FR2834341A1

FR2834341A1 - Sonde controle, par courants de foucault, d'un materiau entourant un tube, procede de traitement des signaux fournis par la sonde, application aux echangeurs de chaleur

Info

Publication number: FR2834341A1
Application number: FR0117011A
Authority: FR
Inventors: Thierry Sollier; Patrice Jardet
Original assignee: Electricite de France SA; Commissariat a lEnergie Atomique CEA
Current assignee: Electricite de France SA; Commissariat a lEnergie Atomique et aux Energies Alternatives CEA
Priority date: 2001-12-28
Filing date: 2001-12-28
Publication date: 2003-07-04
Anticipated expiration: 2021-12-28
Also published as: FR2834341B1

Abstract

Sonde de contrôle, par courants de Foucault, d'un matériau entourant un tube, procédé de traitement des signaux fournis par la sonde, application aux échangeurs de chaleur.Cette sonde comprend des moyens (26, 28) de déplacement hélicoïdal dans le tube 16, des moyens (30) de génération de champ magnétique et des moyens (32, 34) de détection de champ magnétique, sensibles à la composante radiale et/ ou la composante longitudinale du champ magnétique, et fournissant des signaux dont le traitement permet la détection de défauts ou la caractérisation du matériau. La distance entre ces moyens de génération et ces moyens de détection est comprise entre 0, 8D et 2, 5D, D étant le diamètre intérieur du tube, pour exploiter la mesure du champ dans la zone de transition.

Description

SONDE DE CONTROLE, PAR COURANTS DE FOUCAULT, D'UN
MATERIAU ENTOURANT UN TUBE, PROCEDE DE TRAITEMENT DES
SIGNAUX FOURNIS PAR LA SONDE, APPLICATION AUX
CHANGEURS DE CHALEUR.

DESCRIPTION DOMAINE TECHNIQUE
La présente invention concerne une sonde déplaçable dans un tube pour contrôler, par courants de Foucault, un matériau électriquement conducteur et/ou magnétique entourant ce tube, ainsi qu'un procédé de traitement des signaux fournis par la sonde.

Cette sonde se situe dans la catégorie des sondes à courants de Foucault, à fonctions séparées.

L'invention s'applique au contrôle de l'intégrité de tout matériau électriquement conducteur (généralement métallique) et/ou magnétique qui entoure un tube.

En particulier, l'invention s'applique au contrôle de l'état des plaques de support d'un faisceau de tubes, tel que le faisceau des tubes d'un échangeur de chaleur, par exemple du genre de ceux que l'on utilise dans les générateurs de vapeur ou les condenseurs.

L'invention s'applique plus particulièrement au contrôle des plaques-entretoises de générateurs de vapeur que l'on trouve dans certains réacteurs nucléaires. Ces plaques-entretoises sont brochées. Elles sont par exemple trifoliées ou quadrifoliées.

ETAT DE LA TECHNIQUE ANTERIEURE
La figure 1A est une vue schématique et partielle d'un faisceau de tubes d'un échangeur de chaleur et la figure 1B est la coupe A-A de la figure 1A.

On voit sur ces figures 1A et 1B des tubes 2 de l'échangeur de chaleur et une plaque-entretoise 4 dont l'épaisseur est notée E et vaut par exemple 30 mm.

Il s'agit d'une plaque-entretoise brochée, qui, dans cet exemple, est quadrifoliée.

Cette plaque-entretoise 4 comporte donc des ouvertures 6 pour le passage des tubes 2 et chacune de ces ouvertures se prolonge par quatre évidements 8 perpendiculaires les uns aux autres, ces évidements permettant le passage d'un fluide.

On voit sur la figure 1B un exemple de fissure 10 qui peut se produire sur une telle plaque.

Au sujet du contrôle de matériaux par courants de Foucault, on se reportera aux documents [1] à [5] suivants : [1] J. M. S. Dubois et al.,"Remote Field Transition Zone Results in Steel Pipe.", British

Journal of NDT, Vol. 34, nO5, Mai 1992, pp. 227-233 [2] J. M. S. Dubois et al.,"Circumferential Groove Defect Characterisation in the Remote Field Eddy Current Transition Zone", British Journal of N D T, Vol. 34, n08, Août 1992, pp. 401-406 [3] US 2,573, 799 A (W. R. Mac Lean) [4] T. R Schmidt,"the Remote Field Eddy Current inspection Technique", Materials Evaluation, 42, Février 1984, pp. 225-230

[5] A. Shatat et al.,"Remote Field Eddy Current Inspection of Support Plate Fretting Wear", Materials Evaluation, Mars 1997, pp. 361-366.

