Analyse GSIEN (suite)
Étendue du phénomène de corrosion sous contrainte des circuits RIS
Informations d’EDF : « le 15 décembre, EDF a indiqué dans un communiqué avoir détecté, lors de la deuxième visite décennale du réacteur n°1 de Civaux, un endommagement de l’acier inoxydable d’une portion de tuyauterie sur les lignes du circuit d’injection de sécurité (RIS).
Les contrôles par ultrasons réalisés sur ce circuit ont mis en évidence des défauts à proximité de deux soudures situées en amont et en aval d’un coude sur les quatre lignes que comporte le circuit d’injection de sécurité. Aucun défaut n’avait été identifié lors des contrôles réalisés lors de la première décennale en 2011 » [9].
EDF ne dit pas que le procédé historique de contrôle par ultrasons ne permettait la détection de défauts, même importants, causés par la corrosion sous contrainte. Les indications détectées en 2011 avaient été classées comme parasites (en toute rigueur...) Elles avaient été attribuées à la géométrie des coudes et des tuyauteries en l’absence de retour d’expérience de fissure causée par la fatigue thermique dans ces zones à géométrie particulière. Jusqu’à présent, seuls les défauts de fatigue thermique étaient recherchés dans les REP. Le procédé de contrôle de ces défauts a été adapté à la détection de fissures de corrosion sous contrainte, suite à la découverte des premières fissures sur Civaux 1. Les fissures se situent dans la zone des indications signalées comme parasites lors des contrôles effectués en 2011. Par contre, si l’optimisation du procédé de contrôle permet la quantification et la localisation des fissures, il ne permet pas leur caractérisation. Actuellement, les caractérisations de fissures sont réalisées au Laboratoire intégré d’expertise du CEIDRE (LIDEC) appelé « labo chaud », le CEIDRE étant le centre d’expertise d’EDF. On y réalise les contrôles destructifs afin de caractériser les indications détectées, après décontamination des coudes découpés sur les circuits RIS.
D’après une source proche du dossier (et du GSIEN), les contrôles par ultrason sont difficiles à réaliser dans l’acier inoxydable à cause de la présence de gros grain dans la structure de la matière, ce qui perturbe la réflexion des ondes ultrasonores. Les indications relevées par ultrason se traduisent en décibels (dB). Leur interprétation est un art compliqué même pour les techniciens les plus expérimentés. Prenons l’exemple de deux indications relevées sur deux soudures différentes, une mesurée à 2 dB et l’autre à 15 dB : l’examen destructif des deux soudures suspectes peut révéler la présence de fissures de l’ordre de 5 mm dans les deux cas, malgré la différence d’amplitude entre les relevés ultrasonores. A contrario, une indication supérieure à 15 dB peut correspondre à une fissure 2 mm. Le contrôle par ultrason pourrait avoir atteint ses limites dans l’acier inoxydable austénitique.
Comme on l’a lu dans la note information de l’ASN du 24/02/2022 (cf. page 6), « EDF poursuit ses études pour compléter ses connaissances sur le phénomène et a engagé le développement de nouveaux moyens de contrôle par ultrason permettant de mesurer la profondeur des fissures. EDF prévoit de contrôler l’ensemble de ses réacteurs avec ces nouveaux moyens à compter de septembre 2022 et ce jusque fin 2023 ». Vu la géométrie des circuits concernés, cela représente près de 10 000 soudures à contrôler !
Un programme de contrôle conséquent, qui pourrait déboucher sur un chantier titanesque : « des solutions de remplacement ou de réparation des portions de tuyauteries affectées par le phénomène d’endom-magement sont en cours d’instruction. Elles seront mises en œuvre au cas par cas, en fonction des conclusions des contrôles, afin de garantir la sûreté des installations », selon une Note d’infos d’EDF (8/02/22).
EDF préparerait-elle d’ores et déjà son "dossier défensif" ? L’entreprise souligne que « les calculs réalisés à partir du défaut le plus marqué constaté à date sur une portion de tuyauterie du circuit RIS de Civaux 1, nous permettent de confirmer notre confiance sur l’intégrité des circuits.
Nous estimons que l’aptitude des circuits à remplir leur fonction est assurée », malgré la présence de fissures de « 0,75mm à 5,6mm au maximum » [9].
De plus, avec l’optimisation du contrôle par ultrason permettant de mesurer la profondeur des fissures, signalé par l’ASN, EDF pourrait envisager une estimation de classement des indications détectées en fonction de leurs amplitudes mesurées par ultrason. Pour éventuellement ne réparer que les plus inquiétantes si tant est qu’une corrélation entre amplitude et profondeur de fissure puisse être établie. Reste à justifier toutes ces réparations et estimations auprès de l’ASN.
L’ASN s’y prépare avec cette offre d’emploi publiée sur un site Internet de la fonction publique de l’État : « ASN/DEP/NP/Ingénieur(e) spécialiste - Chef(fe) de projet en charge de la corrosion sous contrainte ». Extrait du « descriptif de poste » : le futur embauché aura « en charge le suivi de l’ensemble des problématiques liées à la découverte de la corrosion sous contrainte sur des tuyauteries en aciers inoxydables austénitiques en milieu primaire REP du parc en service ». Il devra avoir une connaissance « technique solide », « différents domaines d’expertise tels que les contrôles non destructifs, les analyses mécaniques de tenue à la rupture, les analyses des procédés impliqués (tels que le soudage), ou encore la compréhension des phénomènes de corrosion sous contrainte. Il implique également une bonne connaissance du fonctionnement et des contraintes auxquels sont soumis les équipements du circuit primaire principal des réacteurs » [10].
