Brevet FR2331744A1 — publié le 19770610

La présente invention concerne un perfectionnement des pistons racleurs pour pipelines. Dans les pipelines et autres canalisations de grande section, il est courant d'employer des pistons racleurs pour effectuer certaines opérations d'entretien et de surveillance à l'intérieur même des tuyaux. Un piston racleur comprend généralement un corps allongé qui est centré à l'intérieur des tuyaux au moyen de deux ou plusieurs coupelles flexibles espacées longitudinalement qui peuvent glisser dans le tuyau tout en assurant l'étanchéité. Les pistons racleurs sont propulsés dans les pipelines par la pression d'un fluide qui s t exerce sur le corps central et sur les coupelles flexibles Le corps central du piston peut être équipé de brcsses, de racloirs ou d'autres dispositifs de nettoyage de l'intérieur du tuyau. D'autres types de pistons ne portant pas de dispositifs de nettoyage servent simplement à séparer deux fluides différents circulant l'un derrière l'autre dans la même canalisation. D'autres pistons sont employés pour refouler le liquide qui s'accumule dans les points bas du pipeline. D'autres pistons enfin portent des instruments de contrôle et de mesure des caractéristiques du fluide ou de la canalisation et servent à effectuer diverses opérations de mesure ou de surveillance nécessaires à la maintenance et à l'exploitation du pipeline. La présente invention concerne plus particulièrement ces pistons racleurs pour pipelines qui sont équipés d'instruments de contrôle et de mesure. Le piston racleur de l'invention est équipé de capteurs mesurant ou détectant des caractéristiques particulières de la canalisation et fournissant des signaux électriques représentatifs, d'un accéléromètre longitudinal et d'un dispositif d'enregistrement des signaux de l'accéléromètre et des capteurs. Les pistons racleurs employés pour surveiller les pipelines sont généralement équipés d'une série de capteurs tels que des sondes de contrôle magnétique ou ultrasonore de la paroi du tuyau. La disposition des capteurs permet le plus souvent d'inspecter toute la circonférence du tuyau au passage du piston. Les signaux de sortie des capteurs sont en général appliqués a' un enregistreur multivole qui est irorr-r4 dans t e corps central. te dépouillement ultérieur de ces enregistrements permet de localiser les défauts si la position du piston à 11 instant correspondant peut être déterminée avec suffisamment de précision. Un contrôle magnétique permet par exemple de détecter des défauts tels que des fissures de la paroi des anomalies métallurgiques, des entailles et des rayures faites à l'extériear du tuyau, généralement pendant sa pose dans la tranchée, ainsi que des défauts de corrosion. Les capteurs magnétiques sont également sensibles aux zones de variations du flux magnétique créées par un changement des propriétés métallurgiques de la paroi, et en particulier par les soudures. Par ce moyen, il est possible de détecter des bavures de soudure à l'intérieur du tuyau. L'un des défauts les plus graves et les plus dangereux est l'écrasement physique du tuyau qui peut se produire pendant le remblaiement de la tranchée dans laquelle il est posé. Sous lteffet d'une surcharge localisée, le tuyau se déforme et sa section cesse dlêtre circulaire. Selon l'ampleur et l'étend-le de la déformation, on parle d'ovalisation de gondolement, de bossellement, etc.Un défaut d'ovalisation yeut signifier que l'acier du tuyau a été écroui lors de la pose ou å un autre moment et supporte mal les pressions de service du pipeline En résumé, un piston racleur équipé de capteurs magnétiques est capable de détecter et d'enre- Bistrer les défauts d'ovalisation. Cependant, il est extrenzement difficile dlinterpréter les enreg'strements et de faire la distinction entre les différents types de défauts. Pour faciliter le dépouillement des enregistrements, il -serait donc utile de disposer d'une information complémentaire permettant de localiser les défauts d'ovalisation. Ia présente invention propose une méthode simple et efficace pour séparer les défauts d'ovalisation des autres types de- défauts dans un enregistrement de capteurs magnétiques. Plus précisément, le piston racleur est équipé d'un accéléromètre longitudinal qui fournit un signal-électrique représentant les accélérations et les décélérations axiales du piston pendant son parcours dans la canalisation. Le tracé des pipelines