Brevet FR2459490A1 — publié le 19810109

L'invention se rapporte à un appareillage de vérification d'éléments tubulaires tels que les serpentins d'échangeurs de chaleur et plus particulièrement à un procédé et un dispositif perfectionnés de détection des dépôts de magnétite dans les échangeurs de chaleur. Les échangeurs de chaleur tels que ceux utilisés dans les génératrices d'énergie électrique mues à la vapeur d'eau sont exposés à des pressions et des températures très élevées. De plus, les dépôts d'impuretés provenant des fluides utilisés dans les échangeurs de chaleur tendent à s'agglo- mérer sur les tubes et la structure de support à l'intérieur de l'échangeur de chaleur avec pour conséquence le risque d'un amincissement du tube et de criques se formant dans ce dernier. Il faut donc vérifier périodiquement les tubes afin de garantir que l'échangeur fonctionne en toute sécurité. Les tubes des groupes générateurs de vapeur d'eau utilisés dans les centrales nucléaires peuvent en particulier être bosselés au niveau de la plaque de support par suite d'une agglomération de dépôts contenant de la magnétite. Aucune technique spéciale n'a été mise au point jusqu'à présent qui soit capable de déceler la présence d'aggloméra- tions de magnétite au niveau de l'interstice des plaques tubulaires de support des générateurs de vapeur d'eau bien que des tentatives de détection de la présence de magnétite par courant de Foucault, par des procédés acoustiques et par des techniques de radiographie aient été faites. D'autres tentatives de détection de la présence de magnétite ont consisté à utiliser des vibrations créées mécaniquement dans les tubes de l'échangeur de chaleur. L'invention a pour objet un procédé perfectionné de détection de dépôts de magnétite au moyen d'une sonde dans un échangeur de chaleur. La sonde selon l'invention comprend des éléments de production d'un champ magnétique, par exemple un aimant permanent ou un noyau magnétique combiné avec une bobine d'excitation. La sonde est montée de manière à pouvoir être déplacée dans le corps tubulaire. Un détecteur de flux magnétique situé dans la sonde décèle les variations de densité du flux et la réluctance magnétique dues à la présence de dépôts de magnétite. L'alimentation de la bobine et le déplacement de la sonde dans un élément tubulaire tel que celui d'un échangeur de chaleur permettent de déceler les dépôts de magnétite et les interstices des plaques de support par les- quelles passent les tubes peuvent être mesurés par détection des variations de la densité du flux magnétique. L'invention va être décrite plus en détail en regard des dessins annexés à titre d'exemple nullement limi- tatif et sur lesquels: - la figure 1 est une coupe verticale schématique d'un échangeur de chaleur tel qu'utilisé dans le circuit de vapeur d'eau d'un réacteur nucléaire; - la figure 2 est une coupe transversale par- tielle à échelle très agrandie et montre un tube et une plaque de support de l'échangeur de la figure 1; - la figure 3 est un schéma fonctionnel de l'appareillage mis en oeuvre dans le procédé de détection magnétique de dépôts conforme à l'invention; et - la figure 4 est une coupe transversale partielle à échelle agrandie représentant un tube et une plaque de support ainsi qu'une sonde de détection des dépôts de magnétite. La figure 1 représente un échangeur de chaleur de réacteur nucléaire dans lequel le fluide primaire provenant du réacteur arrive à une admission 10, passe dans des tubes 12 et sort par une évacuation 14. L'eau d'alimentation destinée à la production de vapeur d'eau entre par une admission 16, descend au contact des tubes 12 et l'échange de chaleur entre ces derniers et l'eau produit la vapeur qui sort par une évacuation 18 et qui est destinée à faire marcher une turbine. L'échangeur de chaleur comprend aussi classiquement un séparateur de gouttelettes 20 et des sépara- teurs de gouttelettes 22 à palettes qui créent des tourbillons. Les tubes 12 dans lesquels circule le fluide primaire et qui font communiquer l'admission 10 et l'évacua- tion 14 sont soutenus à l'intérieur de l'échangeur par une structure de support 24 comprenant des plaques d'appui 26 par lesquelles passent les tubes 12. Comme mentionné plus haut, des dépôts de magnétite se forment dans l'échangeur de chaleur et les agglomérations de magnétite au niveau des interstices subsistant aux emplacements de passage des tubes dans les plaques 26 peuvent bosseler les tubes qui risquent ainsi de s'amincir et de subir un criquage de leur paroi. La figure 2 représente à échelle agrandie la partie de la figure 1 entourée d'un cercle 30 et montre le tube 32 passant à travers une plaque de support 34, une agglomération de magnétite 36 s'étant formée dans l'inters- tice subsistant entre le tube 32 et la plaque 34. Dans les cas les plus graves, l'agglomération de magnétite remplit l'interstice et peut bosseler le tube qui dans certains cas peut subir un criquage et s'amincir. Aucune technique conve- nable connue de vérification ne permet de déceler la présence d'agglomérations de magnétite