FR2723170A1 - Detecteur et procede de detection de defauts pour des tuyaux en metal - Google Patents

Abstract

L'invention concerne un détecteur de défauts pour des tuyaux en métal comprenant une bobine d'excitation (8) destinée à générer des courants de Foucault à distance dans un tuyau en métal (6) lorsqu'un signal d'excitation lui est appliqué ; un premier groupe (9) de bobines de réception (9a) séparées de la bobine (8) d'une distance prédéfinie dans la direction longitudinale du tuyau, dont les axes sont perpendiculaires à ladite direction longitudinale et qui sont disposées à intervalles pré définis dans la direction circonférentielle du tuyau ; un second groupe (10) de bobines de réception (10a) séparées du premier groupe d'une distance prédéfinie, dont les axes sont perpendiculaires à la direction longitudinale du tuyau et qui sont décalées par rapport aux bobines de réception (9a) ; et une troisième bobine de réception (11) ayant un axe coaxial avec la direction longitudinale du tuyau.L'invention concerne également un procédé de détection de défauts pour des tuyaux en métal, utilisant ce détecteur.

Description

-14 2723170

Détecteur et procédé de détection de défauts pour des tuyaux

en métal.

La présente invention concerne, d'une manière générale, un détecteur de défauts et un procédé pour détecter des défauts dans des tuyaux en métal et, plus particulièrement, un détecteur et un procédé de détection de défauts pour assurer l'entretien de canalisations, telles que des gazoducs souterrains, des canalisations d'usines chimiques et des tuyauteries d'échangeurs de chaleur, au moyen d'un contrôle

à distance par courants de Foucault.

On connaît, dans la technique, un détecteur à distance par courants de Foucault utilisant un procédé de contrôle à distance par courants de Foucault pour détecter une corrosion, ou une dégradation similaire, dans les parois intérieure et extérieure d'une conduite en métal, telle qu'un gazoduc souterrain, une canalisation de produits chimiques ou une tuyauterie d'échangeur de chaleur. Comme le montre la figure 8, un détecteur à distance par courants de Foucault classique 1 comprend une bobine d'excitation 2 et une ou plusieurs bobines de réception 3 disposées dans le sens longitudinal du tuyau et séparées de la bobine d'excitation 2 d'une distance représentant environ deux fois le diamètre du tuyau. Le détecteur à distance par courants de Foucault 1 est relié à un câble de transmission de signaux 4 et, une fois inséré dans un tuyau 5, peut se déplacer à l'intérieur de celui-ci grâce à un mécanisme d'entraînement commandé de l'extérieur. Un dispositif de détection de défauts pour des tuyaux en métal est formé du détecteur à distance par courants de Foucault 1 ainsi que d'un moyen générateur de signal d'excitation destiné à appliquer un signal d'excitation à la bobine d'excitation 2 du détecteur à distance par courants de Foucault 1 depuis l'extérieur du tuyau par l'intermédiaire du câble de transmission de signaux 4, et d'un moyen générateur de données de défauts destiné à générer des données de défauts grâce à la réception de signaux mesurés provenant des bobines de réception 3 du détecteur à distance par courants de Foucault 1 par

l'intermédiaire du câble de transmission de signaux 4.

Une tension d'excitation allant de plusieurs volts à plusieurs dizaines de volts est appliquée à la bobine d'excitation 2 du détecteur à distance par courants de Foucault 1, et une onde électromagnétique ayant une fréquence relativement faible allant normalement de plusieurs dizaines d'hertz à plusieurs centaines d'hertz est utilisée comme signal d'excitation appliqué à la bobine d'excitation 2. Les ondes électromagnétiques dues aux courants de Foucault générés à distance à partir de la bobine d'excitation 2 à laquelle le signal d'excitation a été délivré se propagent par propagation indirecte en traversant l'épaisseur du tuyau en métal ou par propagation directe dans la canalisation qui joue le rôle d'un guide d'onde. Dans ce dernier cas, toutefois, l'onde électromagnétique s'atténue rapidement et n'est sensiblement pas propagée, car la fréquence de l'onde électromagnétique due aux courants de Foucault est beaucoup plus faible que celle de la canalisation. En revanche, dans le premier cas, l'onde électromagnétique due aux courants de Foucault se propage à travers l'épaisseur du tuyau en métal en s'atténuant lentement, tandis que simultanément une partie de celle-ci pénètre à nouveau dans le tuyau en métal et retraverse l'épaisseur de celui-ci pour être reçue par la bobine de réception 3. Bien que le signal reçu, détecté par la bobine de réception 3 soit très faible (plusieurs /V à plusieurs dizaines de yV), sa phase est changée en raison d'un effet de surface qui s'opère lors de la traversée de l'épaisseur du tuyau en métal. Etant donné que ce changement de phase présente une bonne linéarité par rapport à l'épaisseur du tuyau en métal, une diminution de l'épaisseur de celui-ci peut être détectée avec précision, et la présence d'une corrosion ainsi que la profondeur de défauts présents sur les parois intérieure et extérieure du tuyau en métal peuvent être détectées d'une manière fiable grâce à la détection de la différence de phase entre le signal

d'excitation et le signal mesuré.

Le détecteur à distance par courants de Foucault 1 décrit ci-dessus a cependant comme inconvénient que, bien que l'onde électromagnétique due aux courants de Foucault générés à distance et transmise à travers l'épaisseur du tuyau en métal sain, non corrodé soit transmise principalement parallèlement à l'axe du tuyau en métal et reçue d'une manière favorable par la bobine de réception installée coaxialement par rapport au tuyau en métal, il n'est pas capable de détecter avec précision un changement de phase, car une onde électromagnétique verticale par rapport à la paroi intérieure du tuyau est générée au niveau d'une partie défectueuse de celui-ci, la bobine de réception installée concentriquement avec le tuyau en métal ne pouvant pas recevoir correctement cette onde électromagnétique verticale

par rapport à la direction longitudinale du tuyau en métal.