n'4tant généralement ni horizontal ni rectiligne, les pistons racleurs sont soumis à de nombreuses accélérations dans diverses directions, mais seules les accélérations axiales sont intéressantes pour la détection des défauts d'ovalisation du tuyau. Dans le pipeline, le piston est propulsé à une vitasse sensiblement constante par l;action de la rression du fluit sur s coupelles d'étanchéité, mais en rencontrant une sectien @@@lisée il subit une décélration dur à l'augmentation des frst monts En conséquence, si le piston est équipé d'un accéléromsre longitudinal, il est lpossible d'enregistrer le signal d'accélération à coté des signaux des divers capteurs magnétiques kisl. au moment du dépouillement de l'enregistrement, il est facile de distinguer les défauts d'ovfalisatiion des autres type. d défauts par comparaisen entre les traces des capteurs magnétigune et de l'accéléromètre. D'autres caractéristiques et avantages de l'invesion res sortiront de la description détaillée qui suit et des desins sur lesquels la figure 1 est une vue en porspective d'un pistou racleur équipé peur la surveillance S'un pipeline; la figure 2 illustre schématiquement l'aspect a d@@défaut d'ovalisation sur un enreglstrement multivoie receuilli par le Pilston racleur de la figuree 1; la figure 3 illustre schématiquement l'aspect d'sutres types de défauts n'affectant pas la cincularité de la sectien du pipeline. La figure 1 représente un piston racleur équipé de mouens de surveillance d'un pipeline, Le piston 10 comprend d @@ coupel- les flexicles 11 et 12 muntées sur un corps central 13, les coupelles servent à centrer le corpe 13 et à le propulsele Pong du pipeline 15. Il est évldnet que le nombre et la di@@ sition des coupelles peut varler avec la conmiguration et la ssse du corps central 13, Le piston racleur de la figure 1 pose plusieurs patins incurvés 14 reliés par des suspensions élastiquen à une ferrure 16 solidaire du csrps central 13 . Ces suspensiens élastiques comprennent des bras 17 articulés en 18 sur les Farures 16 et des ressorts 9 maintenant les patins 1-4 en conzaal avec la paroi interne 20 du tyau. Pour la clarté du dessin, la figure I ne représente qu'un seul de ces patins, mais il est évident qu'il couvre toute la circonférence du tuyau. Chaque atin est équipé de dispositifs de mesure ou de détection, tels que des sondes magnétiques, des scindes à ultrasons, etc. Des compartiments sont aménagés dans le corps central 13 pour contenir des circuits électroniques nécessaires aux fonctions de contrôle, un accéléromètre longitudinal et un enre; multîvoee. L'accéléromètre n'est pas représenté sur a Giavre et il existe dans le commerce différent modèles qui condenuont parfaitement pour cet usage. Fn général, l'accéléromère c un pont de Wheatstone équilibré dont les branches sont des jauges de contrainte. On peut par exemple choisir un acini cmètes Statham modèle AG69TC-10-350. Selon les caractérisques d'entrée de l'enregistreur. il peut être nécessaire de prévoir une amplification du signal de l'accéléromètre. Pour la plupart des applications, il est préféfable que le piston racleur porte plusieurs patins incurvés juxta ci con- férentiellement de façon à couvrir toute la section u tuyau, mais dans certains cas, ces patins peuvent être remplacés rar un seul capteur de forme annulaire. De toutes manières, les signaux du ou des capteurs sont appliqués à un enregistreur multivoie ui reçoit aussi une base de temps servant à matérialiser c. distance parcourue par le piston. La corrélation avec ce signal de dis- tance permet de localiser les défauts détectés par les capteurs le long du pipeline. Il est donc nécessaire que l'enristreur ait au moins deux voies, et de préférence plus de deux vois. Avec la technique de l'invention, il est nécessaire de disposer d'une voie supplémentaire pour l'enregistrement du sigdal de l'accéléromètre La figure 2 donne un exemple denregistrement multivoie obtenu à l'aide d'un piston racleur a quatre patins de détection, comme celui de la figure 1. Les quatre promières traoes P1 à P4 représentent les signaux des capteurs et la cinquième trace représente le signal de l'accéléromètre. Le signal de distance chest pas représenté. Lorsciue le piston en mouvement renco-re une section de tuyau déforme, ses patins ne portent plus sur toute leur longueur et les capteurs associés fournissent un Ignal ya- riable du type de celui qui correspond aux traces Pi et