Brevet FR2414198A1 — publié le 19790803

La présente invention concerne en général le contrôle non destructif de soudures, et en particulier un procédé pour effectuer le contrôle non destructif de soudures circulaires. Pour réparer des pipelines immergés, il est classique d'utiliser des raccords articulés constitués d'une douille, d'une rotule et d'un manchon sur lequel coulisse cette dernière. Les plongeurs chargés d'effectuer la soudure découpent et enlèvent le tronçon endommagé, et à remplacer, du pipeline et chanfreinent les extrémités libres des deux tronçons de ce dernier auxquels ils soudent bout à bout la douille et le manchon du raccord, après quoi ils font glisser la rotule sur le manchon, l'engagent dans la douille et exécutent finalement une soudure d'angle pour fixer la rotule d'une part à la douille et d'autre part au manchon. Un important avantage de ce procédé de réparation vient de ce que le raccord articulé autorise un certain défaut d'alignement entre les extrémités libres des tronçons de tuyau à raccorder. On effectue souvent le contrôle ou l'essai non destructif des soudures bout à bout au moyen de techniques radiographiques d'inspection, mais il s'avère assez difficile de vérifier ou con trôler de même les soudures d'angle. Par exemple, si l'on applique à cette fin des techniques d'exploration par ultrasons, il s'avère difficile de maintenir une relation géométrique constante entre le palpeur qui émet les ultrasons et la soudure d'angle à vérifier. La présente invention concerne en premier lieu un procédé pour effectuer ltessai non destructif d'une soudure périphérique reliant l'un à l'autre deux tronçons de tuyau dont l'un forme, à une distance prédéterminée de la soudure, une saillie périphérique annulaire de guidage. Ce procédé consiste, après avoir fixé une sonde ou ensemble d'exploration par ultrasons à plusieurs transducteurs sur un chariot, à monter ce dernier sur le tronçon en question de façon à faire coopérer avec sa saillie de guidage des guides complémentaires faisant partie du chariot afin de maintenir une relation géométrique constante entre l'ensemble d'exploration, le tronçon considéré et la soudure, puis à déplacer le chariot autour du tronçon tout en faisant fonctionner l'ensemble d'exploration. Ce dernier comporte de préférence une première tete qui, émettant une onde de compression et située tout près de la soudure, explore la région profonde de cette dernière, d'autre part au moins une seconde tête qui, plus éloignée que la première de la soudure, émet une onde de cisaillement et explore la totalité de cette der nière. De préférence, l'information ultrasonique est affichée d'une part près de l'emplacement de la soudure, par exemple sous l'eau, d'autre part à distance de cet emplacement, par exemple sur le pont d'un bateau ou sur une plate-forme ancrée au large. L'expression "tronçon de tuyau"qui est utilisée dans le présent mémoire doit être considérée comme englobant des tuyaux, des tubes, des conduites, ainsi que des raccords de tuyaux, de conduites et de tubes. De plus, l'expression "soudure circulaire" utilisée dans le présent mémoire doit être considérée comme englobant des soudures d'angle, des soudures par rapprochement et des soudures de raccordement qui sont annulaires, c'est-à-dire qui suivent un trajet incurvé et généralement circulaire. En second lieu, la présente invention concerne un chariot qui, destiné à déplacer autour d'un tronçon de tuyau un instrument, par exemple une sonde ou ensemble d'exploration par ultrasons à plusieurs transducteurs, comporte d'une part au moins un guide qui, en coopérant avec une saillie périphérique circulaire de guidage du tronçon précité, maintient une relation géométrique constante entre ce dernier et l'ensemble en question pendant que le chariot tourne autour du premier, d'autre part une transmission à chaîne et à pignons, enfin un mécanisme destiné à régler la tension de la chaine. Sur le chariot est dc préférenoc monté un dispositif destiné à déterminer en permanence su position pendant qu'il tourne autour du tronçon de tuyau afin de permettre de déterminer celle d'une défectuosité éventuelle de la soudure. L'invention sera décrite plus en détail en regard dos dessins annexés à titre d'exemples nullement limitatifs et sur lesquels la figure 1 représente schématiquement en coupe un raccord entre les extrémités libres opposées de deux tronçons de pipeline la figure 2 représente schématiquement en bout un chariot monté sur le