CA1230500A - Detecteur electrochimique de cavitation erosive - Google Patents

Detecteur electrochimique de cavitation erosive

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CA1230500A
CA1230500A CA000434664A CA434664A CA1230500A CA 1230500 A CA1230500 A CA 1230500A CA 000434664 A CA000434664 A CA 000434664A CA 434664 A CA434664 A CA 434664A CA 1230500 A CA1230500 A CA 1230500A
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cavitation
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erosive
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CA000434664A
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Raynald Simoneau
Lucien Chincholle
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Hydro Quebec
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Hydro Quebec
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Abstract

L'invention concerne une méthode ainsi qu'un dispositif pour mesurer de façon quantitative l'intensité de la cavitation érosive apparaissant dans un liquide tel que, par exemple, l'eau douce.Selon cette méthode, on dispose dans le liquide un jeu d'électrodes de mesure comprenant une électrode de référence, au moins une électrode auxiliaire et au moins une électrode de travail faite en un métal choisi parmi ceux capables de former des films d'oxyde très isolants et devenant plus épais par mobilité ionique sous l'action d'un champ électrique, ce métal étant de préférence le titane. Les électrodes auxiliaire et de travail sont localisées dans la zone où l'on veut mesurer la cavitation et une tension anodique constante est imposée à l'électrode de travail à l'aide des électrodes auxiliaire et de référence. On mesure alors l'intensité du courant anodique et l'on détecte et mesure toute variation de cette intensité de courant. La variation ainsi mesurée est, en fonction d'un choix appropriée de la tension anodique constante imposée, directement proportionnelle à l'intensité de la cavitation érosive dans la zone de mesure. Cette méthode ainsi que son dispositif de mise en oeuvre peuvent être notamment utilisés pour le développement de machines hydrauliques dans des essais de modèles ou de prototypes, tels que des essais de pompes, turbines, hélices ou robinets, ainsi que pour la surveillance de machines en opération dans des centrales hydrauliques, thermiques ou nucléaires, ou des stations de pompage d'eau douce ou salée.

Description

3L~3~5~
La présente inven~ion a pour objet une méthode ainsi qu'un dispositif pour mesurer de facon quantitative l'intensité de la cavitation érosive apparaissant dans un liquide, notamment l'eau douce.
Le phénomène de cavitation que subissent notam-ment les machines hydrauliques telles que les turbines, pompes, hélices, vannes ou échangeurs,est un inconvénient bien connu des spécialistes. Par phénomène'de cavitation, on entend le phénomène par lequel une cavité ou une bulle de vapeur se forme dans un ]iquide lorsque la pression locale descend au-dessous de la pression de vapeur. Lorsque la pression remonte au-dessus de celle de la vapeurr la bulle gaz ou de vapeur implose soudainement. Cette implo-sion s'accompagne de phénomènesphysiques puissants, notam-ment d'un microjet qui sui~ la bulle et dont la vitesse peut atteindre les valeurs de plusieurs centaines de mètres par seconde.
Lorsqu'un tel microjet rencontre une parol, son énergie cinétique est trans~ormée en une onde de choc
2~ localisée capable de déformer la surface'métallique la plus dure et ainsi produire une érosion mécanique importante.
I,'intensité des contraintes locales produite par ces impul-sions peut s'étendre sur une très grande gamme dépendant des conditions de nature du liquide, de la température et de la présence de gaz étranger, du taux de variation de pression et de la vitesse du liquide. Ces chocs répétés érodent la surface métallique par propagation de ~issures par fatigue (déformation élastLque) ou par déformation plastique conduisant à un arrachement de particules de faiblesdimensions.
L'implosion des bulles de cavitation produit en outre de très grande vitesse d'eau localisée, une produc-tion et des déplacements de gaz tels que de l'oxygène et de l'hydrogène, ou encore des charges électriques.
