Brevet FR2849194A1 — publié le 20040625

La présente invention concerne un dispositif de détection de la corrosion dans lequel on utilise la mesure d'un indice de réfraction pour obtenir et transmettre un signal représentatif d'un état de corrosion Cette invention peut s'appliquer avantageusement pour détecter la corrosion d'une conduite de transport d'un effluent, par exemple des hydrocarbures Dans une variante 10 préférée, une fibre optique est utilisée. La présente invention présente les avantages de simplicité, de précision et d'adaptabilité aisée à différentes mises en oeuvre de dispositifs soumis à des conditions de corrosion. Ainsi, la présente invention concerne un dispositif de détection de la 15 corrosion induite par un milieu, comportant: une chambre fermée par une pastille fabriquée dans un matériau tel que la pastille devient perméable au milieu une fois corrodée par ce milieu, et des moyens de mesure de l'indice de réfraction du fluide présent dans la chambre. Les moyens de mesure peuvent comprendre une source lumineuse et un 20 photo détecteur. Les moyens de mesure de l'indice de réfraction peuvent comprendre au moins une portion de fibre optique. Une extrémité de la fibre optique peut se trouver proche de la pastille. La chambre peut contenir de l'air. La pastille peut être liée à un support résistant à la pression du milieu corrosif. Le support peut être perméable au milieu. Le dispositif peut comprendre des moyens d'équilibrage de la pression de part et d'autre de la pastille. Les moyens de mesures de l'indice de réfraction peuvent être inclus dans la chambre. Le dispositif peut comprendre l'un des moyens de transmission des mesures suivants: ondes (radio, ultrasonores, électromagnétiques); fibre optique; conducteur électrique. 15 La présente invention sera mieux comprise et ses avantages apparaîtront plus clairement à la lecture de la description suivante d'exemples de réalisation, nullement limitatifs, illustrés par les figures ci-annexées, parmi lesquelles: les figures 1 et 2 montrent schématiquement le principe du dispositif selon l'invention, -la figure 3 montre un exemple d'enregistrement du signal représentatif d'un état corrodé, -les figures 4 a et 4 b montrent un exemple d'application du dispositif à une structure sous pression, la figure 5 montre une variante de réalisation du capteur selon l'invention, les figures 6 a, 6 b et 6 c illustrent des principes de fonctionnement d'une variante. La figure 1 montre un capteur 1 placé dans un liquide 2 corrosif Le capteur 1 est constitué par un boîtier 3 obturé par une pastille 4 qui sépare le volume interne 5 du boîtier de l'ambiance extérieure, c'est-àdire le milieu corrosif Une fibre optique 6 est insérée dans le boîtier 3 de telle façon que l'extrémité de la fibre soit positionnée à proximité de la pastille 4. La fibre optique 6 est reliée à un coupleur 7 constitué de deux fibres optiques 8 et 9, respectivement connectées à une source lumineuse 10 et à un photo détecteur 11 La source lumineuse 10, par exemple une diode laser, émet un rayon lumineux transmis par les fibres 8 et 6 jusqu'au milieu A présent dans l'espace interne du boîtier 3 Le milieu A réfléchit le rayon lumineux, 20 selon sa caractéristique de réflexion propre Le rayon réfléchi est transmis par l'intermédiaire de la fibre optique 6 au coupleur 7, lequel guide le rayon lumineux réfléchi vers la fibre optique 9 reliée à un photo détecteur, par exemple une photodiode, adapté à mesurer l'intensité du rayon réfléchi par le milieu A présent à l'intérieur de la cellule Tant que la pastille 4 n'est pas attaquée, et partiellement détruite ou perforée, par le milieu corrosif extérieur, l'intensité du rayon réfléchi reste constante On détecte ainsi l'état de 5 conservation de la pastille, et on en déduit qu'il n'y a pas d'effet de corrosion sur la pastille Le choix du matériau de la pastille et de son épaisseur sera fonction du niveau d'alarme souhaité dans des conditions de service en corrosion déterminées De préférence, le matériau de la pastille est le même que celui de la structure soumise à la corrosion L'épaisseur de la pastille est 10 de préférence choisie inférieure à la surépaisseur déterminée lors de la conception de l'équipement pour tenir compte de la corrosion de la structure. La figure 2 montre une vue partielle schématique qui illustre le principe de fonctionnement du capteur La pastille 4 a été corrodée par le