D'autre part, étant donné que l'onde électromagnétique due aux courants de Foucault et transmise à travers l'épaisseur du tuyau en métal est influencée par des conditions telles que la perméabilité et la conductivité électrique du matériau du tuyau en métal ainsi que la fréquence du signal d'excitation, la différence de phase du signal de sortie mesuré provenant de la bobine de réception se disperse entre des tuyaux faits de matériaux différents, même si une tension d'excitation égale est appliquée à la bobine d'excitation. En conséquence, le détecteur à distance par courants de Foucault 1 pose le problème de ne pas être capable d'évaluer avec précision la profondeur d'un défaut dans des tuyaux comportant des matériaux différents, à partir d'une relation prédéterminée entre la différence de phase et l'épaisseur. Le détecteur à distance par courants de Foucault 1 pose également le problème qu'il est difficile de détecter un défaut par un seul balayage, et que le balayage doit être répété de nombreuses fois lors de l'inspection d'un tuyau ayant une ouverture relativement importante (par exemple, un tuyau du type 200 A, c'est-à- dire un tuyau ayant un diamètre extérieur de 225,8 mm, et une épaisseur de 10,2 mm) à l'aide d'un détecteur à distance par courants de Foucault dans

lequel une seule bobine de réception est installée.

La présente invention a par conséquent pour but principal de résoudre les problèmes susmentionnés en proposant un détecteur de défauts pour des tuyaux en métal, qui soit capable de détecter un champ magnétique généré à partir d'une partie défectueuse d'un tuyau en métal, et qui permette d'inspecter efficacement la totalité de la surface circonférentielle intérieure du tuyau en métal par un seul balayage à l'aide de plusieurs bobines de réception dont les axes sont situés à angle droit par rapport à la direction longitudinale du tuyau en métal, et qui sont disposées dans

la direction circonférentielle du tuyau.

La présente invention a pour autre but de proposer un procédé de détection de défauts dans des tuyaux en métal, qui permette de déterminer avec précision la présence d'une corrosion et la profondeur d'un défaut dans un tuyau en métal, selon le matériau de celui-ci, en détectant une différence de phase qui varie en fonction des caractéristiques magnétiques engendrées par une différence au

sein du matériau utilisé pour fabriquer le tuyau en métal.

Pour atteindre les buts ci-dessus et selon un premier aspect de la présente invention, un détecteur de défauts pour des tuyaux en métal comprend une bobine d'excitation destinée à générer des courants de Foucault à distance dans un tuyau en métal lors de l'application d'un signal d'excitation; un premier groupe de bobines de réception comprenant plusieurs premières bobines de réception séparées de la bobine d'excitation d'une distance prédéterminée dans la direction longitudinale du tuyau, dont les axes sont perpendiculaires à la direction longitudinale du tuyau et qui sont disposées à des intervalles prédéterminés dans la direction circonférentielle dudit tuyau pour recevoir un signal de réception engendré par les courants de Foucault; un second groupe de bobines de réception comprenant plusieurs secondes bobines de réception séparées du premier groupe de bobines de réception d'une distance prédéterminée, dont les axes sont perpendiculaires à la direction longitudinale du tuyau en métal et qui sont disposées au niveau de positions décalées par rapport aux premières bobines de réception pour recevoir le signal de réception engendré par les courants de Foucault; et une troisième bobine de réception disposée pour avoir un axe coaxial avec la direction longitudinale du tuyau en métal. Selon un second aspect de la présente invention, un procédé de détection de défauts pour des tuyaux en métal comprend les étapes qui consistent à générer des courants de Foucault à distance dans un tuyau en métal sain par application d'un signal d'excitation à une bobine d'excitation; à recevoir un signal de réception engendré par les courants de Foucault à l'aide d'une bobine de réception; à détecter une différence de phase entre un signal de détection provenant de la bobine de réception et le signal d'excitation; à déterminer un facteur de correction du tuyau en métal par comparaison avec une différence de phase de référence d'un tuyau en métal de référence mesurée préalablement; et à convertir la différence de phase du signal mesuré provenant de la bobine de réception en une différence de phase correspondant au tuyau en métal de référence à l'aide du facteur de correction, afin de détecter l'épaisseur d'une partie défectueuse du tuyau en métal à partir de la relation entre la différence de phase de

référence et l'épaisseur.

Le procédé de détection de défauts pour des tuyaux en métal, selon la présente invention, peut également comprendre les étapes qui consistent à générer les courants de Foucault à distance dans le tuyau en métal par application du signal d'excitation à la bobine d'excitation; à recevoir le signal de réception engendré par les courants de Foucault à l'aide d'une troisième bobine de réception dont l'axe est coaxial avec la direction longitudinale du tuyau en métal; à détecter une différence de phase à partir de la troisième bobine de réception, en tant que différence de phase spécifique du tuyau en métal, à recevoir le signal de réception engendré par les courants de Foucault à l'aide de premières bobines de réception séparées de la bobine d'excitation d'une distance prédéterminée dans la direction longitudinale du tuyau, dont les axes sont perpendiculaires à la direction longitudinale du tuyau et qui sont disposées à des intervalles prédéterminés dans la direction circonférentielle dudit tuyau et/ou à l'aide de secondes bobines de réception séparées des premières bobines de réception d'une distance prédéterminée, dont les axes sont perpendiculaires à la direction longitudinale du tuyau en métal et qui sont disposées au niveau de positions décalées par rapport aux premières bobines de réception, après avoir déterminé un facteur de correction du tuyau en métal par comparaison de la différence de phase du signal mesuré avec une différence de phase de référence d'un tuyau en métal de référence mesurée préalablement; à détecter la différence de phase du signal mesuré à partir des premières bobines de réception/secondes bobines de réception; et à convertir la différence de phase du signal mesuré en une différence de phase correspondant au tuyau de référence à l'aide du facteur de correction, afin de détecter l'épaisseur d'une partie défectueuse du tuyau en métal à partir de la relation entre l'épaisseur du tuyau de référence et la différence de phase

de référence.

