Brevet FR2830081A1 — publié le 20030328

La présente invention concerne un dispositif et une méthode pour réaliser une inspection in situ de conduites flexibles capable de détecter des ruptures ou des amorces de rupture (fissures) dans des fils métalliques de renfort constituant les différentes couches des conduites. Les conduites flexibles visées en priorité par la présente invention sont, de préférence, les canalisations de liaison fond- surface (risers) des supports flottants en mer (plate-forme, FPSO, TLP, etc. ) pour l'exploitation de gisements pétroliers. Ces conduites subissent des cycles de sollicitations mécaniques sévères dus à la houle et/ou aux courants, ce qui nécessite des contrôles à intervalles réguliers. On connaît déjà des techniques de radiographies, mais les moyens sont mal adaptés au contrôle de conduites multicouches armées par des fils métalliques de renfort, que ce soit en extrémité ou en longueur courante. Ainsi, la présente invention concerne un dispositif de contrôle par radioscopie des parois d'une conduite. Il comporte un détecteur de rayonnement ionisant placé à l'intérieur de la conduite, une source de rayonnement ionisant placée à l'extérieur de la conduite sensiblement en face du détecteur, et des moyens de numérisation des signaux provenant du détecteur. Le détecteur peut comprendre des moyens de transformation des rayonnements détectés en rayonnement visible. Le détecteur peut être un amplificateur de brillance ou un écran numérique. Dans une autre variante, le détecteur peut être du type écran luminescent. Des moyens de renvoi des rayonnements visibles peuvent être placés dans la conduite de façon à transmettre lesdits rayonnements visibles hors du flux de rayonnement ionisant. Des moyens de renvoi peuvent être du type miroir ou prisme. Le dispositif peut comporter une caméra numérique placée dans la conduite hors du flux de rayonnement ionisant. Il peut comporter des moyens de motorisation permettant la rotation du détecteur sensiblement autour de l'axe de la conduite. Il peut aussi comporter des moyens de positionnement du détecteur en face de la source. La présente invention concerne également une méthode de contrôle des parois d'une conduite, dans laquelle on effectue les étapes suivantes : - on place une source de rayonnement ionisant à l'extérieur de la conduite, - on place un détecteur du rayonnement ionisant à l'intérieur de la conduite, - on transforme le rayonnement détecté après passage à travers de la paroi de la conduite en un rayonnement visible, - on dispose dans la conduite de moyens de renvoi dudit rayonnement visible pour transmettre ledit rayonnement hors de la zone de rayonnement ionisant, - on numérise l'image donnée par le rayonnement visible, - on traite l'image numérisée pour détecter des défauts dans ladite paroi de la conduite. L'invention sera mieux comprise et ses avantages apparaîtront plus clairement à la lecture de la description d'un exemple de réalisation, nullement limitatif, et illustré par les figures ci-après annexées, parmi lesquelles : - la figure 1 montre schématiquement en coupe le principe de l'invention, - la figure 2 illustre schématiquement le dispositif de mise en oeuvre du contrôle d'une conduite. Le contrôle par rayonnements ionisants consiste à éclairer l'objet à contrôler par un rayonnement capable de le traverser et d'être révélé par un détecteur situé de l'autre coté de l'objet par rapport à la source ionisante. D'où les deux grandes classes d'équipements : les sources et les détecteurs. On peut théoriquement utiliser des sources de rayonnements X, des sources Gamma, ou des accélérateurs. La source X présente l'avantage de n'émettre que si elle est alimentée, mais est relativement lourde et encombrante. De plus, il faut prévoir une alimentation électrique. La source Gamma est peu encombrante et autonome, mais présente le désavantage d'émettre constamment et donc d'être soumise à une réglementation lourde et contraignante. Les accélérateurs sont des sources X de très haute énergie dans lesquels l'accélération est décuplée par des phénomènes ondulatoires ou cycliques. Ces sources permettent de traverser de fortes épaisseurs d'acier, mais sont difficiles à rendre inoffensives pour l'entourage et sont relativement onéreuses. Les détecteurs sont de deux types : radiographique et radioscopique. La radiographie classique consiste à impressionner un film photographique (émulsion argentique). Le film est le détecteur qui a la meilleure résolution (correspondant à la finesse du grain de l'émulsion), et il présente l'avantage considérable de permettre l'intégration, c'est à dire l'accumulation du rayonnement pendant une durée d'exposition qui peut être très longue (quelques heures) de manière à obtenir une image malgré des épaisseurs traversées très importantes ou/et une puissance de source limitée. En revanche, sauf pour l'examen de zones précises de faible surface, sa mise en oeuvre n'est pas adaptée au contrôle des conduites offshore, car même en réduisant les durées d'exposition, il faudrait encore aller changer de film à chaque prise de vue. Il existe des films