Brevet FR2728970A1 — publié le 19960705

La présente invention concerne un procédé de localisation d'un défaut de revêtement d'une conduite métallique, par exemple en acier, enfouie dans un électrolyte, par exemple enterrée dans un sol, et un dispositif pour sa mise en oeuvre. Les réseaux de conduites métalliques véhiculant un fluide à haute pression sont généralement protégés contre la corrosion à l'aide d'une protection dite passive et/ou d'une protection active dite cathodique. La protection passive consiste généralement à revêtir la conduite d'une ou plusieurs couches d'un matériau isolant approprié, par exemple du polyéthylène ou en fibres à liant hydrocarboné. La protection cathodique vise à empêcher électrochimiquement la corrosion de la conduite au niveau des défauts d'isolement ou "lacunes" du revêtement, en injectant un courant continu de protection cathodique le long du réseau. Le courant de protection cathodique permet d'établir au niveau du métal nu en contact avec le sol un potentiel électrochimique tel que la corrosion du métal ne puisse se produire, ce potentiel de protection étant généralement de l'ordre de -850 mV. Toutefois, le revêtement des conduites peut être détérioré par des agressions d'origine multiple, par exemple lors d'une fouille ou de travaux à proximité d'un réseau de conduites, ce qui peut multiplier le nombre de défauts de revêtement ou leur taille et conduire ainsi à un affaiblissement critique de la protection cathodique du réseau. On connaît déjà des procédés pour localiser des défauts de revêtement sur des conduites métalliques véhiculant du gaz. Un premier procédé connu consiste à injecter entre la conduite et une prise de terre un signal alternatif sinusoïdal basse fréquence, dont la fréquence est généralement fixée entre 400 Hz et 10 KHz, ce qui engendre un champ électromagnétique dans le sol au niveau d'un défaut de revêtement. Un opérateur cheminant le long de la conduite peut alors localiser le défaut en détectant un affaiblissement discontinu du signal reçu à l'aide d'un moyen auditif tel qu'un capteur du type bobine d'induction munie d'un amplificateur et d'un écouteur qui transforme le signal électrique reçu en signal sonore. Un autre procédé, généralement connu sous le nom de "Pearson", est illustré sur les figures annexées 1 et 2. Ce procédé consiste à engendrer une tension alternative sinusoïdale, de fréquence égale par exemple à 1 KHz, à laide d'un générateur 1 entre une prise de terre 2 et une prise de potentiel 3 sur la conduite 4 au niveau d'un accès à celleci, ce qui fait circuler un courant électrique alternatif sur la conduite 4 dans la direction de la flèche F. Au niveau d'un défaut de revêtement 5 sur la conduite 4, le courant électrique s'échappe dans le sol, tel que représenté par les flèches i, et le courant circulant ainsi dans le sol entre le défaut 5 et la prise de terre 2 engendre des lignes de champ et des sphères de tension équipotentielles 6 centrées sur le défaut (voir figure 3). Deux opérateurs 7 se déplaçant le long de la conduite 4 peuvent alors localiser le défaut 5 en détectant en surface une différence de potentiel entre deux piquets 8 plantés dans le sol S et reliés par un voltmètre 9, les piquets 8 étant maintenus à une distance constante entre eux par les deux opérateurs 7 respectivement. On a représenté en A le long de la conduite 4 sur la figure 1 le signal représentatif du gradient de potentiel ainsi détecté par les opérateurs et l'on constate que l'amplitude du signal détecté augmente en s'approchant du défaut de revêtement 5. Cette augmentation d'amplitude est illustrée schématiquement sur la figure 2 par l'aiguille 9a du voltmètre 9 qui se déplace de la gauche vers la droite au fur et à mesure que l'on se rapproche du défaut 5. Le procédé "Pearson" peut être également utilisé en produisant une tension continue. Toutefois, les procédés actuellement connus présentent l'inconvénient d'être sensibles aux perturbations provoquées par des générateurs de fréquence voisine ou harmonique, tels que des câbles souterrains ou aériens de télécommunication ou d'énergie, ou par des masses métalliques proches de la conduite à contrôler, tels que des véhicules en stationnement, ce qui rend la détection des défauts de revêtement particulièrement difficile