Lors de l'application du signal d'excitation à la bobine d'excitation, les courants de Foucault sont générés à distance dans le tuyau en métal. Lorsque le tuyau en métal est un tuyau en métal sain sans partie défectueuse, le champ magnétique engendré par les courants de Foucault est détecté d'une manière fiable par la troisième bobine de réception disposée de telle façon que son axe s'étend parallèlement à la direction longitudinale du tuyau en métal, car le champ magnétique adopte un trajet magnétique parallèle à l'axe du tuyau, et la différence de phase spécifique du tuyau en métal sain est détectée. Lorsque le tuyau en métal comporte une partie défectueuse en termes d'épaisseur, un champ magnétique est également formé dans la direction perpendiculaire à l'axe du tuyau en métal, de sorte qu'il peut être détecté d'une manière fiable par les premières et secondes bobines de réception disposées pour que leurs axes s'étendent parallèlement au champ magnétique, même si le champ magnétique généré au niveau de la partie défectueuse est très faible. Etant donné que les secondes bobines de réception sont décalées par rapport aux premières bobines de réception et que les bobines de réception sont prévues pour couvrir la circonférence intérieure du tuyau, un défaut qui n'a pas été détecté par le premier groupe de bobines de réception, parce qu'il est passé entre celles-ci, sera inévitablement détecté par le second groupe de bobines de réception, ce qui permet de détecter par un seul balayage si un défaut s'étend le long

de la totalité de la circonférence du tuyau.

En outre, avant l'inspection du tuyau en métal, une différence de phase de référence est mesurée sur différentes épaisseurs d'un tuyau en métal de référence pour permettre d'obtenir la relation entre l'épaisseur et la différence de phase de référence du tuyau en métal de référence; des courants de Foucault sont générés à distance dans le tuyau en métal qui doit être inspecté et une différence de phase spécifique d'un tuyau en métal sain est détectée par la troisième bobine de réception pour être comparée avec la différence de phase de référence du tuyau en métal de référence ayant la même épaisseur, pour permettre d'obtenir un facteur de correction correspondant au matériau du tuyau en métal, après quoi, le tuyau en métal est inspecté. Un changement de phase du champ magnétique détecté par les premières et secondes bobines de réception est corrigé à l'aide du facteur de correction pour être converti afin de fournir la différence de phase de référence du tuyau en métal de référence, l'épaisseur du tuyau en métal étant obtenue à partir de la relation entre la différence de phase de référence et l'épaisseur du tuyau en métal de référence. Par conséquent, la présence d'un défaut et la profondeur de ce défaut peuvent être détectées avec précision en fonction des

différents matériaux du tuyau en métal.

Ces buts et caractéristiques de la présente invention

ressortiront plus clairement de la lecture de la description

détaillée suivante d'un mode de réalisation préféré donnée à titre d'exemple nullement limitatif en référence aux dessins annexés dans lesquels: La figure 1 est une vue latérale montrant un mode de réalisation préféré du détecteur de défauts pour tuyaux en métal de la présente invention; la figure 2 est une représentation schématique d'une partie principale du mode de réalisation de la figure 1; la figure 3 est une représentation schématique d'une autre partie principale du mode de réalisation de la figure 1; la figure 4 est un schéma fonctionnel illustrant un dispositif de détection de défauts pour des tuyaux en métal auquel le mode de réalisation de la figure 1 est appliqué; la figure 5 est un graphique montrant des erreurs d'épaisseurs détectées, dues à la différence des caractéristiques magnétiques de tuyaux en métal; la figure 6 est une courbe explicative pour permettre de mettre en oeuvre le procédé de détection de défauts de tuyaux en métal de la présente invention; la figure 7 est un graphique montrant des erreurs de valeurs détectées du procédé de détection de défauts de tuyaux en métal de la présente invention; et la figure 8 est une vue latérale montrant un détecteur de défauts à distance par courants de Foucault de l'art antérieur. En référence aux dessins qui représentent un mode de réalisation préféré du détecteur, la présente invention, et plus particulièrement à la figure 1, un détecteur à distance par courants de Foucault 7 utilisé pour détecter des défauts dans des tuyaux en métal est inséré dans un tuyau en métal 6

pour inspecter les parois intérieure et extérieure de celui-

ci et est équipé d'une bobine d'excitation 8 ayant un axe coaxial avec un axe du tuyau en métal 6, d'un premier groupe de bobines de réception 9 espacé de la bobine d'excitation 8 d'une distance prédéterminée qui correspond à environ deux fois le diamètre du tuyau, d'un second groupe de bobines de réception 10 disposé derrière le premier groupe de bobines de réception 9 à proximité de celui-ci, et d'une troisième bobine de réception 11 disposée derrière le second groupe de bobines de réception 10. Le détecteur à distance par courants de Foucault 7 est relié à un câble de transmission de signaux 12 pour transmettre/recevoir des signaux en direction/à partir d'appareils (figure 4) situés à l'extérieur du tuyau en métal. Le détecteur à distance par courants de Foucault 7 comporte également des roulettes d'entraînement 13 pressées contre la paroi intérieure du tuyau en métal 6 par des ressorts ou des organes similaires et commandées par une unité d'entraînement (non représentée), située à l'extérieur du tuyau, dans trois directions, par exemple, le long de la circonférence intérieure du tuyau pour permettre au détecteur 7 de se déplacer à l'intérieur du tuyau en métal, tout en le supportant, en commandant et en contrôlant les directions et

les rotations des roulettes d'entraînement 13.

La bobine d'excitation 8 du détecteur 7 est maintenue à l'intérieur du tuyau en métal 6 par des roulettes d'entraînement 14. Un signal d'excitation ayant normalement une fréquence relativement faible allant de plusieurs dizaines d'hertz à plusieurs centaines d'hertz est appliqué à la bobine d'excitation 8 par l'intermédiaire du câble de transmission de signaux 12 avec une tension d'excitation voulue, par exemple, une tension allant de plusieurs volts à plusieurs dizaines de volts. Puis un champ magnétique dû à des courants de Foucault induits à distance est généré à partir de la bobine d'excitation 8 à laquelle le signal d'excitation a été appliqué. Bien qu'une partie du champ magnétique généré se propage à l'intérieur de la canalisation et s'atténue rapidement, l'autre partie de celui-ci traverse

l'épaisseur du tuyau métallique et s'atténue progressivement.

