Brevet FR2377036A1 — publié le 19780804

La présente invention a trait à un procédé de détection de défauts ou d'anomalies dans des canalisations métalliques et notamment dans des soudures de canalisations métalliques. L'invention a également trait à un dispositif pour la mise en oeuvre de ce procédé. On sait que les soudures des canalisations métalliques représentent en général le point faible de la canalisation et il est de plus en plus nécessaire de parvenir à détecter leurs défauts. Cela est particulièrement le cas dans des canalisations enterrées ou lointaines comme des oléoducs dont la surveillance est extrtmement difficile et pour lesquels une rupture, due à un défaut de soudure, peut provoquer des dommages particulièrement étendus. Jusqu'à présent, les détections de défauts dans les soudures sont effectues à l'aide de procédés tels que des procedés de contrôle par ultra-sons ou par radiographie. Ces procédés sont longs , compliqués à mettre en oeuvre et coûteux et en particulier ne sont pas dù tout appropriés- à la détection sur le terrain dans des conditions d'operotion rudimentaires. ta présente invention se propose de fournir un procédé et un .dispositif permettant la détection de défauts, y compris de defauts de très faible'taille, dans des-pièces métalliques, et notamment dans des soudures de canalisations, défauts tels que craquelures, fissures ou inclusions. Un autre but de l'invention est de permettre de réaliser une telle détection de.façon simple, rapide et économique Un autre but de l'invention est de pouvoir réaliser cette détection de façon efficace par une seule opération de contrôle pour une soudure pouvant avoir une longueur importante de plusieurs mètres. Un autre but de l'invention est de permettre de réaliser cette détection directement sur des canalisations enterrée ou immergées. L'invention a pour objet un procédé de détection d'anomalies ou de défauts dans des canalisations métalliques, et notamment aux emplacements des soudures, procédé caractérisé par le fait que l2on fait circuler dans la canalisation un courant continu de forte intensité déterminée entre deux points disposés de part et d'autre de la zone examiner et éloignés de cette zone, que lton mesure le potentiel créé par ce courant entre deux points rapprochés de part. et d'autre de la zone à examiner et que l'on détecte un éventuel accrc-isemen de ce potentiel par rapport à une valeur standard correspondant à l'absence de défauts. Par courant continu de forte intensité on entend un courant supérieur a au moins 10 ampères et de préférence compris entre 100 et 1.000 ou même plusieurs milliers d'ampères, Le courant circule sous un voltage faible, par exemple inférieur à 10 volt et de préference de l'ordre de 1 volt. Pour effectuer la mesure du potentiel on utilise un appareil de mesure de micro-tension à très haut pouvoir de résolution. De préférence, la distance séparant la zone à mesurer, par -exemple la soudure d'une canalisation, d'un point d'injection du courant continu, est supérieure à 1 mètre et de tordre de plusieurs mètres, pouvant aller à 10 mètres et plus. De préférence, la distance séparant entre eux les points de mesure de potentiel de part et d'autre de la soudure est supérieure à 10 cm et inférieure à 1 m. De façon particulièrement avantageuse les deux points entre lesquels on mesure le potentiel peuvent être situes sensiblement sur une même génératrice géométrique de la canalisation. Pour des raisons de simplicité on préfère que les points d'injection et d'extraction du courant continu soient également disposés sur cette génératrice, par exemple la génératrice supérieure d'une canalisation. Dans un mode de mise en oeuvre particulier on injecte simultanément au courant continu ou avec un décalage temporaire, de préférence entre les mêmes points, un courant alternatif de forte intensité dans une gamme de fréquences pouvant être très large et comprise par exemple entre 1 hertz et 1 mégahertz, et l'on mesure également la tension alternative de part et d'autre de la soudure dans des conditions identiques et 1'on compare les résultats obtenus ; la tension mesuree en courant alternatif, qui n'est guère influencee par la présence de défauts, permet de fournir une valeur de base à laquelle on compare la tension mesurée en courant continu. Dans le cas oA l'on souhaite effectuer de telles mesures pour une canalisation enterree, on peut avantageusement, après avoir détecté l'emplacement de la soudure par un procédé de détection électrique ou électromagnétique d'un type connu, effectuer deux forages éloignés de part et d'autre de la soudure pour amener en contact avec la canalisation une source de courant continu et éventuellement une source de courant alternatif, et au moins un troisième forage au niveau de la soudure même pour mettre en place de part et d'autre de la soudure les deux bornes d'un appareil de mesure de micro-tension. L'invention a également trait à un dispositif pour la mise en oeuvre de ce procédé, caractérisé par le fait qu'il comprend un générateur de courant continu d'intensité élevée, des moyens pour