en zone urbaine. En outre, ces procédés sont généralement lents à mettre en oeuvre car ils nécessitent d'effectuer des mesures pas à pas le long de la conduite. La présente invention a donc pour but d'éliminer les inconvénients précités et de proposer un procédé de localisation d'un défaut de revêtement d'une conduite métallique qui ne soit pas perturbé par des sources de courant voisines et qui soit de mise en oeuvre rapide et simple. A cet effet, la présente invention a pour objet un procédé de localisation d'un défaut de revêtement d'une conduite métallique enfouie dans un sol, consistant à engendrer une tension entre une prise de terre et une prise de potentiel sur la conduite, de manière à injecter un courant électrique dans celle-ci, et détecter en surface entre deux électrodes plantées dans le sol une différence de potentiel engendrée par la circulation du courant dans le sol entre le défaut à localiser et la prise de terre, caractérisé en ce que la tension engendrée est périodique et de signe constant et en ce que le procédé consiste en outre à indiquer la direction du défaut à localiser en fonction du signe de la différence de potentiel détectée. Avantageusement, la tension engendrée est de signe négatif de manière à former une protection cathodique ou s'ajouter à la protection cathodique existante. Selon une autre caractéristique de l'invention, le procédé consiste à coder la tension engendrée en plusieurs séries d'impulsions rapprochées, chaque série étant espacée d'une période de silence prédéterminée. Les séries d'impulsion précitées peuvent résulter des oscillations de relaxation d'un condensateur. Selon une autre caractéristique de l'invention, les deux électrodes précitées sont orientées dans une direction non perpendiculaire à la direction longitudinale de la conduite pour déterminer la position longitudinale du défaut sur la conduite. On peut encore selon l'invention placer les électrodes perpendiculairement à la conduite pour détecter sa position dans une direction transversale à ladite conduite, dans le cas par exemple où l'on n'a pas recherché préalablement sa position à l'aide d'un autre moyen adapté. La présente invention vise également un dispositif pour la mise en oeuvre du procédé défini ci-dessus, du type comportant un générateur de tension reliant une prise de terre à une prise de potentiel sur la conduite, et un appareil de mesure de la différence de potentiel entre deux électrodes à planter en surface du sol, caractérisé en ce que le générateur précité engendre une tension périodique de signe constant et en ce que l'appareil de mesure est un récepteur à zéro central de part et d'autre duquel peut basculer une aiguille. Selon une autre caractéristique de l'invention, un condensateur est intégré au générateur précité pour engendrer une tension codée en une série d'impulsions résultant des oscillations de relaxation de ce condensateur. Selon une autre caractéristique de l'invention, un amplificateur à gain variable est associé à l'appareil de mesure précité pour détecter des défauts de revêtement sur une conduite se trouvant jusqu'à plusieurs dizaines de mètres de profondeur. On peut prévoir aussi que l'appareil de mesure comporte un système de remise à zéro automatique de l'aiguille précitée, du type par exemple engendrant une contre-tension dans le récepteur pour annuler la tension engendrée par des sources d'énergie extérieures ou par un sol non homogène entre les deux électrodes. L'invention sera mieux comprise et d'autres buts, caractéristiques, détails et avantages de celle-ci apparaîtront plus clairement au cours de la description explicative qui va suivre d'un mode de réalisation particulier actuellement préféré de l'invention, donné uniquement à titre d'exemple illustratif et non limitatif, en référence aux dessins schématiques annexés, dans lesquels - la figure 1 est une vue schématique et partiellement en coupe représentant un dispositif connu de localisation d'un défaut de revêtement sur une conduite - la figure 2 est une représentation fonctionnelle de la figure 1 - la figure 3 est une vue schématique et de dessus de la figure 2, mais représentant le dispositif conforme à la présente invention - la figure 4 est un graphique représentant l'amplitude du signal injecté dans la conduite