Le champ magnétique se propage parallèlement à l'axe du tuyau au niveau d'une partie saine de celui-ci ne comportant pas de défauts. Le premier groupe de bobines de réception 9 comporte 12 premières bobines de réception 9a disposées à des intervalles prédéterminés, par exemple, tous les 30 le long de la circonférence intérieure du tuyau en étant espacées de la bobine d'excitation 8 d'une distance prédéterminée. Les premières bobines de réception 9a ont leurs axes disposés à angle droit par rapport à l'axe 6a du tuyau en métal 6, comme

cela est visible sur la figure 2.

Lorsqu'un courant alternatif est délivré à la bobine d'excitation 8, un champ magnétique est généré autour de la bobine d'excitation 8. Il se propage à l'intérieur de l'épaisseur du tuyau en métal 6 et se transmet sous la forme d'un signal de réception. En l'absence de défauts dans le tuyau en métal 6, le signal de réception qui se propage à l'intérieur de l'épaisseur du tuyau se déplace parallèlement à l'axe du tuyau et il existe une composante presque nulle dans la direction du diamètre du tuyau qui coupe l'axe de celui-ci à angle droit. En revanche, lorsqu'il existe un défaut dans le tuyau en métal 6, le flux magnétique est perturbé par le défaut et la composante apparait dans la

direction du diamètre du tuyau.

De ce fait, lorsque le tuyau en métal 6 ne comporte pas de défaut, les premières bobines de réception 9a ne reçoivent presque pas de signal de réception car les axes des premières bobines de réception 9a se situent à angle droit par rapport au champ magnétique qui se propage à travers l'épaisseur du tuyau en métal. Au contraire, lorsqu'il existe un défaut dans le tuyau en métal 6, les premières bobines de réception 9a peuvent recevoir le signal de réception généré au niveau de la partie défectueuse et détecter d'une manière fiable un champ magnétique même faible généré au niveau d'une très petite partie défectueuse, car leurs axes s'étendent parallèlement au champ magnétique généré au niveau de la partie défectueuse. La partie endommagée présente dans le tuyau en métal peut ainsi être détectée d'une manière efficace. Le second groupe de bobines de réception 10 comprend plusieurs secondes bobines de réception 10a (voir figure 2) dont les axes sont disposés à angle droit par rapport à l'axe 6a du tuyau en métal, de la même manière que les premières bobines de réception 9a, et qui reçoivent d'une manière fiable un champ magnétique généré au niveau d'une partie défectueuse. Le second groupe de bobines de réception 10 est disposé à une distance prédéterminée du premier groupe de bobines de réception 9 et comprend 12 bobines de réception 10a disposées à intervalles prédéterminés, par exemple, tous les 30', le long de la circonférence intérieure du tuyau. Les secondes bobines de réception l0a sont disposées au niveau de positions décalées d'un angle prédéterminé (150 dans ce cas) par rapport aux premières bobines de réception 9a dans la direction circonférentielle du tuyau. De cette manière, les premières bobines de réception 9a et les secondes bobines de réception l0a sont disposées le long de la totalité de la circonférence du tuyau, tous les 150 dans la direction circonférentielle de celui-ci. Par conséquent, même lorsqu'un défaut présent dans la paroi du tuyau en métal passe entre les premières bobines de réception 9a du premier groupe de bobines de réception 9 et n'est donc pas détecté par ce premier groupe, une seconde bobine de réception l0a du second groupe de bobines de réception 10 passera juste au-dessus du défaut. Cela signifie qu'un défaut présent sur des zones non détectées par le premier groupe de bobines de réception 9 peut être détecté par le second groupe de bobines de réception 10, ce qui permet d'inspecter la totalité de la circonférence de la paroi du tuyau en métal par un seul

balayage.

La troisième bobine de réception unique 11 est disposée coaxialement avec l'axe du tuyau à une distance prédéterminée de la bobine d'excitation 8. Elle reçoit en totalité le signal de réception du champ magnétique dans la direction parallèle à l'axe du tuyau, qui se propage à travers la partie saine de celui-ci. Toutefois, la troisième bobine de réception 11 ne reçoit presque pas le champ magnétique perpendiculaire à l'axe du tuyau, qui est généré lorsqu'il existe un défaut dans le tuyau en métal, en raison du fait que son axe n'est pas parallèle au champ magnétique et qu'elle est composée d'une seule bobine. Par conséquent, la troisième bobine de réception 11 n'est pas sensiblement affectée par l'existence d'une partie défectueuse dans le tuyau en métal et reçoit un signal de réception constant du champ magnétique généré à partir de la bobine d'excitation 8 et qui se propage à travers l'épaisseur du tuyau en métal 6,

indépendamment de l'existence d'une partie défectueuse.

Le détecteur à distance par courants de Foucault 7 décrit ci-dessus est appliqué à un dispositif de détection de défauts pour tuyaux en métal. Comme on peut le voir sur la figure 4, un dispositif de détection de défauts 15 pour tuyaux en métal comprend un circuit de transmission de signal d'excitation 16 destiné à appliquer le signal d'excitation à la bobine d'excitation 8 du détecteur à distance par courants de Foucault 7, un circuit de traitement de signaux mesurés 17 destiné à recevoir des signaux mesurés à partir de chacune des premières bobines de réception 9a, des secondes bobines de réception 10a et de la troisième bobine de réception 11 du détecteur à distance par courants de Foucault 7, et un circuit générateur de données de défauts 18 destiné à générer des données de défauts détectés à partir d'une sortie du circuit de traitement de signaux mesurés 17. Le dispositif de détection de défauts 15 est également équipé d'un mécanisme de contrôle (non représenté) pour contrôler le détecteur à distance par courants de Foucault 7 et d'une unité d'entraînement (non représentée) pour permettre au détecteur à distance par courants de Foucault 7 de circuler à

l'intérieur du tuyau, tout en le contrôlant.

