Brevet FR2396293A1 — publié le 19790126

La présente invention concerne un procède de contrôle magnétique, ou procédé de détection de défauts par voie magnétique et un appareil pour sa mise en oeuvre et à trait notamment à un procédé et un appareil permettant de détecter des défauts sur et dans la surface interne d'un tuyau en acier de petit diamètre et de grande longueur. Les présents inventeurs ont mis au point un appareil de contrôle magnétique permettant de détecter des défauts sur la surface extérieure de barres d'acier rondes, ou des défauts présents sur et dans la surface interne d'un tuyau en acier, et ont déposé de nombreuses demandes de brevet et de modèle d'utilité pour ceux-ci. Le principe de fonctionnement de ces appareils consiste à produire, sur la surface contrôlée, un fort champ magnétique à l'aide d'un aimant d'excitation et à placer, dans le champ magnétique ainsi créé, l'élément sensible au magnétisme en vue de détecter le flux magnétique s'échappant par un de- faut éventuel sur la surface du matériel à contrôler. Les procédés de détection de défauts dans la surface interne d'un tuyau en acier sont classifies en deux types, à savoir, l'un où une tte équipée d'un aimant d'excitation et d'un dispositif de détection est insérés dans un tuyau le long de la surface interne de celui-ci et l'autre ou on déplace une tte analogue le long de la surface externe du tuyau. Ces procédés et appareils connus présentent inévitablement plus ou moins d'inconve- nients. Plus précisément, du fait que le premier type doit tre inséré dans un tuyau, il ne trouve des applications que pour des tuyaux de grand diamètre (diamètre interne supérieur à 300 mm), tandis que le second type ne s'appli- que qu'au contrôle de tuyaux de diamètre relativement petit et n'assure en outre qu'une aptitude assez médiocre à la détection. En conséquence, un but principal de la présente invention est de fournir un procédé de contrôle magnétique qui peut s'appliquer à des tuyaux de petit diamètre tout en assurant une bonne aptitude pour détecter des défauts présents sur et dans la surface interne d'un tuyau. Un autre but de l'invention est de réaliser un appareil de contrôle magnétique qui peut s'appliquer à des tuyaux de diamètre relativement faible tout en possédant une bonne aptitude à détecter des défauts présents sur et dans la surface interne d'un tuyau. Un autre but de l'invention est de réaliser un appareil de contrôle magnétique permettant d'insérer aisément un dispositif de détection dans un tuyau en vue de détecter des défauts présents sur et dans la surface interne d'un tuyau. Un autre but de la présente invention est. de réaliser un appareil de contrôle magnétique, dans lequel un élément, sensible au magnétisme, d'un dispositif de détection peut tre mis sans difficultés à proximité de la surface interne d'un tuyau. cet élément pouvant tre maintenu de manière stable en vue de la détection de défauts présents sur et dans la surface intérieure d'un tuyau. Encore un but de la présente invention est de réaliser un appareil de contrôle magnétique, dans lequel un dispositif de détection maintenu de manière stable à l'intérieur d'un tuyau peut se déplacer librement en vue de la détection de défauts présents sur et dans la surface interne d'un tuyau. Un autre but de l'invention est de réaliser un appareil de contrôle magnétique, dans lequel une tte d'excitation d'un dispositif d'excitation est amenée à proximité de l'élément sensible au magnétisme, à travers la paroi d'un tuyau, alors que le dispositif d'excitation peut tre maintenu de manière stable par rapport à la surface externe d'un tuyau et peut se déplacer sans à-coups le long de la surface externe du tuyau en vue de détecter des défauts présents dans et sur la surface interne du tuyau. Le procédé de contrôle magnétique conforme å l'invention consiste à insérer un dispositif de detection, muni d'un élément sensible au magnétisme, dans un tuyau tournant, le long de la surface interne de celui-ci. et à maintenir et à déplacer un dispositif d'excitation, muni d'un élément d'excitation, le long de la surface externe d'un tuyau en synchronisme avec le dispositif de détection qui se déplace le long du tuyau. L'appareil de contrôle magnétique conforme à la présente invention comprend un dispositif de détection muni d'un élément, sensible au magnétisme, disposé dans l'Extrémité d'une tige de support fixée à un chariot roues aérien apte à se déplacer le long d'un rail y un dispositif de guidage destiné à guider la tige de