]
~2:3~
Tel que précédemmcnt indiqué, les inconvénients ~ssociés à la cavitation qui, si el]e n'est pas bien con-trolée, peut conduire à une dégradation plus ou moins rapide de n'importe quel type d'équipement hydraulique,ainsi que les difficultés rencontrées pour la détecter sont bien connus des spécialistes.
Des procédés et des dispositifs pour dé-tec-ter la cavitation par mesure des bruits qui accompagnent en général ce phénomène ont déjà été proposés. Ces procédés et dispositifs s'avèrent toutefois de mise en oeuvre complexe et délicate,e-t présentent en outre plusieurs gros inconvé-nients tels que, notamment le fait de ne donner qu'une infor-mation générale sans localisation et à partir d'un seuil relativement élevé dans une installation bruyante. De plus, ils ne peuvent préciser si l'on est réellement en présence d'une cavitation de -type érosive.
L'un des deux inventeurs de la présente invention, Monsieur Chincholle,a également proposé il y a plusieurs années un procédé ainsi qu'un dispositif utilisant la mesure de la variation du potentiel électrochimique produit par l'érosion du film d'o~yde d'une surface passivé plongée dans un liquide cavitant pour détecter la présence d'une cavita-tion érosive. Cet-te invention~ qui fait l'objet du brevet Eran~ais n~ 78-09255 du 30 mars 1978, lequel brevet a été
~5 publié sous le n~ 2.421.378, présente plusieùrs aspects lntéressants dont le plus important sans aucun doute est fait qu'elle permet de traduire la présence d'une cavitation érosive en un signal électrique" ce qui la rend partlculière-ment blen adapté aux cha1nes de régulation automatique d'une installation hydraulique. Le dispositf décrit dans le brevet francais présente toutefois l'inconvénient d'être de cali-bration difficile, car, d'uneipart, les gammes d'intensité
de cavitation rencontée dans les machines hydrauliques sont très larges et difficiles à reproduire en laboratoire ~3~
et, d'autre part, la tension électrique mesurée qui semble être proportionnelle au taux de désactivation de la surface de l'électrode de travail, n'est en fait proportionnelle quiau taux d'érosion, c'est-à~dire à la perte de poids de la sur-face de l'électrode, que sur une certaine gamme d'intensité
moyenne de cavitation.
La présente invention a pour objet un procédé
ainsi qu'un dispositif électrochimique, qui permet de remédier à l'inconvénient précédemment mentionné relativement au procédé et au dispositif décrit dans le brevet français publié sous le numéro 2.421.378.
Plus précisément, la présente invention a pour objet un procédé ainsi qu'un dispositif de type électro-chimique, pour mesurer de façon quantitative, localisée, instantanée et continue, l'intensité de la cavitation éro-sive apparaissant dans un liquide, notamment dans l'eau douce ou l'eau salée.
La présente invention est basée sur la découverte faite par les inventeurs qu'il existe une relation de pro-portionnalité directe entre la cavitation érosive dans un liquide, représentée par le taux d'érosion dans ce même liquide, et l'intensité du courant anodique mesurée sur une électrode de travail faite en un matériau choisi parmi ceux capable de former un film d'oxyde très isolant qui devient ~S plus épais par mobilité inonique sous l'action d'un champ électrique.
La méthode pour mesurer de façon directe quan-titative l'intensité de la cavitation érosive dans de l'eau dans une zone donnée est caractérisée en ce que:
- on dispose dans l'eau un jeu d'électrodes de mesure comprenant une électrode de référence, au moins une électrode auxiliaire et au moins une électrode de travail faite en un métal choisi parmi ceux capables de former des films d'oxyde très isolants et devenant plus épais par ~:3~
mobilité ionique sous l'action d'un champ électrlques, l'électrode de travail étant localisée dans la zone où l'on veut mesurer la cavitation;
- on incube l'électrode de travail en la soumet-tant à une cavitation mécanique pendant une période suffi-sante pour obtenir une stabilisation du phénomène de cavi-tation érosive, - on impose une tension anodique constante à
l'électrode de travail une fois celle-ci incubée à l'aide des électrodes auxiliaire et de référence:
- on mesure l'intensité du courant anodique; et - on détecte et mesure toute variation de l'inten-sité de courant, chaque variation ainsi mesurée étant direc-tement liée à l'intensité de la cavitation érosive dans la zone de mesure.