Il convient de noter que bien qu'une seule de chacune des premières bobines de réception 9a et des secondes bobines de réception 10a soit représentée sur la figure, les deux groupes de bobines comprennent en fait chacun douze bobines, et que bien que des modules de mesure 17a, et 17az du circuit de traitement de signaux mesurés 17 pour traiter les signaux mesurés à partir des premières bobines de réception 9a et des secondes bobines de réception 10a soient prévus pour correspondre à chaque bobine de réception, un seul de chacun d'eux est représenté sur la figure, les autres ayant été supprimés ici dans un souci de simplification de la

description.

Le circuit de transmission de signal d'excitation 16 comprend un émetteur de référence 19 destiné à émettre un signal d'excitation f0, et un amplificateur de puissance de signal d'excitation 20 destiné à amplifier et à transmettre le signal d'excitation f0 émis à partir de l'émetteur de référence 19. L'amplificateur de puissance de signal d'excitation 20 est relié à la bobine d'excitation 8 par l'intermédiaire d'une borne To située côté excitation, par un câble à paires P0. Le circuit de transmission de signal d'excitation 16 comprend également un circuit de mise en forme d'onde 21 destiné à convertir l'onde du signal d'excitation f0 émis à partir de l'émetteur de référence 19 en une onde rectangulaire, et un multiplicateur de fréquence 22 destiné à convertir l'onde rectangulaire issue du circuit de mise en forme d'onde 21 en une onde ayant une double fréquence. Il comprend aussi des bascules 23 et 24 auxquelles des sorties du multiplicateur de fréquence 22 sont respectivement fournies en entrée. Le signal fourni en entrée à la bascule 24 est délivré par l'intermédiaire d'un inverseur 25 qui l'inverse. Des signaux de référence FC1, FC2 et FC3 et des signaux de référence FS1, FSz et FS3 qui sont ramenés à leurs fréquences initiales respectives par les bascules 23 et 24 ont des phases qui sont décalées de 90 les unes par rapport aux autres et sont transmis au circuit de traitement de signaux mesurés 17 par l'intermédiaire des bornes T1, T2, T3, T4, T5, et T6, respectivement, situées côté excitation. Les signaux de référence FC1, FC2, FC3, FS1, FS2 et FS3 sont des signaux dans lesquels chaque retard de phase par rapport au signal d'excitation f0 des signaux mesurés f1, f2 et f3 qui sont respectivement transmis à partir des premières bobines de réception 9a, des secondes bobines de réceptionO10a et de la troisième bobine de réception 11 du détecteur à distance par courants de Foucault 7 au circuit de traitement de signaux mesurés 17 est corrigé. Il convient de noter que le signal de référence F1 peut avoir la même phase que le signal d'excitation f0 lorsqu'un câble spécial est utilisé pour les câbles à paires P0, Pl. P2 et P3 destinés à transmettre le signal d'excitation f0 et les signaux mesurés

fl, f2, f3-

Dans le circuit de traitement de signaux mesurés 17, le module de traitement de signaux mesurés 17a1 est relié aux premières bobines de réception 9a par l'intermédiaire de bornes RT1 et RT2 situées côté mesure, par le câble à paires Pl, le module de traitement de signaux mesurés 17a2 est relié aux secondes bobines de réception O10a par l'intermédiaire de bornes RT1 et RT2 situées côté mesure par le câble à paires P2, et le module de traitement de signaux mesurés 17a3 est relié à la troisième bobine de réception 11 par l'intermédiaire de bornes RT1 et RT2 situées côté mesure par le câble à paires P3. Chacun des modules de traitement de signaux mesurés 17aj, 17a2 et 17a3 comporte une interface de signaux mesurés 26 pour recevoir en entrée les signaux mesurés transmis à partir des bobines de réception respectives par l'intermédiaire des bornes RT1 et RT2 situées côté mesure. L'interface de signaux mesurés 26 comprend, séquentiellement, un amplificateur différentiel 27 destiné à extraire des bruits homopolaires générés dans le câble à paires Pl, par exemple, un filtre passe-bas 28 destiné à extraire une composante à haute fréquence, un amplificateur de réception 29 destiné à amplifier le signal provenant du filtre passe-bas 28 et un filtre passe-bande 30 destiné à extraire des composantes de fréquence d'une certaine zone afin de limiter le signal mesuré d'entrée à un signal ayant une fréquence qui se situe à l'intérieur d'une plage prédéterminée. Sont également prévus au niveau de l'extrémité de sortie de l'interface de signaux mesurés 26 deux

détecteurs synchrones (discriminateurs) 31 et 32.

Le détecteur synchrone (discriminateur) 31 est conçu pour avoir une autre entrée reliée à une borne RT4 située côté mesure qui est reliée à la borne T4 située côté excitation du circuit de transmission de signal d'excitation 16 pour recevoir le signal de référence FS1. De même, une autre entrée du détecteur synchrone (discriminateur) 32 est reliée à une borne RT3 située côté mesure qui est reliée à la borne T1 située côté excitation du circuit de transmission de signal d'excitation 16 pour délivrer en entrée le signal de référence FC1. Les circuits de mise en forme d'onde 33 et 34 sont respectivement reliés aux extrémités de sortie des détecteurs synchrones (discriminateurs) 31 et 32 pour effectuer un redressement pleine onde en courant continu et une transmission au circuit générateur de données de défauts 18. D'autre part, un circuit de mise en forme d'onde 35 destiné à conformer le signal d'entrée pour lui donner une certaine forme d'onde est prévu au niveau de l'extrémité de sortie de l'interface de signaux mesurés 26, et le signal mesuré provenant de la bobine de réception est converti en une forme d'onde constante ayant une fréquence et une amplitude prédéterminées. Il est prévu au niveau de l'extrémité de sortie du circuit de mise en forme d'onde 35, un circuit détecteur de phase 36 dont une autre extrémité d'entrée est reliée à la borne T1 située côté excitation par l'intermédiaire de la borne RT3 située côté mesure pour recevoir le signal de référence FC1 afin de procéder à une comparaison avec la phase du signal mesuré f1 pour détecter les différences de phase entre le signal mesuré f1 et le signal d'excitation f0. Une extrémité de sortie du circuit détecteur de phase 36 est reliée au circuit générateur de données de défauts 18 pour transmettre à ce dernier les différences de phase détectées ainsi que les signaux

provenant des circuits de mise en forme d'ondes 33 et 34.