La technique décrite dans le document [3] est utilisable pour contrôler des plaques-entretoises comprenant des perçages ronds alésés et permet de détecter et de caractériser la fragmentation de telles plaques.

Cependant, cette technique est inefficace dans le cas de contrôles plus complexes et, en particulier, ne permet pas de contrôler les plaquesentretoises brochées (quadrifoliées ou trifoliées).

Les documents [1], [2] et [4] concernent seulement le contrôle de tubes. L'exploitation de la mesure du champ magnétique dans ce que l'on appelle la zone de transition, notion sur laquelle on reviendra par la suite, est considérée pour le contrôle des tubes.

Cependant, à la lecture de ces trois documents, il apparaît que l'exploitation de la mesure du champ magnétique dans cette zone de transition manque de fiabilité.

On se reportera en particulier au document [1] qui concerne l'évaluation de la corrosion d'un tube et dans lequel on souligne ce manque de fiabilité.

Le document [5] suggère l'utilisation d'une technique utilisant les courants de Foucault pour contrôler un matériau électriquement conducteur entourant un tube mais seule l'exploitation de la mesure du champ magnétique dans ce que l'on appelle la zone de champ lointain est considérée.

On définit maintenant cette zone de champ lointain ainsi que la zone de champ proche et la zone de transition en faisant référence à la figure 2.

On voit sur cette figure 2, en coupe longitudinale schématique, un tube métallique 12 dont l'axe est noté Z. On voit aussi une bobine émettrice 14 qui se trouve à l'intérieur du tube 12 et dont l'axe est aussi l'axe Z.

Pour mettre en oeuvre une technique de contrôle par courants de Foucault, on dispose une bobine réceptrice 15 à une certaine distance d de la bobine émettrice 14.

Dans le tube 12, on définit alors la zone de champ proche comme la zone correspondant aux distances d inférieures ou égales à 0,8 fois le diamètre interne D du tube.

On définit la zone de champ lointain comme la zone correspondant aux distances d supérieures ou égales à 2,5 fois ce diamètre interne D.

La zone de transition est, quant à elle, la zone correspondant à des distances d supérieures à 0,8 x D et inférieures à 2,5 x D.

La figure 3 est un résultat de modélisation et montre les variations du champ magnétique axial Bz (en teslas), ou champ magnétique longitudinal, c'est-àdire le champ magnétique selon l'axe Z du tube, en fonction du rapport d/D.

La courbe I correspond au champ magnétique axial interne et la courbe II au champ magnétique axial externe.

La zone ZP correspond à la zone de champ proche, la zone ZL à la zone de champ lointain et la zone ZT, qui est comprise entre les zones ZP et ZL, à la zone de transition.

Indiquons dès maintenant que la présente invention exploite la mesure du champ magnétique dans cette zone de transition.

On voit sur la figure 3 un point P de fonctionnement d'un exemple de la sonde objet de la présente invention.

En revenant aux documents [1] à [5], aucune des techniques divulguées par ces documents ne permet de contrôler correctement les plaques brochées, mentionnées plus haut, qui entourent les tubes d'un échangeur de chaleur.

De plus, aucun de ces documents ne propose d'exploiter la mesure de champ magnétique dans la zone de transition pour évaluer la dégradation d'une plaque de support d'un faisceau de tubes.

EXPOSÉ DE L'INVENTION
La présente invention vise à résoudre le problème de la détection d'une fissuration d'une plaque-entretoise métallique trifoliée ou quadrifoliée, à partir de l'intérieur d'un tube qui traverse une telle plaque.

A titre purement indicatif et nullement limitatif, les tubes 2 (figures 1A et 1B) sont en Inconel 600 ; le diamètre nominal interne de ces tubes vaut 19,68mm, l'épaisseur nominale des tubes vaut 1,27mm et le diamètre nominal externe des tubes vaut

22,22mm ; les plaques 4 sont en alliage ZlOC13 ou A42, ont une épaisseur de 30mm et sont quadrifoliées.

La présente invention exploite la mesure du champ magnétique dans la zone de transition pour évaluer l'intégrité d'une plaque métallique que traverse le tube.

Plus généralement, la présente invention exploite la mesure du champ magnétique dans la zone de transition pour contrôler l'intégrité d'un matériau électriquement conducteur et/ou magnétique entourant un tube ou pour caractériser ce matériau.

