Brevet FR2217685A1 — publié le 19740906

La présente invention concerne un procédé pour détecter les fuites dans les tuyaux posés dans le sol, en utilisant une substance traceuse radioactive dans le tuyau à travers lequel les fuites sortent-dans l'entourage du tuyau. Les conduites d'approvisionnement dans les réseaux de gaz doivent être éprouvées à tour de rôle, ou lors de changements de gaz accompagnés de variations de pressions, en ce qui concerne leur étanchéite, mais la détermination et la localisation des fuites comportent de grandes difficultes pour les tuyaux enterres, surtout lorsque les conduites sont posées à une certaine profondeur ou surmontes de construction ou placees au-dessous du revêtement d'une voie. La localisation de telles fuites stexécute en général de manière conventionnelle par une compression en observant la chute de pression et un encerclement au moyen du partage en deux des parties du tuyau, ainsi que par déterrage des pièces de conduites présumées défectueuses.On connaît aussi, pour la localisation, des épreuves acoustiques, ainsi que des flairements des conduites On connalt encore des procédés analogues pour la surveillance des pipe-lines, procédés pour lesquels on emploie aussi, déjàactuellement, des substances traceuses-radioactives. Mais la possibilité d'utilisation de ces procédés exige en général l'accessibilité de la surface du tuyau, ou, tout au moins pour les tuyaux posés dans le sol, celle de la couche de terre entourant le tuyau. I1 en résulte que, à partir d'une certaine profondeur de la conduite, de tels procédés, qui sont cependant possibles techniquement, ne le sont pas du tout économiquement. On connaît en outre un procédé pour examiner ltétanchéité d'une conduite d'eau,posée dans la terre. Suivant ce procédé, on vidange la partie du tuyau à examiner et l'on y comprime 11 atmosphères d'eau, dans laquelle on dissout du 24NaCl. La solution marquée sort de la fuite éventuelle et se rassemble tout autour. On retire alors cette solution de la conduite, on décontamine intérieurement celle-ci et l'on introduit dans la conduite un détecteur rélié par un fil. On produit ainsi à l'emplacement de la fuite, par le 24NaCl qui sort, un signal qui sert à prouver l'existence de la fuite. Ce procédé présente toutefois un grand nombre d'inconvénients techniques de traçage et, d'ailleurs, il est limité à 11 emploi des conduites d'eau. Une altération des résultats de la mesure par la substance traceuse rediffusée dans la conduite avant et après cette mesure n'est pas à exclure. La moitié de la durée de vie du 24NaCl est de 15 heures. Cela conditionne un temps d'attente d'environ une semaine jusqu'à ce que l'activité retombe à un pour mille de l'activité initiale. Des temps d'attente aussi longs ne sont cependant guère ~supportables. En outre, le 24Na montre une toxicité élevée pour le corps humain. Du fait de sa haute solubilité dans l'eau subsiste, de plus, le danger de contamination générale de l'eau. La manipulation d'une grande quantité d'eau marquée avec du 24Na, suivant ce procédé, est très compliquée car, d'une part, on doit en mélanger d'abord une grande quantité dans un récipient et, d'autre part, il faut diluer ensuite cette quantité d'eau, lors de son évacuation, jusqu'à la concentration maximale admissible. La suppression de l'excès d'activité pose donc bien des problèmes. Enfin, subsistent d'autres inconvénients techniques.En effet, en utilisant cette méthode sur des conduites de gaz, des quantités d'eau contenant éventuellement du 24Na dissous dans des poches d'eau non évacuables de la conduite - faussent la mesure par leur haute activité ou la rendent tout à fait impossible. L'adsorption du 24NaCl par la paroi de la conduite, qu'on ne peut pas faire simplement disparaître par une décontamination, nuit tout autant à la mesure. Etant donné cet état de la technique, la présente invention se propose maintenant de créer un procédé de détection des fuites dans les tuyaux de gaz posés dans le sol, avec lequel, dgune part, on puisse localiser celles-ci au mieux avec une grande précision et qui, d'autre part, ne présente pas les inconvénients exposés ci-dessus et soit indiscutablement sans danger de radiations, donc adopté par l'entourage, c'esta-dire non producteur d'activité inadmissible aux alentours. A cet effet, l'invention concerne un procédé-pour détecter les fuites dans les tuyaux posés dans le sol, avec utilisation d'une substance traceuse radioactive, qui sort des fuites aux alentours dutuyau, caractérisé en ce dugon amène dans le tuyau du 41Ar gazeux