Evolution de la qualité métallurgique des grosses pièces de forge
Cas de la virole porte-tubulures de la cuve EPR
Improvements in the Metallurgical Quality of Large Forged Pieces
Case of EPR Nozzle Shell with Integral Flange
1
(AREVA NP)
2
(EDF)
3
(EDF), France
La nouvelle génération de centrale EPR représente un progrès technique et technologique significatif de par sa conception évolutionnaire. La chaudière nucléaire, du même type que celle des tranches du palier N4 a, néanmoins, une cuve de réacteur de conception légèrement modifiée. Notamment, la virole porte-tubulures et la bride de cuve sont formées d'une seule pièce forgée monobloc issue d'un lingot plein de fort tonnage.
De manière à bien appréhender les caractéristiques métallurgiques de cette pièce hors du commun, une analyse a été réalisée afin d'étudier :
• la maîtrise par le forgeron JSW de la fabrication des grosses pièces forgées à partir de gros lingots ;
• la qualité métallurgique de la première virole monobloc EPR fabriquée ;
• l'équivalence des propriétés de cette virole monobloc avec celles des brides et viroles des réacteurs du parc français N4.
Il ressort de cette analyse que le forgeron JSW offre une bonne maîtrise de la fabrication des pièces issues de très gros lingots, et que les dernières évolutions en termes d'élaboration de l'acier et de forgeage conduisent à l'obtention d'une pièce de bonne qualité.
De plus, suite à l'analyse des résultats obtenus lors de la qualification "première pièce" de la virole EPR effectivement réalisée, nous constatons que malgré une massivité plus importante, cette pièce présente de bonnes propriétés métallurgiques et mécaniques. La représentativité des essais de recette par rapport au reste de la pièce a, par ailleurs, pu être évaluée.
Enfin, la comparaison des propriétés de cette pièce monobloc avec les pièces "bi-bloc" du palier N4 a confirmé que les propriétés de la pièce EPR ne sont pas affectées par l'augmentation de la taille du lingot.
Abstract
The next-generation EPR plant design represents a significant technical and technological advance. The nuclear steam supply system is of the same type as in the N4 series, but the reactor vessel design has been slightly modified. In particular, the nozzle shell with integral flange is forged from a single-piece high-tonnage ingot.
In order to better assess the metallurgical characteristics of this unusual piece, an analysis has been conducted to determine the following:
• Ability of JSW (Japan Steel Works) to produce large forged pieces from large ingots.
• Metallurgical quality of the first EPR nozzle shell with integral flange manufactured.
• Equivalence of the properties of this nozzle shell with integral flange with those of the flanges and nozzle shells of French N4 reactors.
According to this analysis, the forgemaster is well qualified to produce forgings from very large ingots, and recent advances in steel making and forging technology make it possible to obtain good quality pieces.
Moreover, the results of the EPR nozzle shell with integral flange "first piece" qualification tests show that, despite its greater massiveness, the piece exhibits good metallurgical and mechanical properties. It has also be assessed that the acceptance tests results are representative of the entire piece.
Finally, the comparison of the properties of this singlepiece part with those of the two-piece parts of the N4 series has confirmed that the properties of the EPR piece are not affected by the greater ingot size.
© SFEN 2007