Le dispositif pour mettre en oeuvre la méthode ci-dessus mentionée, est caractérisé en ce qu'il comprend:
un jeu d'électrodes de mesure disposé dans l'eau, ce jeu d'électrodes comprenant une électrode de référence, au moins une électrode auxiliaire et au moins une électrode de travail faite dans un des métaux répondant aux critères ci-dessus mentionnés, l'électrode de travail étant localisée dans la zone où l'on veut mesurer la cavi-tation;
~5 - des moyens pour imposer une tension anodique constante à chaque électrode de travail à l'aide des élec-trodes auxiliaires et de référence; et - des moyens pour mesurer l'intensité du courant anodique et pour détecter et mesurer toute variation de ladite intensité de courant après avoir préalablement incubé
l'électrode de travail en la soumettant à une cavitation mé-canique pendant une période su~fisante pour obtenir une stabilisation du phénomène de cavitation érosive, chaque variation ainsi mesurée étant directement liée à l'intensité

'~A
31 23~5~1[:11 de la cavitation érosive dans la zone de mesure.
Parmi les métaux répondant aux critères ci-dessus mentionnés, on peut notamment citer le magnésium, le niobium, le tantale, le titane et le zirconiurn. On peut également citer l'aluminium bien que ce métal ne soit pas d'un très grand intéret du point de vue pratique.
Selon un mode de réalisation préféré de l'inven-tion appliqué à la mesure quantitative de l'intensité de la cavitation érosive dans l'eau, l'électrode de travail - 4a -~23~
est avantageusement faite en titane de préEérence choisi de façon à posséder la plus faible dureté possible,et la tension~
anodique constante imposée à cette électrode de travail est de l'ordre de 0,5 V mesuré par rapport à une électrode de référence au calomel saturé (ECS). Sous cette tension im-posée, on a pu déterminer effectivement une relation de proportionnalité directe entre l'intensité du courant ano-dique et le taux d'érosion et ce sur plus de trois ordres de yrandeur, de 0,05 à 100 mm par an. On a pu également déterminer que cette proportionnalité ne varie que très peu avec la température, l'étalonnage étant le même à 25 et ~0~C, bien qu'étant légèrement supérieur à 6~C.
Le dispositif selon l'invention est particulière-ment intéressant dans la mesure où il peut être facilement adapté pour permettre des mesures simultanées en plusieurs endroits différents avec l'aide de plusieurs moyens de "conditionnement" séparés. Ces moyens peuvent inclure un potentiostat multiple à haute impédance pour fixer la ten-sion anodique désirée pour chacune des électrodes de travail du dispositif, ainsi que des galvanomètres à résistances calibrées multi-échelles pour mesurer l'intensité des cou-rants anodiques. Les signaux fournis par les sondes peuvent être lus en sequence à l'aide d'un multiplexeur contrôlé par un micro-ordinateur ou un micro-processeur. Pour plus de 2~ précision, un voltmetre di~ital avec intégrateur peut être utili~é.
La méthode ainsi que le dispositif selon l'inven-tion peuvent avantageusement être utilisés pour le dévelop-pement de modèles de pompes, turbines, hélices ou robinets, pour l'évaluation de la performance de prototypes, pour la surveillance de machines hydrauliques, thermiques ou nuclé-; aires, de stations de pompages d'eau douce ou d'eau salée, ou pour tout autre type de recherche et développement impli-quant un phénomène de cavitation.