réutilisables, qui sont lus et"effacés"après exposition par des appareils adaptés, générant des images numériques exploitables sur un ordinateur. Cependant, les performances d'intégration et de résolution sont très inférieures à celles du film argentique, et le problème de la manipulation à chaque exposition demeure. La radioscopie consiste à produire une image immédiate, en général sur un écran que l'on peut observer. Contrairement à la radiographie, elle permet d'observer des phénomènes dynamiques, mais c'est souvent au détriment de la qualité de l'image, car il ne peut plus être question d'intégration, et les écrans employés n'atteignent jamais la finesse de grain d'une émulsion photographique. Les sources employées sont généralement nettement plus puissantes que pour la radiographie. Les détecteurs utilisés en radioscopie sont : l'amplificateur de brillance, peu adapté au contrôle d'objets comportant de nombreux fils métalliques, car trop sensible au magnétisme. l'écran luminescent, transformant le rayonnement X ou Gamma en rayonnement visible. Il s'agit d'une plaque plus ou moins épaisse d'un matériau luminescent sous rayonnement ionisant, en général de l'oxysulfure de Gadolinium. Ce système a été employé très longtemps en radioscopie médicale, les utilisateurs portant des lunettes et des tabliers plombés pour se protéger. Actuellement, une caméra permet d'observer l'écran sans s'exposer au rayonnement, et des moyens de renvoi optique, miroir ou prisme, permettent également de protéger la caméra si nécessaire. Une caméra numérique permet une exploitation directe de l'image par un ordinateur. Un exemple d'un tel système est commercialisé par la société ICAP (France) sous le nom VISICAP. Cet ensemble commercial est relativement encombrant et n'est pas adapté aux utilisations en ambiance marine. - l'écran numérique : il s'agit d'un écran comportant trois couches : un écran à l'oxysulfure de Gadolinium transformant le rayonnement X ou Gamma en rayonnement visible ; une matrice de diodes transformant le signal lumineux en signal électrique ; des moyens électroniques associés et protégés du rayonnement par une plaque de plomb. Un des avantages de ce système est d'être le plus sensible des systèmes de radioscopie et d'être facilement transposable dans un environnement industriel. Un exemple d'écran numérique de ce type est le système FLASHSCAN de la société Thalès (France). Le principe de la présente invention consiste à acquérir des images numérisées de radioscopie X ou Gamma au moyen d'une source placée contre la paroi externe de la canalisation flexible, et d'un ensemble de détection placé à l'intérieur de la conduite. La figure 1 représente un ensemble de détection 1 composé d'un écran 2 convertissant le rayonnement X, ou Gamma, de la source 3 en rayonnement visible. L'écran 2 est plaqué, ou est placé au plus proche, sur la paroi intérieure 4 de la canalisation 5 en regard de la source de rayonnement 3. Une caméra CCD 6 est disposée à l'intérieur de la canalisation 5, mais déportée hors du champ du rayonnement de la source 3 et vise l'écran 2 grâce à des moyens de renvoi 7 du type miroir ou prisme, sensiblement à 450. Le système est complété par une chaîne de moyens d'acquisition informatisée connectée par le moyen d'un câble 8. La figure 1 représente l'extrémité d'une conduite flexible 5 constituée par des couches, de gaine d'étanchéité 5a recouvert par des couches 5b, 5c de fils métalliques d'armures de résistance aux efforts, par exemple, les pressions interne et externe, la tension sur la conduite. L'invention permet le contrôle de l'état des fils : fissures ou ruptures. L'extrémité de la conduite est souvent enrobée dans un dispositif raidisseur 9 destiné à limiter les rayons de courbure de la longueur de la conduite proche du raccord 10. Ces éléments raidisseurs sont encombrants et pénalisants pour les contrôles radiographiques conventionnels, car ils augmentent les épaisseurs de matériaux à traverser par le rayonnement, et ils éloignent le détecteur de l'objet que l'on veut examiner, ce qui rend les images inexploitables. Un objet de l'invention est de limiter ces inconvénients en maintenant le détecteur à une distance minimale de l'objet à observer et en limitant les épaisseurs de matériaux traversés à une seule paroi. La présente réalisation ne se limite pas à l'utilisation d'une caméra directement dans la conduite, à proximité de l'écran détecteur 2, mais il est envisageable de transmettre l'image renvoyée par le miroir 7 par le canal de fibres optiques, à des moyens de numérisation placés à une certaine distance, éloignée de la zone de contrôle. Dans une variante, on peut utiliser des détecteurs du type écran numérique ou détecteur de brillance qui ne nécessitent pas de moyens de renvoi puisque l'on obtient l'image directement sous une forme numérisée qu'il suffit de transmettre à un ordinateur par un câble. La figure 2 illustre schématiquement un dispositif de contrôle dans la longueur courante d'une conduite flexible 11 dont les couches d'armures métalliques sont en contrôle grâce aux moyens de détection 12 déplacés dans la conduite