Brevet FR2823852A1 — publié le 20021025

précitée. PROCEDE POUR DETECTER UNE FISSURE TRAVERSANT LA PAROI D'UN TI3BE ET MESURER LA LONGUEUR DE LA FISSURE TRAVERSANTE La présente invention se rapporte à un procédé pour détecter une fissure traversant la paroi et pour mesurer la longueur de la fissure traversant la paroi et formée, en particulier, dans un tube de générateur de vapeur d'une installation de centrale nucléaire. 0 En général, les tubes de générateur de vapeur d'une installation de centrale nucléaire subissent souvent divers types de corrosion et d'endommagement mécanique en cours de fonctionnement, tels que la corrosion sous contrainte, les fissures, les piqûres (pitting), l'attaque (corrosion) inter-granulaire, l'usure, etc. De telles corrosions et dégradations constituent les principaux facteurs qui affectent la sécurité et l'intégrité des composants principaux des installations de centrales nucléaires. En particulier, l'apparition d'une fissure traversant la paroi d'un tube de générateur de vapeur peut provoquer une contamination sérieuse d'un système nucléaire et de l'environnement du fait de la fuite de réfrigérant primaire, y compris la contamination radioactive du circuit secondaire. En conséquence, il est très important de développer une technique avancée pour détecter l'évolution de la fissure traversant la paroi au cours du stade de développement initial de la fissure et pour mesurer la taille de la fissure et sa longueur avec précision. La formation et la croissance de toutes sortes de défauts dans un tube de générateur de vapeur sont habituellement inspectées et évaluées par un test ou essai non destructif pendant une inspection périodique en service qui est normalement mise en _uvre après chaque cycle de fonctionnement. Pour une inspection de tube de générateur de vapeur, un test aux courants de Foucault est habituellement utilisé afin de détecter et de mesurer diverses sortes de défauts. En général, on utilise principalement une sonde à bobine enroulée et une sonde tournante motorisce. En c e qui concerne l es détauts vo lumétriques form és d ans un tub e de générateur de vapeur, leurs tailles peuvent être déterminces à la base en termes de pourcentage de la profondeur du défaut rapporté à l'épaisseur de paroi en prenant en compte l'angle de phase dans la caractéristique du signal à courants de Foucault relative à ces genres de défauts. Cependant, cette évaluation présente un très faible niveau de confiance. R:\Brevets\i9500M959i doc- iSavrii2002- 1/9 Pour les défauts par fissures, d'autre part, la détection des fissures elles-mêmes et l'évaluation quantitative de la taille des fissures en utilisant un test par courants de Foucault, sont difficiles par comparaison avec les déLauts volumétriques. Du fait de ces difficultés techniques, ni un procédé de test pour détecter une s fissure, ni un procédé d'évaluation quantitative pour déterminer la taille des fissures, ni un critère propre de mesure pour un tube présentant un défaut ne sont clairement prescrits même dans les normes de test à courants de Foucault telles que les codes ASME (American Society of Mechanical Engineers). En outre, il est presque impossible de déterminer si une fissure pénètre o complètement à travers l'épaisseur de paroi d'un tube de générateur de vapeur et de mesurer la longueur de la fissure traversant la paroi. Habituellement, dans les installations de centrales nucléaires, la présence d'une fissure traversant la paroi d'un tube de générateur de vapeur est déterminée par un essai de pression in situ, qui constitue une façon indirecte de déterminer un état de fissuration d'un tube suspect en observant une fuite de réfrigérant à travers une fissure ou une variation de pression du réfrigérant. Ce procédé de test mécanique présente des inconvénients en ce qu'une déformation élargissant la fissure et permanente peut se produire à la suite de la pressurisation intentionnelle du côté primaire ou secondaire, en ce que la mesure de la longueur de la partie traversante de la fissure n'est pas possible, en ce que les résultats du test ne sont pas fiables, en ce que le test nocessite