~23~
Cette methode ainsi que ce dispositif sont par-ticulièrement avantageux du fait qu'ils fournissent d'une façon relativement simple, une mesure quantitative de llin-tensite de la cavitation erosive et ce de façon localisee, instantanee, continue et beaucoup plus sensible que tout autre methode connue. Le dispositiE selon llinvention pre-- sente egalement l'avantage d'etre quasi-inusable grâce au choix approprie des matériaux utilises pour fabriquer les electrodes de travail.
L'invention ainsi que ses divers autres avantages apparaltront mieux à la lectuxe de la description plus de-taillee et non-limitative qui va suivre, faite en reference aux dessins annexes dans lesquels:
- la figure 1 est une courbe representative de l'activation anodique du titane, - la figure 2 est une courbe donnant à la fois l'intensite du courant d'activation et le taux d'erosion de deux electrodes faites de deux types de titane en fonction du temps;
- la figure 3 est une co'urbe d'etalonnage d'une sonde en titane gr. 2 dans l'eau domestique douce et salee, donnant le taux d'erosion en fonction de l'intensite du courant anodique;
- la figure 4 est une courbe donnant l'intensite ~5 du courant d'activation anodique en fonction du temps de cav:Ltation dans le cas d'une elec-trode de ti-tane soumise à
une dissolution superficielle a l'acide;
- la figure 5 est une courbe donnant l'intensite du courant d'activation anodique de plusieurs metaux passifs ~0 en fonction du temps;
- la figure 6 est une vue schematique en coupe longitudinale d'une pompe a ejecteur sur laquelle des sondes de titane ont ete positionnees pour fin d'essais~
~L23~ )0 - la figure 7 est une vue en coupe transversale de la partie aval de la pompe a éjecteur illustrée sur la figure 6, montran-t le positionnement de deux des sondes de titane;
- 6a -~L23~
- la fi.gure 8 est ~ne vue en plan de la surface exposée de l'une des sondes disposée en aval sur la pompe à
éjecteur il],ustrée sur la fi(Jure 6;
- la figure 9 est une courbe donnant la valeur du courant anodique mesurée en :Eonction du temps par une des sondes en aval de la pompe illustrée sur la figure 6;
- la figure 10 est une courbe donnant la valeur de la tension anodique mesurée par la sonde utilisée pour la mesure reportée sur la fiyure ~;
- la figure 11 est une courbe donnant la valeur du courant anodique mesure parune autre sonde disposée en amont dans la pompe illustrée sur la figure 6;
- la figure 12 est une courbe donnant.la valeur du courant anodique mesurée par une troisième sonde dis-posée en aval dans la pompe à éjecteur illustrée sur la figure 6;
- la figure 13 est une courbe~donnant la valeur du courant anodique (et du taux d'érosion) obtenu par cavita-t.ion ultrasonique en présence de bulles d'air dans le liquide 2 n opératolre; et - la figure 14 est un schéma bloc d'un dispositif complet selon l'invention pour la mesure de l'intensi-té de la cavltation érosive dans une machine hydraulique.
Tel que précédemment indiqué, la présente inven-t.ion est basée sur la découverte fai-te par les inventeurs ~u'il existe une relation de proportionnalité directe entre l'intensité du courant anodique que l'on peut mesurer à
l'aid~ d'une électrode de travail faite en un métal de type bien précis auquel on impose une tension anodique constante, ~0 et le taux d'érosion correspondant à l'intensité de la cavitation érosive survenant dans un liquide dans lequel ~ l'électrode de travail se trouve plongée"' Selon l'invention,les métaux de type bien précis utilisables pour la fabricati.on d'électrodes de travail
3~23~S~
assurant l'existence de la relation de proportionalité ci-dessus mentionnée, sont les métaux connus sous le nom de métaux "valve". Ces métaux ont de par leur configuration électronique, la proprié-té commune de former des films d'oxyde très isolants et rendus plus épais par la mobilité
ionique sous champ électrique. Les métaux présentant cette caractéristique commune sont l'aluminium, le magnésium et plus généralement tous les métaux des groupes IVs et vs du tableau périodique, incluant notamment le titane, le nobium le zirconium et le tantale.