De façon précise, la présente invention à pour objet une sonde déplaçable dans un tube et destinée à contrôler, par des courants de Foucault, un matériau électriquement conducteur et/ou magnétique entourant ce tube, cette sonde étant caractérisée en ce qu'elle comprend : - des moyens de déplacement hélicoïdal de cette sonde dans une portion du tube qui s'étend de part et d'autre du matériau, des moyens de génération d'un champ magnétique variable dans le temps et des moyens de détection de champ magnétique, ces moyens de détection étant sensibles à au moins une composante de champ magnétique, parmi une composante radiale et une composante longitudinale de champ magnétique, et aptes à fournir des signaux électriques dont le traitement permet la détection de défauts dans le matériau ou la caractérisation de ce matériau,

la distance entre les moyens de génération et les moyens de détection de champ magnétique étant supérieure à 0,8 fois le diamètre intérieur du tube et inférieure à 2,5 fois ce diamètre intérieur afin d'exploiter la mesure du champ magnétique dans la zone de transition de ce champ magnétique, en vue du contrôle du matériau.

Le tube peut être un tube d'un échangeur de chaleur et le matériau peut être une plaque-entretoise de cet échangeur de chaleur, cette plaque-entretoise étant traversée par le tube.

Cette plaque-entretoise peut être brochée, en particulier trifoliée ou quadrifoliée.

Selon un mode de réalisation préféré de la sonde objet de l'invention, les moyens de détection de champ magnétique sont sensibles à la composante radiale de champ magnétique.

Cependant, dans d'autres modes de réalisation particuliers de l'invention, les moyens de détection de champ magnétique peuvent être sensibles à la fois à la composante radiale et à la composante longitudinale de champ magnétique.

De préférence, les moyens de génération d'un champ magnétique sont alimentés par une tension alternative et le traitement des signaux électriques fournis par les moyens de détection de champ magnétique comprend la démodulation de ces signaux et la mesure des variations des signaux démodulés, pour détecter les défauts du matériau ou caractériser ce matériau.

De préférence, la fréquence de la tension alternative est environ égale à 10kHz.

De préférence, dans l'invention, les moyens de génération et les moyens de détection de champ magnétique comprennent des bobines magnétiques.

De préférence, en ce qui concerne les moyens de détection de champ magnétique, les bobines sont plates et souples.

Les moyens de déplacement hélicoïdal que comporte la sonde objet de l'invention peuvent comprendre un cardan.

De préférence, la sonde objet de l'invention comprend en outre des moyens de centrage dans le tube. Ces moyens de centrage sont par exemple des brosses de centrage.

La sonde objet de l'invention a divers avantages. En particulier, elle est très peu sensible à différents paramètres perturbateurs liés au contexte industriel, paramètres qui seraient susceptibles de dégrader les performances de la technique de contrôle utilisée dans l'invention.

Ces paramètres perturbateurs sont les suivants : - déformation géométrique du tube résultant des vibrations des plaques-entretoises, vibrations qui sont liées aux variations de débit d'eau dans l'échangeur de chaleur, - corrosion et usure du tube, - présence de bruit de fond géométrique provenant du laminage du tube au pas de pélerin, - dépôt de magnétite entre le tube et la plaque, ce dépôt provenant du circuit secondaire de l'échangeur de chaleur (il convient néanmoins de noter

que l'invention s'applique à la caractérisation d'un tel dépôt), - aimantation résiduelle de la plaqueentretoise, - fragmentation importante de cette plaque (par exemple disparition de la plaque sur 1800).

La présente invention concerne aussi un procédé de traitement des signaux fournis par la sonde objet de l'invention, pour détecter les défauts dans le matériau contrôler, procédé dans le lequel : - on numérise les signaux fournis par la sonde, on mémorise les signaux ainsi numérisés pour former un premier ensemble de signaux mémorisés, on lit ce premier ensemble et on le multiplie par un coefficient complexe permettant de normer les signaux à des valeurs arbitraires, - on forme un deuxième ensemble de signaux mémorisés, obtenus pour un matériau de référence sans défaut, on lit ce deuxième ensemble et on le multiplie par un coefficient complexe permettant de normer ces signaux aux mêmes valeurs arbritraires, on corrige les premier et deuxième ensembles pour tenir compte d'éventuelles différences de position et/ou d'orientation du matériau à contrôler et du matériau de référence, on soustrait le deuxième ensemble du premier ensemble pour obtenir un troisième ensemble de signaux mémorisés, - on corrige ce troisième ensemble pour en éliminer des signaux résultant d'une composante

électrique continue, due à la rotation de la sonde lors du déplacement hélicoïdal de celle-ci, - on représente le troisième ensemble ainsi corrigé, à l'aide de niveaux de gris ou de couleurs, dans un plan comportant un repère défini par deux axes perpendiculaires sur lesquels on porte respectivement les positions angulaires de la sonde et les positions longitudinales de cette sonde, et on soumet l'image résultant de cette représentation à l'interprétation d'un opérateur, ce dernier étant susceptible de s'aider, pour cette interprétation, d'images analogues obtenues à l'aide de matériaux ayant des défauts connus.

