Brevet FR2547056A1 — publié le 19841207

La présente invention concerne un dispositif pour détecter les défauts dans des tubes métalliques, comportant des moyens pour transporter et guider le tube à contrôler en direction axiale, et un ou plusieurs convertisseurs électrodynamiques agencés à distance du tube, lesdits convertisseurs se composant d'une part d'un boitier pourvu de bobines pour produire un champ magnétique et de plusieurs bobines d'émission pour produire périodiquement des ondes ultrasonores dans le tube, lesquelles sont disposées spatialement en série dans la zone du champ magnétique homogène, et d'autre part des bobines de réception. Dans le document DE-AS 2 655 804, on propose déjà des convertisseurs électrodynamiques pourvus de plusieurs bobines d'émission, appelées dans ce cas enroulement à bobines et qui sont agencées en série. Ces bobines destinées à produire des ultrasons sont, dans ce document, alimentées ensemble par un générateur, les différentes bobines étant montées en série ou en parallèle. Ce montage permet certes une certaine adaptation de la combinaison des bobines à la résistance interne et à la fréquence du générateur, mais n'a aucune influence sur l'indication de défauts. Pour cette raison, l'objet de la présente invention est d'améliorer la possibilité d'indication des défauts longitudinaux et transversaux des dispositifs de ce type. D'une façon plus large, l'objet de l'invention est de capter dans l'ensemble du volume du tube aussi bien les défauts longitudinaux que transversaux. A cette fin, selon lsinventiong le dispositif est caractérise en ce que les différentes bobines d'émission d'un convertisseur sont bobinées de sorte qu'elles sont parcourues par des courants de même sens et que, pour chaque bobine est prévu un générateur,et en ce qu'on prévoit une unité électronique qui commande les générateurs, à l'intérieur de la période, de façon réglable et avec retard, dans l'ordre des bobines qui leur sont associées. Le dispositif produit dans le tube testé lui-même, selon le principe d'électrodynamique, des ondes ultrasonores se propageant à la surface du tube sous un angle que l'on peut choisir à l'avance. On connait la capacité que possèdent de telles ondes ultrasonores dirigées, produites piézoélectriquement et transmises au tube à contrôler par l'intermédiaire d'un fluide de couplage, d'indiquer des défauts transversaux à la direction des ondes. Dans bien des cas d'utilisation, par exemple lors du contrôle de défauts de tubes chauds ou lors de grandes vitesses de contrôle, le couplage hydraulique des convertisseurs piézoélectriques est onéreux, non fiable ou même impossible. Pour cette raison déjà, dans les résultats, il faut éliminer l'indication de la production électrodynamique d'ultrasons dans le tube chaud et l'optimisation des données électriques des bobines pour la production des ondes ultrasonores de celles du générateur. Dans le présent dispositif, il est, de plus, possible d'obtenir le rayonnement en retour des ondes ultrasonores avec les mêmes bobines d'émission du même convertisseur, par le fait que les générateurs sont commandés avec retard dans une période, dans une suite de l'agencement dans l'espace de leurs bobines, et pour la période consécutive, dans une suite opposée dudit agencement spatial. Par ce moyen, il est possible, sans dépense supplémentaire, d'obtenir des directions de rayonnement différentes. Selon l'invention, la construction du convertisseur électrodynamique se différencie de l'état de la technique. Le convertisseur est actionné, également, d'une façon différente de l'état de la technique. Pour améliorer les indications de défauts et pour diminuer les indications parasites, on propose en outre de prévoir également plusieurs bobines de réception dans chaque convertisseur, analogues aux bobines d'émission destinées à produire des ondes ultrasonores et de les agencer dans l'espace et électriquement de façon qu'elles soient reliées séparément dans leur succession dans l'espace par des éléments à retard réglables et avec un additionneur commun. Cela signifie que les signaux d'un seul et meme défaut arrivant décalés dans le temps dans les bobines sont, avec le décalage dans le temps, amplifiés isochroniquement dans un additionneur de sorte que les indications de défauts ressortent plus fortement du bruit de fond. Par le choix approprié du décalage temporel, il est possible de privilégier d'une façon sûre la réception de signaux ultrasonores à partir d'un certain an-gle d'irradiation. Avec un groupe de convertisseurs, caractérisés en ce que à chaque fois, on prévoit au moins un convertisseur comportant des bobines d'émission agencées dans la direction de la périphérie et dans la direction longitudinale du tube et en ce que les générateurs des convertisseurs sont commandés alternativement de période à période, on obtient, pour une avance longitudinale appropriée du tube et une vitesse périphérique du groupe de convertisseurs, un examen complet du volume du tube. Pour augmenter encore la vitesse d'examen, plusieurs groupes de convertisseurs caractérisés en ce qu'ils comportent plusieurs groupes de plusieurs bobines d'émission avec des bobines de réception se trouvant directement à côté d'elles, agencés à la périphérie et/ou dans la direction de l'axe, peuvent être agencés les uns derrière les autres dans la direction de l'axe, de façon que le contrôle soit répété.Dans ce cas, les groupes de convertisseurs travaillent d'après un schéma périodique, qui évite toute influence réciproque. La construction et le mode de fonctionnement du dispositif sont expliqués schématiquement à l'aide des exemples de réalisation représentés. Sur les figures 1 à 4 ci-jointes, on a représenté un exemple de réalisation pour un contrôle avec magnétisation tangentielle ; les figures 5 à 7 montrent un agencement de contrôle avec magnétisation normale. La figure 1 montre, en vue longitudinale, l'installation de contrôle sur un tube pour un champ magnétique tangentiel. La figure 2 montre, en coupe transversale, l'installation de contrôle sur un tube pour un champ magnétique tagentiel. La figure 3 est la vue de