Brevet FR2597979A1 — publié le 19871030

i DISPOSITIF POUR L'ESSAI NON DESTRUCTIF DE PIECES EN MATIERE CONDUCTRICE DE L'ELECTRICITE. L'invention concerne un dispositif pour l'essai non destructif de pièces en matière conductrice de l'élec5 tricité, formé d'un système électromagnétique pouvant se mouvoir par dessus la pièce et présentant au moins trois pièces polaires qui sont entourées de bobines magnétisantes et reliées entre elles d'un côté avec réflexion d'énergie magnétique douce, et de transducteurs à bobines 10 d'émission et de réception dans la variation homogène du champ magnétique statique. Les transducteurs ultrasoniques électrodynamiques ont déjà été décrits et étudiés en détail quant à leur mode de fonctionnement et à leur constitution dans la littérature spécialisée. Ils sont formés essentiellement d'une bobine de transducteur d'émission et d'une bobine de transducteur de réception ou d'une bobine combinée de transducteur d'émission/réception qui sont disposées dans un champ magnétique statique en face de la pièce et près de la surface de celle-ci. Les bobines de transducteur sont alimentées électriquement et engendrent alors des impulsions ultrasoniques dans la pièce et reconvertissent des impulsions acoustiques de réaction en impulsions électriques. Tous les transducteurs ultrasoniques électrodynamiques de 25 ce genre décrits dans la littérature, que l'on peut utiliser librement sur des pièces planes ou courbes pour l'essai non destructif, sont formés seulement d'une ou au maximum deux bobines de transducteur dont la deuxième est alors simplement une bobine de réception (brevet européen n 24 707). Techniquement, cette restriction à une seule bobine de transducteur ou à une paire de bobines de transducteur est basée sur le fait que le grand champ magnétique statique nécessaire à la conversion électromagnétique d'ultrasons ne peut être constitué, sans pré35 caution spéciale, que sur un espace très limité. Pour augmenter le rendement d'essai, il a été déjà proposé de disposer plusieurs transducteurs ultrasoniques côte à côte sur un espace étroit dans un champ magnétique statique homogène et de les sélectionner à l'aide d'un système électronique approprié selon un schéma de rythme prescrit. On connaît une disposition munie d'une bobine de transducteur d'émission dans le champ magnétique d'une pièce polaire et de plusieurs bobines de transducteur de réception sous la même pièce polaire (DE-OS 28 45 579). La vitesse d'essai que l'on obtient avec des dispositifs de ce genre est considérée comme insuffisante étant donné que même lorsqu'on utilise encore davantage de bobines 10 de transducteur ou de paires de bobines de transducteur sur la section du champ magnétique homogène d'une pièce polaire, la vitesse d'essai est très limitée par la grandeur de construction de l'aimant. Le problème de la présente invention est de perfec15 tionner les transducteurs ultrasoniques électrodynamiques connus en ce qui concerne leur vitesse d'essai lors de l'exploration sans lacunes de la pièce et leur guidage facile sur la surface de la pièce. Le problème est résolu selon l'invention par le fait 20 que pour l'application du champ magnétique statique homogène on utilise un électroaimant qui est conçu sous forme d'aimant multipolaire. L'électro-aimant est caractérisé par une constitution similaire à un peigne, la polarité changeant d'un pôle à l'autre de sorte que son manie25 ment sur la pièce est facilité. Les lacunes existant entre les pièces polaires sont comblées par des enroulements alimentés en courant continu. Les bobines de transducteur sont disposées entre l'aimant multipolaire constitué de façon similaire à un peigne et la pièce; elles sont 30 soumises à des impulsions de courant, de sorte qu'il en résulte une production d'ultrasons dans la pièce dans la région des bobines de transducteur. Si des défauts de la pièce se trouvent dans la région d'action d'une bobine de transducteur, l'onde ultrasonique de réflexion induit 35 dans la bobine de transducteur de réflexion une impulsion de tension qui est amenée à l'affichage. Le transducteur ultrasonique électrodynamique constitué de façon similaire à un peigne est guidé par dessus la surface de la pièce. La direction du mouvement est approximativement perpendiculaire à l'extension de rangée de la disposition de pôles. Dans le cas de tubes, l'essai entièrement volumétrique est obtenu par un mouvement hélicoïdal du tube si le transducteur ultrasonique électrodynamique est disposé dans la direction de l'axe du tube. Cette solution est considérée comme plus avantageuse que des mesures pour l'étalement du flux magnétique dans un pôle d'aimant. Pour l'aménagement avantageux en vue de l'uniformisation du flux magnétique de chaque pôle et de tous les poles entre eux, selon un mode d'exécution, dans les chapeaux sont emmagasinées les bobines de