Comportement des tubes des condenseurs des centrales thermiques

Dans les installations de production d’électricité utilisant un cycle eau-vapeur, le condenseur constitue la source froide du cycle thermodynamique. Après avoir travaillé dans la turbine, la vapeur est condensée par échange thermique au contact d’un faisceau de tubes à l’intérieur desquels circule l’eau de refroidissement [B 1 540]. L’eau de refroidissement est prise en rivière ou en mer (circuit ouvert) ou est elle-même refroidie par l’air atmosphérique dans un aéroréfrigérant avant d’être réutilisée (circuit fermé).

La chimie du circuit secondaire contribue à la maîtrise de l’ensemble des phénomènes de corrosion et de leurs conséquences (en particulier leur impact sur la propreté des générateurs de vapeur).

Le condenseur doit donc limiter les risques de pollution par l’eau condensée, que ce soit par introduction d’eau du circuit de refroidissement ou par entrée d’air entraînant une dissolution de l’oxygène dans l’eau condensée. Ainsi l’intégrité du faisceau tubulaire du condenseur joue un rôle prépondérant dans le conditionnement chimique du circuit secondaire.

En fonctionnement, la surveillance en continu des paramètres chimiques du circuit secondaire permet de détecter l’entrée de polluants et participe à l’identification de leur origine. Cette surveillance a pour objectif de détecter au plus tôt une dérive de ces paramètres pour enclencher une recherche de l’origine de la pollution.

Lorsque cette pollution a pour origine une fuite au niveau d’un tube du faisceau, cette recherche nécessite dans un premier temps d’identifier le module du condenseur dans lequel le tube percé est situé. Différentes méthodes peuvent être mises en œuvre : méthode de scrutation par sodium-mètre, méthode de concentration sur résines ou test global d’étanchéité par hélium.

Une fois que le module incriminé est identifié, il est isolé, selon la configuration du condenseur, soit par arrêt de la pompe de circulation l’alimentant en eau de refroidissement ou soit par fermeture des vannes d’isolement situées en amont et en aval du module. Dans le premier cas, il est nécessaire de baisser la charge de l’unité entre 50 et 60 % de sa charge nominale afin de limiter le risque de vibration des tubes (sauf si ce risque vibratoire est pris en compte). Dans le second cas, ce mode de fonctionnement (avec un module isolé) provoque une perte de rendement de l’ordre de un pourcent de la puissance produite.

Le module ainsi isolé est vidangé et ouvert. Les tubes sont nettoyés et séchés afin de mettre en œuvre une ou plusieurs des méthodes de recherche de fuite. Parmi ces méthodes, celles nécessitant le vide au condenseur (et donc un maintien de la tranche en fonctionnement) sont distinguées de celles mises en œuvre lorsque l’installation est en arrêt pour maintenance :

• installation en fonctionnement : test d’étanchéité par hélium, test au savon ou à la mousse, test à la bougie ou à la fumée, bouchons déformables ;

• installation en arrêt pour maintenance : test au poids d’eau, test par mise en pression ou mise sous vide des tubes.

Lorsque la fuite a été identifiée au moyen de l’une de ces méthodes, le tube percé est bouché. Le tube doit avoir été au préalable nettoyé et séché.

Les dégradations des tubes peuvent avoir différentes origines. Sont distinguées celles liées à la nuance du tube et à son environnement de celles provoquées par une intervention de maintenance à l’intérieur de la boite à eau ou du corps du condenseur :

• perte d’épaisseur de la paroi interne du tube en laiton par abrasion régulière provoquée par le passage de l’eau de refroidissement, fissuration du tube par hydruration du titane causée par un mauvais réglage de la protection cathodique de la plaque tubulaire en alliage cupro-aluminium, perte d’épaisseur de la paroi externe par érosion causée par la vapeur issue des corps basse pression de la turbine, fissuration par fatigue vibratoire, etc. ;

• endommagement des tubes lors des interventions de nettoyage par jet d’eau à haute pression, erreur de bouchage, mauvaise tenue du bouchon, etc. ;

• chute d’objet sur les tubes du faisceau lors des interventions de maintenance sur la turbine.