relier ledit générateur à deux points éloignés de part et d'autre de la zone à contrôler de la canalisation, et un appareil de mesure de micro-tension continu avec des moyens pour mettre cet appareil en contact sur deux points rapprochés de part et d'autre de la zone à contrôler. Le générateur de courant continu peut avantageusement être du type autorégulé fournissant un courant d'intensité prédéterminé constante à un potentiel fixé. Cependant, le générateur de courant peut etre réglable manuellement. L'appareil de mesure de micro-tension continu est de préf é- rence constitué d'un micro-voltmètre numérique de fort pouvoir de résolution, par exemple capable de la résolution d'une tension de 1O 6 volt. De méme le générateur de courant alternatif peut avantageusement être un générateur stabilisé mais également un générateur réglable et l'appareil de mesure de micro-tension alternative peut etre avantageusement un appareil numérique de très haut pouvoir de résolution, de l'ordre du microvoît. Dans le cas d'un dispositif transportable sur le terrain, par exemple monté sur un véhicule à roue ou à chenille, le dispositif peut avantageusement comporter un groupe générateur avec une génératrice alternative et un transformateur convenable pour fournir le courant alternatif de forte intensité désirée ainsi que des moyens de transformation pour obtenir le courant continu de forte intensité requis. Le dispositif peut également avantageusement comporter des moyens de forage pour pratiquer au moins trois forages, deux étant éloignés de part et d'autre de la zone à contrôler, par exemple la soudure, et au moins un étant disposé au niveau de cette zone, lesdits moyens de forage étant associés à des contacts reliés par des conducteurs convenables au générateur de courant et à l'appareil ou aux appareils de mesure de micro-tension et étant munis de moyens leur permettant d'être appliqués contre la paroi métallique de la canalisation. Toutefois, en variante, dans le cas d'une canalisation enterrée on peut avantageusement, au moment de la pose de la canalisation, relier des conducteurs convenables aux emplacements désirés, ces conducteurs étant reliés en surface à des boxes de raccordement permettant une visite régulière de détection. D'autres avantages et caractéristiques de l'invention appa- paîtront à la lecture de la description suivante, faite à titre d'exemple non limitatif et se référant au dessin annexé dans lequel La figure 1 représente une vue schématique en perspective du dispositif mis en oeuvre sur un oléoduc. La figure 2 représente une vue schématique d'une variante à ce dispositif. La figure 3 représente une vue schématique d'un oléoduc équipe de moyens de raccordement pour la mise en oeuvre de l'inven tison, On a représenté, vu schématiquement en coupe, deux extrémités de tronçons d'oléoducs de grand diamètre 1,2 réunis entre eux par un cordon de soudure 3. Le dispositif selon l'invention comporte un générateur de courant continu 4 d'un type quelconque conventionnel, stabilisé, et susceptible de fournir un courant continu de 1.000 ampères sous un potentiel de 1 volt. Les bornes de ce générateur sont connectées par deux cables conducteurs 5, 6 à deux embouts de contact 7, 8 places en contact avec la paroi métallique des tronçons de tube 1 et 2.Les cibles conducteurs 5, 6 sont réalisés en un métal convenable de très faible résistivité et conservant sa souplesse même à des températures basses de l'ordre de -40eC. La section de passage des câbles 5, 6 est convenablement dimensionnée pour un courant de 1.000 ampères. Les embouts de contact 7, 8 sont des embouts permettant d'établir un bon contact électrique avec la matiere métallique de l'oléoduc. Ces embouts sont neutres par rapport a la matire métallique de l'oléoduc de façon à ne pas faire intervenir de tension parasite. De façon avantageuse ces embouts peuvent être du type possédant une pluralité de contacts individuels indépendants les uns des autres et s'appliquant élastiquement contre la matière métallique pour créer une bonne zone de passage et éviter un échauffement à l'emplacement du contact. Le dispositif comporte en outre un micro-voltmètre numérique ayant un pouvoir de résolution de 10 6 volt. Ce micro-voltmètre 9 est relié par deux conducteurs 10, 11 à deux bornes 12, 13 appliquées sur la paroi métallique de l'oléoduc de part et d'autre du cordon de soudure 3. La distance D entre les deux embouts 7, 8 est égale à 3 mètres alors que la distance d'entre les deux bornes 12, 13 est égale à 30 centimètres. I1 est préférable que les bornes 7, 8 12, 13 soient disposées de façon symétrique par rapport au cordon de soudure, et les distances D et d, ainsi que les distances individuelles des embouts ou bornes par rapport au cordon de soudure peuvent être choisies, à l'intérieur des limites de l'invention avec beaucoup de latitude. On fait alors passer le courant continu de 1000 ampères à travers le cordon de soudure par le dispositif selon l'invention et l'on mesure la tension créée entre les bornes 12 et 13. Il suffit alors de comparer la tension relevée à une