en fonction du temps conformément au procédé de l'invention ; et - la figure 5 est une vue schématique et en coupe d'un exemple d'application du procédé de l'invention, cette vue n'étant pas à l'échelle. Selon l'exemple de réalisation représenté sur la figure 3, le dispositif de l'invention comporte un générateur de tension 11 produisant une tension périodique de signe constant, à la place du générateur de tension sinusoïdale alternative 1 du dispositif connu représenté sur les figures 1 et 2. Le dispositif de l'invention comporte en outre un appareil de mesure 19, tel qu'un voltmètre, à zéro central, de sorte que son aiguille 19a puisse basculer d'un côté ou de l'autre du zéro central. On voit sur la figure 3 que le générateur 11 produit un signal C de signe constamment négatif et présentant une série d'impulsions rapprochées 12, chaque série étant espacée d'une période de "silence" T. Entre chaque série d'impulsions 12, la tension est maintenue constante (voir figure 3) et peut être nulle (voir figure 4). Lorsque la tension n'est pas nulle au cours de la période T, cette tension résiduelle constante peut être due au courant de protection cathodique ou au couple galvanique entre la prise de terre et la conduite. Bien entendu, le nombre d'impulsions 12 peut être quelconque, par exemple égal à trois. Chaque impulsion 12 présente une montée verticale et un affaiblissement exponentiel, mais on peut bien entendu remplacer cette forme de signal par toute autre forme adaptée, tel qu'un signal à créneaux. On peut choisir par exemple la période T précitée égale à trois secondes, les impulsions de chaque série étant espacées d'environ 1 s, et l'amplitude de chaque impulsion pouvant varier entre 2 et 120 V par exemple. On voit sur la figure 3 que les piquets 8 ne doivent pas nécessairement se trouver au droit de la conduite 4 mais peuvent être décales légèrement par rapport à celle-ci, voire même inclinés. La distance séparant les piquets 8 doit rester sensiblement constante et égale par exemple à 1 ou 2 m. Lorsque les deux piquets 8 sont plantés dans une direction perpendiculaire à la direction longitudinale de la conduite, la position de l'aiguille 19a par rapport au zéro central permet alors de déterminer la position transversale de la conduite, en présence bien entendu d'un défaut sur celle-ci. La figure 5 représente un exemple réel d'application du dispositif de l'invention à une conduite 4 traversant le lit L d'une rivière R. Bien que cela ne soit pas représenté sur la figure 5, un émetteur conforme à l'invention est raccordé à la conduite 4, entre une prise de terre et une prise de potentiel au niveau d'un point d'accès à la conduite, à une distance d'environ 3 km de la zone de recherche représentée sur la figure 5. Le procédé de l'invention a permis de détecter sur la conduite 4 quatre défauts indiqués respectivement par 5a, 5b, 5c et 5d sur la figure 5. Le défaut de revêtement 5a a été détecté sous la berge droite Bd sur la figure 5, malgré la présence d'une gaine de béton 13 entourant la conduite à une profondeur d'environ 8 m. Le défaut 5a a été repéré avec une grande précision par le récepteur de l'invention. Le défaut 5b a également été repéré avec une très grande précision au niveau où la conduite se trouve sous le lit L de la rivière et au voisinage de la berge droite Bd. Le défaut 5c a été localisé dans une zone d'environ 10 m de long sous le lit L constitué de graviers. En cette zone, la conduite est enfouie à environ 20 ni à partir du lit L. Le défaut 5d a été localisé sur la berge gauche Bg sur la figure 5, dans une zone d'environ 5 m de long surplombant la conduite qui se trouve à une profondeur d'environ 8 m. On va maintenant décrire brièvement le fonctionnement du dispositif de l'invention, en référence aux figures 3 et 4. On produit d'abord le signal C à l'aide du générateur de tension 11, ce signal étant détecté au niveau du récepteur 19, du fait de la sortie du courant électrique au niveau du défaut de revêtement 5. On voit sur la figure 3 que les deux piquets 8 reliés au récepteur 19 permettent de mesurer la différence de potentiel entre deux cercles équipotentiels 6 passant par ces derniers. Dans sa position la plus à gauche sur la figure 3, l'aiguille 19a du récepteur 19 bascule vers la droite étant