pour contrôler la seconde condition de bon fonctionnement de l'installation ;
- après le remplacement d'un élément usagé de la chaîne optique de l'installation de soudage, notamment d'une tête de soudage usagée ou d'un élément de la ligne de transmission du faisceau laser, on réalise un cordon de soudure circulaire sur un ensemble-témoin comportant au moins trois jeux identiques de trois rainures de profondeurs différentes, avec le nouvel élément de remplacement; on observe la surface extérieure du tubetémoin pour contrôler les premières conditions de bon fonctionnement de l'installation
- à la suite d'un arrêt de l'installation de soudage au cours d'une campagne de soudage, on remet l'installation dans les conditions de fonctionnement normal et on réalise un cordon de soudure circulaire sur un ensemble-témoin comportant au moins trois jeux identiques de trois rainures de profondeurs différentes ; on observe la surface extérieure du tube-témoin pour contrôler la seconde condition de bon fonctionnement de l'installation; si cette seconde condition est vérifiée, on effectue les soudures suivantes
- la campagne de soudage comporte le soudage d'au moins un manchon dans un tube par deux soudures circulaires espacées axialement, la puissance du laser alimentant une tête de soudage de l'installation est une fonction de l'angle de rotation de cette tête de soudage quelque soit l'angle de rotation de la tête de soudage, la puissance de réglage de la source laser est plus faible pour une des soudures, appelée soudure supérieure, que pour l'autre soudure appelée soudure inférieure, et la réalisation d'un cordon de soudure circulaire sur l'ensemble-témoin se fait en réglant la puissance de la source laser dans les conditions de réalisation d'une soudure supérieure.According to other characteristics of this process:
- the operating parameters of the welding installation are adjusted for carrying out a welding campaign comprising the sleeving of a tube or of several tubes; prior to the execution of the welding campaign, a circular weld bead is made on a control assembly comprising at least three identical sets of three grooves of different depths; the outer surface of the indicator tube is observed to check the first conditions for the proper functioning of the installation, these conditions being that the bottoms of the grooves of maximum depth and of average depth each have a trace of fusion, that the bottom of at least one of the three grooves of minimum depth does not contain any trace of fusion and that the external surface of the control tube does not comprise any trace of fusion outside the grooves; if these first operating conditions are verified, the welding campaign is carried out with the same welding head and the same transmission line of the laser beam; after the execution of the welding campaign, a circular weld bead is produced on a control assembly comprising at least three identical sets of three grooves of different depths; the outer surface of the control tube is observed to check a second condition for the correct functioning of the installation, this condition being that the bottoms of at least two of the three grooves of maximum depth have traces of fusion
- Before replacing a used welding head from the welding installation, a circular weld bead is made on a control assembly comprising at least three identical sets of three grooves of different depths, using the used welding head ; the outer surface of the control tube is observed to check the second condition for the correct operation of the installation;
- after replacing a used element in the optical chain of the welding installation, in particular a used welding head or an element in the laser beam transmission line, a circular weld bead is produced on a witness assembly comprising at least three identical sets of three grooves of different depths, with the new replacement element; we observe the outside surface of the telltale tube to check the first conditions for proper operation of the installation
- following a shutdown of the welding installation during a welding campaign, the installation is returned to normal operating conditions and a circular weld bead is produced on a control assembly comprising at least three identical sets of three grooves of different depths; the outer surface of the control tube is observed to check the second condition for the correct operation of the installation; if this second condition is satisfied, the following welds are carried out
the welding campaign comprises the welding of at least one sleeve into a tube by two circular welds spaced axially, the power of the laser supplying a welding head of the installation is a function of the angle of rotation of this head. welding whatever the angle of rotation of the welding head, the power of adjustment of the laser source is lower for one of the welds, called upper weld, than for the other weld called lower weld, and the realization of a circular weld bead on the control assembly is done by adjusting the power of the laser source under the conditions for producing a superior weld.