des frais et des durées d'essai considérables et en ce que des équipements de grande taille sont nécessaires. En conséquence, il est souhaitab le de développ er un pro cédé qui pui ss e détecter les fissures traversant la paroi et mesurer avec précision la longueur de la 2s partie traversante de la fissure en utilisant des signaux à courants de Foucault collectés à partir d'inspections périodiques. La présente invention se rapporte à un procédé de test par courants de Foucault qui peut détecter les fissures traversant la paroi formées dans un tube de générateur de vapeur et qui peut mesurer avec précision la longueur traversante de la fissure en utilisant une sonde tournante motorisée. De façon plus détaillée, la présente invention est caractérisce en ce qu'on détecte une fissure traversant la paroi et on mesure la longueur de la partie traversante de la fissure en rapportant les valeurs caractéristiques d'amplitude des signaux à courants de Foucault, qui sont générées lorsqu'une bobine plate, ou une 3s combinaison d'une bobine plate et de l'une parmi une bobine supplémentaire ponctuelle, une bobine axiale et une bobine circonférentielle prévues circonférentiellement sur la surface d'une sonde tournante motorisce, passe devant la R:\Brevds\19500\19591 doc - 18 avril 2002 - 219 fissure tout étant entrâînée en rotation en spirale, vers des positions le long de la longueur de la fissure. En conséquence, la présente invention a été réalisée en gardant à l'esprit les problèmes ci-dessus apparaissant dans l'art antérieur, et un objet de la présente invention consiste à proposer un procédé non destructif unique, qui soit capable de déterminer de façon précise si une fissure formée dans un tobe de générateur de vapeur d'une installation de centrale nucléaire est une fissure traversant la paroi ou une fissure ne traversant pas la paroi et de mesurer avec précision la longueur de la fissure traversant la paroi en utilisant une courbe d' amplitude des signaux à courants o de Foucault d'une sonde tournante motorisce. Afin de réaliser l'objet ci-dessus, la présente invention propose un procédé pour détecter la fissure traversant la paroi et mesurer la longueur de la fissure traversant la paroi dans un tube de générateur de vapeur, en particulier d'une installation centrale nucléaire, caractérisé en ce qu'on détecte la fissure traversant la paroi et on mesure la longueur de la fissure traversant la paroi en mesurant le nombre et les positions des points d'inflexion sur un graphique qui est tracé en rapportant les valeurs caractéristiques d'amplitude des signaux à courants de Foucault aux positions correspondantes sur la longueur de la fissure, valeurs qui sont générées lorsqu'une bobine d'une sonde tournante motorisée passe devant la fissure tout en étant entrâînce en rotation en spirale, de façon à se positionner dans le sens de la longueur de la fissure. De préférence, la bobine de la sonde tournante motorisée est constituce d'une bobine plate, ou bien de la combinaison d'une bobine plate et de l'une parmi une bobine supplémentaire ponctuelle, une bobine axiale et une bobine circonférentielle. Selon une variante de l'invention, les valeurs de différence entre les valeurs caractéristiques d'amplitude de deux bobines différentes sont rapportées aux positions selon la longueur d'une fissure. Il est avantageux qu'au moins l'une des deux bobines différentes soit une bobine plate. Le procédé peut être mis en _uvre en utilisant un programme d'ordinateur. D'autres objets, caractéristiques et avantages de la présente invention apparâîtront à la lecture de la description détaillée suivante de modes de réalisation, faite à titre non limitatif et en regard du dessin annexé dans lequel: la figure l est une vue montrant un processus dans lequel un tube de générateur de vapeur subit un test par courants de Foucault au moyen d'une sonde tournante motorisée, et dans lequel des signaux à courants de Foucault sont obtenus et les valeurs caractéristiques d'amplitude des signaux à courants de Foucault sont reliées à la position selon la longueur de la fissure. R:\Brevets\19500\19591.doc -18 aYil 2002 - 3/9 - la figure 2 est un graphique montrant un procédé dans lequel la fissure axiale traversant la paroi d'un tube de générateur de vapeur est détectée et la longueur de la fissure traversant la paroi est mesurée en utilisant les valeurs caractéristiques d'amplitude du signal à courants de Foucault à partir d'une bobine plate; et s - la figure 3 est un graphique montrant un procédé dans lequel la fissure axiale traversant la paroi d'un tube de générateur de vapeur est détectée et la longueur de la fissure traversant la paroi est mesurée en utilisant les différences entre les valeurs caractéristiques d'amplitude des signaux à courants de Foucault à partir d'une bobine plate et d'une bobine supplémentaire ponctuelle. o Une sonde rotative motorisée insérée à l'intérieur d'un tube de générateur de vapeur est déplacée le long de la longueur du tube à une vitesse constante tout en tournant à une vitesse de rotation constante. La bobine de la sonde tournante motorisée est constituce d' une bobine plate, ou de la combinai son d'une bobine plate et de l'une parmi une bobine supplémentaire ponctuelle, une bobine axiale et une bobine circonférentielle. La sonde toumante motorisoe et sa structure sont classiques, et en conséquence leur illustration et leur description détaillées sont omises. Lorsqu'une fissure est présente dans un tube de générateur de vapeur, un signal à courants de Foucault est induit dans la bobine de la sonde toumante motorisce, et est converti en données numériques et est stocké au moyen d'un ordinateur. Comme la sonde toume, un signal à courants de Foucault peut être obtenu lorsque la bobine passe devant la fissure. La sonde toumante motorisée est déplacce selon la longueur du tube de générateur de vapeur pendant qu'elle toume de sorte que la fissure traversant la paroi dans le tube peut étre détectée avec précision et que la longueur de la fissure traversant la paroi peut étre mesurée avec précision sur un graphique qui est tracé en rapportant les valeurs caractéristiques d'amplitude des signaux à courants de Foucault aux positions sur la longueur de la fissure. En fait, pour une fissure traversant la paroi, la courbe des valeurs caractéristiques d'amplitude rapportée aux positions en longueur de la fissure, présente trois points d'inflexion, et la longueur entre deux points de maximum constitue la longueur de la partie de la fissure traversant la paroi. La présente invention est décrite en référence à un mode de réalisation prétéré et aux dessins annexés. La figure 1 est une vue montrant un processus dans lequel un tube de 3s générateur de vapeur subit un essai aux courants de Foucault au moyen d'une sonde toumante motorisce, dans lequel des signaux à courants de Foucault sont obtenus et les valeurs caractéristiques d'amplitude des signaux à courants de Foucault sont rapportées aux positions en longueur d'une fissure. Comme représenté à la figure 1, R:\Brevets\ 19500\19591 doc - 18 avril 2002 - 4/9 une fissure axiale 2 existe sur un tube 1 de générateur de vapeur. La sonde tournante motorisée, représentée schématiquement par une flèche 3 sur la figure 1, est insérce dans le tube 1 de générateur de vapeur, et est déplacée selon la longueur du tube 1 à une vitesse déterminée, tout en étant entramé en rotation à une certaine vitesse de s rotation. Lorsque la bobine de la sonde tournante motorisée s'approche de la fissure 2, un signal à courants de Foucault est progressivement induit. Les positions o la bobine rencontre la fissure 2 sont désignées par xl, x2, x3,...., x8. Lorsque la bobine se déplace en s'éloignant des positions, le signal à courants de Foucault s'évanouit progressivement. Un graphique des valeurs caractéristiques d' amplitude en relation o aux positions en longueur de la fissure 2 est tracé en portant sur le graphique les positions o les signaux à courants de Foucault sont obtenus, c'est-à-dire les positions selon la longueur de la fissure 2, selon l'axe des x, et en portant sur le graphique les valeurs caractéristiques d'amplitude des signaux à courants de Foucault obtenues à des positions correspondantes selon l'axe des y (voir les figures 