milieu B, ce qui a permis le passage d'une certaine quantité du milieu B à travers la 15 pastille pour atteindre l'espace 5 interne à la cellule Lorsque cette quantité de milieu B' est suffisante, l'intensité du rayon réfléchi change nettement dans la mesure o les indices de réfraction des milieux A et B (ou B') sont différents. La variation de mesure d'intensité du rayon réfléchi est donc indicative d'un degré de corrosion, correspondant à l'épaisseur de la pastille 4. La figure 3 montre un enregistrement du signal reçu par la photodiode Ir en fonction du temps t La mesure Ir A donne le niveau d'intensité du rayon incident résultant du milieu A en contact avec l'extrémité de la fibre optique. Au temps tc, la pastille 4 a été perforée sous l'effet de la corrosion par le milieu B Dans l'essai présent, il s'agit d'une solution H 2504 5 M et la pastille métallique utilisée a une épaisseur de 50 pm Après pénétration du milieu B au contact de la fibre optique, la photodiode mesure l'intensité Ir B du rayon réfléchi, intensité nettement inférieure à celle de Ir A. Les figures 4 a et 4 b illustrent schématiquement des principes de différentes variantes de capteur selon l'invention, adaptées à être utilisées pour des installations dans lesquelles le fluide corrosif est sous pression. Dans ce cas, la pastille de test de corrosion est en contact direct avec le 10 milieu B sous pression La surface de la pastille doit donc résister à cette pression du milieu B Or pour que la détection d'un phénomène de corrosion soit assez sensible, l'épaisseur de la pastille est généralement trop fine pour intrinsèquement résister à la pression Différents systèmes peuvent être envisagés: le principe du maintien d'une même pression de part et d'autre de la pastille pour que celle-ci soit équilibrée en pression, le principe du dépôt de la pastille sur un support résistant à la pression mais suffisamment poreux pour laisser s'écouler le milieu B vers la fibre optique une fois la pastille perforée par la corrosion. La figure 4 a illustre le principe d'un capteur fixé sur la paroi 12 d'une enveloppe contenant un milieu B corrosif et sous pression Le capteur est fixé par une bride 13 sur un perçage 14 dans la paroi Une pastille 15 de métal sensible à la corrosion est déposée sur un support 16 ayant une perméabilité au milieu B telle que, dès que la pastille 15 atteint un certain niveau de corrosion (piqres, porosité, ), le milieu B pénètre jusqu'à l'extrémité de la fibre optique 17 A cet instant, comme décrit plus haut, l'indice de réfraction 5 du milieu dans lequel se trouve l'extrémité de la fibre est modifié, ce qui informe du degré de la corrosion Le support 16 peut être un métal fritté, un disque perforé, ou équivalent Les fonctions de ce support sont de soutenir la pastille en contact avec un fluide sous pression, tout en permettant au milieu B de pénétrer jusqu'à l'extrémité de la fibre optique 17 à la suite de la 10 perforation par corrosion de la pastille 15 Bien entendu, des joints d'étanchéité empêchent les fuites externes dès lors que la pastille est corrodée. La figure 4 b illustre schématiquement le principe d'un pastille 19, fine donc peu résistante à la pression, mais adéquate pour la détermination d'un niveau de corrosion Le montage du capteur peut être identique à celui de la 15 réalisation de la figure 4 a Mais ici, la chambre 20 dans laquelle se trouve l'extrémité de la fibre optique 21 est mise à la même pression que celle qui règne dans le milieu B Pour cela, la chambre 20 est remplie d'un fluide A', de compressibilité proche de celle du milieu B, et pressurisée par un dispositif de transmission de pression comprenant un conduit 22 de prise de la pression 20 dans le milieu B, des moyens de mise en pression 23 (par exemple un piston, une membrane) du fluide A' Ainsi, la pression est identique de part et d'autre de la pastille, ce qui autorise une épaisseur faible Lorsque la corrosion aura atteint un niveau déterminé par l'épaisseur et la nature de matériau de la pastille, le milieu B pénètre dans la chambre 20 o se trouve le fluide A' pour se mélanger et faire varier l'indice de réfraction On peut aussi choisir un fluide A' subissant un changement important d'indice de réfraction dès pollution par le milieu B. La figure 5 illustre le principe d'une variante du capteur selon l'invention Le dispositif 30 est fixé sur la paroi 31 d'une structure en contact avec les fluides