comme substance traceuse en même temps que du gaz sous pression comme porteur, en ce qu'on balaie le tuyau en service avec un milieu inactif et en ce que, pendant le balayage, on fait avancer dans le tuyau une sonde de mesure de radiation radioactive. On peut utiliser avantageusement l'air comme gaz porteur pour le 41Ar. On peut aussi effectuer le balayage avec de l'air comprimé sous une faible surpression. Le procédé de la présente invention est particulièrement adéquat pour une partie de tuyau que l'on peut fermer à ses deux. extrémités au moyen d'organes d'arrêt et qui est reliée à l'une de ces extrémités avec un compresseur pour admettre l'air ou le gaz traceur. Ces armatures sont d'ailleurs conventionnelles pour une épreuve-de pression se déroulant positivement-et peuvent avantageusement-être utilisées pour le procédé décrit ci-dessus.Avec un tel tuyau, le procédé de la présente invention est avantageux en ce que, avec la vanne de sortie partiellement ouverte, la pression s'élève d'abord jusqu'a' ce quelea substance traceuse sorte à cette extrémité et alors, avec la vanne fermée, la pression s'élevé de nouveau jusqu'a' ce que la pression d'épreuve soit atteinte et ensuite, avec les deux soupapes fermées, la pression d'épreuve est maintenue constante pendant un certain temps puis, avec la vanne de sortie ouverte, la pression d'épreuve est relsche, et, avec un compresseur mobile, le tuyau est alimenté avec du gaz frais dépourvu d'activité, et en même temps la sonde de mesure est tirée à travers le tuyau. Avec cette manière d'admettre la pression, on atteint un marquage égal de l'intérieur du tuyau. Il est particulièrement avantageux que le temps de maintien de la pression d'épreuve aille de 1 à 15 minutes. Le procédé de la présente invention va maintenant être décrit au moyen d'un essai décrit dans les figures 1 à 3. Ces figures représentent : - Figure 1 - une coupe d'une conduite avec les annexes nécessaires pour le marquage; - Figure 2 - une courbe d'activité, clest-àdire la fréquence d'impulsion rI/sec. 7 sur la longueur de la voie rn 7 qui est mesurée dans le tuyau en présence de deux fuites au moyen de la sonde; Figure 3 la courbe d'affaiblissement du 41Ar, clest-à-dire la fréquence d'impulsion rI/sec. 7 pendant le temps oh 7, tandis que la sonde séjourne à leempla- cernent de la fuite. La figure 1 représente schématiquement un tuyau de gaz 1 qui est posé dans la terre. Ce tuyau 1 est placé à une profondeur telle que, depuis la surface du sol, l'accès au tuyau n'est possible qu'aux emplacements de ses brides. Le tuyau comporte deux fuites 3 et 4, dont la présence dans la partie de tuyau 1 est bien connue, mais dont la situation exacte n'est cependant pas localisée. Il est fermé à ses deux extrémités libres avec des couvercles éliminables 5 et 6, qui sont pourvus d'appendices respectivement pour l'amenée 7 et l'évacuation 8. Dans l'amenée 7 se trouve un compresseur-9 avec une conduite de succion .15, manoeuvrée par un-filtre de succion 29 et au moyen de laquelle lapartiede tuyau 1 est mise en dépression par de l'air comprimé.Entre le compresseur 9 et le couvercle d'admission 5, il y a dans l'amenée 7 encore une vanne d'arrêt 10, ainsi qu'un régleur de pression avec des marques. Il suffit cependant d'un simple manomètre pour régler et observer la chute de pression, mais ce manomètre doit alors se trouver de l'autre côté, entre la vanne 10 et le couvercle 5. Au couvercle qui est du côté de la sortie 6 du tuyau 1, il y a un moniteur 12, avec lequel on peut déterminer l'activité dans la sortie 8. Cette sortie 8, dans laquelle est intercalée une autre vanne d'arrêt 13, conduit â l'air libre par l'échappement 14. Dans le filtre 29 du compresseur 9 est prévu un dispositif d'alimentation pour un traceur radioactif.Celui-ci est constitué d'un récipient 16 pour le 41Ar utilisé comme traceur, de la conduite d'amenée 17 et de la vanne 18 intercalée dans cette conduite, ainsi que du manomètre 19. La conduite 17 débouche dans le filtre de succion 29, mais elle peut aussi être amenée directement sous la pression correspondante dans la conduite d'admission 7. Dans la figure 1 est en outre représentée par une ligne en traits-points une sonde de mesure 20 avec un détecteur de scintillations 21 étanche à l'eau sans son intérieur. La sonde 20 peut, après qu'on a enlevé son couvercle ou ses deux couvercles. 