raccord de la figure 1 la figure 3 représente schématiquement en plan un châssis qui fait partie du chariot de la figure 2 la figure 4 représente schématiquement en perspective le chariot précité, mais sans son châssis, en l'occurence enlevé par souci de clarté les figures 5 et 6 représentent chacune en coupe un détail différent du chariot de la figure 2 la figure 7 représente de profil un dispositif qui, faisant partie du chariot de la figure 2, est destiné à tendre la chaîne de sa transmission la figure 8 représente en coupe un élément du dispositif de la figure 7 la figure 9 représente en coupe un guide qui fait partie du dispositif de la figure 7 la figure 10, qui correspond à une partie agrandie de la figure 1, montre des positions avantageuses des têtes d'exploration par ultrasons par rapport à la soudure à vérifier ; la figure 11 montre en perspective deux tronçons de tuyau raccordés au moyen d'une soudure d'angle la figure 12 est une vue latérale d'un manchon fendu assujetti à l'un des tronçons de tuyau de la figure 11 la figure 13 représente de profil le montage d'un chariot modifié sur le manchon fendu de la figure 12 la figure 14 représente en bout le chariot de la figure 13 ; et la figure 15 représente on bout le chariot de la figure 2, en l'occurrence modifié pour lui permettre de supporter un chalumeau de soudage. La figure 1 montre comment a été réparé un pipeline 1 au moyen d'un raccord 2 constitué d'une douille 3, d'une rotule 4 et d'un manchon 5. Après avoir circulairement soudé bout à bout la douille 3 et le manchon 5 aux extrémités opposées et chanfreinées 6 des tronçons du pipeline 1, on fait glisser la rotule 4 sur le manchon 5 pour l'emboîter dans la douille 3 et, pour finir, on assujettit cette rotule 4, au moyen de soudures circulaires d'angle d'une part à la douille 3 et d'autre part au manchon 5. La douille 3 et la rotule 4 comportent chacune, à une distance prédéterminée de la soudure d'angle correspondante 8, une saillie périphérique de guidage 7. Ces saillies 7 peuvent soit, comme représenté,avoir été usinées dans la matière même de la douille 3 et de la rotule 4, soit avoir été formées par exemple sur des manchons qui sont ensuite assujettis à chacune d'elles. Les figures 2 à 9 concernent un chariot 10 qui, destiné à tourner autour de la douille 3 et de la rotule 4, comprend un ehâssis 12 formé d'une plaque postérieure 14 reliée à des plaques antérieures 16 au moyen de plaques extrêmes 18.Chaque plaque 16 est reliée à une plaque 20, et les deux plaques 20 sont elles-mêmes reliées l'une à l'autre au moyen d'une plaque 22 dans laquelle tourillonnent les pignons à chalne d'une transmission. Dans la plaque 14 et chacune des plaques antérieures 16 tourillonnent entre elles un arbre 24 sur lequel est monté un guide, en l'occurrence un rouleau 26 dont la surface roulante forme une rainure périphérIque 28 dont les dimensions correspondent à celles d'une saillie de guidage 7 avec laquelle elle coopère. Les plaques 22 et 14 supportent, dans des coussinets que montre la figure 5, les extrémités d'un arbre 30 sur lequel est monté un pignon menant 32 qui tourne avec lui. Les dents (non représentées) du pignon 32 coopèrent avec une chape 34. lies extrémités de.l'arbre 30 sont montées dans des paliers assujettis aux plaques 14 et 22, comme on le voit surSla figure 5. L'arbre 30 supporte aussi un manchon d'espacement 35 destiné à maintenir le pignon 32 en face des rainures 28 des deux rouleaux 26. Une manivelle (non représentée) reliée, extérieurement au châssis 12, à l'une des extrémités de l'arbre.30, permet de faire tourner ce dernier et par conséquent le pignon 32. Les plaques antérieures 16 et la plaque postérieure 14 supportent aussi entre elles deux arbres 36 que des écrous 38 maintiennent immobiles par rapport au châssis 12 et sur chacun desquels est monté un manchon 40 dont est solidaire un bras 42 d'où part un tourillon 44 supportant un pignon intermédiaire 46 qui est sensiblement dans le môme plan que le pignon menât 32. Comme le montre la figure 4, une chalne 34 passe sur chaque pignon intermédiaire 46 et sous le pignon menant 32. A chaque manchon 40 est également assujettie une chape 48 dont les deux ailes parallèles espacées 50 (voir figure 8) sont chacune percées d'une boutonnière hémisphérique 52. Ces chapes 48 font partie d'un mécanisme destiné à tendre la chaîne 34 et que montre la figure 7. Dans les boutonnières 52 précitées coulisse un guide hémisphérique 54 percé d'un trou 56 (voir figure 9). Comme le montre la figure 7, le mécanisme destiné à tendre la chaîne comporte un arbre 60 qui, passant par les boutonnières 56 situées l'une en face de l'autre, franchit l'intervalle compris entre les ailes 50 des chapes 48. Comme le montre la figure 7, l'arbre 60 comporte un filetage à gauche 62 et un filetage à droite 64 qui supportent des écrous de réglage 66 et 68 coopérant l'un avec l'autre. Entre chacun de ces écrous et la face opposée du guide 54 se trouve un ressort 70. Chacune des extrémités de l'arbre 60 a une section carrée. Le châssis 12 comporte le support (non représenté) d'une sonde ou ensemble amovible 80 d'exploration par ultrasons à plusieurs transducteurs. Une fois que le raccord entre les tronçons du pipeline a été mis en place et que les soudures d'angle ont été exécutées entre d'une part la rotule 4 et d'autre part la douille 3 et le manchon 5, on vérifie la qualité de ces soudures 8 par exploration ultrasonique. Pour ce faire, on commence par monter sur le chariot 10 l'ensemble 80 précité qui comporte deux têtes, l'une 81 émettant une onde de compression et l'autre 83 émettant une onde de rotation. On met alors, comme représenté, le chariot 10 en place sur la douille 3 de façon que sa saillie périphérique 7 stengage dans les rainures 28 des rouleaux 26. Simultanément, on fait passer autour de la douille 3 la chaîne 34 dont on règle la tension en déplaçant les écrous 66 et 68 afin de modifier les positions angulaires relatives des chapes 48. Le mouvement pivotant de ces dernières fait tourner les manchons 40 et par conséquent pivoter leurs bras 42 ainsi que les pignons intermédiaires 46 qui rattrappent ainsi le mou de la channe 34. Une fois cette dernière convenablement tendue, on fait tourner la manivelle reliée à l'arbre 30 afin de faire tourner le chariot 10 autour de la douille 3. Simultanément, on met en mar- che l'ensemble 80, par exemple au moyen d'une batterie portative d'accumulateurs électriques, les signaux engendrés par cet ensemble apparaissant sur un oscilloscope de façon classique. Lorsque le soudage est exécuté sous l'eau, il est possible de transmettre et d'afficher l'information ultrasonique d'une part à proximité de la soudure afin d'aider le plongeur-soudeur à mettre correctement en oeuvre son instrument et d'autre part à distance de l'opération, par exemple sur le pont d'un navire ou sur une plate-forme ancrée au large. Lorsque le chariot 10 a fini de faire le tour de la douille 3, il est possible de déplacer sur lui l'ensemble 80, ce qui permet de vérifier différentes parties de la soudure 8. Par exemple, la tête 81 de cet ensemble permet de sonder la partie profonde de la soudure 8, tandis que sa tête 83 permet de balayer sa masse transversalement et en profondeur. A cet égard, il est possible de chanfreiner l'extrémité de la douille 3 avant l'exécution de la soudure afin de faciliter l'examen de la partie profonde de la soudure 8. Il est possible de monter sur le chariot 10 divers dispositifs destinés à le placer avec précision sur le tronçon de tuyau, en l'occurrence la douille 3, et par conséquent de localiser précisément toute défectuosité de la soudure. Il est par exemple possible d'utiliser une transmission qui déplace le chariot à vitesse constante et de chronométrer simultanément la durée globale de l'enregistrement correspondant sur l'oscilloscope, la position angulaire d'une éventuelle défectuosité de la soudure étant alors fonction du rapport entre le temps écoulé au moment de sa détection et la durée globale du trajet du chariot. Des contacts actionnés par les pignons de la transmission ou les rouleaux du chariot peuvent engendrer des impulsions électriques dont la lecture du décompte donne une indication convenable de la position de la défectuosité. L'interruption des signaux ultrasoniques, interruption déclenchée par une came, indique cette position sur l'oscilloscope. Il est possible d'utiliser un pendule d'indexage et de simulation pour donner soit le point mort haut, soit le point mort bas. Enfin, il est possible d'utiliser un potentiomètre qui, mené par un contrepoids ou un arbre denté de transmission, fournit un Signal de sortie qui dépend de la position circonférentielle du chariot et peut être lu et enregistré sur un compteur en même tempe qu'une représentation enregistrée de l'image de l'oscillos cope La description précédente concerne le contrôle ou la vérification de l'état de la soudure d'angle 8 entre la douille 3 et la rotule 4, mais