donné que les lignes de gradient de potentiel s'atténuent en s'éloignant du défaut 5. Dans la position centrale sur la figure 3, le récepteur 19 indique une différence de potentiel nulle étant donné que les piquets 8 se trouvent au niveau d'un même cercle équipotentiel. Dans la position la plus à droite sur la figure 3, l'aiguille 19a bascule vers la gauche étant donné que l'atténuation du gradient de potentiel s'effectue dans la direction opposée à celle de la position la plus à gauche. On voit par conséquent qu'il est très facile de détecter la position du défaut de revêtement 5 en visualisant le basculement de l'aiguille 19a vers le défaut sur le cadran du voltmètre 19. Bien entendu, si on injecte une tension positive à partir du générateur 11, l'aiguille 19a basculera alors dans la direction opposée à celle du défaut 5, mais ceci ne change en rien le principe de l'invention. En outre, le fait de prévoir un signal avec série d'impulsions 12 dans le signal C provoque un basculement saccadé de l'aiguille 19a en direction du défaut 5 d'une manière très reconnaissable et qui ne peut être confondu avec des sources d'énergie voisines, le cas échéant. Bien que la présente invention ait été décrite en liaison avec un mode de réalisation particulier, il est bien évident qu'elle n'y est nullement limitée qu'on peut lui apporter de nombreuses variantes et modifications sans pour autant sortir de son cadre, ni de son esprit. REVENDICATIONS 1. Procédé de localisation d'un défaut de revêtement (5) d'une conduite métallique (4) enfouie dans un sol (S), consistant à engendrer une tension entre une prise de terre (2) et une prise de potentiel (3) sur la conduite, de manière à injecter un courant électrique dans celle-ci, et détecter en surface entre deux électrodes (8) plantées dans le sol une différence de potentiel engendrée par la circulation du courant dans le sol entre le défaut à localiser et la prise de terre, caractérisé en ce que la tension engendrée (C) est périodique et de signe constant et en ce que le procédé consiste en outre à indiquer la direction du défaut à localiser en fonction du signe de la différence de potentiel détectée. 2. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que la tension engendrée est de signe négatif. 3. Procédé selon la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce qu'il consiste à coder la tension engendrée (C) en plusieurs séries d'impulsions rapprochées (12), chaque série étant espacée d'une période de silence prédéterminée (T). 4. Procédé selon la revendication 3, caractérisé en ce que les séries d'impulsion précitées (12) résultent des oscillations de relaxation d'un condensateur. 5. Procédé selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce qu'il consiste à placer les électrodes précités (8) dans une direction non perpendiculaire à la conduite (4) pour déterminer la position longitudinale du défaut sur la conduite. 6. Procédé selon la revendication 5, caractérisé en ce qu'il consiste en outre à placer au préalable les électrodes perpendiculairement à la conduite pour détecter la position de la conduite dans une direction transversale à ladite conduite. 7. Dispositif pour la mise en oeuvre du procédé selon l'une quelconque des revendications précédentes, du type comportant un générateur de tension (1, 11) reliant une prise de terre (2) à une prise de potentiel (3) sur la conduite (4), et un appareil de mesure (9, 19) de la différence de potentiel entre deux électrodes (8) à planter en surface du sol (S), caractérisé en ce que le générateur précité (11) engendre une tension périodique de signe constant et en ce que l'appareil de mesure (19) est un récepteur à zéro central de part et d'autre duquel peut basculer une aiguille (19a). 8. Dispositif selon la revendication 7, caractérisé en ce qu'un condensateur est intégré au générateur précité (11) pour engendrer une tension codée en une série d'impulsions résultant des oscillations de relaxation de ce condensateur. 9. Dispositif selon la revendication 7 ou 8, caractérisé en ce qu'un amplificateur à gain variable est associé à l'appareil de mesure précité (19). 10. Dispositif selon lune quelconque des revendications 7 à 9, caractérisé en ce que appareil de mesure comporte un système de remise à zéro automatique de l'aiguille.