5 et 6, être introduite dans le tuyau, puis être mue en avant et en arrière dans le tuyau a l'aide des câbles 22 et 23. De cette manière, peuvent aussi être passées les courbures de tuyau aujourd'hui usuelles Le tuyau 1 peut aussi être fermé, dans la mesure où les couvercles 5 et 6 sont munis des passages correspondants. L'un des câbles est conçu comme un câble de mesure autoporteur, 19autre peut être une simple corde de traction. Le câble de mesure 23 peut avoir une longueur de plusieurs kilomètres.Il conduit jusqu'a des outils installés en dehors du tuyau, éventuellement disposés dans un chariot de mesure, additionnellement nécessaires, tels que source de haute tension, amplificateur, fréquencemètre, enregistreur, dispositifs d'enregistrement. Le câble de mesure est déroulé ou enroulé à partir dgun tambour de câble non représenté avec anneau-collecteur et compteur de marquage. On décrit dans ce qui suit un essai suivant le procédé de recherche de fuites de la présente invention dans un tuyau de gaz présentant deux emplacements de fuites à 90 et 132 mètres de l'entrée du gaz de marquage. Ces emplacements de fuites sont constitués de trous d'environ 5 à 10 mm2, comme l'indique la figure aux positions 3 et 4. La longueur du tuyau est de 180 m, son diamètre de 300 mm. Le sol autour des fuites était poreux. De 19eau souterraine était parfois présente. Pour l'essai on préparait dans un réacteur nucléaire du type FR 2, à partir d'environ 1 g d'argon pur, environ 1 curie 41Ar. On le conduisait dans un flacon d'air comprimé protégé, où il était dilué à ltendroit de l'essai avec de l'air comprimé à 150 at. Le marquage était effectué de telle manière qu:on admettait, avec un compresseur en séries environ 80 m3 d'air à 2,5 at. marqués avec 10 millicuries 41Ar sur le tuyau fermé des deux côtés. Lors du travail du gaz traceur, la vanne 13 restait d'abord à moitié fermée jusqutà ce que le moniteur indique la présence du gaz traceur. On fermait alors la vanne 13 et aussi les vannes 10 et 18 après avoir atteint la pression d'épreuve. Au bout de 10 minutes, pendant lesquelles la pression baissait légèrement en raison des insuffisances d'étanchéité, 1 air comprimé radioactif marqué pouvait pénétrer par les deux fuites 3 et 4 dans le sol immédiatement dans les environs de ces fuites (positions 30 et 31, figure 1). Après avoir ouvert la vanne d'arrêt 13, on a laissé échapper la surpression. On a dilué pendant environ 10 minutes et déplacé avec une action de compression plus élevée l'air marqué de 41Ar dans la conduite d'amenée 7 at moyen d'air comprimé inactif. Une légère surpression s'installait dans le tuyau. On effectuait alors la mesure, vannes 10 et 13 ouvertes, et le compresseur 9 en service. On pouvait introduire cette légère surpression dans le tuyau 1, couvercle 5 ouvert ou fermé, par la conduite.7.La dessus, on retirait la sonde de mesure du côté de l'admission (couvercle 5) au moyen des cordes de traction préparées à'loavance 22, à environ 5 m/min. en direction de l'échappement (couvercle 6) et l'on enregistrait l'activité dans le sol au voisinage de la paroi du tuyau 1, par le fréquencemètre et l'enregistreur. La courbe obtenue pour l'allure de l'activité dans le sol est représentée à la figure 2. On enregistre ainsi le premier pic d'activité 25 au voisinage de 90 m. L'impact de lssenregistreur se produit à environ 10 fois l'activité du sous-sol 24.On trouve le second pic d'activité à environ 130 m, clest-à-dire dans le voisinage de la troisième fuite. I1 y a ici un impact très distinct de l'enregistreur jusqueà 6 fois l'activité du sous-sol. Le nuage de gaz présent dans le tuyau n'avait aucun effet dsabsorption sur le gaz de marquage. Pour localiser avec précision le maximum d'activités, on retirait et poussait plusieurs fois la sonde dans leur voisinage. On la maintenait finalement à 90 m au maximum pendant environ 1,5 heure, grâce à quoi se produisait la courbe représentée à la figure 3. Cette figure 3 montre un pic activité 28 qui s'élève au-dessus du soussol 27 et tombe à la moitié de la durée de 41Ar en 1,8 heure. L'allure linéaire de la courbe montre nettement qu'une diffusion du gaz 41Ar radioactif dans le sol ne se produit pas pendant le temps d'observation. Le 41Ar non consommé est retransporté pour un nouvel emploi. Cet essai montre que l'activité mise en oeuvre est suffisante pour les buts de l'essai, afin de pouvoir localiser les deux fuites avec une grande exactitude. Il est important, pour la réussite de l'essai, d'effectuer le soufflage de l'air marqué sous faible pression, afin de ne pas faire pénétrer de nouveau l'activité sortie des fuites dans la terre. Le procédé décrit plus haut est, dès lors, particulièrement simplifié en manoeuvrant la sonde dans le passage aussi régulièrement que possible pour obtenir un net enregistrement d'activité. En retirant la sonde, on peut alors déterminer plus éxactement les emplacements de fuites découvertes, comme décrit dans les modes d'exécution précédents. La courte durée de l'essai et la présente réserve de 41Ar ont encore permis d'autres mesures à l'endroit de l'essai, csest-à-dire que le procédé de la présente invention est extrêmement économe de substance-traceuse. Le procédé de recherche de fuites de cette invention présente essentiellement, vis-à-vis des procédés connus, les avantages suivants 1) Pendant la mesure, la rétrodiffusion du gaz traceur dans le tuyau est empêchée. 