support, l'embout de celle-ci étant supporté par la surface intérieure du tuyau ; et un dispositif d'excitation positionné en relation apposée par rapport au dispositif de détection et comprenant un aimant d'excitation apte à se déplacer le long du rail, conjointement avec ledit chariot à roues. Une forme d'exécution de la présente invention est décrite ciaprès à titre d'exemple, en référence au dessin annexe dans lequel : -la figure 1 est une vue latérale d'un mode de réalisation d'un appareil de contrôle magnétique permettant de détecter des défauts présents sur et dans la surface interne d'un tuyau, conformément à la présente invention -la figure 2 est une vue latérale d'un dispositif d'excitation et d'une extrémité de la tige de support : -la-figure 3 est une vue de face à plus grande échelle représentant un dispositif d'excitation ; -la figure 4 est une vue en coupe transversale a plus grande échelle d'un dispositif de détection comportant une tige de support, et d'un dispositif de guidage disposé sur l'extrémité de la tige de support ; -la figure 5 est une vue en coupe transversale dont la moitié droite représente la section droite selon la ligne VR-VR de la figure 4 tandis que la moitié gauche représente la section gauche suivant la ligne VL-VL de la figure 4. Sur les figures 1 et 2 on voit, en représentation schématique, un appareil de contrôle magnétique, permettant de détecter des défauts présents sur et dans la surface interne d'un tuyau, conforme à la présente invention. Un dispositif d'excitation 1 se déplace le long de la surface externe d'un tuyau, alors qu'un dispositif de détection 7 est logé dans l'extrémité d'une tige de support introduite dans le tuyau. En outre, le dispositif d'exci- tation 1 et le dispositif de détection 7 sont accouplés l'un à l'autre par une tige de liaison 6 de façon à pouvoir fonctionner en synchronisme. Le dispositif d'excitation 1 est suspendu à un chariot à roues aérien 4 apte à se déplacer le long d'un rail 3 fixé à une poutrelle du châssis 2. En outre, le chariot à roues 4 est relié, par une tige de liaison 6, à un chariot aérien à roues 5 apte à se déplacer le long du rail 3 et situé vers l'arrière par rapport au chariot 4. Une partie de support 10, suspendue, de manière séparable, au chariot à roues 5, comprend une tige de support 9 comportant un dispositif de détection 7 et, à son extrémité, un dispositif de guidage 8. Un support 13, disposé au sol directement en dessous du rail 3, comprend à son sommet un galet 12, la tige de support 9 prenant appui sur le galet 12 de façon à pouvoir se déplacer sur lui. Un tuyau en acier 14 à contrôler est supporté par des galets 16 qui sont entraînés en rotation et qui sont montés en haut de supports 15 situés au sol 11 directement en dessous du rail 3. Avec cette disposition, le dispositif de détection 7 et le dispositif de guidage 8, avec leur tige de support 9, sont introduits dans un tuyau en acier que font tourner les galets 1E, tandis que le dispositif d'excitation 1 se déplace le long de la surface extérieure du tuyau afin de contrôler étroitement, en spirale, la surface interne du tuyau en vue d'y détecter des défauts. D'autre part, les chariots à roues 4,5, reliés à une chaîne ou à un câble entraîné par moteur ou similaire, sont susceptibles de se déplacer le long des rails 3. Le dispositif d'excitation 1 comprend : une tte d'excitation 19 montée pivotante sur l'extrémité d'un arbre de suspension 18 qui peut éventuellement tre déplacé verticalement par un cylindre 17 monté sur le chariot à roues 4 ; et des galets suiveurs 22A, 22B montés sur une plaque de base 21 qui est susceptible d'tre déplacée verticalement par un cylindre 20 lequel est monté sur la tte d'excitation 19. Celle-ci comprend deux aimants d'excitation 24, traversant respectivement une bobine d'excitation 23, qui sont disposes en V pour permettre de les positionner symétriquement par rapport à une position de contrôle d'un tuyau en acier 14. En outre, les extrémités arrière des aimants 24 sont vissées sur une tige filetée 26 qui peut tre tournée à l'aide d'une manivelle 25, ce qui permet de régler, en direction axiale, la position de l'aimant 24. Les galets suiveurs 22A, 22B, peuvent tourner sur leurs axes pour s'adapter à l'avance en spirale, quelqu'en soit le pas, du tuyau 14, l'un des galets 22A, 22B étant orienté en direction verticale tandis que l'autre est orienté en direction horizontale. Un ressort 27, disposé de façon à entourer l'arbre de suspension 18, sert d'amortisseur lorsque les galets 