Les modules de traitement de signaux mesurés 17a2 et 17a3 ont respectivement la même structure que le module de traitement de signaux mesurés 17a,; ils reçoivent en entrée les signaux mesurés f2 et f3 provenant des secondes bobines de réception l0a et de la troisième bobine de réception 11 et les traitent de la même manière pour les transmettre au

circuit générateur de données de défauts 18.

Le circuit générateur de données de défauts 18 comprend un organe de calcul 30 destiné à calculer l'épaisseur du tuyau en métal à partir de la différence de phase d'entrée pour détecter la présence de parties défectueuses et les profondeurs de défauts, et une unité d'affichage 31 destinée à afficher un taux de diminution de l'épaisseur calculé par

l'organe de calcul 30.

La différence de phase entre le signal d'excitation appliqué à la bobine d'excitation et le signal mesuré obtenu à partir de la bobine de réception peut être exprimée de la

manière suivante.

k 0 = k / f l -. (1) Ici, E représente la différence de phase, k représente une constante proportionnelle, n représente le rapport de la circonférence d'un cercle sur le diamètre de celui-ci, f représente la fréquence du signal d'excitation, p représente la perméabilité du tuyau en métal, et a représente la

conductivité du tuyau en métal.

Comme cela ressort de l'Equation (1), la différence de phase du signal mesuré varie en fonction du produit de la perméabilité p et de la conductivité a du tuyau en métal, et de la fréquence du signal d'excitation appliqué à la bobine d'excitation. En particulier, le produit de la perméabilité p et de la conductivité a est intrinsèque au matériau du tuyau. Toutefois, étant donné que la différence de phase du signal mesuré de la bobine de réception est proportionnelle à l'épaisseur du tuyau, il s'ensuit un résultat erroné si l'épaisseur est dérivée constamment sur la base de la différence de phase obtenue. La figure 5 montre une relation entre une épaisseur (taux de diminution) d'une partie défectueuse détectée sur la base de la différence de phase du signal mesuré et une épaisseur réelle (taux de diminution) de plusieurs types de tuyaux en métal 61, 62, 63, 64 et 65 ayant la même forme et la même épaisseur et des produits de la perméabilité p et de la conductivité o différents. Comme cela ressort de la figure, les épaisseurs détectées diffèrent des épaisseurs réelles bien que des tuyaux en métal ayant la même forme et la même épaisseur aient été utilisés. Il est possible de compenser la différence de phase du signal mesuré due à la différence de matériaux, bien que des tuyaux en métal ayant la même épaisseur soient utilisés, et de dériver constamment l'épaisseur de la différence de phase détectée grâce au procédé suivant. Précisément, la détection de défauts est réalisée grâce à un changement de la fréquence d'un signal d'excitation appliqué à la bobine d'excitation en fonction du matériau du tuyau en métal, de façon qu'une différence de phase détectée à partir du tuyau en métal qui doit être inspecté devienne identique à celle du signal mesuré détecté à partir d'un tuyau en métal de référence ayant la même épaisseur, c'est-à- dire que la différence de phase 8 de l'Equation 1 devient une valeur de la différence de phase du tuyau en métal de référence. Un champ magnétique est généré dans un tuyau en métal échantillon fait du même matériau que le tuyau en métal qui doit être inspecté et ayant la même épaisseur que le tuyau en métal de référence, par l'application d'un signal d'excitation dont la fréquence est changée pour changer sa différence de phase et pour détecter par avance une fréquence spécifique, lorsqu'une différence de phase égale à la différence de phase du signal mesuré du tuyau en métal de référence est obtenue. Le tuyau en métal est ensuite balayé par le signal d'excitation ayant la fréquence spécifique. La différence de phase O du signal à mesurer devient une différence de phase O correspondant à l'épaisseur du tuyau en métal de référence. Il est par conséquent possible d'obtenir des données de défauts exactes pour le tuyau en métal, même si le produit de la perméabilité p et de la conductivité o diffère, en déterminant l'épaisseur à partir de la relation entre la différence de phase et l'épaisseur du tuyau en métal de référence mesurée par avance. Un autre procédé de détection de défauts peut être mis en oeuvre en supposant que la fréquence du signal d'excitation appliqué à la bobine d'excitation est une fréquence constante H et en effectuant la correction suivante. Comme cela est illustré sur la figure 6, une relation entre la fréquence du signal d'excitation appliqué à la bobine d'excitation et la différence de phase du signal mesuré (différence de phase de référence) d'un tuyau en métal de référence 61 ayant une épaisseur constante est déterminée par avance. Ensuite, pour le tuyau en métal 62 qui doit être inspecté, un signal d'excitation ayant une fréquence constante Hz (40 Hz sur la figure) est appliqué par avance à un tuyau en métal échantillon sain ne comportant pas de parties défectueuses (épaisseur (d)) pour détecter la différence de phase du signal mesuré de la bobine de réception obtenu en même temps qu'une différence de phase spécifique (environ - 60 C). Une fréquence Ha (environ 44 Hz) qui est appliquée au tuyau en métal de référence, lorsque la différence de phase de référence semblable à la différence de phase spécifique résulte de la relation entre la fréquence du signal d'excitation et la différence de phase de référence du tuyau en métal de référence, est obtenue pour calculer un facteur de correction H/Ha qui se présente sous la forme d'un rapport entre la fréquence Ha et la fréquence constante H. La différence de phase du signal mesuré obtenu lorsque le tuyau en métal est inspecté, est corrigée à l'aide de ce facteur de correction, c'est-à-dire que la différence de phase mesurée est multipliée par le facteur de correction H/Ha pour fournir une différence de phase correspondant à l'épaisseur du tuyau en métal de référence, l'épaisseur du tuyau en métal inspecté par balayage étant obtenue à partir de la relation entre la différence de phase de référence et l'épaisseur du tuyau en métal de référence. Ceci permet une correction même pour un tuyau en métal ayant un produit de la perméabilité p et de la conductivité a différent par rapport à la relation qui correspond à la différence de phase de référence et à l'épaisseur du tuyau en métal de référence, et permet d'obtenir constamment des données de défauts exactes. Lorsque le facteur de correction est déterminé et que l'épaisseur est détectée à partir de la différence de phase corrigée à l'aide du facteur de correction de la même manière que pour les autres tuyaux en métal 63, 64 et 65, la relation entre l'épaisseur détectée et l'épaisseur réelle résultant de celle-ci est telle qu'illustré sur la figure 7. Il ressort également de cette figure que des épaisseurs coïncidant

sensiblement avec les épaisseurs réelles sont détectées.