Contrairement aux réacteurs à eau bouillante où de nombreux cas de corrosion sous contrainte sont mentionnés dans le retour d'expérience international, on dénombre peu de phénomène de ce type sur les systèmes RIS des REP concernées (5 cas recensés par l’IRSN jusqu’en 2007, HPSIS pipe cracking et Safety injection système pipe - voir l’illustration page 10). Une méconnaissance des contraintes réelles d’écrouissage (usinage, meulage, soudage, etc.) pourrait expliquer l’absence d’anticipation du développement rapide du phénomène. Les fissures découvertes se situent au niveau de la Zone affectée thermiquement [ZAT] par les soudures (coude-tuyauterie). La compréhension du problème n'est ainsi pas acquise pour l'instant.
Zone affectée thermiquement : « La zone se trouvant en bordure de la zone fondue sur une largeur plus ou moins grande ayant été soumise à l’élévation de température sans être portée à la fusion. Le chauffage, la composition chimique et la vitesse de refroidissement de cette zone génèrent des modifications plus ou moins importantes de la structure métallurgique » [Thèse ZEMIH Sana].
« On peut rencontrer (...) de nombreux défauts dans le métal fondu mais également autour (ZAT – zone affectée thermiquement) qui peuvent être liés à des anomalies dans la microstructure du métal de base, à la qualité du matériau d’apport ou encore à un paramètre de soudage non respecté ou mal optimisé » [Metalblog].
Alors qu’EDF ne s’attend[ait] à aucun endommagement de ce type dans la plupart des [ses] installations, l’une des formes les plus redoutées de corrosion, la corrosion sous contrainte, est brusquement apparue, exempte de tout signe précurseur, ou presque... Toutes les tranches du palier N4 (1 450 MWe) sont affectées par de la fissuration de coudes (et/ou de tuyauteries) RIS mais également la tranche de Penly 1 du palier 1 300 MWe.
La fissuration provoquée par la corrosion sous contrainte de l’acier inoxydable en milieu primaire déjà constatée sur divers matériels s’étend désormais aux circuits RIS. Le circuit RRA de Penly 1 pourrait être également touché par ce phénomène générique.
Réacteurs à eau bouillante : « On sait que les aciers inoxydables austénitiques ayant subi un traitement thermique de sensibilisation (déchromisation des joints de grain par précipitation de carbure Cr23C6) sont susceptibles de se fissurer sous contrainte dans l’eau à haute température contenant de l’oxygène (quelques centaines de microgrammes par kilogramme). C’est ce phénomène qui a été à l’origine des fissurations importantes rencontrées dans les circuits des réacteurs à eau bouillante (REB) au voisinage des joints soudés. Dans le cas des REP, l’injection d’hydrogène à des concentrations de l’ordre de 25 ml/kg d’eau dans le circuit primaire maintient normalement le potentiel redox du milieu à des valeurs suffisamment faibles pour que cette fissuration, observée en milieu REB, ne puisse se produire ».
Source, Techniques de l’ingénieur, traité Génie nucléaire - Chimie de l’eau et corrosion dans les REP
Précisions pour la centrale de Civaux : de nombreux coudes en acier inoxydable austénitique des quatre lignes RIS de Civaux 1 sont affectés, des défauts similaires sur les mêmes matériels sont présents à Civaux 2. Selon France 3 (23/02/22), « lors de l'assemblée générale de la CLI, commission locale d’information qui se tenait ce mardi 22 février au conseil départemental de la Vienne, les responsables d'EDF ont précisé qu'au moins huit fissures ont été détectées sur des tuyaux connectés au circuit primaire de refroidissement du réacteur N°1 » : « la plus importante fait 5,6 mm de profondeur, sur toute la circonférence d'un tuyau de 25 millimètres d’épaisseur »... France 3 précise que « des doutes subsistent sur l'explication de ces défaillances et suscitent l'inquiétude » [11].
Pour le GSIEN, les contrôles approfondis de toutes les zones concernées doivent être étendus rapidement à l’ensemble des tranches du parc EDF, celles de 1 300 MWe bien sûr, le phénomène étant avéré sur un réacteur mais aussi celles de 900 MWe, y compris le palier CP1 (Blayais, Dampierre, Gravelines et Tricastin) qui ne figure pas dans la liste des tranches à contrôler en priorité. Les contrôles, outre le circuit RIS, devront s’étendre aux autres parties des installations poten-tiellement affectées par la corrosion sous contrainte de l’inox comme par exemple les internes de cuve, la tuyauterie primaire, le circuit de refroidissement des réacteurs à l’arrêt (RRA) et la robinetterie associée (vannes et clapets).
Quant aux réparations, les parties découpées pour examens destructifs seront de fait remplacées, dans un environnement dosant (proximité des piquages RCV et aux pieds des GV). Pour les autres lignes présentant des indications, sans possibilités de caractériser la taille de la fissure avec un haut degré de confiance, il serait sage de les remplacer également compte-tenu des incertitudes inhérentes au procédé de contrôle par ultrason.
EDF va devoir approvisionner de l’acier inoxydable de qualité et en quantité, si le marché le permet en ces temps troublés de flambée du prix des matières premières et de risque de pénurie.
Références
[9] https://www.edf.fr/edf_mise_a_jour_note_info_ris_fev2022.pdf
[10] https://place-emploi-public.gouv.fr/
[11] Centrale nucléaire de Civaux dans la Vienne : l’ampleur des dégâts - 23/02/2022 https://france3-regions.francetvinfo.fr/