BRÈVE DESCRIPTION DES DESSINS
La présente invention sera mieux comprise à la lecture de la description d'exemples de réalisation donnés ci-après, à titre purement indicatif et nullement limitatif, en faisant référence aux dessins annexés sur lesquels : - la figure 1A est une vue schématique et partielle d'un échangeur de chaleur comprenant des tubes qui traversent des plaques-entretoises et a déjà été décrite, - la figure 1B est la coupe A-A de la figure 1A et a déjà été décrite, - la figure 2 est un schéma illustrant la définition des zones de champ proche, de champ lointain et de transition et a déjà été décrite,

- la figure 3 montre les variations du champ magnétique selon l'axe d'un tube et a déjà été décrite, - la figure 4 est une vue en coupe longitudinale schématique d'un mode de réalisation particulier de la sonde objet de l'invention, - la figure 5 illustre schématiquement un exemple de mesure effectuée avec une sonde conforme à l'invention, et - la figure 6 est un schéma électrique de moyens de mesure par courants de Foucault, utilisables avec une sonde conforme à l'invention.

EXPOSÉ DÉTAILLÉ DE MODES DE RÉALISATION PARTICULIERS
La figure 4 est une vue en coupe longitudinale schématique d'une sonde conforme à l'invention.

Cette sonde est déplaçable dans un tube métallique 16 qui traverse une plaque métallique 18. Ce tube et cette plaque sont vus en coupe longitudinale schématique et partielle sur la figure 4.

Cette sonde présente globalement une symétrie de révolution autour de l'axe Z du tube 16.

La sonde de la figure 4 comprend un corps rigide 20 en matière électriquement isolante, par exemple en plastique. Ce corps 20 est pourvu, en ses deux extrémités, de brosses 22 permettant le centrage de ce corps dans le tube 16.

De plus, le corps de sonde 20 est traversé par un tube 24 de faible diamètre qui est par exemple en acier inoxydable. Une extrémité de ce tube 24 est

munie d'un embout arrondi 25 tandis que son autre extémité est munie d'un cardan 26 permettant de relier la sonde à des moyens d'entraînement extérieurs au tube 16 et prévus pour déplacer la sonde dans ce tube 16.

Plus précisément, une tige apte à transmettre une rotation d'axe Z mais flexible selon les deux autres axes (perpendiculaires l'un à l'autre ainsi qu'à l'axe Z) est animée d'un mouvement de rotation d'axe Z par des galets presseurs (connus de l'homme du métier). Cette tige est soit faite d'un matériau de dimensions adéquates soit faite d'une succession de tiges rigides qui sont reliées les unes aux autres par des cardans.

Ces moyens d'entraînement, non représentés sur la figure 4, sont reliés par un tube de faible diamètre 28 au cardan 26 et permettent, par l'intermédiaire de ce cardan, un déplacement en translation et en rotation axiale de la sonde dans le tube 16.

La sonde comprend en outre un bobinage émetteur 30 et un ou une pluralité de bobinages récepteurs qui sont tous dans la zone de transition relative à la sonde de la figure 4 c'est-à-dire à des distances d du bobinage émetteur, telles que 0, 8xD < d < 2, 5xD, où D est le diamètre intérieur du tube 16.

Dans l'exemple considéré, on utilise deux bobinages recepteurs 32 et 34 et ils sont tous deux à une même distance L du bobinage émetteur 30, avec : L=1, 5xD.

Le premier bobinage récepteur 32 est sensible à la composante radiale Br du champ magnétique (l'axe de ce bobinage 32 étant donc perpendiculaire à Z) et ce bobinage 32 est monté sur la périphérie du corps de sonde 20.