Un exemple de réalisation de l'invention sera décrit ci-dessous en regard des figures annexées dans lesquelles
- la figure 1 est une vue en élévation avec coupe longitudinale partielle d'un ensemble-témoin selon 1' invention;
- la figure 2 est une vue en coupe selon la ligne 2-2 de la figure I
- la figure 3 est une vue partielle à grande échelle en perspective, avec des coupes, montrant un détail de l'ensemble-témoin de la figure 1
- la figure 4 est un diagramme montrant l'évolu- tion de l'intensité électrique I d'alimentation d'une source laser alimentant la tête de soudage en fonction de l'angle de rotation a de cette tête de soudage.An exemplary embodiment of the invention will be described below with reference to the appended figures in which
- Figure 1 is an elevational view with partial longitudinal section of a control assembly according to one invention;
- Figure 2 is a sectional view along line 2-2 of Figure I
- Figure 3 is a partial large-scale perspective view, with sections, showing a detail of the control assembly of Figure 1
FIG. 4 is a diagram showing the evolution of the electrical intensity I of supply of a laser source supplying the welding head as a function of the angle of rotation a of this welding head.
On voit sur la figure 1 un ensemble-témoin, désigné par la référence générale 10, destiné à tester une installation de soudage au laser (non représentée sur les figures) afin de s'assurer de la bonne exécution d'une campagne de soudage. We see in Figure 1 a witness assembly, designated by the general reference 10, for testing a laser welding installation (not shown in the figures) to ensure the proper execution of a welding campaign.
La campagne de soudage comprend la fixation de manchons de réparation dans des tubes d'un générateur de vapeur d'un réacteur nucléaire à eau sous pression. The welding campaign includes the fixing of repair sleeves in tubes of a steam generator of a pressurized water nuclear reactor.
L'installation de soudage au laser est de type connu, par exemple décrit dans la demande de brevet FR-2 649 030 au nom de la demanderesse. The laser welding installation is of known type, for example described in patent application FR-2,649,030 in the name of the applicant.
L'installation de soudage comporte une tête de soudage laser reliée à une source laser de forte puissance. La tête de soudage est agencée de façon classique à l'extrémité distale d'une ligne de transmission du faisceau laser comportant une fibre optique. The welding installation comprises a laser welding head connected to a high power laser source. The welding head is conventionally arranged at the distal end of a line for transmitting the laser beam comprising an optical fiber.
Chaque manchon de réparation est accosté dans un tube du générateur de vapeur, selon un procédé connu, en étant logé coaxialement au tube et expansé diamétralement de façon à être mis en contact serré avec la surface interne du tube. Le manchon est ensuite soudé dans ce tube par des soudures comportant deux cordons circulaires. Ces cordons sont réalisés en focalisant le faisceau laser de la tête de soudage sur la paroi du manchon de réparation et en faisant tourner cette tête de soudage à l'intérieur du manchon. Each repair sleeve is docked in a tube of the steam generator, according to a known method, while being housed coaxially with the tube and expanded diametrically so as to be brought into tight contact with the internal surface of the tube. The sleeve is then welded into this tube by welds comprising two circular beads. These beads are produced by focusing the laser beam from the welding head on the wall of the repair sleeve and by rotating this welding head inside the sleeve.
Pour tester l'installation de soudage au laser, on réalise des cordons de soudure similaires sur l'ensem- ble-témoin 10, selon un procédé qui sera décrit ultérieurement. To test the laser welding installation, similar weld beads are produced on the control assembly 10, according to a process which will be described later.
L'ensemble-témoin 10 comprend un tube-témoin 12 dans lequel est logé coaxialement un manchon-témoin 14 identique aux manchons de réparation utilisés pour le manchonnage des tubes du générateur de vapeur. Le manchon-témoin 14 est expansé diamétralement dans le tubetémoin 12 de la même manière qu'un manchon de réparation dans un tube de générateur de vapeur. The control assembly 10 comprises a control tube 12 in which is housed coaxially a control sleeve 14 identical to the repair sleeves used for sleeving the tubes of the steam generator. The control sleeve 14 is expanded diametrically in the control tube 12 in the same manner as a repair sleeve in a steam generator tube.
Le tube-témoin 12 a une longueur égale à celle du manchon-témoin 14 et ne diffère d'un tronçon rectiligne de tube de générateur de vapeur que par la présence sur sa surface externe de rainures axiales qui seront décrites ultérieurement. Dans l'exemple décrit, les tubes de générateur de vapeur et le tube-témoin ont un diamètre externe de 22,22 mm (7/8 de pouces), une paroi de 1,27 mm d'épaisseur et sont fabriqués dans un même matériau, par exemple en Inconel 600. The control tube 12 has a length equal to that of the control sleeve 14 and differs from a straight section of steam generator tube only by the presence on its external surface of axial grooves which will be described later. In the example described, the steam generator tubes and the control tube have an external diameter of 22.22 mm (7/8 inches), a wall 1.27 mm thick and are manufactured in the same material, for example Inconel 600.