transducteur et les connexions de bobine de transducteur sont des connexions 15 à fiche. En outre, il est recommandé de prendre des mesures qui permettent d'adapter à la pièce l'espacement des bobines de transducteur et des pièces polaires et d'adapter le transducteur ultrasonique électrodynamique dans son ensemble à des pièces de forme non plane. De façon plus pratique, on propose que les extrémités libres des pièces polaires soient adaptées à la forme de la pièce et/ou que la réflexion magnétique soit adaptable par des articulations ou charnières entre les pâles, que les extrémités libres des pièces polaires portent, pour 25 l'adaptation à la forme de la pièce, des chapeaux qui peuvent être glissés sur les pièces polaires et qui portent à leur tour des éléments de protection contre l'usure,et qu'avant comme après la série de pièces polaires soit branchée une pièce polaire sans bobines de transducteur. 30 Par contre, selon un mode d'exécution particulièrement rationnel lors de l'exploration hélicoïdale de tubes, entre deux pièces polaires voisines dans la série, magnétisées différemment se trouve chaque fois une chambre avec refroidissement au passage; avec un tel dispositif, l'essai entièrement volumétrique s'effectue en une seule passe, ce qui est très utile à l'augmentation visée de la vitesse d'essai. On explique plus précisément l'invention à propos 15 : 25 30 35 d'un exemple d'exécution représenté schématiquement par les dessins sur lesquels: La figure 1 montre le transducteur ultrasonique électrodynamique en coupe longitudinale de la pièce tubulaire; La figure 2 montre la disposition double décalée de deux appareils pour l'essai entièrement volumétrique de tubes en une seule passe; La figure 3 est une coupe de la pièce polaire; La figure 4 est une coupe correspondant à la figure 2, mais avec une pièce polaire réglable. Sur la figure 1, le tube à essayer est désigné par 8. A une petite distance au-dessus du tube -représentée avec exagération- est disposé un transducteur électrodynamique muni des pièces polaires 1 à 7. L'espacement des pièces polaires 1 à 7 entre elles est à peu près aussi grand que l'épaisseur des pièces polaires, visible sur la figure 1. Les espacements sont comblés par les enroulements 10 à 16 entourant les pièces polaires 1 à 7. Les enroulements sont bobinés de telle sorte et sont parcourus par un courant de magnétisation de telle sorte que la polarité des extrémités libres des pièces polaires 1 à 7, dirigées vers le bas, change. A l'opposé des extrémités libres, les pièces polaires 1 à 7 sont reliées à la réflexion magnétique commune 17. Les pièces polaires 2 à 6 portent aux extrémités libres des chapeaux 18 à 22 dans lesquels sont encastrées les bobines de transducteur qui sont soumises à des impulsions de courant de sorte que sous l'influence du flux magnétique statique homogène, elles engendrent dans le tube 8 des ondes ultrasoniques dans les éléments 23 à 27 indiqués en hachures. Après chaque impulsion, des ondes ultrasoniques de réflexion venant de défauts éventuels du tube 8 sont reçues et transformées en impulsions électriques. Celles-ci déclenchent, dans d'autres parties non représentées de l'installation, des indications de défaut et des signalisations de point de défaut sur le tube 8. Pour des raisons de symétrie et pour engendrer un champ magnétique aussi homogène que possible et d'égale intensité entre toutes les pièces polaires 2 à 6, les pièces polaires 1 et 7 ont un enroulement de bobine, mais pas de bobines de transducteur. La direction principale de mouvement pour l'essai continuel du tube 8 est perpendiculaire au plan de la figure 1. Pratiquement, on dispose le transducteur électrodynamique dans un cadre, de façon fixe dans l'espace et on déplace le tube 8 devant lui, hélicoidalement autour de son axe longitudinal, il peut aussi s'appliquer aux chapeaux 18-à 22. L'essai entièrement volumétrique s'effectue avec deux transducteurs électrodynamiques de ce genre 27 et 28, en série, qui sont décalés entre eux de la moitié du pas des pièces polaires et sont disposés l'un derrière l'autre dans la direction principale de mouvement, 15 comme le montre la figure 2. La direction principale de mouvement est désignée par 29' sur la perspective de la figure 2. Pour l'adaptation des transducteurs électrodynamiques en série 27, 28 à différents diamètres de tube, ils sont reliés entre eux par les articulations 29 et 30. 