Le deuxième bobinage récepteur 34 est sensible à la composante longitudinale Bz, ou composante axiale, du champ magnétique (l'axe de ce bobinage 34 étant donc parallèle à Z) et ce bobinage 34 est également monté sur la périphérie du corps de sonde 20. De plus, ce deuxième bobinage récepteur 34 est diamètralement opposé au premier bobinage récepteur 32.

Dans d'autres exemples non représentés, on utilise un seul bobinage récepteur, soit celui qui est sensible à la composante longitudinale soit celui qui est sensible à la composante radiale du champ magnétique.

Dans le cas du contrôle des plaquesentretoises brochées (du genre de celle de la figure 1B), on utilise de préférence un bobinage récepteur, sensible à Br.

Des conducteurs électriques (non représentés) permettent de relier le bobinage émetteur 30 et le ou les bobinages récepteurs 32 et 34 à des moyens de mesure (non représentés).

Ces conducteurs traversent successivement le tube en acier inoxydable 24, le cardan 26 et le tube de commande 28 pour atteindre les moyens de mesure. Ces derniers permettent d'activer le bobinage émetteur et de traiter les signaux fournis par le ou les bobinages récepteurs.

Comme on l'a vu, les moyens d'entraînement (non représentés sur la figure 4) permettent de déplacer la sonde dans le tube 16 selon un mouvement hélicoïdal composé d'une rotation axiale (autour de l'axe Z) et d'un mouvement de translation axiale.

Pour contrôler la plaque 18 qui est par exemple une plaque-entretoise, ce mouvement hélicoïdal a lieu sur une zone qui encadre largement cette plaque et qui déborde par exemple de 100mm de chaque côté de cette plaque 18.

Le bobinage émetteur 30 est formé par un enroulement de fils conducteurs (généralement en cuivre), électriquement isolés. Ce bobinage émetteur est alimenté par une tension alternative de la forme A xcos (rot).

Les bobinages récepteurs 32 et 34 sont également formés d'enroulement de fils conducteurs électriquement isolés. La tension aux bornes de ces bobinages récepteurs est de la forme Bx cos ( < jùt+ (p).

Cette tension est ensuite démodulée. Les signaux utiles, obtenus après démodulation, sont de la forme Bx cos p) et Bx sin (p).

La variation de ces signaux démodulés permet de détecter la dégradation de la plaqueentretoise. On peut par exemple détecter ainsi des fissurations ou des ruptures de cette plaqueentretoise.

La figure 5, sur laquelle on reviendra plus loin, illustre schématiquement un exemple de mesure effectuée avec la sonde de la figure 4.

La figure 6 est un schéma électrique des moyens de mesure permettant le contrôle de la plaqueentretoise 18 ou, plus généralement, d'un matériau électriquement conducteur entourant un tube dans lequel on introduit la sonde de la figure 4.

Ces moyens de mesure par courants de Foucault utilisent donc des capteurs ayant des fonctions séparées puisque, comme on l'a vu, l'un d'entre eux (bobinage 30) crée un champ magnétique et les autres (bobinages 32 et 34) mesurent les perturbations de ce champ.

On voit sur la figure 6 un générateur de tension alternative 36 qui commande le bobinage émetteur 30 et permet d'exciter ce dernier avec la tension alternative mentionnée plus haut.

On voit également des moyens de démodulation 38 qui reçoivent les signaux électriques fournis par les bobinages récepteurs 32 et 34 et fournissent des signaux démodulés.

On voit en outre des moyens électroniques 40 de traitement des signaux démodulés, ces moyens de traitement 40 permettant de savoir si la plaque présente des défauts. On voit aussi des moyens 42 d'affichage des résultats obtenus avec ces moyens électroniques de traitement 40.

A titre purement indicatif et nullement limitatif, la fréquence d'excitation du bobinage

émetteur 30 vaut lOkHz, la distance entre ce bobinage émetteur et le ou les bobinages récepteurs vaut 30mm, et le diamètre du corps 20 de la sonde vaut 19mm ; le diamètre interne du bobinage émetteur vaut 13, 4mm, son

diamètre externe vaut 17,8mm, sa hauteur vaut 10 mm, il est fait d'un fil (conducteur) dont le diamètre vaut 0, 235mm et comprend 10 couches de 41 spires c'est-àdire 410 spires ; le diamètre interne des bobinages récepteurs vaut 0, 8mm, leur diamètre externe vaut 1, 5mm, leur hauteur vaut 2mm, ils sont faits d'un fil (conducteur) dont le diamètre vaut 0, 05mm et comprennent 6 couches de 31 spires c'est-à-dire 186 spires ; la vitesse de rotation de la sonde vaut 5 tours par seconde et son mouvement se fait avec un pas (en

anglais"pitch") de 1mm.