Le manchon-témoin 14 comporte deux tronçons 14S,14I, l'un supérieur et l'autre inférieur en considérant la figure 1, dont les surfaces externes ont été mises en contact serré, par expansion diamétrale des tronçons, avec la surface interne du tube-témoin 12. The control sleeve 14 comprises two sections 14S, 14I, one upper and the other lower by considering FIG. 1, the external surfaces of which have been brought into tight contact, by diametrical expansion of the sections, with the internal surface of the tube - witness 12.
Dans l'exemple décrit, les parois du manchontémoin 14 et des manchons de réparation ont une épaisseur de 1 mm. Le manchon-témoin 14 est fait dans un matériau identique à celui des manchons de réparation, par exemple en Inconel 690. In the example described, the walls of the control sleeve 14 and the repair sleeves have a thickness of 1 mm. The control sleeve 14 is made of a material identical to that of the repair sleeves, for example Inconel 690.
On décrira maintenant les rainures du tube-témoin 12, en regard des figures 1 à 3. The grooves of the control tube 12 will now be described, with reference to FIGS. 1 to 3.
On voit sur la figure 1 que le tube-témoin 12 comporte des rainures 16,18,20 ménagées sur la moitié supérieure et sur la moitié inférieure de sa surface externe. Les rainures 16,18,20 supérieures sont identiques aux rainures 16,18,20 inférieures et sont disposées symétriquement les unes par rapport aux autres par rapport au plan transversal médian P de l'ensemble-témoin 10. Par conséquent, on ne décrira en détail ci-dessous que les rainures 16,18,20 supérieures. We see in Figure 1 that the control tube 12 has grooves 16,18,20 formed on the upper half and on the lower half of its outer surface. The upper grooves 16, 18, 20 are identical to the lower grooves 16, 18, 20 and are arranged symmetrically with respect to one another with respect to the median transverse plane P of the control assembly 10. Consequently, we will not describe in detail below as the upper grooves 16,18,20.
Les rainures 16,18,20 supérieures sont disposées au droit du tronçon 14I du manchon-témoin 14 en ayant leurs extrémités qui dépassent de part et d'autre des extrémités de ce tronçon 14I. The upper grooves 16, 18, 20 are arranged in line with the section 14I of the control sleeve 14, having their ends which protrude on either side of the ends of this section 14I.
On voit sur la figure 2 que le tube-témoin 12 comporte trois jeux identiques de trois rainures 16,18, 20. Ces jeux sont espacés entre eux de 1200 suivant le pourtour du tube-témoin 12. It can be seen in FIG. 2 that the indicator tube 12 comprises three identical sets of three grooves 16, 18, 20. These sets are spaced apart by 1200 along the periphery of the indicator tube 12.
On voit sur la figure 3 que les rainures 16,18,20 d'un même jeu ont des largeurs L identiques mais des profondeurs P1,P2,P3 différentes. It can be seen in FIG. 3 that the grooves 16, 18, 20 of the same set have identical widths L but different depths P1, P2, P3.
La rainure 16, à gauche en considérant la figure 3, a une profondeur P1 la plus élevée et la rainure 20, à droite en considérant la figure 3, a une profondeur P3 la plus faible. La rainure 18, disposée entre les rainures 16 et 20, a une profondeur P2 intermédiaire entre P1 et P3. The groove 16, on the left when considering FIG. 3, has the highest depth P1 and the groove 20, on the right when considering FIG. 3, has the lowest depth P3. The groove 18, disposed between the grooves 16 and 20, has a depth P2 intermediate between P1 and P3.
Dans l'exemple décrit L = 2 mm, P1 = 0,7 mm,
P2 = 0,5 mm et P3 = 0,2 mm.In the example described L = 2 mm, P1 = 0.7 mm,
P2 = 0.5 mm and P3 = 0.2 mm.
