Utilisation des US en remplacement de la radiographie sur tubes de chaudières - GPN USINE DE GRANPUITS Cas de la chaudière FIVES

Utilisation des US en remplacement
            de la radiographie
        sur tubes de chaudières

                     GPN USINE DE GRANPUITS
                      Cas de la chaudière FIVES

Franck CLEMENT - GPN - Jérome BEIGE - ISI

Chaudière Fives : Descriptif succinct
    La chaudière auxiliaire de l’unité ammoniac de Grandpuits a été construite par FIVES-
    PENHOET en 1968, elle permet de produire au nominal 85 t/h de vapeur 119 b eff à 540°C.
    La fiabilité de cette chaudière est essentielle pour l’usine de Grandpuits car elle conditionne la
    marche de l’unité d’ammoniac et de l’unité d’urée.
    Cette chaudière est constituée d’un ballon, d’un faisceau vaporiseur (256 tubes) constituant
    l’essentiel de la paroi de la chaudière et de quatre surchauffeurs vapeur dont l’un constitue
    également une partie de la paroi de la chaudière.
    La FIVES a été l’objet de quelques modifications :
        1984 : Remplacement du surchauffeur secondaire
        2004 : changement du surchauffeur final, modification de la circulation surchauffeur de
        paroi, modification des régulations et sécurisation de la conduite, installation de brûleurs de
        démarrage.
        2008 : installation de nouveaux brûleurs bas NOX

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Présentation incident Chaudières FIVES
                           1/ Incident d’avril 2010 :
                               Injection de 300 kg d’acide chlorhydrique dans l'eau déminée, descente du pH à 2,
                              maintien d'un pH autour de 2,2 à 3 pendant un poste, des injections alcali et remontée à
                              pH 9,5.
                              Une fuite du suchauffeur secondaire, engendre l’arrêt de la chaudière pour réparation
                              Réalisation sur circuit eau et vapeur de contrôle endoscopique, mesure d'épaisseur
                              (ballon dégazeur, file de descente,....) pas d'anomalie constatée mis à part une quantité
                              importante d’oxyde dans les circuits.
                               Passivation lancée après la purge des circuits et constat statistique du décapage des
                              tubes par un acide fort (HCl).
                           2/ Incident du 16/12/2010 :
                            Rupture d'un tube du mur d'eau évaporateur du 16/12/2010, cause identifée comme de la
                              corrosion sous dépôt ayant engendré un mécanisme secondaire de HTHA sous dépôt de
                              magnétite.

    Le phénomène constaté est la conséquence de l’injection d’acide d’avril 2010 constatée sur les zones
    exposées à la flamme

                          Coté flamme corrodé                                                     Coupe Coté flamme

                                                    Coupe coté opposé flamme RAS

                                                                           Zone Fissurée HTHA                   Dépôt
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Actions de fiabilisation lors du GA 2011

    Remplacement du surchauffeur secondaire,
    Requalification et fiabilisation de la régulation de contrôle
    Remplacement des 256 files de l’évaporateur (512 soudures),
    Problématique forte de délai forte en terme de délai d’intervention (5
    semaines), notamment en terme de contrôle radiographique :
       - Co activité soudage – radiographie (1000 films),
       - Co activité radiographie dans la chaudière elle –même avec le
       remplacement du collecteur secondaire environ 200 films .
       -Co activité avec le remplacement des 200 tubes du four de steam
       reformeur (600 films dans une zone adjacentes).
- Possibilité technique de remplacement des techniques radiographiques
  par des contrôles ultrasons phase d’array.

        Caractéristiques des soudures
        Soudures bout à bout
        Diamètre externe : 63.5 mm
        Epaisseur : 5.6 mm
        Acier faiblement allié (P265GH)
        Soudage en TIG manuel

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REGLEMENTATION & CODES
                                                   UTILISATION DES US PHASE D’ARRAY
    Codes Européens
         CODAP 2010
         Epaisseurs ≥ 8 mm
         Critères d’acceptation identiques à ceux des UT conventionnels
         CODETI 2010
         Epaisseurs ≥ 8 mm
         Critères d’acceptation identiques à ceux des UT conventionnels

    Codes Américains
         ASME VIII, Div. 1 (Pressure Vessels)
         Epaisseurs ≥ 12.5 mm
         Critères d’acceptation suivant Code Case 2235-A
         ASME B31.1 (Pressure Piping) et B31.3 (Process Piping)
         Pas de limite inférieure d’épaisseur
         Critères d’acceptation suivant Code Case 179 (B31.1) et 181 (B31.3)

    Réparation réalisée suivant 15 mars 2000 et NF 32100
    Utilisation des critères ASME B31.1 en accord avec l’OH (ASAP – IS), le contrôleur CND
    étant aussi l’IS :
        Suite à comparaison des résultats radios et ultrasons sur éprouvettes types en
        atelier,
        Réalisations de radiographie sur les soudures très difficilement accessibles pour les
        contrôles US

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Cas pratique : contrôle de soudures de tubes de chaudière

CONTRAINTES DE MISE EN OEUVRE

    Faibles diamètres / épaisseurs
    Faibles espaces entre tubes (≥ 13 mm)
    Conditions d’accès difficiles
    Temps de contrôle (cadences élevées) : 40 à 60 soudures /jour
    Coactivité (soudage, meulage, manutention, …)

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Cas pratique : contrôle de soudures de tubes de chaudière

               • Phased Array Pulse Echo (7.5 MHz - ondes T)
               • Balayage sectoriel
               • Enregistrement encodé

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Cas pratique : contrôle de soudures de tubes de chaudière

• Dispositif de contrôle

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                                                                  en énergie et facilement
                                                                  transportable

                                                                                         8
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Cas pratique : contrôle de soudures de tubes de chaudière

• Exemple d’un manque de pénétration

                                Vu en Phased Array              Vu en RT

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Bilan Final

     Nombre d’intervenants US : 2 à 3
     Conditions d’accès difficiles et proximité des soudeurs n’ont pas empêché les contrôles
     Nombre de soudures contrôlées entre 40 et 60 soudures par jour
     Types de défauts rencontrés : collages et manques de fusion,
     Méthode plus sensible que la radiographie (détection de micro défauts de collage qui sont invisibles en
     radiographie classique), d’où un taux de réparation plus élevé et nécessité de mieux sélectionner les
     soudeurs et de mieux les former. Et intégrer dans lesQS/QMOS ce type de contrôle.
     Un coût de l’ordre de 50 à 100% plus élevé que la radio sur notre cas d’application, pas significatif au vu
     du temps d’arrêt.

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Conclusions

     La mise en œuvre de la technologie multi-éléments permet d’obtenir :

           Une réduction significative des délais de production ou d’inspection, avec la possibilité
          de travailler en co-activité
           Une probabilité de détection supérieure à celles des méthodes
          conventionnelles (radiographies)
           Des informations exhaustives sur les endommagements décelés.
           Une amélioration de la qualité des soudures vis-à-vis de défauts nocifs
           Une alternative intéressante à la radiographie en cas de grand nombre de contrôle
          d’assemblages identiques avec forte co- activité
           Ces avantages sont pleinement permettent le remplacement de la radiographie par ce
          type de méthode pour de nombreuses applications.

     L’obtention de ces avantages nécessite la réalisation de ce type de contrôle par des
     prestataires qualifiés et expérimentés.

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