Pour la mesure, on place la sonde de la figure 4 de façon que le ou les bobinages récepteurs 32 et 34 se trouvent dans la zone du tube 16 entourée par la plaque 18 et soient de préférence décalés de 5mm par rapport au centre de cette plaque dans le sens des valeurs croissantes de l'axe Z.

La présente invention n'est pas limitée au contrôle de matériaux (par exemple des plaques ou des dépôts) électriquement conducteurs. Elle s'applique également au contrôle de matériaux (par exemple des plaques ou des dépôts) magnétiques ou de matériaux à la fois électriquement conducteurs et magnétiques pour en détecter les défauts ou pour caractériser de tels matériaux.

L'invention permet par exemple le contrôle de dépôts de magnétite sur les tubes des générateurs de vapeur des centrales nucléaires et le contrôle de boues magnétiques au pied de tels tubes pour caractériser ces dépôts et ces boues, par exemple pour en mesurer l'épaisseur.

On donne ci-après un exemple de procédure d'analyse de données mesurées avec la sonde de la figure 4.

A ce sujet, on se réfère à la figure 5 qui correspond à un exemple dans lequel on souhaite contrôler une plaque P avec cette sonde.

La partie A de la figure 5 montre les variations de la composante imaginaire y du signal fourni par la sonde, en fonction de la position z (en mm) de la sonde par rapport à l'axe Z, pour deux valeurs de la "position angulaire" 8 de la sonde par rapport à Z (angle de rotation de la sonde autour de Z), à savoir 8=500 (courbe Al) et 8=2300 (courbe A2).

La courbe A2 montre la présence d'un défaut D pour :
5mm < z < 18mm.

La partie B de la figure 5 montre les variations de y en fonction de 8 (en degrés) et de z (en mm). Sur cette partie B de la figure 5, on a repéré différentes zones correspondant à différentes valeurs de y. La flèche fil correspond au bord de la plaque P.

La flèche F2 correspond au contact de la plaque avec le tube dans lequel se déplace la sonde. On a également repéré par une flèche F3 le défaut D (rupture locale de la plaque).

Les différentes zones mentionnées ci-dessus sont repérées par des symboles de remplissage différents numérotés de I à VI. Les numéros I, II, III, IV, V et VI correspondent sensiblement aux valeurs respectives suivantes de y : y < -0, 35V pour la zone I - O, 35Vy < -0, 2V pour la zone II

- 0, 2Vsy < -0, 05V pour la zone III - 0, 05Vsy < +0, lV pour la zone IV +0, lV < y < +0, 2V pour la zone V - 0, 2V < y pour la zone VI.

La partie C de la figure 5 montre trois positions différentes pl, p2 et p3 de la sonde S par rapport à la plaque P. Ces positions pl, p2 et p3 sont repérées sur l'axe Z et correspondent respectivement à z=-15mm, z=Omm et z=+15mm.

Les symboles E et R correspondent respectivement à la bobine émettrice et à la bobine réceptrice de la sonde. Les positions pl, p2 et p3 correspondent aux positions de la bobine réceptrice respectivement au début (z=-15mm), au milieu (z=O) et à la fin (z=+15mm) de la plaque P.

La procédure préférentielle d'analyse des données mesurées est la suivante :
1. Etalonnage des données mesurées par application d'un terme multiplicatif en amplitude et d'une rotation de phase aux données complexes du signal issu des bobines 32 et 34 afin de le normer à des valeurs arbitraires, choisies dans un domaine où il est aisé de traiter les signaux, comme par exemple une amplitude de 1 volt et un phase de-180 pour le signal provenant d'une plaque de référence constituée d'une demi-plaque sans défaut. Ce premier point correspond au premier point de la procédure préférentielle.

2. Equilibrage du signal mesuré dans la zone courante du tube 16 (c'est-à-dire loin d'une plaque que traverse le tube 16). Dans cette zone, on détermine la valeur moyenne du signal issu des bobines

puis cette valeur est soustraite systématiquement à toutes les données mesurées. On obtient ainsi un signal nul (au bruit près) dans la zone courante du tube.

