Brevet FR2690744A1 — publié le 19931105

La présente invention concerne les appareils servant à effectuer un contrôle non destructif par courants de Foucault de produits métalliques non magnétiques tels que les sondes utilisées pour vérifier ltétat de surface des parois internes de canalisations. De telles sondes sont utilisées en particulier la détection des fissures dans les installations nucléaires. On connaît des appareils de détection de ce genre qui comportent une bobine émettrice alimentée en courant impulsionnel dont l'axe est perpendiculaire à la surface à contrôler et au moins une bobine réceptrice disposée à côté de la bobine émettrice, parallèlement à cette dernière et fournissant un signal induit par les défauts de surface du produit métallique. L'article de WITTIG et autre "Ein Beitrag zu den theoretischen und experimentellen Grundlagen des Impuls-Wirbelstromverfahrens" paru dans Materialprüf 20 (1978) n" 12 décrit, en particulier aux figures 6a et 6b un détecteur ce genre qui peut comporter une bobine réceptrice ou deux bobines réceptrices accolées disposées de part et d'autre d'un plan médian de la bobine émettrice. La demanderesse a constaté que lorsqu'on utilise une telle sonde pour détecter des fissures sensiblement rectilignes dans une paroi, la sensibilité de la sonde dépend de la position de la fissure par rapport à la ou aux bobines réceptrices ; plus particulièrement, on constate que la sensibilité est maximale lorsque la direction de la fente ou fissure à détecter est parallèle au plan de symétrie de la sonde, c'est-à-dire au plan radial de la bobine émettrice passant par le centre de la ou des bobines réceptrices. Il en résulte que de telles sondes ne sont en fait efficaces que pour détecter des fissures dont la direction est bien déterminée. Lorsqu'on désire détecter des fissures suivant plusieurs directions différentes, il faut utiliser la sonde selon des positionnements différents, ce qui implique que l'on doit faire, par exemple dans le cas du contrôle de canalisations, plusieurs passages de la sonde pour les différentes directions de fissures possibles. La présente invention se propose de réaliser un appareil de contrôle non destructif par courants de Foucault du type précité qui peut détecter simultanément des défauts présentant des directions différentes. A cet effet, la présente invention a pour objet un appareil de contrôle non destructif par courants de Foucault de produits métalliques non magnétiques, comportant une bobine émettrice alimentée en courant impulsionnel et dont l'axe est perpendiculaire à la surface à contrôler et au moins une bobine réceptrice disposée à côté de ladite bobine émettrice, parallèlement à cette dernière et fournissant un signal induit par les défauts de surface du produit métallique à contrôler, caractérisé en ce qu'il comporte au moins deux éléments récepteurs indépendants disposés avec un espacement angulaire autour de la bobine émettrice. Chaque élément récepteur fournit un signal qui est exploité séparément. De cette manière, on peut réaliser par exemple une sonde destinée au contrôle de l'état de surface de la paroi interne de canalisations qui permette de détecter des défauts selon deux directions particulières, par exemple longitudinale et transversale. Dans ce cas, les deux éléments récepteurs sont espacés angulairement de 90". Selon une autre caractéristique de l'invention, chaque élément récepteur comporte deux bobines réceptrices adjacentes disposées de part et d'autre d'un plan radial de la bobine émettrice et monté en opposition de manière à réaliser une mesure différentielle. L'utilisation de deux bobines réceptrices montées en opposition permet d'obtenir un signal plus important en présence de défauts, le signal fourni par l'ensemble des deux bobines étant sensiblement nul en l'absence de défauts. Avantageusement, la bobine émettrice est séparée des éléments récepteurs par un écran métallique. Selon un mode de réalisation de l'invention, le courant impulsionnel présente une forte composante en basses fréquences. On peut par exemple alimenter la bobine émettrice par une impulsion ayant la forme d'une arche de sinusoïde; il est important que cette impulsion comporte un niveau élevé de composantes basses fréquences, ce qui permet d'améliorer l'effet de peau en vue de l'obtention des courants de Foucault. On peut par exemple utiliser une impulsion qui comporte une fréquence de coupure de 10 kHz pour un niveau de -6 dB. De cette manière, pour des matériaux dont la conductivité est par exemple de 106 Siemens/m, on peut détecter des fissures dont la profondeur est égale à quelques millimètres. D'autres caractéristiques et avantages de l'invention ressortiront de la description qui suit, faite à titre illustratif en se référant aux dessins annexés sur lesquels - la figure 1 est une vue de dessus d'un appareil selon l'invention ; - la figure 2 est une vue en coupe suivant la ligne Il-Il de la figure 1 ; et - les figures 3 et 4 illustrent une application de l'appareil selon l'invention. Les figures 1 et 2 représentent schématiquement un appareil de contrôle non destructif par courants de Foucault selon l'invention. Il comporte essentiellement une bobine émettrice 1 qui est alimentée par un courant impulsionnel dont la fréquence est par exemple égale à 1 kHz et qui induit dans une pièce métallique non magnétique 2 des courants de Foucault. L'axe 3 de la bobine émettrice 1 est perpendiculaire à la surface contrôlée 2; dans le cas d'une surface courbe, l'axe 3 est sensiblement perpendiculaire à la tangente à cette surface. La bobine émettrice 1 est entourée d'un écran métallique 4 qui constitue un blindage s'opposant à l'induction de courant directement dans les bobines réceptrices. Conformément à l'invention, l'appareil comporte deux éléments récepteurs 5 et 6 qui sont disposés autour de l'ensemble de la bobine émettrice 1 et de son blindage 4. Dans 1 ' exemple représenté, chaque élément récepteur est constitué de deux bobines réceptrices accolées 51 et 52, respectivement 61 et 62 dont les