valeur nominale, éventuellement corrigée en fonction de la température du métal, valeur nominale caractéristique de la tension correspondant à un passage de courant de 1000 ampères, sur un cordon de soudure similaire mais parfaitement sain. Si le cordon de soudure 3 ne présente aucun défaut la tension relevée est sensiblement identique à la tension nominale. Si par contre, un défaut tel qu'une craquelure, fissure ou inclusion ou autre défaut de ce type est présent dans le cordon de soudure le potentiel relevé sera plus élevé que la valeur nominale. L'expérience montre que les différences de tension, par rapport à la valeur nominale, de l'ordre de quelques microvolts peuvent être détectées et que ces différences correspondent dans la quasi-totalité des cas à la présence d'un défaut. Bien entendu dans le cas où les défauts sont extrêmement importants, la différence de tension est encore plus élevée. En se référant à la figure 2, on voit un dispositif selon une variante de l'invention dans laquelle on associe au dispositif un micro-voltmètre numérique de tension alternative 14 également relié par des conducteurs 15, 16 aux bornes 12 et 13. Simultanément, ou avec un décalage temporel par rapport à la mesure décrite ci-dessus, on introduit alors par les conducteurs 5, 6 un courant alternatif d'intensité efficace 1000 ampères à une fre ce de 80 hertzs et, à l'aide de l'appareil 14, on mesure la tension alternative entre les bornes 12 et 13. Le résultat des mesures est adressé à un comparateur 17 relié aux sorties 18 et 19 des micro-voltmètres. En l'absence d'un défaut la comparaison donne un résultat détermine, par exemple nul. En cas de présence d'un défaut la tension alternative mesurée n'est pas modifiée de façon perceptible par rapport à la tension alternative mesurée en l'absence de défaut alors que par contre la tension mesurée en courant continu est accrue, et le résultat de la comparaison indique donc la présence d'un défaut. Bien entendu au lieu que l'intensité du courant alternatif soit égale à celle du courant continu on peut avoir une intensité de courant alternatif différente, pourvu qu'elle ne soit pas trop faible et qu'elle soit constamment dans une proportion fixe avec 11 intensité déterminée du courant continu. Par ailleurs on comprend qu'un étalonnage ou un règlage soit nécessaire lorsque qu'au lieu d'examiner des soudures identiques d'un même oléoduc de diamètre constant on effectue une détection sur une autre canalisation de diamètre et d'epaisseur de métal différente Enfin on comprend qu'on resterait dans le cadre de l'invention en effectuant la mesure de la tension entre les bornes 12 et 13, que ce soit en courant continu ou en courant alternatif, par des méthodes autres que l'utilisation d'un micro-voltmètre, par exemple par des méthodes d'opposition. On se réfère à la figure 3. Dans cette forme de réalisation d'une canalisation enterrée on voit que l'embout 7 est fixé à demeure, par exemple par soudage contre la surface du tube 1, de même que l'embout 8 sur le tube 2. Les conducteurs 5 et 6, dûment isolés rejoignent l'intérieur d'un tube de plastique 20 se dirigeant vers la surface au droit de la soudure 3. De même les conducteurs 10, ll se dirigent vers la surface à l'intérieur- de ce tube 20. Cet oléoduc enterré est recouvert d'une couche isolante de protection, par exemple en brai ou en bitume 21, et on voit que cette couche de protection recouvre également les embouts 7, 8 ainsi que les bornes de contact 12, 13.Les conducteurs 5, 6, 10 et 11 cheminent vers la surface et aboutissent à une boite de connection d'un type ordinaire qui permet a l'opérateur, lorsqu'il arrive au droit de la soudure concernée, d'effectuer la détection en reliant le générateur de courant 4 aux conducteurs 5 et 6 et l'appareil de détection de micro-tension aux bornes des conducteurs 10 et 11. Il est bien entendu possible, que ce soit dans le cas d'une canalisation enterrée ou d'une canalisation à l'air libre, d'effectuer des détections périodiques espacées dans le temps et de suivre ainsi l'évolution de l'ensemble des soudures d'un oléoduc pour intervenir lorsque, en une soudure déterminée, l'importance du défaut tend à devenir dangereuse. En variante, le dispositif selon l'invention pourrait comporter, par exemple montés sur un véhicule, des moyens de forage permettant de forer deux passages verticaux aboutissant l'un en l'emplacement 7, l'autre en l'emplacement 8, au niveau de la génératrice supérieure de l'oléoduc, ledit moyen de forage présentant un tubage à l'intérieur duquel, après le forage , il est possible de faire passer un liquide permettant de décaper la partie d'isolant 21 se trouvant au bout du forage. Après cette élimination de l'isolant, des embouts analogues aux embouts 7 et 8 sont descendus pour venir en contact avec la paroi métallique de l'oléoduc et permettre d'assurer la détection. Simultanément on procède à deux forages parallèles ou un forage de grand diamètre (quelques dizaines de centimètres) au niveau de la soudure et on effectue également un décapage pour amener des bornes en contact avec le