Brevet FR2406198A1 — publié le 19790511

La présente invention concerne une sonde à courant de Foucault pour le contrôle en particulier de matériaux ferromagnétiques, composez d'une ou deux bobines placées l'une à côté de l'autre et parcourues par du courant alternatif à haute fréquence. A l'aide de pareilles sondes, on peut exécuter un contr8le non destructif de matériaux conducteurs d'électricité, pour examiner s ils ont des fissures ou des trous (généralement appelés solutions de continuité) . Un autre procédé servant au contrôle non destructif des matériaux est par exemple le con trôle par ultrasons, qui est utilisable avec tous les genres de matériaux, même non conducteurs d'électricité.Pour le contr8le par ultrasons, il faut par ailleurs une bonne accessibilité des pièces, ce qui, par exemple avec des tubes déjà montés sur des échangeurs de chaleur, n'est possible qu'avec les plus grandes difficultés. Pour ceux-ci on ne peut donc utiliser que le procédé A courant de Founault, suivant lequel, d'une manière connue, la sonde de contr8le est enfoncée, à l'aide d'un tuyau élastique , dans les tubes souvent courbés en U. La sonde se compose d'une pièce de guidage et d'une ou deux bobines coaxiales par rapport au tube, la variation d'impédance de ces bobines étant mesurée et rendue visible dans l'appareil d'interprétation. I1 est courant par exemple de représenter ces valeurs d'impédance sur ltécran d'un tube à rayons cathodiques avec le système d'écriture en x-y ; la déviation sur l'axe des X correspond alors à la partie imaginaire de la réaction de l'impédance de la paroi de tube sur les bobines de sonde et la déviation sur l'axe des y correspond à la partie réelle de cette réaction. Après un étalonnage adéquat avec des éprouvettes ayant des défauts connus , ce procédé d'indication permet de déduire la présence de dérangements et de défauts, en distinguant entre les défauts intérieurs et extérieurs avec l'indication de la profondeur, par exemple dans le contrôle de tubes d'échangeurs de chaleur.Tes principes de ce procédé sont décrits dans des articles de la revue "Matertil- prtlfung, volume 18, (1976) nO 10", pages 376 à 379 ainsi que dans "VGB Eraftwerkstechnik" 57, nO 8, (1977) , pages 540 à 545, de sorte que d'autres explications ne sont pas utiles ici. Ce procédé de coeïtroAle à courant de Foucault a donné d'excellents résultats, en particulier dans le contrôle des tubes de grands échangeurs de chaleur de centrales atomiques pendant les temps d'arrêt du réacteur, par exemple pendant le changement des élements combustibles. Naturellement des surfaces planes peuvent aussi être contrôlées par ce procédé ; mais là, d'autres méthodes de contre seraient aussi possibles, comme la méthode de centrale par ultrasons déjà indiquée , cependant avec des résultat8 nettement moins intéressants, en particulier pour les zones proches de la surface0 Jusqu'à maintenant ces sondes à courant de Foucault ont été utilisées pour le contrôle de matériaux non magnétiques, comme par exemple l'acier austénitique.Mais on a déjà constaté que, dans ce cas aussi, des teneurs différentes en ferrite & fortement l'indication des défauts. Des contrés exécutés sur des matériaux ferromagnétiques ont conduit à des résultats tout à fait insatisfaisants, à cause du fort niveau perturbateur cor re spondant0 Le but de l'invention est donc de modifier ce procédé de contre par courant de Foucault, de manière qu'un excellent contrôle de matériaux ferromagnétiques soit aussi possible. Ce but est atteint suivant l'invention par le fait que, dans la zone des bobines, il est prévu des dispositifs pour la prémagnétisation de l'objet à contrôler, perpendiculairement à sa surface la plus proche. Cette prémagnétisation peut entre provoquée par des aimants permanents ou aussi par des électro-aimants.L'utilisation de cette technique de prémagnétisation supprime presque complètement le niveau perturbateur, de sorte que même avec des matériaux magnétiques, on a obtenu d'e cellents résultats de contrôles I1 est toujours essentiel que le champ de prémagnétisation agisse perpendiculairement à la surface de la pièce0 Pour plus de clarté, on a représenté schématiquement sur les figures 1 et 2 les principes de la construction de sondes de contre de ce type à courant de Foucault. La figure 3 représente une coupe longitudinale d'une sonde, telle qu'elle est prévue pour l'utilisation dans des tubes d'échangeurs de chaleur. Sur la figure 1 on a représenté la surface à contrer 1. Les défauts à constater (solutions de continuité dans le matériau, dont on a parlé plus haut) peuvent prévenir des deux surfaces et sont détectée par une sonde de contrale. La sonde elle-meme se compose de deux bobines 3 et 4, montées électriquement l'une derrière l'autre et branchées par le câble 34 à 11 appareil d'interprétation. Sous cette forme, la sonde de con trôle correspondrait à l'état connu de la technique, Suivant la présente invention, il s'y ajoute le dispositif de prémagnétisation, constitué par la bobine à courant continu 7 . Le champ de prémagnétisation produit par cette bobine 7 suit le sens des flèches M.Pour améliorer la manipulation, on a coulé les bobines 3 et 4 ainsi que le dispositif de prémagnétisation 7 dans un corps en matière plastique 9 Mais au lieu de la bobine d'électro-aimant 7, qui pourrait être munie en plus d'un noyau de fer, on peut utiliser aussi un aimant permanent, par exemple en un matériau céramique oxydé dont la magnétisation est orientée dans le sens des flèches M , M ctest-à-dire