22A, 22B, vient au contact du tuyau en acier 14. En variante, si le cylindre 17 est conçu pour produire l'effet d'un coussin d'air, le ressort 27 peut tre supprime. La bobine d'excitation 23, alimentée en courant continu assure la perméabilité magnétique désirée du tuyau 14, si bien que l'on peut détecter un défaut jusqu'à une profondeur représentant 5% de l'épaisseur de la paroi d'un tuyau. Le dispositif de détection 7 comprend : un support 28 logé à l'in- térieur de la tige 9 ; deux ou plusieurs organes d'attache 30 montés en parallèle sur le support 28 le long de l'axe de la tige de support 9, des dispositifs de détection 29 équipés d'éléments sensibles au magnétisme étant fixés respectivement aux extrémités des organes d'attache 30 ; et des galets de guidage 31A. 31B, fixés sur le support 28, dans des positions avant et arrière, de façon à pouvoir pivoter autour de chaque axe de support. Une fentre 32 est prévue dans la partie de la tige de support 9 qui est en face du dispositif de détection 29. La surface inférieure du support 28 est montée, par l'intermédiaire de ressorts 33A, 33B, sur la surface interne de la tige de support 9 et peut se déplacer en direction verticale, une broche 34 étant insérée dans un trou de forme allongée 36 percé dans une patte 35 faisant-saillie de la surface intérieure de la tige de support. En outre, des surfaces inclinées 37A, 37B sont prévues sur la surface inférieure du support 28. En dessous de ces surfaces inclinées 37A, 37B du support 28 sont prévus des galets 40A, 40B, montés sur un bras 39 qui peut tre déplacé en direction axiale par un cylindre 38. Ainsi, les galets 40A, 40B roulant sur les surfaces inclinées 37A, 37B lorsque le cylindre 38 avance, soulèvent le support 28 et poussent le dispositif de détection 29 pour qu'il traverse la fentre 32 afin d'accéder à la surface interne du tuyau en acier 14. Un dispositif de guidage 8 comprend un cadre de support 43 situé a l'extrémité de la tige de support et comportant, à son extrémité, une tte sphérique ou tronconique 41 et des galets de guidage 42A, 42B susceptibles de tourner autour des axes situes dans la partie centrale ; un support 45 s'éten- dant à partir de l'extrémité de la tige de support 9 à l'arrière du cadre de support 43 et comportant, son extrémité, un galet de guidage 44 apte à tourner sur son axe de support, un levier coudé 48 dont la partie intermédiaire est montée à pivot sur le support 45 et dont une extrémité est montée à pivot sur l'extrémité de la tige 46 dans le cylindre, lequel est disposé à l'inté- rieur de la tige de support 9 ; une biellette 50 dont une extrémité est montée à pivot sur le support 47 et l'autre extrémité est montée à pivot sur le support 49 à l'extrémité de la tige de support, respectivement, la biellette 50 étant positionnée parallèlement à l'autre extrémité du levier coudé 48. Le support 45 comporte un guide 51 qui est situé en avant du galet de guidage 44. En ce qui concerne le fonctionnement de l'appareil, on introduit le dispositif de guidage 8 dans un tuyau en acier 14 et on actionne le cylindre pour faire avancer sa tige 46 afin de faire tourner le levier coudé 48, ce qui déplace le cadre de support 43 vers la surface interne du tuyau en acier 14, comme le montre la ligne en traits mixtes sur la figure 4, par l'intermédiaire de la biellette 5Q. De ce fait, les galets de guidage 42A, 42B sont mis en contact avec la surface interne du tuyau 14 et le galet de guidage 44 est mis en contact avec la surface du tuyau 14, de l'autre coté de ce dernier, de façon que l'extrémité de la tige de support 9 soit maintenue et que la fentre 32 de la tige de support 9 soit à proximité de la surface intérieure du tuyau 14. Dans ces conditions, lorsqu'on fait fonctionner le cylindre 38, comme on l'a déjà décrit, on peut déplacer le support 28 vers la surface interne du tuyau 14 afin d'amener les dispositifs de détection respectifs 29 à la surface interne du tuyau 14. D'autre part, on abaisse la tte d'excitation 19, à l'extérieur du tuyau 14, pour qu'elle vienne sur la surface externe du tuyau en acier 14, à l'aide du cylindre 17 et on fait descendre, à l'aide du cylindre 20, les galets suiveurs 22A, 22B pour qu'ils entrent en contact avec la surface du tuyau 14, ce qui amené les deux pôles des aimants d'excitation 24 à proximité de la surface externe du tuyau 14. C'est ainsi que l'on rapproche, l'un de l'autre, le dispositif de détection 29 et les aimants d'excitation 24 à travers le tuyau 14. Ainsi, lors de la rotation du tuyau en