Brevet FR2599510A1 — publié le 19871204

La présente invention concerne une sonde agencée de manière à être insérée dans un tube devant être inspecté et servant à détecter, par voie ultrasonore, un défaut présent dans le tube, alors que ce dernier est soumis à la pression d'un fluide. Comme cela est décrit dans la demande de brevet japonais mise à l'inspection publique sous le N" 49957/1981, intitulée "Contacteur de détection ultrasonore de défauts du type pouvant être inséré dans un tube" et publiée le 6 Mai 1981, une sonde classique de détection de défauts est équipée d'un nombre approprié d'unités de centrage comportant des ailettes et placées sur un corps formant contacteur de détection, de cette sonde, et ce corps formant contacteur est entraîné moyennant l'utilisation de la pression d'un fluide. Dans une sonde classique de détection de défauts, une pluralité d'unités de centrage portant des ailettes sont prévues sur un corps formant contacteur, qui comporte des moyens permettant d'émettre et de recevoir un faisceau d'ultrasons et des moyens pour réaliser une opération d'exploration par balayage en rotation avec un faisceau d'ultrasons, et la pression d'un fluide circulant dans un tube de chauffage est reçue par les unités de centrage portant des ailettes, ce qui a pour effet que le corps formant contacteur inséré dans le tube de chauffage est entraîné dans la direction dans laquelle le fluide circule. Dans cette sonde de détection de défauts, le corps formant contacteur de détection de défauts est toujours maintenu coaxial par rapport au tube de chauffage, par les unités de centrage portant des ailettes.C'est pourquoi une opération de détection ultrasonore de défauts peut être réalisée d'une manière stable même lorsque le diamètre intérieur du tube de chauffage varie. Cependant, dans la sonde classique de détection de défauts, on ne tient pas compte des phénomènes indiqués ci après,qui ont pour effet d'altérer le caractère sain d'un tube de chauffage et d'affecter de façon nuisible un signal représentatif d'un défaut détecté par le contacteur de détection de défauts. (i) Etant donné que la surface intérieure d'un tube de chauffage et les unités de centrage portant des ailettes se contactent réciproquement de façon directe, le tube de chauffage s'use et est rayé. (ii) Dans la sonde classique de détection de défauts, le corps formant contacteur de détection de défauts est toujours maintenu coaxial au tube de chauffage par suite de la présence des deux parties d'extrémité, qui sont constituées par des organes élastiquement déformables, qui contactent linéairement (sur la circonférence) la surface intérieure du tube de chauffage et sont constituées par un nombre appropr-ié d'unités de centrage portant des ailettes et fixées au corps formant contacteur de détection de défauts. C'est pourquoi ce corps formant contacteur de détection de défauts ne peut pas être supporté de façon stable dans un tube coudé (sinueux) et un tube de forme hélicoîdale. Ceci entraînerait une variation d'un angle réglé du faisceau d'ultrasons. Un but de la présente invention est de fournir une sonde de détection ultrasonore de défauts, du type pouvant être insérée dans un tube, qui soit exempte de variations de l'angle réglé du faisceau d'ultrasons et n'entraîne aucune usure par frottement ni aucune formation de rayures sur la surface intérieure d'un tube à inspecter. La sonde de détection ultrasonore de défauts du type pouvant être insérée dans un tube, conforme à l'invention, a été développée sur la base des résultats des discussions concernant la construction d'une unité de centrage sur le corps formant contacteur de détection de défauts, et concernant la résistance de contact de la surface intérieure d'un tube pendant le déplacement de la sonde de détection de défauts dans le tube.En effet une unité de centrage conforme à la présente invention est réalisée sous la forme d'une structure subdivisée en deux éléments de sorte que l'unité de centrage peut être déployée et resserrée librement dans le tube grâce à l'utilisation de la force d'un fluide circulant dans ce dernier, contrairement à une unité classique de centrage comportant des ailettes et possédant des organes annulaires déformables élastiquement, qui sont constitués par une pluralité d'ailettes disposées en étant espacées de façon appropriée sur la circonférence desdits organeS, et qui contactent circonférentiellement la surface intérieure d'un tube à sonder.Lorsque l'unité de centrage est soumise à la pression d'un fluide circulant dans le tube, elle est déplacée le long d'une tige de guidage qui supporte l'unité de centrage dans sa partie centrale de sorte que ladite unité de centrage peut se déplacer en glissapt sur la tige de guidage, et possède