Pour mieux comprendre le choix de ce type parti-culier de métaux, on peut se référer aux travaux de recher-che effectués par les inventeurs et dont les résultats ont été exposées dans une communication intitulee "L'effet d'activation anodique de la cavitation érosive'' lors d'un symposium international organisé à Amsterdam en septembre 1982 dans le cadre de l'Association Internationale de Recherche Hydraulique (AIRH). ~,es résultats ainsi exposés ont permis de constater que, d'une part, la cavitation éro-~0 siVe produit une diminution de tension anodique en régimegalvano- statique et une augmentation de courant anodique en régime potentio-statique et que, d'autre part, ces diminu-tions de tension anodique et augmentation de courant anodique sont liées à un phénomène d'ac-tivation anodique (également connu sous le nom de dépassivation),selon lequel l'érosion due à la cavitation vient détruire le film d'oxyde qui cherche à se reconstruire spontanément à la surface de l'électrode de travail. Cet-te reconstruction du film de passivation détruit en permanence à la surface de l'élec-trode, change le potentiel électrochimique du métal composantl'électrode en le rendant moins noble et moins positif, ce ; qui implique alors le passage d'un couran-t anodique qui s'avère proportionnel à la quantité de charge de repassiva-tion nécessaire pour reconstituer une unité de volume du ~3~
film d'oxyde multiplié par le volume total d'oxyde à
reconstituer.
Il est donc bien évident que les métaux ci-dessus mentionnés dont les films d'oxyde sont très isolants et, de ce fait, permettent l'établissement d'un champ électrique favorisant la diffusion ionique et la croissance du film d'oxyde sous polarisation anodique, sont les métaux qui montrent les courants anodiques d'activation les plus élevés.
A l'opposé, les métaux tels que le cobalt, le chrome ou les aciers inoxydables qui forment des films d'oxyde protecteurstrès minces, montrent des courants d'acti-vation relativement faibles en présence d'un phénomène de cavitation Le tableau ci-dessous illustre bien cette consta-tation expérimentale faite par les inventeurs.
~23~
.
~ ~ O O L~ O O U~ C~ LO O Lr) 0~ ~n o ~ Ln o h ~ ~ r ~ J ~1 ~ ~ O
C~ <1 _,_ O \~C) ~ f~ D O O ~r o o .. , , , . . . . , . . . . .
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O U~ O O11~ ~ O ~ ~1 ~1 ~1 0 0 1") 0 0 LO
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~r o ~ o a . . ~ .,, . h h ~ Ocn o~ h h h r-l ~ ~ ~ ~D ~ ~ ~ ~ .~ .,1 ~r~ a ~-1 ~-1 ~ ~1 ~-1 0 h ~ h O 1 ) O ~) i~l E~ C Z C.) O Z ~
.. .

~.2~
Dans ce tableau sont indi.qués le domaine de passivation (défini arbitrairement comme la région où le courant anodique est inférieur à 25 ~A) ainsi que l'intensité
du courant dlactivation ~Ic exprimée en ~A en fonction d'une tension imposée Ea mes~lrée par rapport a une électrode au cal.ome] saturé dans des conditions expérimentales ana-logues à savoir:
. appareillage: banc de cavitation ultrasonique;
. amplitude de vibration: 40 ,um pic à pic;
. écartement entre le bou-t du cône vibrant e-t l'échantillon: 0,5 mm; et . liquide expérimental: eau à 20~C.