2et3). Sur la figure 2, on peut déterminer si la fissure axiale 2 pénètre complètement ou non l'épaisseur de la paroi du tube, et on peut aussi mesurer la longueur de la fissure traversant la paroi. La longueur de la fissure axiale est de 6,0 mm à la fois pour la fissure axiale traversant la paroi et pour les fissures axiales ne traversant pas la paroi (voir les rétérences numériques 4 et 5, respectivement). L'essai ou test aux courants de Foucault est réalisé en utilisant une sonde tournante motorisée équipée d'une bobine plate. Pour la fissure traversant la paroi, lorsque les valeurs caractéristiques d'amplitude des signaux à courants de Foucault, qui sont obtenues lorsque la bobine passe devant la fissure, sont rapportées aux positions selon la longueur de la fissure, trois points d'inflexion apparaissent. Dans ce cas, la position de la valeur maximum d'amplitude est l'emplacement de la transition entre la partie traversant la paroi et la partie ne traversant pas la paroi, de sorte que la longueur 6 de la partie de la fissure traversant la paroi peut étre obtenue avec précision en mesurant la distance entre deux positions de maximum. La longueur 6 mesurce de cette fa,con est de 5,9 mm, et concide sensiblement avec les 6,1) mm qui sont mesurés par le procédé de mesure direct. La fissure qui ne traverse pas la paroi présente un seul point d'inflexion, de sorte que les fissures traversant la paroi et ne traversant pas la paroi peuvent être clairement distinguées l'une de l'autre. Le mode de réalisation décrit ci-dessus utilise les valeurs caractéristiques d'amplitude obtenues à partir de la 3s bobine plate, mais des résultats similaires sont obtenus également à l'aide des valeurs caractéristiques d'amplitude fournies à partir d'une bobine supplémentaire ponctuelle, d'une bobine axiale ou d'une bobine circonférentielle. R:\Brev"s\1950019591 doc - 18 avnl 2002 - 5/9 6 2823852 En outre, lorsque les valeurs de différence entre les valeurs caractéristiques d' amplitude de la bobine plate et d'une autre bobine sont rapportées aux positions dans le sens de la longueur d'une fissure, on obtient les mêmes résultats. La figure 3 est un graphique dans lequel les valeurs de différence entre les valeurs caractéristiques d' amplitude de la bobine plate et d'une autre bobine (valeurs qui sont obtenues pendant que des tests à courants de Foucault sont réalisés pour des fissures traversant la paroi et des fissures ne traversant pas la paroi selon la figure 2 en utilisant une sonde tournante motorisée équipée d'une bobine plate et d'une bobine supplémentaire ponctuelle), sont rapportées aux positions dans le sens de la o longueur de la fissure 2. Pour la fissure traversant la paroi (voir la référence numérique 7), il apparaît trois points d'inflexion qui sont beaucoup plus évidents par comparaison avec la figure 2. La longueur 8 de la partie traversante de la fissure peut être obtenue en mesurant la longueur entre deux points de maximum. La longueur 8 mesurée de cette manière est de 5,9 mm, et coincide sensiblement avec les 6,0 mm qui sont mesurés au cours d'une mesure directe. La fissure non traversante (voir la réLérence numérique 9) présente un seul point d'inflexion, et offre donc une caractéristique considérablement différente de celle de la fissure complètement pénétrante, de manière à permettre de déterminer avec précision si une fissure pénètre ou non complètement l'épaisseur de la paroi du tube. Le nombre des signaux d'amplitude à courants de Foucault, qui sont obtenus par rapport à une fissure d'une certaine longueur, est différent en fonction de la vitesse de rotation de la sonde et de la vitesse de tirage selon laquelle la sonde est déplacce dans la direction longitudinale du tube de générateur de vapeur. En conséquence, si la vitesse de rotation de la sonde est augmentée, ou si la vitesse de tirage de la sonde est augmentée, le nombre des signaux d'amplitude obtenus pour chaque unité de longueur est augmenté, en donnant ainsi des résultats plus précis. Afin d'obtenir des résultats précis, il est nécessaire de réaliser une correction du signal à courants de Foucault avant