une surface circonférentielle conique. Pendant cette période, l'unité de centrage se déploie le long des découpes, au niveau desquelles l'unité de centrage est subdivisée en deux éléments, et contacte directement la surface intérieure du tube. L'unité de centrage comporte, sur sa paroi circonférentielle extérieure, une pluralité de perçages, d'oû le fluide doit être refoulé. Conformément à cette structure, l'unité de centrage est soumise à une pression hydraulique, ce qui l'amène à se déplacer par glissement le long de la tige de guidage comportant une surface extérieure conique. Lorsque l'unité de centrage est ainsi déplacée, elle reçoit la force de déploiement de la part de cette surface conique et vient en contact intime avec la surface intérieure du tube, de sorte que le corps formant contacteur de détection ultrasonore de défauts peut être supporté de façon appropriée, c'est-à-dire d'une maniére concentrique par rapport au tube qui est inspecté. Etant donné qu'une partie du fluide traverse les perçages ménagés dans la partie cylindrique extérieure de l'unité de centrage de manière à former une pellicule de fluide entre la surface extérieure de la partie extérieure cylindrique et la- surface intérieure du tube, l'unité de centrage peut être déplacée de façon uniforme. En outre, étant donné que le tube inspecté et la partie extérieure cylindrique de l'unité de centrage se contactent sur une surface étendue, le corps formant contacteur de détection ultrasonore de défauts peut être supporté de fa çon stable. D'autres caractéristiques et avantages de la présente invention ressortiront de la description donnée ciaprès prise en référence aux dessins annexés, sur lesquels - la figure 1 est une vue en coupe partielle d'une forme de réalisation d'une sonde de détection ultrasonore de défauts du type pouvant être insérée dans un tube-, conforme à la présente invention - les fiaures 2A à 2D représentent des vues de détails d'une unité de centrage représentée sur la figure 1, parmi lesquelles - la figure 2A est une vue extérieure de l'unité de centrage La figure 2B est une vue en coupe prise suivant la ligne b-b' de la figure 2a - la figure 2C est une vue en coupe partielle montrant l'état de l'unité de centrage lorsque la pression d'un fluide lui est appliquée ; et - la figure 2D est une-vue en coupe partielle montrant l'état de l'unité de centrage lorsqu'aucune pression de fluide ne lui est appliquée - la figure 3A illustre l'utilisation de la sonde de détection ultrasonore de défauts du type pouvant être insérée dans un tube, conforme à la présente invention - la figure 3B est une vue à plus grande échelle de la partie b' représentée sur la figure 3A - la figure 4 représente l'état de la sonde de détection ultrasonore de défauts du type pouvant être insérée dans un tube, lorsqu'elle franchit une partie soudée de la fa ce intérieure d'un tube ; et - la figure 5 représente une autre forme de réalisation de la sonde de détection ultrasonore de défauts du type pouvant être insérée dans un tube, conforme à la Drésente invention, qui est agencée de façon appropriée de manière à être déplacée dans les deux directions le long de l'axe d'un tube. En se référant aux figures 1 et 2, un couple de guides coniques 4 (organes de guidage du type en forme de tiges possédant des surfaces coniques) sont fixés à un corps formant contacteur de détection de défauts 2 comprenant un organe 8 d'émission et de réception d'un faisceau d'ultrasons. Dans cette forme de réalisation, lorsqu'une unité de centrage 3 reçoit la pression d'un fluide circulant dans le tube, elle est déplacée vers la gauche le long des guides coniques 4 et est déployée le long de découpes 3d, comme cela sera expliqué plus loin. Chaque unité de centrage 3 est constituée par un élément cylindrique extérieur 3b apte à contacter la surface intérieure d'un tube de chauffage 1, par une partie intérieure cylindrique 3c montée autour de la surface extérieure du guide conique 4, et par une partie 3a supportant la pression et grâce à laquelle les -parties extérieure et intérieure cylindriques 3b,3c sont reliées l'une à l'autre. La référence 5 désigne des rainures de forme rétrécie ménagées dans les guides coniques. Chaque partie extérieure cylindrique 3b comporte des perçages traversants 6.Le chiffre de référence 7 désigne un câble raccordé au corps formant contacteur de détection de défauts. La sonde ainsi agencée est entraînée vers la gauche sur le dessin par un fluide (représenté par des flèches 9). Les chiffres de référence 10,11 désignentdes dispositifs d'arrêt qui sont disposés sur les deux extrémités des guides coniques 4. Comme cela est représenté sur les figures 2A et 2B, chaque unité de centrage 3 est subdivisée en deux éléments, dans sa direction