Les milieux des rainures 16,18,20 sont espacés entre eux de 30 suivant le pourtour du tube-témoin 12. The midpoints of the grooves 16,18,20 are spaced apart by 30 along the periphery of the control tube 12.
Lorsqu'on réalise un cordon de soudure circulaire sur l'ensemble-témoin 10, il se forme une zone de métal fondu 22 qui traverse la paroi du manchon-témoin 14 et pénètre dans la paroi du tube-témoin 12. When a circular weld bead is produced on the control assembly 10, a zone of molten metal 22 is formed which passes through the wall of the control sleeve 14 and enters the wall of the control tube 12.
Suivant la profondeur de pénétration de la zone de métal fondu 22 dans le tube-témoin 12, il se forme généralement des traces T de fusion sur le fond d'une rainure ou de plusieurs rainures. Dans certains cas, la pénétration de la soudure est telle qu'il n'apparaît de trace de fusion sur le fond d'aucune rainure. Depending on the penetration depth of the molten metal zone 22 in the control tube 12, there are generally traces of melting T on the bottom of a groove or several grooves. In certain cases, the penetration of the weld is such that no trace of fusion appears on the bottom of any groove.
Les fonds 16A,18A,20A des rainures correspondent à trois niveaux de référence acceptables recherchés, minimum, moyen et maximum, de pénétration d'une zone de métal fondu dans l'épaisseur de la paroi d'un tube de générateur de vapeur équivalent au tube-témoin 12. The bottoms 16A, 18A, 20A of the grooves correspond to three desired acceptable reference levels, minimum, medium and maximum, of penetration of a zone of molten metal into the thickness of the wall of a steam generator tube equivalent to test tube 12.
Les traces T permettent donc de déduire quelle serait la pénétration d'un cordon de soudure réalisé dans les mêmes conditions sur un tube manchonné, équivalent à l'ensemble-témoin 10, d'un générateur de vapeur. The traces T therefore make it possible to deduce what would be the penetration of a weld bead produced under the same conditions on a sleeved tube, equivalent to the control assembly 10, of a steam generator.
On décrira maintenant un procédé d'utilisation d'une installation de soudage au laser et un ensembletémoin tel que décrit précédemment. A method of using a laser welding installation and a control assembly as described above will now be described.
Le procédé comprend le manchonnage d'une série de tubes d'eau primaire d'un générateur de vapeur. The method includes sleeving a series of primary water tubes from a steam generator.
Selon un procédé connu, la tête de soudage laser de l'installation est portée par un robot disposé à l'intérieur de la boîte à eau du générateur de vapeur. Ce robot permet, d'une part de déplacer axialement la tête de soudage dans les tubes, et d'autre part de déplacer cette tête de soudage d'un tube à un autre. According to a known method, the laser welding head of the installation is carried by a robot placed inside the water box of the steam generator. This robot makes it possible, on the one hand to move the welding head axially in the tubes, and on the other hand to move this welding head from one tube to another.
Selon un procédé connu, un manchon de réparation, (identique au manchon-témoin 14) est fixé dans un tube, au moyen d'une soudure supérieure comportant deux cordons circulaires formés au niveau du tronçon 14S du manchon, et d'une soudure inférieure comportant deux cordons formés au niveau du tronçon 141 du manchon. According to a known method, a repair sleeve (identical to the control sleeve 14) is fixed in a tube, by means of an upper weld comprising two circular beads formed at the section 14S of the sleeve, and a lower weld comprising two cords formed at the section 141 of the sleeve.
Habituellement, la soudure supérieure est réalisée dans une zone du tube externe à la plaque tubulaire du générateur de vapeur et la soudure inférieure est réalisée dans une zone du tube interne à la plaque tubulaire. La plaque tubulaire absorbe une partie de la puissance du faisceau laser de soudage. Par conséquent, la soudure supérieure est réalisée en réglant la puissance du faisceau laser à une valeur inférieure par rapport à la valeur de la puissance utilisée pour réaliser la soudure inférieure. Usually, the upper weld is made in an area of the tube external to the tube plate of the steam generator and the lower weld is made in an area of the tube internal to the tube plate. The tube plate absorbs part of the power of the welding laser beam. Consequently, the upper weld is produced by setting the power of the laser beam to a lower value relative to the value of the power used to make the lower weld.