2) Utilisation de 41Ar comme matériau traceur avec faible radiotoxicité, par exemple, par rapport à 24Na. Aucune absorption par le corps-humain. 3) Lors de la pénétration du matériau traceur dans 11 eau souterraine, aucune dissolution de celui-ci, 24 contrairement aux matériaux traceurs connus, tels que Na, ce qui est très bon pour l'environnement. 4) Rétrodilution--très simple sur le MZK, cgest-à-dire qutil nvy a pas de grosses quantités de liquides à diluer, car le gaz Ar se mélange avec l'-air en proportion correspondante et peut s'échapper sous pression dans liatmosphère. Très simple élimination de l'activité en excès. 5) Aucune absorption de l r par la paroi interne du tuyau. Même le nuage de gaz présent ne trouble pas la mesure. 6) Le mélange du gaz traceur avec le gaz de balayage peut être effectué d'une façon très simple et sans danger dans la conduite d'aspiration du compresseur. 7) La période du 41Ar est bien plus courte que la période du 24Na connu jusqu'ici comme matériau traceur et du82Br. Pour que activité soit réduite à un pour mille de l'activité initiale et devienne sans danger, ii faut un jour alors qu'il fallait environ une semaine pour le 24Na. 8) On n'enregistre comme telle aucune influence fâcheuse sur l'exactitude de la mesure due à l'eau, aux poches de gaz, aux branchements, aux brides, au séparateur d'eau, ou aux soupapes, car le gaz traceur, malgré la dilution, séjourne plus longtemps et peut être enregistré comme avertissement supplémentaire, sans éclipser les autres sondages. Bien entendu, l'invention n'est pas limitée à l'exemple de réalisation ci-dessus décrit et représenté, à partir duquel on pourra prévoir d'autres formes et d'autres modes de réalisation, sans pour cela sortir du cadre de l'invention. REVENDICATIONS 10) Procédé pour détecter les fuites dans les tuyaux posés dans le sol, avec utilisation d'une substance traceuse radioactive, qui sort des fuites aux alentours du tuyau, caractérisé en ce qu'on amène. dans le tuyau du 41Ar gazeux comme substance traceuse en même temps que du gaz sous pression comme porteur, en ce qu'on balaie le tuyau en service avec un milieu inactif et en ce que, pendant le balayage, on fait avancer dans le tuyau une sonde de mesure de radiation radioactive. 20) Procédé conforme à la revendication 1, caractérisé en ce quson utilise de l'air comme gaz porteur pour le 41Ar. 30) Procédé conforme à l'une quelconque des revendications 1 et 2, caractérisé en ce qugoneffectue le balayage avec de l'air comprimé sous une faible surpression. 40) Procédé conforme à l'une quelconque des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que, en même temps qu'on avance la sonde dans le tuyau, on met en action en synchronisme un dispositif d'enregistrement étalonné suivant sa longueur. 50) Procédé conforme à l'une quelconque des revendications 1 à r mis en oeuvre dans une partie de tuyau que l'on peut fermer à ses deux extrémités au moyen d'organes d'arrêt et qui est reliée à l'une de ses extrémités avec un compresseur pour admettre l9air et le gaz traceur, procédé caractérisé en ce que la pression est d'abord élevée dans le tuyau (1) avec la vanne de sortie (13-) partiellement ouverte, jusqu'à ce que la substance traceuse sorte par cette extrémité, en ce que, cette vanne (13) étant alors fermée, la pression est de nouveau relevée jusqu9à atteindre la pression d'épreuve, en ce que, ensuite, les deux vannes (13 et 10) étant fermées, la pression d'épreuve est maintenue constante pendant un certain temps, et en ce qucenfin, la-vanne de sortie étant ouverte, on laisse baisser la pression d'épreuve et qu'après cela, le compresseur étant mis en route, on souffle dans le tuyau (1) de l'air frais dépourvu de radioactivité et en même temps on retire la sonde de mesure (20) du tuyau (1). 60) Procédé conforme à la revendication 5, caractérisé en ce que le temps de maintien de la pression d'épreuve est de 1 à 15 minutes.