axes sont parallèles à l'axe 3 de la bobine émettrice et qui sont disposées symétriquement par rapport à un plan médian de la bobine émettrice 1. Dans chaque élément récepteur, les deux bobines 51 et 52, respectivement 61 et 62, constituant un élément récepteur sont montées en opposition de manière à fournir un signal différentiel en présence d'un défaut tel qu'unie fissure 7 sensiblement rectiligne de la surface à contrôler 2. Dans le cas d'une sonde destinée à l'inspection d'éléments tubulaires, pour des raisons d'encombrement, les bobines destinées à la détection des défauts circonférentiels, peuvent être disposées en biais par rapport à la bobine émettrice de manière que la sonde puisse mieux épouser la forme du conduit à contrôler. L'ensemble de la bobine émettrice 1 et des deux éléments récepteurs 5 et 6 est relié à un bloc électronique de commande (non représenté) qui comporte un disposi tif d'alimentation de la bobine émettrice 1 et, pour chaque élément récepteur 5, respectivement 6, un dispositif de traitement du signal fourni par l'élément récepteur. La demanderesse a constaté que la détection d'un défaut sensiblement rectiligne tel que la fissure 7 est optimale lorsque la direction de ce défaut est sensiblement parallèle au plan médian de symétrie de l'ensemble de la bobine émettrice et d'un élément récepteur. Dans l'exemple représenté à la figure 1, la fissure 7 est détectée de manière optimale par l'élément récepteur 5 dont le plan de symétrie 8 est sensiblement parallèle à la direction de la fissure 7. L'élément récepteur 6 est, quant à lui, particulièrement adapté pour détecter des défauts parallèles à son plan de symétrie 9 c'est-à-dire perpendiculaires à la fissure 7. Dans l'exemple représenté, les deux éléments récepteurs sont espacés angulairement d'un angle de 90 , ce qui permet de détecter essentiellement des défauts se présentant selon deux directions perpendiculaires. Une application de l'invention est décrite aux figures 3 et 4 où l'on a représenté schématiquement un couvercle 11 de cuve de réacteur nucléaire ; ce couvercle est traversé par une traversée de couvercle ou adaptateur 12. Dans cet adaptateur est disposée une manchette thermique 13. Sur la figure 4 qui est une vue de détail, on a représenté schématiquement une sonde conforme à la présente invention. Lorsque cette sonde se déplace dans la manchette 13 elle peut détecter avec une grande sensibilité des fissures longitudinales et des fissures circonférentielles de l'adaptateur 12. Les défauts longitudinaux seront détectés par l'élément récepteur 6 et les défauts circonférentiels par l'élément récepteur 5. Selon un mode de réalisation de l'invention, une sonde destinée à l'inspection d'un tube dont le diamètre est de 54 mm, à une bobine émettrice comportant 225 spires et son diamètre extérieur est de 20 mm. Le blindage présente un diamètre intérieur de 20 mm et un diamètre extérieur de 26 mm et les bobines réceptrices présentent un diamètre extérieur de 8 mm. Comme indiqué plus haut, l'élément récepteur 5 peut être disposé obliquement par rapport à la bobine émettrice 1 de manière à diminuer l'encombrement et à mieux adapter la forme de la sonde au profil de la manchette. L'invention permet donc d'inspecter la peau interne de l'adaptateur sans avoir à démonter la manchette. Dans le cas d'application illustrée aux figures 3 et 4, on voit que l'utilisation d'une sonde selon l'invention permet de détecter des défauts de l'adaptateur 12 au travers de la manchette thermique 13. Ceci constitue un avantage important par rapport aux dispositifs de détection par ultrasons utilisé généralement dans ce cas. L'invention peut également être utilisée pour effectuer un contrôle de tubes manchonnés, par exemple lors de la réparation des tubes de générateurs de vapeur. Encore une autre application de l'invention est la détection et la caractérisation des défauts dans les revêtements austéniques des cuves de réacteurs nucléaires. La description ci-dessus n'a été fournie qu'à titre d'exemple non limitatif et il est évident qu'on peut y apporter des modifications ou variantes sans sortir pour autant du cadre de la présente invention. En particulier, on peut utiliser des éléments récepteurs constitués par une seule bobine. Par ailleurs, on peut prévoir un nombre supérieur d'éléments récepteurs en adaptant leurs positions à la direction des défauts que l'on désire détecter. On peut également prévoir des blindages et des noyaux supplémentaires pour les différentes bobines. REVENDICATIONS 1. Appareil de contrôle non destructif par courants de Foucault de produits métalliques non magnétiques (2), comportant une bobine émettrice (1) alimentée en courant impulsionnel et dont l'axe (3) est perpendiculaire à la surface à contrôler et au moins une bobine réceptrice (51,52,61,62) disposée à côté de ladite bobine émettrice, sensiblement parallèlement à cette dernière et fournissant un signal induit par les défauts de surface du produit métallique (2) à contrôler, caractérisé en ce qu'il comporte au moins deux éléments récepteurs indépendants (5,6) disposés avec un espacement angulaire autour de la bobine émettrice (1). 2. Appareil de contrôle non destructif selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'il comporte deux éléments récepteurs (5,6) espacés angulairement de 90". 3. Appareil de contrôle non destructif selon la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce que chaque élément récepteur (5,6) comporte deux bobines réceptrices adjacentes (51,52;61,62) disposées de part et d'autre d'un plan radial (8;9) de la bobine émettrice (1) et montées en opposition de manière à réaliser une mesure différentielle. 4. Appareil de contrôle non destructif selon l'une des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que la bobine émettrice (1) est séparée des éléments récepteurs par un écran métallique (4). 5. Appareil de contrôle non destructif selon l'une quelconque des revendications 1 à 4, caractérisé en ce que le courant impulsionnel présente une forte composante en basses fréquences.