Brevet FR2602052A1 — publié le 19880129

CONTROLE INFRAROUGE DE TUBES PAR L'INTERIEUR La présente invention concerne un procédé de recherche des fissures dans des tubes. Elle est particulièrement destinée à la détection de fissures survenant dans les tubes des générateurs de vapeur de chaudières nucléaires ainsi qu'au contrôle non destructif des procédés de manchonnage utilisés dans la réparation de ces tubes. On sait en effet que les tubes utilisés dans ces générateurs de vapeur sont sujets à des phénomènes différés de corrosion se traduisant principalement par des fissures à partir soit du circuit primaire (intérieur au tubes), soit du circuit secondaire. Ces fissures peuvent avoir différents faciès: fissures longitudinales (selon ltaxe du tube), fissures transversales particulièrement nocives (de section drontes), et fissures généralisées dans diverses directions (faIençage). On sait également que les procédés de manchonnage où un tronçon (manchette) de tube est inséré dans le tube défaillant, qui impliquent par exemple des opérations de soudage, ne sont pas faciles à contrôler tant par ultrasons que par courants de Foucault, et cela pour au moins deux raisons: a) les structures des cordons de soudage sont imperméables aux ultrasons ou les diffusent; b) les géométries d'assemblage se prêtent traditionnellement mal au contrôle: soudure traversante, soudure a clin. La présente invention concerne une méthode de détection des fissures par thermographie infrarouge. Les méthodes thermographiques connaissent actuellement un large développement en particulier pour la détection des défauts de collage, vides, inclusions, dans les éléments formes de matériaux composites utilisés en particulier dans l'aéronautique. De façon générale, on génère dans la pièce à contrôler des flux thermiques en régime permanent ou transitoire, et on observe le rayonnement infrarouge émis par les différents points de la surface examinée, et son évolution. Pour des surfaces d'emissivite égale, ce rayonnement sera assimile à la température de surface. La présence de défauts se traduira selon les régimes thermiques par des discontinuités visibles sur les isothermes. Rappelons que les sondes actuelles sont capables de déceler le dixième de degré (dans des conditions particulières, il est actuellement possible d'atteindre des sensibilités du millième de degré). Cette méthode est particulièrement adaptée à la détection de fissure de surface, perpendiculaires à la surface. Dans ce cas, les gradients thermiques seront trés accusés si le front thermique est parallèle à la fissure. Selon cette invention une tette d'inspection est introduite à l'intérieur des tubes; elle est caractérisée en ce qu'elle por e une source de chauffage et une ou plusieurs têtes de détection infraroug: On s'arrange pour provoquer un flux de chaleur dans une direction prependiculaire à la direction présumée des fissures recherchées. Ce flux sera ralenti par leur présence, ce qui modifie la forme des isothermes et révèle les fissures. La tête est pourvue de moyens permettant d'effectuer un balayage des zones à examiner selon divers modes de façon à aborder par des ondes thermiques les fissures selon des angles propices: en hélice (pour les fissures situées dans un plan de section droite du tube), en va et vient axial avec incrémentation radiale (pour les fissures alignées selon les génératrices), en va et vient helicoldal avec incrémentation radiale (pour les fissures inclinées par rapport à l'axe du tube).. ; et à différentes vitesses. I1 est utile du point de vue de la sensibilité d'utiliser des moyens de chauffage de surface puissants: un flash thermique sur la surface interne du tube va se dissiper par conduction dans la masse du tube. Une fissure même légère sur la surface interne, perpendiculaire à la direction du flux thermique va ralentir la propagation de la vague thermique. Selon un exemple de réalisation, l'échauffement est réalisé par la flamme d'un chalumeau. Pour un échauffement ponctuel on retiendra par exemple des flammes formées par la combustion de l'hydrogène et de l'oxygène,- dont le mélange gazeux sera délivré par exemple à partir d'une unité d'électrolyse. Rappelons que ces flammes des chalumeaux oxygène/hydrogène sont fortement actives en direction axiale, le rayonnement thermique latéral y est trés faible. Cette flamme trés propre ne laisse pas de résidu. Un mélange pur sans adjonction brûle avec une flamme pratiquement incolore et une température d'environ 30000C. Pour diminuer cette température élevée, il est connu d'ajouter dans cette flamme des vapeurs d'alcool, de façon à ajuster la température de cette flamme de 15O00C à 30000C. Il est possible dans le cas de la recherche d'un échauffement circulaire homogène, d'alimenter également des buses délivrant une flamme annulaire. Sur la figure 1, on a représenté un premier dispositif à flamme destiné au contrôle d'une soudure à clin 905 de manchette 904 sur le tube 903. La buse 906 est alimentée en