c'est exactement le même procédé qui est ap pliqué pour vérifier la soudure d'angle 8 entre la rotule 4 et le manchon 5. De plus, il est possible d'appliquer le procédé précédemment décrit pour effectuer le contrôle non destructif de soudures circulaires par rapprochement ainsi que de raccords de tuyaux ayant une autre conformation. Par exemple, la figure 11 montre une soudure 8' raccordant angulairement deux tronçons de tuyaux 3' et 4'. Les figures 12 à 14 représentent un manchon fendu 100 auquel est incorporée une saillie périphérique de guidage 7' et dont les deux extrémités 102 et 104 sont préparées de manière à correspondre au profil de l'intersection entre les tronçons 3' et 4'. On enserre ensuite le tronçon 4' dans le manchon fendu 100. On monte ensuite sur ce dernier 100 un chariot modifié 10' de façon que les rainures 28' de ses rouleaux 26' s'emboitent sur la saillie de guidage 7' du manchon. Dans l'une des ex tréxaités de ce chariot 10' coulisse transversalement une barre 106 8 laquelle sont assujettis des galets 108, 110 qui, en suivant les extrémités profilées 102, 104 du manchon 100, déterminent son flouvement coulissant précité. Cela a pour effet de faire suivre le profil de la soudure 8', soit sur cette dernière soit à côté, par un ensemble d'exploration par ultrasons à plusieurs transducteurs lorsque cet ensemble est monté à l'extrémité de la barre 106 qui est proche de cette soudure. Les chariots 10 et 10' précédennient décrits sont en principe destinés à faire suivre une soudure circulaire par un ensemble d'exploration par ultrasons, mais il cst possible, au moyen do modifications simples et représentées sur la figure 15 de les rendre capables de transporter un chalumeau de soudage destiné à exécuter une soudure d'angle circulaire autour d'un tube. Comme le montre la figure précitée, ce chalumeau 90, destiné à exécuter une soudure à l'arc, s'articule en 94 avec un coulisseau vertical 92, A relié à un coulisseau horizontal 96 de façon à permettre de déterminer convenablement la position du chalumeau par rapport à l'emplacement de la soudure. Il va de soi que de nombreuses modifications peuvent être apportées au procédé et à l'appareil décrits et représentés sans sortir du cadre de l'invention. REVENDICATIONS 1. Procédé pour effectuer, au moyen d'une sonde ou ensemble (80) d'exploration par ultrasons à plusieurs transducteurs, le contrôle non destructif d'une soudure périphérique (8) reliant l'un à l'autre deux tronçons de tuyau dont l'un (3) forme, à une distance prédéterminée de la soudure, une saillie périphérique annulaire de guidage (7), caractérisé en ce qu'il consiste après avoir fixé l'ensemble précité (80) sur un chariot (10) à monter ce dernier sur le tronçon (3) de façon à faire coopérer avec sa saillie de guidage (7) des guides (26) faisant partie du chariot (10) afin de maintenir une relation géométrique constante entre l'ensemble (80), le tronçon (3) et la soudure (8), puis à déplacer le chariot (10) autour du tron çon (3), tout en faisant fonctionner ltensemble (80). 2. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que l'ensemble (80) comporte d'une part une première tête (81) qui, émettant une onde de compression et située tout près de la soudure (8), explore la région profonde de cette dernière, d'autre part une seconde tête (83) qui, plus éloignée que la première (81) de la soudure (8) émet une onde de cisaillement et explore la totalité de cette dernière. 3. Chariot destiné à déplacer autour d'un tronçon de tuyau (3) un instrument, par exemple un ensemble (80) d'exploration par ultrasons à plusieurs transducteurs, caractérisé en ce qu'il comporte a) au moins un guide (26) qui, en coopérant avec une saillie périphérique circulaire de guidage (7) du tronçon (3), maintient une relation géométrique constante entre ce dernier et l'ensemble (80) pendant que le chariot tourne autour du premier (3) b) une transmission à chaîne (34) et à pignons (32, 46) ; et c) un mécanisme destiné à régler la tension de la chaîne (34). 4. Chariot selon la revendication 3, caractérisé en ce que le guide est un ensemble de rouleaux (26) dont la surface roulante forme une rainure périphérique (28) de dimensions correspondant à celles de la saillie de guidage (7) qui est destinée à s'y emboiter. 5. Chariot selon l'une des revendications 3 et 4, caractérisé en ce que sur le chariot (10) est monté un dispositif destiné à déterminer en permanence sa position pendant qu'il tourne autour du tronçon (3).