Pour régler la puissance du faisceau laser, on règle la valeur de crête de l'intensité I d'alimentation électrique des lampes de la source laser. To adjust the power of the laser beam, the peak value of the power supply intensity I of the lamps of the laser source is adjusted.
Pour former un cordon de soudure, on fait varier l'intensité I, et par conséquent la puissance du faisceau laser, en fonction de l'angle de rotation a de la tête de soudage. To form a weld bead, the intensity I, and consequently the power of the laser beam, is varied as a function of the angle of rotation a of the welding head.
Le diagramme de la figure 4 représente l'évolution de l'intensité I en fonction de l'angle de rotation a de la tête de soudage. The diagram in FIG. 4 represents the evolution of the intensity I as a function of the angle of rotation a of the welding head.
Un cordon de soudure est formé par rotation de la tête de soudage sur plus d'un tour. A weld bead is formed by rotating the welding head over more than one turn.
Pour a = O, dans le cas d'une soudure supérieure, l'intensité I est réglée à une première valeur Is, et dans le cas d'une soudure inférieure l'intensité I est réglée à une seconde valeur Ii supérieure à la première valeur. For a = O, in the case of a higher weld, the intensity I is set to a first value Is, and in the case of a lower weld the intensity I is set to a second value Ii greater than the first value.
Le procédé d'utilisation de l'installation de soudage comprend au moins une campagne de soudage au cours de laquelle on réalise le manchonnage d'un nombre prédéterminé de tubes. Le nombre de soudures effectuées pendant cette campagne de soudage est limité, en particulier par le vieillissement de la tête de soudage. Dans l'exemple décrit, on remplace la tête de soudage lorsqu'elle a effectué un nombre de soudures pouvant atteindre, voire dépasser 70, afin d'éviter que son vieillissement ne devienne nuisible à la qualité des soudures. The method of using the welding installation comprises at least one welding campaign during which the sleeving of a predetermined number of tubes is carried out. The number of welds carried out during this welding campaign is limited, in particular by the aging of the welding head. In the example described, the welding head is replaced when it has carried out a number of welds which can reach or even exceed 70, in order to prevent its aging from becoming detrimental to the quality of the welds.
Par conséquent la campagne de soudage comprend la réalisation d'un nombre de soudures inférieur à 70.Consequently, the welding campaign includes carrying out a number of welds less than 70.
Selon le nombre de tubes endommagés, l'ensemble des opérations de manchonnage est réalisé en une seule campagne ou plusieurs campagnes de soudage. Depending on the number of damaged tubes, all sleeving operations are carried out in a single campaign or several welding campaigns.
Le procédé selon l'invention permet de tester l'installation de soudage en introduisant la tête de soudage dans un ensemble-témoin 10, en effectuant un cordon de soudure sur cet ensemble-témoin 10 et en examinant visuellement les traces de fusion T formées dans les fonds 16A,18A,20A des rainures du tube-témoin 12. L'installation est testée, selon les cas, avant ou après la réalisation d'une série de soudures. The method according to the invention makes it possible to test the welding installation by introducing the welding head into a control assembly 10, by carrying out a weld bead on this control assembly 10 and by visually examining the traces of fusion T formed in the bottoms 16A, 18A, 20A of the grooves of the control tube 12. The installation is tested, as the case may be, before or after the production of a series of welds.
Le procédé comporte en particulier les étapes suivantes. The method comprises in particular the following steps.
On règle tous les paramètres de fonctionnement de l'installation de soudage pour la réalisation d'une campagne de soudage. All the operating parameters of the welding installation are adjusted for carrying out a welding campaign.
Préalablement à l'éxécution de la campagne de soudage, on effectue un cordon de soudure circulaire sur un ensemble-témoin 10, sur un des tronçons 14I,14s du manchon-témoin 14. Prior to the execution of the welding campaign, a circular weld bead is made on a control assembly 10, on one of the sections 14I, 14s of the control sleeve 14.
On examine ensuite visuellement les trois groupes de rainures disposés sur la surface extérieure du tubetémoin 12 au niveau du tronçon 14I,14s sur lequel on a effectué le cordon de soudure et on contrôle des premières conditions de bon fonctionnement de l'installation. The three groups of grooves arranged on the outside surface of the indicator tube 12 are then visually examined at the level of the section 14I, 14s on which the weld bead has been made and the first conditions for the correct operation of the installation are checked.