circonférentielle, par des découpes 3d. Com me cela est représenté sur la figure 2B, un guide conique 4 possédant cette forme de réalisation comporte des rainures en queue d'aronde 5, dans lesquelles l'unité de centrage 3 subdivisée en deux éléments est supportée. Lorsqu'unie unité de centrage 3 reçoit la force appliquée par un fluide de manière à être déplacée vers la gauche sur la figure 2C,elle se déploie verticalement, sur le dessin,compte tenu de la présence des rainures de forme rétrécie 5 ménagés dans le guide conique 4, de sorte que le diamètre extérieur de l'unité de centrage 3 prend la valeur D max comme représenté sur le dessin. Lorsque l'unité de centrage 3 se déplace vers la droite comme représenté sur la figure 2D, elle est resserrée dans la direction verticale du dessin de sorte que le diamètre extérieur de l'unité de centrage 3 devient D min. En se référant à la figure 3, la sonde de détection ultrasonore de défauts du type pouvant être insérée dans un tube (non représentée sur la figure 3) est entraînée dans un tube hélicoïdal de chauffage 1, qui est raccordé à une plaque porte-tube 15 placée dans un orifice de refoulement de vapeur, sous l'effet de la pression d'un fluide délivré par une pompe (non représentée), raccordée à des moyens d'entraînement (non représentés). Pendant cette période, un câble 7 tiré à partir de la partie d'extrémité -arriere d'un corps formant contacteur de détection défauts (non représenté) est déplacé en même temps que le corps formant contacteur 2 de détection de défauts (non représenté) par suite de la présence d'une pluralité d'organes 18 de réception de pression (se référer à la figure 3B), qui sont fixés à des intervalles appropriés sur l'ensemble de la longueur du câble. Afin de détecter la position, dans laquelle le corps formant contacteur 2 de détection de défauts (non représenté) est amené, la distance de déplacement du corps formant contacteur de détection de défauts est détectée par le nombre de rotations du tambour (non représenté), autour duquel le câble 7 est enroulé. Les signaux successifs de position peuvent être obtenus sur la base uniquement des signaux ainsi produits. Lorsque les organes 18 de réception de pression, qui sont fixés au câble 7 à des intervalles réguliers, sont détectés, ce qui permet de déterminer le nombre des organes 18 qui ont franchi un point prédéterminé, la position du corps formant contacteur de détection de défauts peut être détectée d'une manière plus précise. Ce système d'insertion de la sonde et ce procédé d'entraînement de la sonde sont utilisés de préférence comme cela a été mentionné précédemment, pour inspecter l'intérieur d'un tube allongé de faible diamètre. La figure 4 lustre ~ c-}.-.uze d'une unité de centrage 3 subdivisée en deux éléments, à être aisément déplacée à l'intérieur d'un tube de chauffage 1, même lorsqu'une partie soudée W existe dans ce tube. Lorsque la partie soudée W, qui est présente dans le tube de chauffage 1 et fait saillie à l'intérieur de ce dernier, est déterminée par avance et que l'angle de la surface conique et une course L du guide conique 4, qui est représenté sur les figures 2C et 2D, sont détermines de façon sélective, l'unité de centrage 3 peut circuler aisément dans le tube de chauffage possédant une partie soudée W. La figure 5 représente une forme de réalisation différente de la forme de réalisation décrite précédemment. Dans la forme de réalisation de la figure 5, deux unités de centrage, qui se font face en étant orientées dans des directions opposées, sont prévues sur la partie avant d'un corps 2 formant contacteur de détection de défauts, et deux unités de centrage, qui se font face, en étant-orientées dans des directions opposées, sont prévues sur la partie arrière du corps. Dans un tube à sonder, dans lequel une sonde possédant de telles unités de centrage est inséré, on modifie la direction dans laquelle un fluide circule de manière à déplacer de fa çon uniforme la sonde lorsque cette dernière est entraînée dans ou retirée hors dudit tube. Conformément à la force exer-cée par le fluide 9, deux unités de centrage 3,31 exercent des actions différentes. Une unité de centrage 3 se dilate par suite de la force appliquée par le fluide 9 et l'autre unité de centrage 31 est rétractée par suite de la même force exercée par le fluide 9. C'est pourquoi les actions de ces unités de centrage 3,31 peuvent être commutes librement, en fonction de la direction d'action de la pression lorsque la sonde est entraînée dans un tube à sonder ou en est retirée. Ces unités de centrage ont également la possibilité de déplacer de fa çon uniforme, dans un tube, la sonde de détection de défauts du type pouvant être insérée dans un tube. En se référant à la figure 5, les