perpendiculairement à la surface de la pièce 1. La figure 2 représente deux possibilités pour le con tr81e des solutions de continuité dans le matériau d'un tube 2 Sur la moitié gauche, le dispositif de mesure a été introduit dans le tube ; cette disposition est nécessaire quand l'extérieur du tube lui-meme n'est pas accessible, comme c'est le cas par exemple avec des génerateurs de vapeur ou des échangeurs de chaleur dont la fabrication est finie. On prévoit un aimant annulaire 8, aimanté ratialement et servant à la prémagnétisation.Sur la droite, par contre, est représenté un dispositif de contré qui passe, à l'extérieur , par-dessus le tube. I1 faut pour cela, naturellement que la surface extérieure du tube soit accessible, comme c'est le cas par exemple dans la fabrication des tubes. Dans cet exemple d'exécution, les bobines sont désignées par 51 et 61, & l'aimant annulaire magnétisé radia1ent et produisant le champ de prémagnétisationAest désigné par 81 Les moyens mécaniaues qui sont de plus nécessaires pour le déplacement de ces sondes de contre n'ont pas été représentés pour plus de clarté d'autant plus qu'ils ne sont pas nécessaires à la compréhension de cette invention. La figure 3 représente une sonde de contrôle à courant de Foucault, telle qu'elle est prévue pour l'utilisation dans des tubes d'échangeurs thermiques. Ceux-ci ont un diamètre intérieur d'environ 6 à 30 ini mm 1peuvent avoir une longueur de plusieurs mètres, cependant que, comme on 11a déjà indiqué, ils peuvent par ailleurs être courbés en U. Ce dispositif de contrôle se compose donc de la sonde proprement dite, à laquelle se raccorde une pièce de centrage et de guidage ainsi que le dispositif d'introduction. La sonde elle-m8me est formée, comme sur la gauche de la figure 2, des deux bobines 5 et 6 ainsi que du noyau annulaire 8 de prémagnétisation. Ce dispositif est porté par un corps central 10.Sur celui-ci on a vissé, des deux côtés de la sonde proprement dite, des douilles de guidage ll et 12, qui servent au centrage dans le tube à contrôler. Bes extrémités extérieures de ces douilles ll et 12 ne s'appliquent pas sur le corps central 10 et dont donc un peu élastiques, pour que la sonde puisse glisser régulièrement dans le tube. Ces douilles 11 et 12 sont en outre munies de fentes longitudinales, pour que leur élasticité soit augmentée Le corps central est, d'un côté, fermé par une tête de guidage 13 et de l'autre côté, relié à un dispositif d'avance 14.Les connexions 56 des bobines traversent la pièce centrale 10 et s'étendent, en traversant le mécanisme d'avance 14, jusqu'à son extrémité, où elles débouchent dans un connecteur concentrique 15, qui se branche sur l'appareil d'interprétation et sur l'appareil d'alimentation. Le dispositif d'avance 14 se compose essentiellement d'un tube élastique relativement rigide, qui s'introduit, à l'aide d'une commande à friction , dans le tube d'échangeur à mesurer. Sa longueur correspond environ & la course que la sonde doit parcourir à l'intérieur du tube ; elle peut tout à fait être d'environ 20 m la mesure se déroule en général de la manière suivante : la sonde est d'abord enfoncée complètement jusqu'à l'autre extrémité du tube et c'est pendant son retrait que stéxécute le contrôle du tube d'échangeur.L'appareil d'interprétation non représenté contient aussi le générateur haute-fréquence nécessaire à l'alimentation des bobines de contrôle 5 et 6 ; la fréquence du générateur peut être variable. Si on suppose que le diamètre intérieur du tube d'échangeur est d'environ 20 mm, la longueur de la sonde à courant de Foucault, y compris la pièce de guidage, peut entre d'environ 10 à 12 cm. Naturellement d'autres exécutions du mécanisme de guidage de la sonde sont encore possibles ; c'est ainsi que les pièces 11 et 12 en forme de douilles pourraient être analogues à des soufflets , pour que leur élasticité soit augmentée. Afin que les différents défauts des tubes soient contrôlés d'une manière encore plus précise et plus détaillée, on pourrait , à la suite du contr8le avec la sonde à courant de Foucault suivant la figure 3 introduire une sonde de mesure qui peut avoir une structure suivant la figure 1 et qui contrôle seulement une partie de la surface cylindrique intérieure du tube. REVENDICTI0NS 1. Sonde à courant de Foucault pour le contrôle en particulier de matériaux ferromagnétiques, composée dtune ou deux bobines placées ltune à c8té de 11 autre et parcourues par du courant alternatif à haute fréquence, caractérisée par le fait que, dans la zone des bobines, il est prévu des dispositifs de prémagnétisation de l'objet à contrôler, perpendiculairement à sa surface la plus proche. 2. Sonde de contrôle à courant de Foucault suivant la revendication 1 , caractérisée par le fait que le dispositif de prémagnétisation est en un matériau qui ne peut pas être influencé par le champ magnétique à haute fréquence des bobines et qui est par exemple un matériau céramique oxyde à aimantation permanente. 3. Sonde de contrôle à courant de Foucau suivant la revendication 1 , caractérisée par le fait que le dispositif de prémagnétisation est constituée par un électro-aimant commandé, excité par du courant continu et de préférence muni d'un noyau de fer. 4. Sonde de contrôle à courant de Foucault suivant la revendication 2 , caractérisée par le fait que, pour le contrôle de tubes, elle est composée de bobines introduisibles dans ceux-ci, ces bobines étant logées dans un noyau annulaire en un matériau à aimantation permanente et aimanté radialement.