P2. Dans l'exemple de la figure 2, le défaut est une bosse de faible étendue car les zones balayées par les patins 3 et 4 ne sont pas affectées par la déformation. Comme indiqué précédemment, en abordant une section ova]isee ou déformée, le piston est freiné et ltaccéléromètre indique une certaine décélération. i la déformation est importante, le piston peut rester coincé jrsqu'à ce que la pression du fluide qui le pousse ait suffisamment aug- menté pour lui permettre de franchir l'obstacle et de reprendre sa vitesse de croisière. Ainsi, dans l'exemple de la figure 2, le signal de l'accéléromètre indique une brusque décélération suivie d'une accélération plus progressive. La décélération est fonction de la vitesse du piston et de l'importance de la déformation.Plus le piston arive vite, plus la décélération est brutale et plus la pointe du signal est accentuée. Avec un peu de pratique, on peut estimer l'importance du défaut dlaprès la trace du signal de l'accéléromètre. La figure 3 illustre un autre exemple de défauts qui ne sont pas associés à une déformation du tuyau. Il peut s'agir d'une zone de corrosion, d'une brûlure d'arc ou d'une anomale métallurgique de la paroi du tuyau. Tous ces types de défauts affectent les signaux d'un ou plusieurs capteurs, mais pas celui de l'accé- iéromètre car le piston continue à se déplacer à vitesse instante. Les signaux des capteurs et les traces enregistrées des figures 2 et 3 n'ont pas nécessairement des formes caractéristiques et indiquent simplement la présence d'un défaut, ce qui est le but recherché. L'emploi d'un accéléromètre longitudinal permet donc de séparer les défauts d'ovalisation des autres types de défauts dans un enregistrement multivoie. Ii est évident que le nombre et le type des capteurs et le type de l'accéléromètre sont essentiellement fonction de l'application et pourront faire l'objet de diverses variantes sans scrtir du cadre de l'invention. R E V E N D I C A T I O N S 1. piston racleur pour la surveillance dtun pipeline caractérisé en ce qu'il porte au moins un capteur contrôlant l'état de la paroi du tuyau et fournissant un signal électrique représentatif des variations de cet état, un accéléromètre longitudinal fournissant un signal électrique représentatif des accélérations et des décélérations du piston parallèlement à l'axe du tuyau, et un enregistreur recevant le signal du capteur et le signal de 1' accéléromètre. 2. Piston racleur selon la revendication 1, caractérisé en ce que le capteur est sensible aux variations des caractéristiques magnétiques de la paroi du tuyau dans lequel se déplace le piston. 3. Piston racleur selon la revendication 2, caractérisé en ce que l'enregistreur comporte des voies d'enregistrement séparées pour le signal du capteur et pour le signal de l'accélérateur. 4. Piston racleur pour la surveillance d'un pipeline, caractérisé en ce qu'il comprend un corps central, des coupelles racleuses montées le long dudit corps et portant à leur périphérie contre la paroi intérieure du tuyau de façon que le piston soit propulsé par un fluide circulant dans le pipeline, plusieurs capteurs magnétiques montés sur le corps central pour détecter les variations d'un flux magnétique pendant le déplacement du piston dans le pipeline, une source de champ magnétique portée par le piston pour induire un flux magnétique dans la paroi du tuyau, un accéléromètre longitudinal monté dans le corps central pour fournir un signi électrique représentatif des accélérations et des décélérations du piston parallèlement à l'axe du tuyau, et un enregistreur multivoie monté dans le corps central pour enregistrer séparément les signaux des différents capteurs et de l'accéléromètre. 5. Procédé de détection à l'aide d'un piston racleur des défauts d'ovalisation d'un pipeline en tuyau d'acier, caractérisé en ce que ledit piston racleur est équipé dtau moins un capteur sensible aux variations de l'état physique et métallurgique de'la paroi du tuyau, d'un accéléromètre longitudinal sensible aux accélérations et aux décélérations du piston parallèlement à l'axe du tuyau, et d'un enregistreur à voies séparées pour les signaux du capteur et de l'accéléromètre. 6. Procédé selon la revendication 5, caractérisé en q le piston est propulsé dans le pipeline par la prcssier c 'un fluide agissant sur des coupelles élastique, fixées au corps u pintou et dont la Périphérie est on contact avec la paroi intérisure du tuyau.