Ces conditions sont
- que les fonds 16A,18A des rainures de profondeur maximale et de profondeur moyenne comportent chacun une trace de fusion
- que le fond 20A d'une au moins des trois rainures de profondeur minimale ne comporte pas de trace de fusion; et
- que la surface externe du tube-témoin 12 ne comporte pas de trace de fusion en dehors de rainures 16,18,20.These conditions are
- that the bottoms 16A, 18A of the grooves of maximum depth and of average depth each have a trace of fusion
- That the bottom 20A of at least one of the three grooves of minimum depth does not include any trace of fusion; and
- that the external surface of the control tube 12 does not include any trace of fusion outside of grooves 16,18,20.
Ces premières conditions de bon fonctionnement de l'installation permettent en particulier de s'assurer que le réglage de l'installation est satisfaisant pour assurer une bonne pénétration du cordon de soudure dans la paroi d'un tube manchonné. Ces conditions permettent également de détecter un défaut de l'installation. These first conditions for proper operation of the installation make it possible in particular to ensure that the adjustment of the installation is satisfactory to ensure good penetration of the weld bead into the wall of a sleeved tube. These conditions also make it possible to detect a fault in the installation.
Si les premières conditions de bon fonctionnement de l'installation sont vérifiées, on effectue la campagne de soudage avec la même tête de soudage et la même ligne de transmission du faisceau laser. If the first conditions for proper operation of the installation are verified, the welding campaign is carried out with the same welding head and the same transmission line of the laser beam.
A la fin de la campagne de soudage ou lorsque le nombre limité de soudures a été atteint, on effectue un cordon de soudure circulaire sur un ensemble-témoin 10, sur un des tronçons 14I,14s du manchon-témoin 14. At the end of the welding campaign or when the limited number of welds has been reached, a circular weld bead is made on a control assembly 10, on one of the sections 14I, 14s of the control sleeve 14.
On examine ensuite visuellement les trois groupes de rainures disposés sur la surface extérieure du tubetémoin 12 au niveau du tronçon 14I,14s sur lequel on a effectué le cordon de soudure et on contrôle une seconde condition de bon fonctionnement de l'installation. Cette condition est que les fonds 16A d'au moins deux des trois rainures de profondeur maximale comportent des traces de fusion. The three groups of grooves arranged on the outside surface of the indicator tube 12 are then visually examined at the level of the section 14I, 14s on which the weld bead has been made and a second condition for correct operation of the installation is checked. This condition is that the bottoms 16A of at least two of the three grooves of maximum depth have traces of fusion.
Cette seconde condition permet de s'assurer que l'installation a eu un fonctionnement fiable pendant tout le déroulement du cycle de soudage et qu'en particulier la pénétration des cordons de soudure dans la paroi des tubes manchonnés a été satisfaisante pendant tout le cycle de soudage. This second condition makes it possible to ensure that the installation has had a reliable operation during the whole course of the welding cycle and that in particular the penetration of the weld beads in the wall of the sleeved tubes has been satisfactory during the whole of the welding cycle. welding.
Si cette seconde condition de bon fonctionnement de l'installation n'a pas été vérifiée, on applique une procédure d'anomalie définie au cas par cas qui peut consister, par exemple, à contrôler les soudures effectuées pendant la campagne de soudage. If this second condition for the correct functioning of the installation has not been verified, an anomaly procedure defined on a case-by-case basis may be applied, which may consist, for example, of checking the welds made during the welding campaign.
Comme nous l'avons déjà précisé, on remplace la tête de soudage lorsqu'elle a effectué un nombre prédéterminé de soudures afin que son vieillissement ne nuise pas à la qualité des soudures effectuées. As we have already specified, the welding head is replaced when it has made a predetermined number of welds so that its aging does not adversely affect the quality of the welds carried out.
Lorsqu'on doit remplacer la tête de soudage de l'installation, on effectue un cordon de soudure circulaire sur un ensemble-témoin avec la tête de soudage usagée préalablement à son remplacement. When it is necessary to replace the welding head of the installation, a circular weld bead is made on a witness assembly with the used welding head before its replacement.