dessus des bobines d'émission et de réception à partir de la surface du tube et sans rotation par rapport à la figure 1. La figure 4 est la vue semblable, correspondant à l'autre convertisseur. La figure 5 montre, en coupe transversale, l'installation de contrôle sur un tube pour une magnétisation normale, et Les figures 6 et 7 sont les vues de dessus des bobines d'émission et de réception pour le contrôle de défauts longitudinaux et transversaux. Sur la figure 1, une culasse d'un aimant 5, avec ses poles Nord 8 et Sud 9, est agencée dans la direction longitudinale du tube, les références 6 et 7 se rapportant aux bobines d'émission et de réception pour la production ou la réception d'ondes ultrasonores. Le flux magnétique parcourt le tube en direction longitudinale de N vers S. Les bobines produisent des ondes ultrasonores qui se propagent dans la direction axiale du tube ; les bobines de réception reçoivent des signaux des défauts traversaux se trouvant à l'intérieur du tube. Au-dessus du tube est agencé un convertisseur semblable portant les références 2,3,4, et qui est plus facilement visible sur la figure 2 Une culasse magnétique 2 se déplace dans la direction de la périphérie du tube pour produire un champ magnétique homogène dans le tube entre les poles N et S. Les bobines qui produisent les ondes ultrasonores portent la référence 3 et produisent des ondes qui se propagent dans la direction de la périphérie du tube. Des réflexions de défauts longitudinaux sont reçues par les bobines de réception 4. Les figures 3 et 4 montrent, vues à partir de la surface du tube, les différentes sortes de bobines, pourvues chacune d'un bobinage et de bornes. L'agencement est inversé sur les figures 3 et 4 par rapport à ce qui est représenté sur la figure 1. Dans le premier exemple de réalisation, les bobines 3a, 3b, 3c sont celles qui produisent les ondes ultrasonores. Un générateur est adjoint à chaque bobine pour envoyer des impulsions de courant dans les bobines. Les générateurs sont commandés dans l'ordre a,b,co Puis, à la période suivante, on choisit la succession c,b,a. De cette façon, on produit, par périodes successives, des ondes ultrasonores qui se propagent de façon alternée dans la paroi du tube. Des réflexions provenant de défauts longitudinaux sont reçues par les bobines 4a,4b,4c dans la seconde partie de chacune des périodes. Dans la première période considérée, le signal va se produire tout d'abord en 4c et être décalé dans le temps en 4b et 4a. Les tensions induites des bobines 4 sont, de cette façon, retardées à chaque bobine, de même que les impulsions d'émission sont envoyés décalées dans le temps. Après ce décalage, les impulsions des bobines de réception 4 sont en phase et elles délivrent dans un additionneur, un signal de défaut amplifié. La technique de réception dans la seconde période se déroule de façon analogue, le signal de défaut arrivant tout d'abord en 4a et étant décalé dans le temps en 4b et 4c. La méthode de travail des bobines représentées sur la figure 3 pour la production d'ondes ultrasonores en direction longitudinale du tube afin de détecter des défauts transversaux se déroule de façon semblable. Les figures 5 à 7 montrent une forme de réalisation possible lors d'une magnétisation normale. Entre les pôles 11 et 12 de l'aimant 10 un champ magnétique normal est produit dans la zone située en-dessous des bobines d'émission et de réception 13 à 16. De la même façon que celle décrite dans la magnétisation tangentielle, les bobines d'émission 13a à c et les bobines de réception 14a à c servent à indiquer les défauts transversaux. Les bobines d'émission 15a à c et les bobines de réception 16a à c servent à indiquer les défauts longitudinaux. L'excitation temporelle des palpeurs individuels a lieu, dans ce cas, de la même façon que decrit ci-dessus pour la magnétisation tangentielle. REVENDICATIONS 1 - Dispositif pour détecter par ultrasons les défauts dans le volume complet de tubes métalliques, comportant des moyens pour transporter et guider le tube à contrôler en direction axiale1 et un ou plusieurs convertisseurs électrodynamiques agencés à distance du tube, lesdits convertisseurs se composant d'une part d'un boltier pourvu de bobines pour produire un champ magnétique et de plusieurs bobines d'émission (3,6,13,15) pour produire périodiquement des ondes ultrasonores dans le tube, lesquelles sont disposées spatialement en série dans la zone du champ magnétique homogène, et d'autre part des bobines de réception (4,7,14,16), caractérisé en ce que les différentes bobines d'émission (3,6,13,15) d'un convertisseur sont bobinées de sorte qu'elles sont parcourures par des courants de même sens et que, pour'chaque bobine est prévu un générateur, et en ce qu'on prévoit une unité électronique qui commande les générateurs, à l'intérieur de la période, de façon réglable et avec retard, dans 11 ordre des bobines qui leur sont associees. 2 - Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que le convertisseur et son boîtier est mû de façon ininterrompue par rapport à la périphérie du tube. 3 - Dispositif selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que, comme les différentes bobines d'émission (3,6,13,15) destinées à produire périodiquement des ondes d'ultrasons, plusieurs autres bobines de réception (4,7,14,16) également disposées dans l'espace, sont agencées dans le convertisseur et elles sont reliées séparément dans leur succession dans l'espace par des éléments à retard réglables et avec un additionneur commun. 4 - Dispositif selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que, à chaque fois, on prévoit au moins un convertisseur comportant des bobines d'émission (3,6,13,15) agencées dans la direction de la périphérie et dans la direction longitudinale du tube et en ce que les générateurs des convertisseurs sont commandés alternativement de période à période. 5 - Dispositif selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que plusieurs groupes de plusieurs bobines d'émission avec des bobines de réception se trouvant directement à côté d'elles, sont agencés à'la périphérie et/ou dans la direction de l'axe.