Un fonctionnement du dispositif de détection de défauts pour des tuyaux en métal destiné à mettre en oeuvre le procédé pour compenser la différence de phase du signal mesuré due à la différence de matériaux et pour obtenir l'épaisseur constamment sur la base de la différence de phase détectée décrit ci-dessus, va maintenant être expliqué. Tout d'abord, une fréquence d'un signal d'excitation appliqué à la bobine d'excitation, une différence de phase d'un signal mesuré et une relation entre la différence de phase et une épaisseur d'un tuyau en métal de référence sont transmises en entrée par avance au circuit générateur de données de défauts 18. Puis, le détecteur à distance par courants de Foucault 7 est introduit dans le tuyau en métal

6 qui doit être inspecté, à l'aide de l'unité d'entraînement.

Ensuite, un signal d'excitation f0 ayant une fréquence H est généré à partir de l'émetteur de référence 19 pour être appliqué à la bobine d'excitation 8 par l'intermédiaire de la borne To située côté excitation et transmis au multiplicateur de fréquence 22 par l'intermédiaire du circuit de mise en forme d'onde 21. Après avoir été converti en une onde à double fréquence, le signal est à nouveau converti pour revenir à sa fréquence initiale par les bascules 23 et 24, et transmis aux modules de traitement de signaux mesurés 17al, 17a2 et 17a3 par l'intermédiaire des bornes T1 à T6 situées côté excitation. Etant donné que le signal fourni en entrée à la bascule 24 est à ce moment-là inversé par l'inverseur , les signaux de référence FS1, FS2 et FS3 ont des phases qui sont décalées de 90 par rapport à celles des signaux de référence FC1, FC2 et FC3 délivrés en sortie à partir de la

bascule 23.

Les signaux mesurés fl, f2 et f3 respectivement transmis à partir des premières bobines de réception 9a, des secondes bobines de réception 10a et de la troisième bobine de réception 11 auxquelles le champ magnétique dû aux courants de Foucault générés à distance dans le tuyau en métal par le signal d'excitation f0 appliqué à la bobine d'excitation 8, est fourni en entrée, sont délivrés en sortie. Lorsque les signaux mesurés sont fournis en entrée aux modules de traitement de signaux mesurés 17al, 17a2 et 17a3, transformés en signaux ayant une plage de fréquence prédéterminée par l'interface de signaux mesurés 26, fournis en entrée aux deux détecteurs synchrones (discriminateurs) 31 et 32, et détectés grâce aux signaux de référence FC1, FC2 et FC3 ayant des phases différentes, même lorsque le champ magnétique reçu par les premières bobines de réception 9a et les secondes bobines de réception 10a au niveau de la partie saine du tuyau en métal devient presque nul, la sortie de celui-ci est stabilisée par une détection synchrone grâce aux signaux de référence FC1 et FC2 et aux signaux de référence FS1 et FS2 dont les phases diffèrent de 90 . Précisément, lorsque le signal mesuré est nul, la sortie devient nulle et, lorsque le signal mesuré a un certain niveau, une sortie correspondante peut être obtenue. D'une manière similaire, même lorsque le champ magnétique reçu par la troisième bobine de réception 11 au niveau de la partie défectueuse du tuyau en métal devient presque nul, la sortie est stabilisée par une détection

synchrone à l'aide des signaux de référence FC3 et FS3. C'est-

à-dire que lorsque le signal mesuré est égal à zéro, la sortie devient nulle et, lorsque le signal mesuré a un

certain niveau, une sortie correspondante peut être obtenue.

Les sorties des détecteurs synchrones (discriminateurs) 31 et 32 sont respectivement redressées pleine onde par les circuits de mise en forme d'onde 33 et 34 et sont ensuite

transmises au circuit générateur de données de défauts 18.

D'autre part, les signaux mesurés provenant des premières, secondes et troisième bobines de réception sont mis en forme d'onde par le circuit en forme d'onde 35 pour avoir une certaine forme d'onde ayant une fréquence et une amplitude prédéterminées. Puis, leurs phases sont comparées au signal de référence FC1 par le circuit détecteur de phase 36. La différence de phase entre le signal mesuré f. et le signal d'excitation f0 est détectée et délivrée en sortie au circuit générateur de données de défauts 18 pour être traitée en même temps que les signaux redressés pleine onde provenant

des circuits de mise en forme d'onde 33 et 34.

Dans le circuit générateur de données de défauts 18, le signal d'entrée provenant du module de traitement de signaux mesurés 17a3 est traité par l'organe de calcul 30 pour permettre de détecter une différence de phase spécifique du tuyau en métal. Ensuite, un facteur de correction est calculé à partir de la différence de phase spécifique par comparaison de celle-ci avec la différence de phase de référence fournie

en entrée par avance.

Lorsque la paroi du tuyau en métal 6 ne comporte pas de défaut, les sorties des modules de traitement de signaux mesurés 17al et 17a2 deviennent nulles et rien n'est affiché sur l'unité d'affichage 31 du circuit générateur de données de défauts 18. Lorsqu'il existe un défaut dans la paroi du tuyau en métal 6, une différence de phase provenant des modules de traitement de signaux mesurés 17a1 et 17a2 est détectée. La différence de phase est fournie en entrée à l'organe de calcul 30 du circuit générateur de données de défauts 18 et multipliée par le facteur de correction pour être corrigée en fonction de la différence de phase de référence. L'épaisseur est à ce moment-là détectée à partir de la relation entre la différence de phase de référence et l'épaisseur, fournie par avance en entrée, et est affichée sur l'unité d'affichage 31. Une épaisseur exacte peut donc être détectée, quelle que soit le matériau utilisé pour le

tuyau en métal.