20 Les connexions électriques ne sont pas représentées non plus sur cette figure. Sur la figure 3 sont portées les désignations utilisées ci-dessus. En outre, on a indiqué la largeur 30', 31 des épanouissements polaires 2. Par la figure, on voit 25 nettement que pour rendre uniforme le flux magnétique dans l'entrefer, la largeur 30' à l'extrémité libre de la pièce polaire est plus petite qu'en direction de la réflexion magnétique 17 o elle est désignée par 31. En outre, autour de l'enroulement 11 et des pièces polaires 30 etc. sont prévus des revêtements 32 à 35 sous lesquels sont posées les lignes d'alimentation 36 des bobines de transducteur 18, etc.., allant aux connexions à fiche 37 à 39. La partie antérieure du revêtement 32, 33, 34, est conçue sous forme de chapeau 40 pouvant être glissé en place, dans lequel sont encastrées les bobines de transducteur 18 et une connexion à fiche 41 menant à celles-ci. En outre, les chapeaux 40 peuvent porter une protection contre l'usure et être adaptés à la courbure 1 0 du tube. La figure 4 montre une modification de l'exécution des pièces polaires 2, avec les désignations utilisées précédemment. Le chapeau 40 est cylindrique du côté frontal 42 pour l'adaptation à la courbure du tube. La pièce polaire 2 disposée derrière peut se déplacer légèrement sur des roulements à aiguilles 43, 44, dans la réflexion 17, en se rapprochant et en s'éloignant de la pièce, en même temps que l'enroulement 11 et le chapeau 40. L'appareil est alors poussé contre la pièce en surmontant partiellement la force des ressorts 45 et 46. Ainsi, on peut essayer de façon fiable même des tubes qui ne sont pas exactement rectilignes. REVENDICATIONS 1.- Dispositif pour l'essai non destructif de pièces (8) en matière conductrice de l'électricité, formé d'un système électromagnétique pouvant se mouvoir par dessus la pièce (8) et présentant au moins trois pièces polaires (1 à 7)qui sont entourées de bobines magnétisantes (10 à 16)et reliées entre elles d'un côté avec réflexion (17) d'énergie magnétique douce, et de transducteurs à bobines (18 à 22)d'émission et de réception dans la variation homogène du champ magnétique statique, dispositif caractérisé par le fait que les pièces polaires (1 à 7) sont disposées en une rangée avec polarité alternée, sont reliées à une réflexion magnétique (17) et que les bobines de transducteur 18 à 22) sont disposées soit 15 sous les pièces polaires (1 à 7), soit en quinconce par rapport à celles-ci. 2.- Dispositif selon la revendication 1, caractérisé par le fait que le nombre des bobines (18 à 22) de transducteur correspond (est égal) au nombre des pièces 20 polaires (1 à 7) ou au nombre des lacunes entre les pièces polaires. 3.- Dispositif selon l'une des revendications 1 et 2, caractérisé par le fait que les pièces polaires (1 à 7) ont une section à peu près carrée à leurs extrémités libres et que la longueur d'arête est à peu près aussi grande que la lacune existant chaque fois entre deux pièces polaires voisines. 4.- Dispositif selon l'une des revendication 1 à 3, caractérisé par le fait que la largeur (31) des pièces polaires (1 à 7) augmente transversalement à l'extension de la rangée, en direction de la réflexion magnétique (17), de-telle sorte que dans toutes les sections, à distance de l'extrémité libre de la pièce polaire, la saturation magnétique n'est pas tout à fait atteinte. 5.- Dispositif selon l'une des revendications 1 à 4, caractérisé par le fait que les pièces polaires (1 à 7) sont disposées de façon glissante dans la réflexion magnétique (17) et sont poussées contre la pièce (8) sous une force de ressort (45, 46). 6.- Dispositif selon l'une des revendications 1 à 5, caractérisé par le fait que les extrémités libres (42) des pièces polaires (1 à 7) sont adaptées à la forme (8) 5 de la pièce et/ou que la réflexion magnétique aussi peut être adaptée par des articulations ou des charnières entre les poles. 7.- Dispositif selon l'une des revendications 1 à 6, caractérisé par le fait que les extrémités libres des pièces polaires (1 à 7) portent, pour l'adaptation à la forme de la pièce, des chapeaux (40) qui peuvent se glisser sur les pièces polaires et qui portent à leur tour des éléments de protection contre l'usure. 8.- Dispositif selon l'une des revendications 1 à 7, 15 caractérisé par le fait que dans les chapeaux (40) sont emmagasinées les bobines de transducteur (18 à 22) et que les connexions de bobine de transducteur sont des connexions à fiche. 9.- Dispositif selon l'une des revendications 1 à 8, 15 caractérisé par le fait qu'avant comme après la rangée de pièces polaires (2 à 6) est branchée une pièce polaire (1, 7) sans bobine de transducteur. 10.- Dispositif selon l'une des revendications 1 à 9, caractérisé par le fait qu'entre deux pièces polaires (1 à 7) magnétisées différemment, voisines dans la rangée, se trouve chaque fois une chambre avec refroidissement au passage. :: 11.- Dispositif selon l'une des revendications 1 à 9, caractérisé par le fait qu'il est formé de deux rangées (27, 28) de pièces polaires (transducteurs) qui, dans la direction principale de mouvement (29') sont placées étroitement l'une derrière l'autre et qui, transversalement à la direction principale de mouvement (29'), sont espacées de la moitié de l'espacement entre pièces polaires.