au niveau de l'interstice qui subsiste entre le tube et la plaque de la manière représentée sur la figure 2. La figure 3 est un schéma fonctionnel de l'appa- reillage de détection des dépôts de magnétite selon l'inven- tion. L'appareillage comprend une sonde consistant en une bobine 50 qui supporte un noyau magnétique 52 sur lequel est enroulée une bobine d'excitation 54. Un détecteur de flux 56, qui consiste de préférence en un générateur à effet Hall, est monté sur la bobine 50. Une source de courant 58 alimente la bobine 54 et un gaussmètre 60 est connecté au générateur 56 à effet Hall afin de détecter les densités du flux magnétique. Les bandes de sortie du gaussmètre peuvent être reliées à un oscillos- cope numérique 62 et à un traceur de courbe 64 en coordonnées cartésiennes. La sonde est montée sur un support convenable tel qu'un tube de Nylon et ce support et la sonde sont poussés dans le tube de l'échangeur de chaleur au moyen d'une commande convenable à moteur 66. Ainsi, la bobine 54 qui est alimentée crée des lignes de flux magnétique et la sonde poussée dans le tube modifie la forme des lignes du flux par suite de la présence de magnétite à proximité immédiate du tube en provoquant une augmentation de la densité de flux qui est détectée par le générateur à effet Hall et mesurée par le gaussmètre 60. Il est possible donc de déterminer la présence et l'emplacement des dépôts de magnétite. La figure 4 est une coupe transversale d'une plaque de support 80 et du tube 82 qui la traverse et dans lequel se trouve une sonde portant la référence générale 84 et le support 86 de cette dernière. La plaque de support 80 est par exemple en acier au carbone et le tube 82 est par exemple en 'Inconel". La sonde 84 est formée d'un noyau de fer doux 88 qui est monté entre deux anneaux de guidage non magnétiques 90, la bobine 92 étant enroulée sur le noyau 88. Les deux anneaux de guidage sont assemblés au moyen d'une tige filetée 94 et d'un écrou 96 monté sur une extrémité de cette dernière, l'autre extrémité de la tige filetée étant vissée dans le tube 86. Le générateur à effet Hall est monté sur l'un des anneaux, à proximité immédiate de la surface du tube. Le support 86 est en principe un tube non magnétique, par exemple en "Nylon", et des fils de connexion de la bobine 92 et du générateur à effet Hall sont placés à l'intérieur du tube 86. Il va de soi que l'invention n'a été décrite qu'à titre d'exemple et que diverses modifications peuvent lui être apportées sans sortir de son domaine. REVENDICATIONS 1. Procédé de détection de dépôts de magnétite (36) sur un organe de support (26, 34, 80) de tube (12, 32, 82) de générateur de vapeur d'eau ou analogue, caractérisé en ce qu'il consiste essentiellement à introduire une bobine (54, 92) génératrice d'un flux magnétique et un dispositif de détection de flux (56) dans ledit tube, à déplacer ladite bobine et ledit dispositif de détection dans ledit tube et à mesurer la densité du flux détecté, les variations de densité du flux donnant l'indication de dépôts de magnétite sur ledit support à proximité immédiate dudit tube. 2. Sonde de détection de dépôts de magnétite dans les tubes de générateurs de vapeur d'eau et analogues, caractérisée en ce qu'elle comprend un noyau magnétique (52, 88), une bobine d'excitation (54, 92) enroulée sur ledit noyau et destinée à créer un champ magnétique et un détecteur (56) des variations de densité du flux magnétique. 3. Sonde selon la revendication 2, caractérisée en ce que ledit détecteur (56) consiste en un générateur à effet Hall. 4. Sonde selon la revendication 3, caractérisée en ce qu'elle comprend par ailleurs un organe (86) destiné à pousser ladite sonde dans un tube. 5. Sonde selon la revendication 4, caractérisée en ce que ledit organe (86) permettant de pousser ladite sonde consiste en un tube non magnétique. 6. Sonde selon la revendication 4, caractérisée en ce qu'elle comprend par ailleurs une source de courant (58) montée de manière à alimenter en énergie ladite bobine (54, 92) ainsi qu'un gaussmètre (60) connecté audit générateur à effet Hall (56) et destiné à la mesure des variations du flux magnétique. 7. Sonde selon la revendication 4, caractérisée en ce qu'elle comprend par ailleurs des anneaux non magnétiques de guidage (90) destinés à supporter ledit noyau magnétique (88). 8. Sonde de détection de dépôts de magnétite dans les tubes d'un générateur de vapeur ou analogue, caractérisée en ce qu'elle comprend un circuit de création d'un champ magnétique (52, 54; 88, 92), un détecteur de flux magnétique (56), un dispositif de détection des variations de la densité du flux magnétique (60) et un dispositif (86) destiné à pousser ladite sonde dans un tube du générateur de vapeur. 9. Sonde selon la revendication 8, caractérisée en ce que le circuit de création d'un champ magnétique consiste en un aimant permanent. 10. Sonde selon la revendication 8, caractérisée en ce que le circuit de création d'un champ magnétique consiste en un noyau magnétique (52; 88) et en une bobine d'excitation (54; 92) enroulée sur ledit noyau.