acier 14, le dispositif d'excitation 1 et le dispo sitif de détection 7 se déplaçant en synchronisme l'un avec l'autre, on peut effectuer un contrôle de la surface interne du tuyau 14. Comme il ressort de ce qui précède, le dispositif de détection comportant l'élément sensible au magnétisme est séparé d'un dispositif d'excita- tion comportant des aimants d'excitation ; le dispositif de détection de petite masse est introduit dans le tuyau pour suivre la surface interne de celui-ci, alors que le dispositif d'excitation de masse importante, se déplace le long de la surface externe du tuyau en synchronisme avec le dispositif d'excitation, les deux se déplaçant ensemble le long du tuyau qu'on fait tourner. Cela permet d'effectuer un contrôle magnétique de tuyaux de diamètre relativement faible et, en outre, les aimants d'excitation et les éléments sensibles au magnétisme sont positionnés les uns près des autres, seul le tuyau les séparant, ce qui assure une perméabilité magnétique suffisante et permet de détecter un défaut à une profondeur extrmement faible. En outre, le dispositif de détection est fixé à 1'extrémité de la tige de support montée sur un chariot à roues aérien apte à se déplacer le long d'un rail, d'où la possibilité d'insérer le dispositif de détection de manière positive dans un tuyau de diamètre relativement faible. De plus, un dispositif de guidage apte à guider l'extrémité de la tige de support par rapport à la surface interne du tuyau est monte dans l'extrémité de la tige de support, ce qui permet d'introduire de manière stable cette dernière dans le tuyau. Ainsi, le dispositif d'excitation peut se déplacer,conjointementaveclechariota roues, le long du rail en relation opposée par rapport au dispositif de détec- tion, ce qui permet au dispositif d'excitation de se déplacer de manière positive en synchronisme avec le dispositif de détection. Bien qu'on ait décrit un mode de relisation préféré de la présente invention, il va de soi que l'on peut y apporter des modifications sans pour autant sortir du cadre de l'invention qui est définie par les revendications suivantes. REVENDICATIONS 17 Procède de contrôle magnétique, caractérise en ce qu'il consiste -à introduire un dispositif de détection, comportant un élément sensible au magnétisme, dans un tuyau tournant, le long de la surface interne de celui-ci ; et -a déplacer un dispositif d'excitation, comportant des aimants d'excitation, le long de la surface externe du tuyau, le dispositif de detec- tion et le dispositif d'excitation se déplaçant ensemble en synchronisme le long dudit tuyau. 2) Appareil de contrôle magnétique, caractérisé en ce qu'il comprend un dispositif de détection comportant un élément sensible au magnétisme monté dans l'extrémité d'une tige de support fixée à un chariot à roues propre à se déplacer le long d'un rail : un dispositif de guidage apte a guider l'extrémité de la tige de support relativement à la surface interne dudit tuyau > et un dispositif d'excitation, équipé d'aimants d'excitation, qui peut se déplacer le long du rail, conjointement avec le chariot à roues, en relation opposée par rapport au dispositif de détection. 3] Appareil selon la revendication 2, caractérisé en ce que le dispositif de détection est disposé à l'intérieur de la tige de support réalisée à partir d'un tube. 4) Appareil selon la revendication 3, caractérise en ce que le dispositif de détection comprend un support disposé à l'intérieur de la tige de support, un organe de détection comportant un élément sensible au magnétisme et des galets de guidage aptes à tourner qui sont fixés audit support. 5) Appareil selon la revendication 2, caractérisé en ce que le dispositif de guidage comprend un cadre de support disposé dans l'extrémité de la tige de support de façon a pouvoir se déplacer perpendiculairement à l'axe de la tige de support, des galets de guidage fixés à la tige de support et un cadre de support, respectivement. 6) Appareil selon la revendication 2, caractérisé en ce que le dispositif d'excitation est monté sur un chariot à roues relie par une biel- lette au premier chariot à roues. Appareil selon la revendication 6, caractérisé en ce que le dispositif d'excitation comprend une tte d'excitation suspendu a un chariot à roues de façon à pouvoir se déplacer en direction verticale, des galets suiveurs disposés dans les parties avant et arrière de la tte d'excitation de manière à pouvoir se déplacer en direction verticale, et des aimants d'exci- tation montés sur la tte d'excitation.