corrosifs du milieu B Une pastille 32 obture l'extrémité du corps 33 du capteur Un support 34, en matériau poreux et perméable, 0 maintient la pastille 32 sous les efforts de pression du milieu B Le corps du capteur contient une "capsule" 35 de détection de la variation de l'indice de réfraction Sur cette figure, la représentation schématique de la capsule 35 est identique à la représentation illustrée sur la figure 6 a, décrite plus loin Cette capsule comprend des moyens de transmission de la mesure: par conducteur 15 électrique, fibre optique, ondes (radio, ultrasonores, électromagnétiques, ) comme schématisé par la référence 36 Ainsi, le capteur peut, dans une variante, être totalement libre de liaison matérielle de communication Il sera simple de multiplier le nombre de capteurs placés sur une structure pour effectuer une gestion de la corrosion de cette structure, par exemple en 20 utilisant des pastilles d'épaisseur différentes à des endroits déterminés, ou en les disposant sur un même emplacement pour faire un "monitoring" local de la corrosion. La figure 6 a illustre un principe de capsule 35, dans lequel une fibre optique 37 est maintenue à proximité de la base 38 de la capsule par une épaisseur de résine 39 Une source lumineuse (par exemple une diode) émet un rayon lumineux transmis à la base 38 par l'intermédiaire de la fibre optique. 5 La base 38 de la capsule est en contact, ou au voisinage du matériau poreux 34 (figure 5), ou équivalent, de façon que le fluide du milieu B qui traverse à la fois la pastille corrodée 32 et le matériau poreux 34 fait varier l'indice de réfraction à l'extrémité de la fibre 37 Cette variation est mesurée par le détecteur 41 (par exemple une photodiode) La capsule comprend également 10 les moyens électroniques (non représentés) pour gérer et traiter l'information afin de la transmettre à l'utilisateur, par exemple par ondes comme illustré sur la figure 5. La figure 6 b montre l'utilisation d'un dioptre 42 constitué par un milieu A' et le milieu B' ayant pénétré dans le matériau poreux 34 Un capteur 43 15 mesure une caractéristique du rayon lumineux réfléchi 44, résultant d'un rayon incident 45 issu d'une source lumineuse 46 Comme selon la capsule de la figure 6 a, des moyens électroniques internes à la capsule gèrent et transmettent l'information de variation de l'indice de réfraction du milieu B' à l'utilisateur. La figure 6 c reprend le principe illustré par les figures 1, 2, 4 a et 4 b, dans lesquelles le capteur contient l'extrémité d'une fibre optique 50 qui se prolonge par une autre longueur de fibre 52, par exemple raccordée par un connecteur 51 Une capsule de mesure 53 contient la source 54 et les moyens de mesure 55 de la variation de l'indice de réfraction à l'extrémité de la fibre 50. REVENDICATIONS 1) Dispositif de détection de la corrosion induite par un milieu, 5 caractérisé en ce qu'il comporte une chambre fermée ( 5) par une pastille ( 4) fabriquée dans un matériau tel que ladite pastille devient perméable audit milieu une fois corrodée par ledit milieu, et des moyens de mesure de l'indice de réfraction du fluide présent dans la chambre. 2) Dispositif selon la revendication 1, dans lequel lesdits moyens de 0 mesure comprennent une source lumineuse ( 10) et un photo détecteur ( 11). 3) Dispositif selon l'une des revendications 1 ou 2, dans lequel lesdits moyens de mesure de l'indice de réfraction comprennent au moins une portion de fibre optique. 4) Dispositif selon la revendication 3, dans lequel une extrémité de la 15 fibre optique se trouve proche de la pastille. 5) Dispositif selon l'une des revendications précédentes dans lequel ladite chambre contient de l'air. 6) Dispositif selon l'une des revendications précédentes dans lequel ladite pastille est liée à un support résistant à la pression du milieu corrosif. 7) Dispositif selon la revendication 6, dans lequel ledit support est perméable audit milieu. zz 8) Dispositif selon l'une des revendication 1 à 5, comprenant des moyens d'équilibrage de la pression de part et d'autre de ladite pastille. 9) Dispositif selon l'une des revendications précédentes, dans lequel les moyens de mesures de l'indice de réfraction sont inclus dans ladite chambre. 5 10) Dispositif selon la revendication 9, comprenant au moins l'un des moyens de transmission des mesures suivants: ondes (radio, ultrasonores, électromagnétiques); fibre optique; conducteur électrique.