chiffres de référence 31a,31b,31c correspondent respectivement à 3a,3b,3c. Conformément à la présente invention, le contacteur de détection ultrasonore de défauts peut être supporté dans une position correcte même dans un tube sinueux et dans un tube hélicoïdal et présente une adaptabilité élevée à des tubes possédant différents diamètres intérieurs. REVENDICATIONS 1. Sonde de détection ultrasonore de défauts, du type pouvant être insérée dans un tube, comportant des unités de centrage (3) adaptées de manière à contacter la surface in térieure d'un tube à inspecter (1) lorsque ladite sonde est déplacée à l'intérieur de ce tube, un corps (2) formant contacteur de détection ultrasonore de défauts, supporte par lesdites unités de centrage (3), et un câble (7) de transmission de signaux, raccordé audit corps (2) formant contacteur de détection de défauts, caractérisée en ce que ledit corps (2) formant contacteur de détection ultrasonore de défauts comporte, au niveau de chacune de ses extrémités, au moins un couple de tiges (4) de guidage des unités de centrage, dont chacune est fixée audit corps (2) formant contacteur ultrasonore de détection de défauts, de manière à s'étendre coaxialement à ce corps, et comporte une surface conique s'étendant dans une direction prédéterminée, que lesdites unités de centrage (3)comportent une partie intérieure cylindrique (3c) montée autour de la tige de guidage relatif (4), une partie extérieure cylindrique (3b) adaptée de manière à contacter la surface circonférentielle intérieure dudit tube à sonder,et un organe de liaison (3a), au moyen duquel lesdites parties extérieure et intérieure cylindriques (3c,3b) sont raccordées l'une à l'autre, ladite partie extérieure cylindrique (3b) de ladite unité de centrage -(3) étant munie de perçages traversants (6) répartis circonférentiellement et destinés à permettre le passage d'un fluide circulant dans ledit tube à sonder : et que ladite unité de centrage (3) comporte un corps élastique muni de découpes (3d) qui s'étendent parallèlement à l'axe de ladite unité de centrage depuis ladite partie intérieure cylindrique (3c) jusqu'audit organe de liaison (3e) et jusqu'à ladite partie extérieure cylindrique (3b) en subdivisant ladite unité de centrage dans sa direction axiale en deux éléments séparés, qui se chevauchent de telle sorte que ces éléments peuvent être déplacés par glissement dans une direction per pendiculaire à l'axe de ladite unité de centrage (3), qui re çoit la pression d'un fluide circulant dans ledit tube, de manière à amener la partie intérieure cylindrique (3c) de l'unité de centrage à se déplacer par glissement le long de la surface conique de la tige de guidage relatif (4), ce qui a pour effet que ladite partie extérieure cylindrique (3b) est déployée ou resserrée le long desdites découpes (3d). 2. Sonde de détection ultrasonore de défauts du type pouvant être inséré dans un tube, comportant des unités de centrage (3) adaptées de manière à contacter la surface intérieure d'un tube à inspecter (1) lorsque ladite sonde est déplacée à l'intérieur de ce tube, un corps (2) formant contacteur-de détection ultrasonore de défauts, supporté par lesdites unités de centrage (3), et un câble (7) de transmission de signaux, raccordé audit corps (2) formant contacteur de détection de défauts, caractérisée en ce que ledit corps (2) formant contacteur de détection ultrasonore de défauts comporte, au niveau de ses deux surfaces d'extrémité, au moins un couple de premières tiges (4) de guidage des unités de centrage, dont chacune est fixée audit corps (2) formant contacteur de détection ultrasonore de défauts de manière à s'étendre coaxialement à ce corps et possède une surface conique s'étendant dans la direction opposée à la direction dans laquelle s'étend la surface conique de l'autre tige de guidage (4);que lesdites premières tiges (4) de guidage des unités de centrage comportent,au niveau de leurs surfaces d'extrémité qui sont situées sur le côté axialement opposé des parties desdites premières tiges de guidage,qui sont reliées audit corps (2) formant contacteur de détection de défauts, au moins un couple de secondes tiges (41) de guidage des unités de centrage, qui comportent des surfaces coniques s'étendant dans la même direction que les surfaces coniques desdites premières tiges (4) de guidage des unités de centrage; que lesdites unités de centrage (3) incluent des première et seconde unités de centrage(3,31) de telle sorte que ces première et seconde unités de centrage sont disposées dans une relation de position telle qu'elles sont soumises à des pressions, qui agissent dans des directions opposées, d'un fluide circulantleiong desdites Dremière et seconde tiges (4,41) des unités de cen trage dansledittube