Comme ce tableau le fait clairement ressortir, certains métaux tels que le cobalt ou l'acier au carbone 1020 présentent des domaines de passivation presque inexis-tants. D'autres métaux tels que l'aluminium et le magné-sium présentent des domaines de passivation très étroits quoi qu'ils présentent des courants d'activation relativement élevës. D'autres métaux -tels que les aciers inoxydables ~0 30~ et 316, le nobium, le titane, le zi.rconium et le tantale montrent des domaines de passivation très larges e-t donc un comportement très stable dans l'eau. D'autres métaux en:~in, tels que l'aluminium, le magnésium, le titane, le noblum, le zirconium et le tantale présentent des courants d'activation importants sous tension imposée ce qui, -tel que precedemment indiqué, s'explique aisément par le fait que ces métaux ont la caractéristique commune de Eormer des ~ilms d'oxyde relativement épais dont la reconstitution au cours de l'action d'un phénomène de cavitation produit des courants d'activation anodique très élevés.
L'existence du phénomène d'ac-tivation anodique ; dont il vient d'être fait référence, appàralt clairement au vu de la courbe de polarisation illustrée sur la figure l des dessins, laquelle courbe a été obtenue à partir de ~ -- 11 --~L23~
mesures effectuées sur une électrode de travail en titane de grade 2 ~99% Ti; 0,03~ N2; 0,10% C; 0,3% Fe et ~,25~
~2 en poids). Ces mesures furent effectuées dans les mêmes conditions expérimentales que précédemment mentionnées, si ce n'est avec un écartement de 1 mm au lieu du 0,5 mm ci-dessus mentionné.
Comme cette courbe le montre, on peut étudier le phénomène d'activation anodique soi-t en observant les varia-tions du courant anodique lorsque l'on maintient la tension anodique constante (mesure potentio-statique), soit en mesurant les changements de tension anodique lorsqu'on maintient un courant constant (mesure galvano-statique);
Dans le-premier cas, la cavitation produit l'augmentation de courant anodique ~ Ic, alors que dans l'autre cas, la lS cavitation produit une diminution de la tension anodique av~.
Tel que précédemment indiqué, la mesure de l'inten-sité de la cavitation érosive selon l'.invention est effec-tuée avantageusement en régirne potentio-statique. I1 s'est en e:Efet avéré qu ~il existe une relation de proportionalité
directe entre le taux d'érosion mesuré par perte de poids et l'intensi-té du courant d'activation mesuré dans le cas particulier où les électrodes de travail utilisées sont .~a.ites en un des métaux valves ci-dessus mentionnés qui ~5 presentent un comportement relativement stable dans l~eau et des courants d'activation importants sous tension imposée.
~ L'existence de cette relation de proportionalité
appa.ralt clairement au vue de la courbe illustrée sur la :Eigure 2, qui donne, en lignes con-tinues, l'intensité du courant d'activation de deux électrodes faites en deux types de titane en fonction du temps, et, en lignes pointillées, le taux d'érosion de ces deux mêmes électrodes durant la meme période de temps. Comme le montre une simple comparai-son des intensités et des taux obtenus dans le cas de l'un.e et l'autres des électrodes après une certaine période de ~3~
temps nécessaire à la stabilisation du phénomène de cavita-tion (période d'incubation), il existe une relation directe de proportionalité entre les taux d'érosion mesurés par perte de poids (exprimés par milligrammes par heure) et les intensités de ~ourant d'activation (exprimées en micro-ampères), qui sont deux fois plus petits pour le titane de grade 4 (98.5~ Ti; o~os% N2; 0,10% C ; 0,5% Fe et 0,40% ~2 en poids), plus dur et plus résistant que le titane de grade 2.
