Capacités de charge des coudes de conduites de petit diamètre sous pression interne : Prédictions analytiques et informatiques

Résumé d’un document technique présenté dans le cadre du :
Congrès sur les cuves et la tuyauterie sous pression de 2024 (PVP 2024)
Du 28 juillet au 2 août 2024
Bellevue (Washington), États-Unis

Préparé par :
N. Robinson et X. Wang
Université Carleton

B. Wasiluk
Commission canadienne de sûreté nucléaire

Résumé :

Nous avons évalué le rendement et la prudence intégrée des approches de modélisation courantes servant à prédire les capacités de charge des coudes des conduites de petit diamètre habituellement utilisés dans les réacteurs CANDU. Nous avons réalisé des analyses exhaustives à la fois au moyen d’une approche analytique et d’une modélisation détaillée des éléments finis à l’aide du programme commercial ABAQUS. Nous avons étudié les coudes des conduites de petit diamètre, avec et sans amincissement localisé de la paroi, sous des charges exercées par pression interne. L’approche de modélisation adoptée intégrait la variabilité de la géométrie des coudes des conduites et la caractérisation des propriétés des matériaux.

D’après les résultats obtenus, les capacités de charge des coudes des conduites de petit diamètre (avec ou sans amincissement localisé de la paroi, mais en fonction d’une épaisseur uniforme de la paroi et d’un paramètre unique sur le plan de la résistance des matériaux) sont prédites de façon prudente à l’aide de modèles analytiques fondés en principe sur l’approche de la charge limite. Cependant, nous devons procéder à une modélisation détaillée des éléments finis pour préciser les prédictions relatives à la pression due à l’instabilité plastique pour les coudes des conduites affectés par un amincissement localisé de la paroi.

L’étude a permis d’obtenir une meilleure connaissance technique des approches de modélisation actuelles servant à prédire les capacités de charge des coudes des conduites de petit diamètre sous pression interne. De plus, elle a permis d’explorer la prudence intégrée tout en reconnaissant les incertitudes connexes. Les résultats obtenus soulignent l’importance d’une caractérisation détaillée de l’épaisseur des coudes et de la résistance des matériaux dans le cadre de telles prédictions techniques.

Nous avons réalisé ces travaux dans le cadre du projet de recherche et de soutien R765.1 de la Commission canadienne de sûreté nucléaire (CCSN). Les renseignements obtenus pourraient permettre d’analyser de manière plus approfondie la prudence intégrée dans les évaluations de l’aptitude fonctionnelle des conduites de sortie des réacteurs CANDU dont les parois s’amincissent en raison de la corrosion accélérée par l’écoulement. De plus, des renseignements supplémentaires permettent d’orienter les activités liées à la réduction à moins de 75 % de l’épaisseur minimale requise pour une conduite droite conformément à l’article NB-3640 de la section III du BPVC de l’ASME à l’égard de la pression nominale.

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