par une tige 18. Cette tige comprend des moyens de transmission, conducteurs électriques ou fibres optiques, reliés à la caméra, ou à l'écran détecteur, et à un ordinateur de traitement de l'information. Les moyens de détection comprennent l'écran détecteur 13 lui-même, les moyens de numérisation de l'image radioscopique, des moyens de motorisation 14 pour faire tourner l'écran 13 de 360 , des moyens de repérage et/ou de synchronisation 15 du déplacement de la source 16 qui doit être déplacée et positionnée par rapport à la position de l'écran. Des moyens de déplacement 17 autour de la conduite peuvent être des systèmes connus, comme un bâti cylindrique sur roues, chenilles, ou dispositif main à main , de façon à pouvoir être déplacé le long et autour de la conduite. Les moyens de repérage peuvent être directement la visualisation directe d'une image obtenue par le rayonnement de la source 16. La source 16 est déplacée en rotation autour et/ou en translation le long de la canalisation flexible. L'ensemble détecteur 12 est déplacé de manière correspondante à l'intérieur de la canalisation en effectuant un nombre de poses suffisant pour constituer une radiographie intégrale de la partie de la canalisation que l'on souhaite contrôler. Les images ainsi acquises sont ensuite examinées visuellement, et/ou traitées numériquement pour faciliter une détection automatique des défauts. Contrairement aux autres systèmes connus, par exemple la radioscopie en double paroi qui consiste à disposer la source de rayonnement et l'écran diamétralement opposés, de part et d'autre de la pièce à contrôler, le principe selon l'invention est intrusif, ce qui oblige lors de l'inspection, à interrompre la circulation d'un effluent éventuellement transporté par la conduite, et éventuellement à dépressuriser et à démonter la canalisation. La taille de l'écran employé est également nettement inférieure à celle d'un écran extérieur. En revanche, le fait de travailler en simple paroi permet de limiter la puissance de rayonnement de la source, et la faible distance entre l'écran et les structures à inspecter permet une excellente qualité d'image. Enfin ce principe est totalement compatible avec la présence des raidisseurs coniques qui équipent généralement les extrémités des conduites flexibles de type riser où se produisent les plus grandes contraintes, principalement de flexion. En effet, l'éloignement de la source dû à la présence de la surépaisseur du raidisseur, s'il peut imposer une augmentation de la puissance rayonnante ou du temps d'exposition, ne peut qu'améliorer la netteté de l'image, puisqu'il diminue le flou géométrique. La présente invention peut s'appliquer au contrôle non destructif de canalisation flexible, par exemple du type fabriqué par la Société Coflexip. Avantageusement, cette invention permet le contrôle des extrémités de conduites comprenant des éléments raidisseurs. REVENDICATIONS 1. Dispositif de contrôle par radioscopie des parois d'une conduite, caractérisé en ce qu'il comporte un détecteur (2) de rayonnement ionisant placé à l'intérieur de ladite conduite (5), une source de rayonnement ionisant (3) placée à l'extérieur de la conduite sensiblement en face dudit détecteur, et des moyens de numérisation (6) des signaux provenant dudit détecteur. 2. Dispositif selon la revendication 1, dans lequel le détecteur comprend des moyens de transformation des rayonnements détectés en rayonnement visible. 3. Dispositif selon la revendication 1, dans lequel ledit détecteur est un amplificateur de brillance ou un écran numérique. 4. Dispositif selon la revendication 2, dans lequel ledit détecteur est du type écran luminescent. 5. Dispositif selon la revendication 4, dans lequel des moyens de renvoi (7) des rayonnements visibles sont placés dans la conduite de façon à transmettre lesdits rayonnements visibles hors du flux de rayonnement ionisant. 6. Dispositif selon la revendication 5, dans lequel lesdits moyens de renvoi sont du type miroir ou prisme. 7. Dispositif selon la revendication 6, comportant une caméra numérique placée dans la conduite hors du flux de rayonnement ionisant. 8. Dispositif selon l'une des revendications précédentes, comportant des moyens de motorisation (14) permettant la rotation du détecteur sensiblement autour de l'axe de la conduite. 9. Dispositif selon l'une des revendications précédentes, comportant des moyens de positionnement (15) du détecteur en face de la source. 10. Méthode de contrôle des parois d'une conduite, caractérisée en ce que l'on effectue les étapes suivantes : - on place une source de rayonnement ionisant à l'extérieur de la conduite, - on place un détecteur du rayonnement ionisant à l'intérieur de la conduite, - on transforme le rayonnement détecté après passage à travers de la paroi de la conduite en un rayonnement visible, - on dispose dans la conduite de moyens de renvoi dudit rayonnement visible pour transmettre ledit rayonnement hors de la zone de rayonnement ionisant, - on numérise l'image donnée par le rayonnement visible, - on traite l'image numérisée pour détecter des défauts dans ladite paroi de la conduite.