L'existence de cette relation de proportionalité
directe apparalt également au vue de la courbe d'étalonnage illustrée sur la figure 3 des dessins, qui donne le taux d'érosion d'une électrode de travail en titane grade 2 en fonction de l'intensité du courant anodique mesurée dans de l'eau douce à 6, 25, et 40~C ainsi que dans de l'eau salée par addition de 3% de chlorure de sodium à 25~C. Comme cette courbe le montre, il existe une relation de proportionalité
directe entre l'intensité du courant anodique et le taux d'érosion sur plus de 3 ordre de grandeur (de.0,05 à 100 mm 2~ par an). Cette courbe montre également que l'étalonnage varie très peu avec la température. Cet étalonnage est ].e meme à 25 et 40~C. A 6~C, la réponse en courant s'avère cependant un peu supérieure. Néanmoins, dans l'un et l'au-tre cas, le courant et le taux d'érosion son-t l.i.es par une r~lat.ion linéaire, la pente de la droite obtenue sur gra-phi~ue log - log étant en effet égale à 1. Ceci vient con-.~irme.r l'exactitude du modèle mathématique suggéré dans la communica-tlon soumise à Amsterdam en septembre 1982 au cours du symposium de l'AIRH ci-dessus mentionné, à savoir qu'il existe une relation du type-. -- = k s dans laquelle:

~3~35~
i est l'in-tensité du courant (exprimé en uA);
s est l'aire de la surface érodée (exprimée en cm );
k est une constante; et ~ est le taux d'érosion (en mm par an) Dans le cas illustré sur la figure 8, on a:
à 25 et 40~ k = 1,12 à 6~C k = 1,56 On peut ten-ta-tivement expliquer la différence de constante mesurée pour des températures différentes par ~ le fait que les charges de passivation spécifiques sont plus élevées à basse température.
Comme cette courbe le montre enfin, la relation s'avère ne pas être linéaire aans de l'eau salée à 25~C, comme si les charges de passlvation se trouvaie,nt alors plus élevées ou les particules érodées plus petites aux faibles taux d'érosion.
Cette courbe montre donc clairemen-t que le régime potentio-statique pour mesurer l'intensité de la cavatition ~0 erosive offre une stabilité, une rep~oduc~ibilité et une proportionalité excellentes. Cette constatation~ notamment en ce qui concerne la stabilité et la reproductibilité des mesures, est d'autant p:lus exacte que des essais eEfectués en laboratoire ont clairement démontré que les traitements cle surface que l'on pouvait ~aire subir à ''e]ectrode de travai' n'avaient d'effet que ,sur la p~riode initia]e d'incubation observee, telle qu'on peut le constater au vu de la courbe illustrée sur la Eigure ~ qui donne l'intensité du courant anodique mesuré en fonction du temps de cavi-tation pour une meme ~0 électrode de titane dans les mêmes conditions opératoires, après avoir fait successivement subir à la surface de l'élec-trode en question des traitements de surfàce différents tels qu'une attaque à l'acide pendant une période de temps plus ou moins longue ou un polissage mécanique poussé.

~23~
I,es resultats obtenus montrent que seule varie la période d'incubation, l'intensi~é maximale obtenue étant identique à chaque Eois dès que le phél~lomène électrochimique lie à la cavitation est stabilisé. En outre, cette courbe montre qu'une attaque à l'acide enlevant une couche superficielle de 20 microns ou plus à la surface de l'échantillon de titane préalablement incubée ou érodée, fait réapparaitre complètement à la période d'incubation. Celle-ci est donc reliée à l'incubation mécanique par déformation, écrouissage, In fatigue ou fissuration d'une fine couche superficielle du métal qui fait augmenter le taux d'érosion jusqu'à ce qu'un régime permanent soit atteint.