le test aux courants de Foucault. La correction du signal à courants de Foucault est réalisée en utilisant un spécimen d'étalonnage standard dans lequel des fissures complètement pénétrantes de différentes longueurs sont formées axialement et circonférentiellement et des fissures partiellement pénétrantes de différentes profondeurs sont formoes sur un tube présentant le même matériau et les mêmes spécifications que le tabe de générateur de vapeur à tester. Un programme d'ordinateur peut être utilisé pour détecter les fissures traversant la paroi et pour mesurer la longueur de la partie traversant la paroi de la fissure dans le tube de générateur de vapeur, en utilisant les valeurs caractéristiques d'amplitude des signaux à courants de Foucault qui sont générés lorsque la bobine de R:\Brevets\19500\19591 doc -18 avril 2002 - 6/9 la sonde tournante motorisée passe devant la fissure pendant qu'elle tourne en spirale. Le mode de réalisation décrit ci- dessus est expliqué seulement à titre d'exemple. Tous les procédés de détection et de mesure qui comprennent un concept dans lequel la fissure traversant la paroi est détectée et la longueur traversant la paroi de la fissure est mesurée en se rapportant aux valeurs caractéristiques d'amplitude des signaux à courants de Foucault, qui sont générés lorsque la bobine de la sonde tournante motorisée passe devant la fissure tout en tournant en spirale, selon une position dans le sens de la longueur de la fissure, tombent sous la portée de la o présente invention. Lorsque le procédé de la présente invention est appliqué à un test ou essai non destructif pour des tubes de générateur de vapeur d' installations de centrales nucléaires, on peut déterminer avec précision si une fissure pénètre à travers la totalité de l'épaisseur de la paroi du tube de générateur de vapeur et la longueur de la fissure traversant la paroi est mesurée avec précision. En conséquence, l'intégrité des tubes du générateur de vapeur est prédite et évaluée avec précision, les tubes endommagés peuvent étre réparés le cas échéant et on peut empêcher le fluide réfrigérant de fuir du côté primaire vers le côté secondaire. En particulier, dans certains pays, toute fuite de réfrigérant du côté primaire est interdite, et il est important de déterminer à l'avance si une fissure va traverser complètement l'épaisseur de la paroi du générateur de vapeur. Le procédé selon la présente invention peut être utilisé pour satisfaire à une telle exigence. Bien que les modes de réalisation préférés de la présente invention aient été décrits à des fins d'illustration, l'homme de l' art appréciera que de nombreuses modifications, additions et substitutions sont possibles sans sortir de la portée et de l ' esprit de l' invention. R:\Brevets\19500\19591.doc. 18 avril Z002 - 7/9 - REVENDICATIONS 1. Procédé pour détecter une fissure traversant la paroi et mesurer la longueur de la fissure traversant la paroi dans un tube de générateur de vapeur, en particulier d'une installation de centrale nucléaire, caractérisé en ce que: on détecte la fissure traversant la paroi et on mesure la longueur de la fissure traversant la paroi en mesurant le nombre et les positions des points d'inflexion d'un graphique qui est tracé en rapportant les valeurs caractéristiques d' amplitude de signaux à courants de Foucault qui sont générées lorsqu'une bobine d'une sonde 0 tournante motorisoe passe devant la fissure tout en étant entrâînée en rotation en spirale, de façon à se positionner dans le sens de la longueur. 2. Procédé selon la revendication 1, dans lequel la bobine de la sonde tournante motorisce est constituée d'une bobine plate, ou de la combinaison d'une bobine plate et de l'une parmi une bobine supplémentaire ponctuelle, une bobine axiale et une bobine circonférentielle. 3. Procédé selon la revendication 1 ou 2, dans lequel les valeurs de différence entre les valeurs caractéristiques d'amplitude de deux bobines différentes sont rapportées aux positions selon la longueur d'une fissure. 4. Procédé selon la revendication 3, dans lequel au moins l'une des deux bobines différentes est une bobine plate.