On examine ensuite visuellement la surface extérieure du tube-témoin 12 pour contrôler la seconde condition de bon fonctionnement de l'installation. Si cette seconde condition n'est pas vérifiée, on applique une procédure d'anomalie qui est définie au cas par cas. The external surface of the control tube 12 is then visually examined to check the second condition for the correct functioning of the installation. If this second condition is not verified, an anomaly procedure is applied which is defined on a case-by-case basis.
Après le remplacement d'un élément usagé de la chaîne optique de l'installation de soudage, notamment d'une tête de soudage usagée, on effectue un cordon de soudure circulaire sur un ensemble-témoin 10 avec le nouvel élément de remplacement. After replacing a used element of the optical chain of the welding installation, in particular a used welding head, a circular weld bead is made on a control assembly 10 with the new replacement element.
On examine ensuite la surface extérieure du tubetémoin 12 pour contrôler les premières conditions de bon fonctionnement de l'installation et vérifier ainsi le retour de l'installation de soudage à un état correct. The outside surface of the indicator tube 12 is then examined to check the first conditions for the correct operation of the installation and thus verify the return of the welding installation to a correct state.
Une campagne de soudage peut être interrompue pour différentes raisons qui ne sont pas toujours prévisibles. Dans ce cas, à la suite de l'arrêt de l'installation, on remet celle-ci dans les conditions de fonctionnement normal puis on effectue un cordon de soudure circulaire sur un ensemble-témoin 10. A welding campaign can be interrupted for various reasons which are not always predictable. In this case, after stopping the installation, it is returned to normal operating conditions and then a circular weld bead is made on a witness assembly 10.
On examine ensuite la surface extérieure du tubetémoin 12 pour contrôler la seconde condition de bon fonctionnement de l'installation. Si cette condition est vérifiée, on effectue les soudures suivantes. The external surface of the indicator tube 12 is then examined to check the second condition for the correct functioning of the installation. If this condition is satisfied, the following welds are carried out.
La réalisation de cordon de soudure sur un ensemble-témoin 10 se fait indifféremment sur la moitié supérieure ou sur la moitié inférieure de cet ensembletémoin. The production of a weld bead on a control assembly 10 is made either on the upper half or on the lower half of this control assembly.
Par contre, pour réaliser un cordon de soudure sur un ensemble-témoin 10, on règle la puissance du faisceau laser selon les conditions d'exécution d'une soudure de type supérieur. De cette façon, lorsqu'on observe sur l'ensemble-témoin 10 que la pénétration dans le tube-témoin 12 de la soudure de type supérieur est suffisante, on est assuré que la pénétration dans le tube-témoin 12 de la soudure de type inférieur, réalisée en réglant le faisceau laser à une puissance plus élevée, est également suffisante. On the other hand, to produce a weld bead on a control assembly 10, the power of the laser beam is adjusted according to the conditions of execution of a welding of higher type. In this way, when it is observed on the control assembly 10 that the penetration into the control tube 12 of the upper type weld is sufficient, it is ensured that the penetration into the control tube 12 of the type weld lower, achieved by setting the laser beam to a higher power, is also sufficient.
L'invention comporte de nombreux avantages. The invention has many advantages.
Elle permet de dépister de façon globale et sûre le vieillissement intempestif d'une installation de soudage au laser. It makes it possible to detect in a global and safe manner the untimely aging of a laser welding installation.
Elle permet également de s'assurer qu'une série de soudures a été correctement exécutée dans des conditions satisfaisantes de fonctionnement de l'installation. It also makes it possible to ensure that a series of welds have been correctly executed under satisfactory operating conditions of the installation.
Les rainures ménagées dans la surface externe du tube-témoin permettent le dépouillement visuel et très rapide du test de l'installation de soudage. The grooves formed in the external surface of the control tube allow the very rapid visual examination of the test of the welding installation.
L'ensemble-témoin permet d'estimer la pénétration des cordons de soudure dans les tubes manchonnés avec une très bonne précision. The control assembly makes it possible to estimate the penetration of the weld beads in the sleeved tubes with very good precision.
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|---|---|---|---|
| FR929207434A FR2692670B1 (en) | 1992-06-18 | 1992-06-18 | Control assembly for testing a laser welding installation and method using this control assembly. |
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1992
- 1992-06-18 FR FR929207434A patent/FR2692670B1/en not_active Expired - Fee Related
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Also Published As
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