mélange comburant par le tube 901. L'allumage de la flamme est provoqué par l'allumeur 913. La détection du rayonnement infrarouge se fait à partir de l'extrémité 907 de la fibre- en verre fluoré 908 (relativement transparsnt aux infrarouges jusqu'à 3 microns de longueur d'onde). Cette fibre limente un capteur reporté à l'extérieur du tube et non représenté. La buse est ménagée dans un corps 910 qui est évidé pour contenir un volume d'eau 911 servant à le refroidir, et ainsi à protéger la fibre 907 avec sa gaine de protection. Ce corps est supporté par une chambre cylindrique 912. La tête de mesure est prolongée par un tube ondulé circulaire qui se prête particulièrement à l'entraînement en rotation de l'ensemble. Les moyens de balayage axial et radial ne sont pas représentés. Sur la figure 2, la tête de contrôle est raccordée par le connecteur 928 à sa gaine ondulée d'entrainement en mouvement 902. Dans cette gaine passe l'alimentation en gaz 901, ainsi que les cables servant à allumer la flamme et à sortir les informations données par le capteur infrarouge 923. La tête proprement dite comporte un carter cylindrique 925 sur lequel est vissée le bouchon 926 à l'intérieur duquel est insérée la buse 906 et l'allumeur 913. Dans ce carter est placé un manchon 924 dont la surface extérieure est rainurée, et dans lequel se trouvent la sonde 923, et le miroir 922. Le point observé par l'optique capteur/miroir est défini par le diaphragme ménagé dans le carter 925 et fermé par la fenètre 921 en matériau silicium ou autre, transparent aux infrarouges. Le circuit de gaz baigne l'arrière de la sonde, la surface intérieure du carter et la fenètre, la surface extérieure du manchon; ce qui évite que la sonde ne reçoive des rayonnements parasites. D'autres dispositions similaires sont également valables: citons par exemple l'utilisation d'un arc électrique comme moyen de chauffage. On pourra également utiliser des chauffages par faisceau laser dans la mesure où les diamètres des tubes permettent l'agencement des divers composants. REVENDICATIONS: Revendication 1: Procédé de contrôle de fissures dans des tubes où la surface à contrôler est échauffée localement et progressivement, éventuellement de façon pulsée, et où est simultanément relevée l'évolution de la distribution des températures de cette surface, caractérisé en ce que ce contrôle est effectué par échauffement et inspection simultanés de la surface à contrôler à partir de l'intérieur des tubes. Revendication 2: Procédé de contrôle d'une surface de tubes selon la revendication 1, caractérisé en ce que l'échauffement est réalisé par une source thermique ponctuelle d'intensité constante, dont l'impact sur l'intérieur du tube est déplace en permanence pour créer une pulsation du régime thermique, et que le relevé de la cartographie thermique de la surface est réalisé par au moins une sonde balayant la surface à contrôler. Revendication 3: Dispositif de contrôle de fissures mettant en oeuvre la revendication 1 ou 2, comportant une tête d'inspection, qui est déplacée pour balayer la surface r contrôler selon un mode déterminé (en hélice, en va et vient avec une incrémentation radiale ..) caractérisé: a) en ce qu'il possède une buse 906 dirigeant une flamme perpendiculairement à la surface du tube, et que cette buse alimente une flamme trés déliée ou une flamme annulaire, b) en ce que la mesure du rayonnement infrarouge est réalisée: b.l soit par une fibre en verre fluoré 908 ou autre matériau transparent aux infrarouges transmettant le rayonnement jusqu'à un capteur placé hors du tube. b.2 soit par un capteur 923 directement introduit dans la tête d'inspection. Revendication 4: Dispositif de contrôle des fissures mettant en oeuvre les revendications 1 ou 2, caractérisé en ce que la tête d'inspection est refroidie par un volume d'eau 911 contenu dans un réservoir ménagé dans cette tête, et protégeant ainsi les fibre de transmission contre un échauffement préjudiciable. Revendication 5: Dispositif de contrôle des fissures mettant en oeuvre la revendication 1, ou 2, ou selon la revendication 3, caractérisé en ce que le capteur 923 introduit dans la tête d'inspection est refroidi par un courant de gaz, de même que les pièces pouvant rayonner sur ce capteur. Revendication 6: Tête d'inspection selon les revendications 3 et 5, caractérisée en ce que le mélange gazeux de combustion alimentant la buse 906 est utilisé pour refroidir les composants optiques (capteur, miroir, fenètre;.); que le capteur photosensible 923 est placé dans un manchon 924 qui est refroidi, que le point de lecture est defini par un diaphragme fermé par une fenètre 921 transparente aux infrarouges (silicium par exemple), refroidie également. Revendication 7: Dispositif de contrôle de fissures mettant en oeuvre la revendication 3, où la tête d'inspection est animée d'un mouvement de va et vient hélicoldal avec incrémentation radiale, de façon à détecter les fissures inclinées par rapport à l'axe du tube.