métal de part et d'autre de la soudure et l'on procède ensuite à la détection. Après avoir remonté les embouts et les bornes de contact on injecte par les tubages un matériau isolant venant remplacer le matériau isolant préalablement décape et l'opération se trouve ainsi terminée. Bien que l'invention ait été décrite à propos de formes de réalisations particulières, il est bien entendu qu'elle n'y est nullement limitée et qu'on peut lui apporter diverses modifications sans pour cela s'éloigner ni de son cadre ni de son esprit. REVEND ICAT IONS 1. Procédé de détection d'anomalies ou de défauts dans des canalisations métalliques, et notamment aux emplacements des soudures, caractérisé par le fait que l'on fait circuler dans la canalisation un courant continu de forte intensité déterminée entre deux points disposés de part et d'autre de la zone à examiner et éloignés de cette zone, que l'on mesure le potentiel créé par ce courant entre deux points rapprochés de part et d'autre de la zone et que l'on détecte un éventuel accroissement de ce potentiel par rapport à une Valeur standard correspondant à l'absence de défauts. 2. Procédé selon la revendication 1, caractérisé par le fait que l'on utilise un courant d'intensité supérieur à dix ampères. 3. Procédé selon la revendication 2, caractérisé par le fait que l'on utilise un courant continu d'intensité compris entre 100 et plusieurs milliers d'ampères. 4. Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 3, caractérisé par le fait que lton introduit le courant continu dans la canalisation sous un potentiel inférieur à 10 volt. 5. Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 4, caractérisé par le fait que la distance séparant la zone à mesurer d'un point d'injection du courant continu est supérieure à un mètre. 6. Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 5, caractérisé par le fait que la distance séparant entre eux les points de mesure du potentiel de part et d'autre de la soudure, est supérieure à 10 cm et inférieure à 1 m. 7. Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 6, caractérisé par le fait que l'introduction et l'extraction du courant continu et la mesure du potentiel s'effectuent en des points situés sensiblement sur une même génératrice géométrique de la canalisation. 8. Procédé selon l'une quelconque des revendications I à 7, caractérisé par le fait que l'on injecte également un courant alternatif de forte intensité et que l'on mesure la tension alternative de part et d'autre de la zone dans des conditions identiques et que l'on compare les résultats obtenus, la tension mesurée en courant alternatif fournissant une valeur de base à laquelle on compare la tension mesurée en courant continu. 9. Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 8, caractérisé par le fait que pour détecter les défauts de soudure sur une canalisation enterrée, on effectue deux forage éloignés de part et d'autre de la zone a contrôler pour amener des tubages en contact avec la canalisation, on décape éventuellement la couche isolante disposée à l'extrémité des forages et l'on amène des embouts de contact reliés à la source de courant en contact avec la canalisation dans les parties décapées, et que l'on effectue au moins un troisième forage au niveau même de la soudure avec un tubage, que l'on effectue également le décapage du matériau isolant au bout dudit tubage et que l'on met en place de part et d'autre de la zone de soudure, contre la canalisation, des bornes d'un appareil de mesure de micro-tensions. 10.Dispositif pour la mise en oeuvre du procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 9, caractérisé par le fait qu'il comporte un générateur de courant continu d'intensité élevée, des moyens pour relier ledit générateur à deux points éloignés de part et d'autre de la zone a contrôler de la canalisation, et un appareil de mesure de micro-tensions continues avec des moyens pour mettre cet appareil en contact sur deux points rapprochés de part et d'autre de la zone à contrôler. 11.Dispositif selon la revendication 10, caractérisé par le fait que le générateur de courant continu est du type autorégulé. 12.Dispositif selon l'une quelconque des revendications 10 et 11, caractérisé par le fait que l'appareil de mesure de micro-tensions continues est constitué d'un micro-voltmètre numérique ayant un pouvoir de résolution d'au moins 10 6 volt. 13.Dispositif selon l'une quelconque des revendications 10 à 12, caractérisé par le fait qu'il comporte également un géné- rateur de courant alternatif. 14.Dispositif selon l'une quelconque des revendications 10 a 13, caractérisé par le fait qu'il comporte, à l'extrémité de deux câbles reliés au générateur de courant, des embouts de contact comportant des contacts multiples indépendants. 15.Dispositif selon l'une quelconque des revendications 10 à 14, caractérisé par le fait qu'il comporte des moyens de forage et des moyens pour amener le ou les générateurs de tension et le ou les appareils de mesure de micro-tensions en liaison électrique avec la paroi de la canalisation a travers les orifices forés.