-* Simuler pour mieux évaluer : l’approche de l’UTO -

2 décembre 2008

Pour renforcer son expertise dans les opérations de maintenance et le traitement des indications mises en évidence lors des inspections en service, le groupe GAM de UTO/SIS de la Division Production Nucléaire d’EDF a développé des compétences en simulation numérique du soudage. Lors d’une opération de soudage, la simulation 2D ou 3D permet d’évaluer les contraintes induites dans la soudure et d’en déduire leur impact sur l’intégrité mécanique de l’assemblage en exploitation.

Evaluer les contraintes résiduelles

Le procédé de soudage est un procédé d’assemblage qui provoque des contraintes résiduelles dans les pièces assemblées ou réparées. Ces contraintes jouent un rôle dans la fatigue des composants, la corrosion sous contrainte et les risques de rupture. La modélisation a donc pour objectif de fournir une évaluation de celles-ci, en reproduisant dans le détail le chauffage, l’apport de matière puis le refroidissement de la structure.
L’outil utilisé est Code Aster, logiciel d’analyse par éléments finis développé par EDF R&D. Il permet de traiter les aspects thermiques, mécaniques et métallurgiques de l’opération. Des études précédentes, conduites notamment au SEPTEN, ont servi d’exemples.

Le premier modèle étudié : le joint Canopy

Le premier modèle étudié concerne le joint Canopy (images) qui assure l’étanchéité du mécanisme de commande de grappe. Celui-ci présentait l’avantage d’être soudé en une seule passe, ce qui facilitait la mise au point. Ce travail nous a permis de simuler différentes approches de modélisation (2D ou 3D) et nous a conduit à bâtir une démarche permettant d’évaluer les contraintes résiduelles de soudage. En outre, cette étude a apporté un regard critique par rapport à d’autres études d’ingénierie fournies par exemple dans le cadre de dossiers de réparation.

Joint Canopy : vue 2D Joint Canopy : vue 3D
Joint Canopy : Vue 2D
Joint Canopy : Vue 3D

Généraliser la démarche

Dans un second temps, il est prévu de généraliser la démarche à tout type de soudure. Ainsi, dans les mois qui viennent, nous envisageons de reproduire l’assemblage d’une plaque de partition dans un bol de générateur de vapeur, modèle industriel nettement plus complexe, car la soudure est multipasses et située de part et d’autre de la plaque.

Evaluer la nécessité d’un traitement thermique

Une autre perspective de ce développement, pouvant intéresser les ingénieurs soudeurs du groupe « Soudage et Procédés » de SIS, est la possibilité d’estimer le niveau de contraintes final d’un assemblage, afin d’envisager, le cas échéant, la réalisation ou non d’un traitement thermique de « détensionnement », lors d’une opération de réparation d’un composant en acier ferrique. Ce traitement permet de limiter les contraintes résiduelles.

Auteurs : Laurent Scliffet (EDF DPN/UTO),
Farid Stambouli (EDF DPN/UTO)