3. Détection du bord de plaque : quand les bobines de détection de la sonde arrivent à proximité de la plaque, un signal de mesure très net apparaît. Ce signal est clairement visible sur la cartographie de la composante imaginaire (y) du signal. Les 4 points de contact du bord de plaque avec le tube (dans le cas d'une plaque quadrifoliée) sont les 4 maxima que l'on peut observer sur une représentation des variations de la composante imaginaire du champ magnétique radial en fonction de l'angle 8, c'est à dire en fonction de la position angulaire de la sonde et de Z, où Z est la position longitudinale de la sonde dans le tube, après l'étalonnage mentionné ci-dessus au paragraphe 1. La position de ces maxima permet de définir la position du bord de plaque. L'algorithme utilisé recherche simplement le signal maximum sur "y" ainsi que sa position sur l'axe longitudinal Z de la figure 4.

4. Recalage en position pour l'analyse des données : si nécessaire, le référentiel de l'acquisition est modifié pour que la plaque soit centrée en Z=0mm.

5. Extraction de la colonne d'analyse en Z=5mm. La colonne d'analyse correspond à une rotation de la sonde d'expertise, décentrée de 5mm sous la plaque entretoise (en orientant l'axe Z dans le sens de déplacement de la sonde).

6. Détermination de l'amplitude et de la phase du signal issu des bobines par la recherche de

son extremum dans le plan d'impédance par rapport au signal moyen d'une plaque saine. Une fragmentation est diagnostiquée si la phase du signal est comprise entre 450 et 1350 et si l'amplitude de ce signal est supérieure à 150mV.

7. Détermination, pour cette colonne d'analyse Z=5mm, de l'extension angulaire de la fragmentation à partir de la mesure de l'extension du pic du signal à mi-hauteur dans une représentation graphique de y en fonction de 8.

Une seconde procédure d'analyse des défauts permet une plus grande richesse d'interprétation. Elle recourt à une représentation graphique en deux dimensions analogue à celle de la partie B de la figure 5, ou à chaque couple (8, z) est associé une représentation de la valeur de y par un niveau de gris ou une couleur. Bien qu'elle soit plus complexe que la procédure d'analyse préférentielle, elle peut être automatisée en grande partie. Elle se compose des étapes suivantes :
1. Numérisation des signaux fournis par les bobines 32 et 34 de la sonde, mémorisation des signaux ainsi numérisés pour former un fichier d'acquisition à analyser (premier fichier). Lecture de ce fichier d'acquisition à analyser et étalonnage par application d'un terme multiplicatif en amplitude et d'une rotation de phase afin de les normer à des valeurs arbritraires, choisies dans un domaine où il est aisé de traiter les signaux, comme par exemple une amplitude de 1 volt et une phase de-180 par rapport au signal d'excitation.

Ce premier point correspond au premier point de la procédure préférentielle.

2. Lecture du fichier de référence obtenu pour une plaque non fragmentée et étalonnage, comme au paragraphe précédent, par application d'un facteur multiplicatif complexe afin de les normer aux valeurs arbritrairement choisies à l'étape précédente afin que le traitement des signaux soit reproductible quelleque soit l'instrumentation utilisée.

3. Recalage en position (9, z) des cartographies pour la composante imaginaire y du signal. Ce recalage s'effectue en calculant l'intercorrélation entre l'image obtenue à l'aide du premier fichier d'acquisition et l'image obtenue avec le fichier de référence. En effet la cote et l'orientation angulaire de la plaque peuvent différer entre l'acquisition de l'image obtenue à l'aide du premier fichier d'acquisition et l'acquisition de l'image obtenue avec le fichier de référence. Cet écart peut être minime en laboratoire mais ce recalage est nécessaire sur un site.

4. Le décalage de m lignes et n colonnes à appliquer (ce décalage résultant de la comparaison des deux fichiers) correspond au décalage du maximum de la matrice d'intercorrélation.

5. Soustraction du signal de plaque saine au signal à analyser, afin d'éliminer la composante continue, c'est à dire la moyenne arithmétique de tous les points de mesure correspondant à toutes les valeurs de 9 à z constant (en pratique z varie légèrement lorsque 9 augmente de 3600, en raison du mouvement

combiné), selon la rotation 8 de la sonde. Cette étape correspond à l'étape 2 de la procédure préférentielle.

6. Représentation, dans un plan (8, z) identique à celui de la partie B de la figure 5, de la valeur du signal y ainsi corrigé, à l'aide de niveau de gris ou de couleurs.

7. Interprétation de l'image résultant de cette représentation, par un opérateur qui peut s'aider d'images analogues obtenues à l'aide de plaques ayant des défauts connus.