Il convient de noter que, bien que les premières bobines de réception, les secondes bobines de réception et la troisième bobine de réception soient représentées sous la forme d'un système de valeur absolue, il est possible de concevoir un système différent comprenant deux paires à

l'avant et à l'arrière.

Comme cela ressort de la description précédente, le

détecteur de défauts pour tuyaux en métal de la présente invention comprend des premières et secondes bobines de réception dont les axes sont disposés à angle droit par rapport à un axe du tuyau en métal, et une troisième bobine de réception dont l'axe est parallèle à l'axe du tuyau en métal, de sorte qu'un champ magnétique généré dans une partie saine du tuyau en métal peut être reçu par la troisième bobine de réception, tandis qu'une perturbation du champ magnétique générée par une partie défectueuse du tuyau peut être reçue d'une manière efficace par les premier et second groupes de bobines de réception. De plus, étant donné que les secondes bobines de réception sont décalées par rapport aux premières bobines de réception, c'est-à-dire que les bobines de réception sont disposées autour de la totalité de la circonférence intérieure du tuyau, il devient possible de

détecter la présence d'un défaut par un seul balayage.

D'autre part, le procédé de détection de défauts pour tuyaux en métal de la présente invention permet de supprimer une erreur de détection susceptible de résulter d'une différence de phase qui varie en raison d'une différence de matériau du tuyau en métal du fait de caractéristiques magnétiques, et de déterminer avec précision la présence d'une corrosion générée dans le tuyau en métal et la profondeur d'un défaut en fonction du matériau du tuyau en métal, en corrigeant la différence de phase des signaux mesurés obtenus pour le tuyau en métal afin qu'elle corresponde à la différence de phase de signaux mesurés obtenus pour le tuyau en métal de référence, et en détectant l'épaisseur du tuyau en métal à partir de la relation entre la différence de phase des signaux mesurés et l'épaisseur du

tuyau en métal de référence.

Bien que la description précédente ait porté sur un mode

de réalisation préféré de la présente invention, celle-ci n'est bien entendu pas limitée à l'exemple particulier décrit et illustré ici, et l'homme de l'art comprendra aisément qu'il est possible d'y apporter de nombreuses variantes et modifications sans pour autant sortir du cadre de l'invention.

Claims (3)

REVENDICATIONS

1. Détecteur de défauts pour des tuyaux en métal, caractérisé en ce qu'il comprend une bobine d'excitation (8) destinée à générer des courants de Foucault à distance dans un tuyau en métal (6) lorsqu'un signal d'excitation lui est appliqué; un premier groupe de bobines de réception (9) comprenant plusieurs premières bobines de réception (9a) séparées de la bobine d'excitation (8) d'une distance prédéterminée dans la direction longitudinale du tuyau en métal (6), dont les axes sont perpendiculaires à la direction longitudinale du tuyau et qui sont disposées à intervalles prédéterminés dans la direction circonférentielle dudit tuyau pour recevoir des signaux de réception engendrés par les courants de Foucault; un second groupe de bobines de réception (10) comprenant plusieurs secondes bobines de réception (10a) séparées du premier groupe de bobines de réception (9) d'une distance prédéterminée, dont les axes sont perpendiculaires à la direction longitudinale du tuyau en métal (6) et qui sont disposées au niveau de positions décalées par rapport aux premières bobines de réception (9a) pour recevoir des signaux de réception engendrés par les courants de Foucault; et une troisième bobine de réception (11) disposée pour avoir un axe coaxial avec la direction

longitudinale du tuyau en métal (6).

2. Procédé de détection de défauts pour des tuyaux en métal, caractérisé en ce qu'il comprend les étapes qui consistent à générer des courants de Foucault à distance dans un tuyau en métal (6) sain par l'application d'un signal d'excitation à une bobine d'excitation (8); à recevoir des signaux de réception engendrés par les courants de Foucault à l'aide d'une troisième bobine de réception (11) disposée pour avoir un axe coaxial avec une direction longitudinale du tuyau en métal (6); à détecter préalablement un signal de détection à partir de la troisième bobine de réception (11) et une différence de phase spécifique par rapport au signal d'excitation; à recevoir des signaux de réception perpendiculaires à la direction longitudinale du tuyau (6),

qui sont générés au niveau d'une partie défectueuse de celui-

ci par les courants de Foucault à l'aide d'une première bobine de réception (9a) et/ou d'une seconde bobine de réception (10a) disposées pour que leurs axes soient perpendiculaires à la direction longitudinale du tuyau (6), lors de la détection de la partie défectueuse de celui-ci; à détecter une différence de phase entre des signaux mesurés à partir de la première bobine de réception (9a) et/ou de la seconde bobine de réception (10a) et le signal d'excitation; et à détecter une épaisseur de la partie défectueuse du tuyau en métal (6) à partir de la différence de phase et de la

différence de phase spécifique.

3. Procédé de détection de défauts pour des tuyaux en métal, selon la revendication 2, caractérisé en ce qu'il comprend également les étapes qui consistent à générer les courants de Foucault à distance dans un tuyau en métal de référence ayant différentes épaisseurs par l'application du signal d'excitation à la bobine d'excitation (8); à recevoir le signal de réception engendré par les courants de Foucault à l'aide de la troisième bobine de réception (11); à détecter une différence de phase spécifique d'un tuyau en métal (6) ayant une épaisseur égale à l'épaisseur prédéterminée du tuyau en métal de référence, après détection d'une relation entre l'épaisseur du tuyau en métal de référence et la différence de phase de référence par rapport au signal détecté à partir de la troisième bobine de réception et au signal d'excitation; à détecter une partie défectueuse du tuyau en métal (6) après détermination d'un facteur de correction du tuyau en métal à partir de la différence de phase spécifique et de la différence de phase de référence et à corriger la différence de phase détectée à l'aide du facteur de correction pour convertir la différence de phase détectée en différence de phase de référence; et à détecter une épaisseur de la partie défectueuse du tuyau en métal (6) à partir de la relation entre l'épaisseur du tuyau

en métal de référence et la différence de phase de référence.