Claims

REVENDICATIONS

1. Sonde déplaçable dans un tube (16) et destinée à contrôler, par courants de Foucault, un matériau électriquement conducteur et/ou magnétique (18) entourant ce tube, cette sonde étant caractérisée en ce qu'elle comprend : des moyens (26,28) de déplacement hélicoïdal de cette sonde dans une portion du tube qui s'étend de part et d'autre du matériau, - des moyens (30) de génération d'un champ magnétique variable dans le temps et - des moyens (32,34) de détection de champ magnétique, ces moyens de détection étant sensibles à au moins une composante de champ magnétique, parmi une composante radiale et une composante longitudinale de champ magnétique, et aptes à fournir des signaux électriques dont le traitement permet la détection de défauts dans le matériau ou la caractérisation de ce matériau, la distance (L) entre les moyens de génération et les moyens de détection de champ magnétique étant supérieure à 0,8 fois le diamètre intérieur du tube et inférieure à 2,5 fois ce diamètre intérieur afin d'exploiter la mesure du champ magnétique dans la zone de transition de ce champ magnétique, en vue du contrôle du matériau.

2. Sonde selon la revendication 1, le tube (16) étant un tube d'un échangeur de chaleur et le matériau (18) étant une plaque-entretoise de cet échangeur de chaleur, cette plaque-entretoise étant traversée par le tube.

3. Sonde selon la revendication 2, la plaque-entretoise étant brochée, en particulier trifoliée ou quadrifoliée.

4. Sonde selon l'une quelconque des revendications 1 à 3, dans laquelle les moyens (32) de détection de champ magnétique sont sensibles à la composante radiale de champ magnétique.

5. Sonde selon l'une quelconque des revendications 1 à 3, dans laquelle les moyens (32,34) de détection de champ magnétique sont sensibles à la composante radiale et à la composante longitudinale de champ magnétique.

6. Sonde selon l'une quelconque des revendications 1 à 5, dans laquelle les moyens (30) de génération d'un champ magnétique sont alimentés par une tension alternative et le traitement des signaux électriques fournis par les moyens de détection de champ magnétique comprend la démodulation de ces signaux et la mesure des variations des signaux démodulés, pour détecter les défauts du matériau ou caractériser ce matériau.

7. Sonde selon la revendication 6, dans laquelle la fréquence de la tension alternative est environ égale à 10 kHz.

8. Sonde selon l'une quelconque des revendications 1 à 7, dans laquelle les moyens de génération et les moyens de détection de champ magnétique comprennent des bobines magnétiques (30,32, 34).

9. Sonde selon la revendication 8, dans laquelle les moyens de détection de champ magnétique comprennent des bobines magnétiques plates et souples.

10. Sonde selon l'une quelconque des revendications 1 à 9, dans laquelle les moyens de déplacement hélicoïdal comprennent un cardan (26).

11. Sonde selon l'une quelconque des revendications 1 à 10, comprenant en outre des moyens (22) de centrage dans le tube (16).

12. Procédé de traitement des signaux fournis par la sonde selon l'une quelconque des revendications 1 à 11, pour détecter des défauts dans le matériau à contrôler, procédé dans lequel : - on numérise les signaux fournis par la sonde, on mémorise les signaux ainsi numérisés pour former un premier ensemble de signaux mémorisés, on lit ce premier ensemble et on le multiplie par un coefficient complexe permettant de normer les signaux à des valeurs arbritraires, - on forme un deuxième ensemble de signaux mémorisés, obtenus pour un matériau de référence sans défaut, on lit ce deuxième ensemble et on le multiplie par un coefficient complexe permettant de normer ces signaux aux mêmes valeurs arbritraires, on corrige les premier et deuxième ensembles pour tenir compte d'éventuelles différences de position et/ou d'orientation du matériau à contrôler et du matériau de référence, on soustrait le deuxième ensemble du premier ensemble pour obtenir un troisième ensemble de signaux mémorisés,

- on corrige ce troisième ensemble pour en éliminer des signaux résultant d'une composante électrique continue, due à la rotation de la sonde lors du déplacement hélicoïdal de celle-ci, - on représente le troisième ensemble ainsi corrigé, à l'aide de niveaux de gris ou de couleurs, dans un plan comportant un repère défini par deux axes perpendiculaires sur lesquels on porte respectivement les positions angulaires de la sonde et les positions longitudinales de cette sonde, et on soumet l'image résultant de cette représentation à l'interprétation d'un opérateur, ce dernier étant susceptible de s'aider, pour cette interprétation, d'images analogues, obtenues à l'aide de matériaux ayant des défauts connus.