La période d'incubation des divers métaux utili-sables pour la fabrication des électrodes de travail selon l'invention dépend bien entendu de la nature du métal et, plus précisément, de sa dureté. La courbe illustrée sur la figure 5, donne l'intensité du courant anodique mesuré en Eonction du temps de cavitation pour des électrodes de travail faites en alliage d'aluminium 6061, en nobium, en ~0 titane grade 2 en nickel, en zirconium et en acier inoxy-dable du type 304. Cette courbe montre clairement que ces périodes d'incubation varient grandement, en allant de quelques minutes pour l'alum:inium à plusieurs heures dans le cas d'~m metal très resistant tel que l'acier inoxydable. La 2~ courbe analogue illustrée sur la Eigure l montre également une montée de courant plus rapide et par conséquent ulle periode d'incubation plus courte dans le cas du titane de ~rade 2, c'est-à-dire dans le cas du titane le plus mou.
Selon l'invention il est donc préférable d'utiliser, pour un même type de métal-valve choisi, celui dont la dureté
est la plus faible possible.
; Au vu de la courbe donnée sur'la figure l, on pourrait penser que l'aluminium pur à 99.999~, lequel alu-minium est-très mou, pourrait etre le métal valve le plus 3~
intéressant pour la mesure des taux d'érosion les plus faibles, puisque ce métal s'.lvère présenter une très faible résistance à la cavitation. Néanmoins, des essais effectués ont montré que l'aluminium pur possède un domaine de passiva-tion trop étroit dans l'eau domestique pour être vraiment intéressant du point de vue industriel. De plus, on s'est aperçu que la stabilité de son film d'oxyde et par consé-quent son équilibre électrochimique, évoluait au cours du temps après passivation. Il s'est en particulier avéré qu' un Fi'm d'oxvde passivant frai~hement ,orme à la surface d'une élec-~ trode pure,est très fragile et très peu protecteur, l'écoule-ment de l'eau sans cavitation réussissant à l'enlever.
Pour cette raison, ce matériau particulier s'avère assez peu intéressant pour la fabrication d'électrodes de travail pour la mesure directe et continue de l'intensité de la cavita-tion de composants immergés dans de l'eau. Cet inconvénient peut toutefois devenir un avantage dans la mesure où, le de~ré de dépassivation et de réactivation du film d'oxyde cl'aluminium étant direc-tement proportionnel à la vitesse d'eau à la surEace, on pourrait utiliser ce métal pour la réalisation d'un débitmètre.
Des essais eEfectués par les inventeurs ont montré que le métal qui s'avère le plus intéressant selon l'invention, est le t:itane. En ef~et:, ce métal, en plus d'8tre un des métaux valves présentant des courants anodiques très Eorts et possèdan-t une bonne stabilité dans les eaux cour~mment u-tilisées, a l'avantage d'être un matériau bien connu avec des propriétés définies dans une norme ASTM et reproductibles. De plus, il est habituellement utilisé dans les machines hydraulique où son emploi comme matériau donnerait une mesure directe des taux d'usure des compo-sants. Enfin, ce matériau est particulièrement intéressant dans la mesure où on peut l'utiliser facilement pour réaliser des électrodes de grande surface, grâce à sa très bonne ~L23~5~)~
passivation et du courant n~gligeabl~ qui existe sur ses surfaces non érodées.
Pour améliorer la limite de détection du titane, on a essayé de le rendre moins résistant en lui faisant subir des traitements thermiques de fragilisation ou de durcissement à l'hydrogène. Ces tentatives se sont toute-fois avérées infructueuses bien que, tel que précédemment indiqué, les meilleurs résultats ont de toute évidence été obtenus avec le titane le plus mou possible.
I0 Des essais effectués par les inventeurs ont démontré que la limite de détection du titane aux très faibles intensités en régime poten-tio-sta-tique,est optimisée en ajustant la tension anodique imposée à ~0,5 volt ECS.
D'autres essais ont permis de montrer qu'une électrode en lS titane, de par sa très bonne passivation, permet de déceler une érosion localisée que sur une faible proportion de sa surface, la proportion non activée par érosion ne fournis-sant qu'un courant anodique négligeable. Cette dernière constatation peut s'avérer intéressante pour permettre une localisation fine sur une surface de sonde étendue, en prenant simplement soin de teinter initialement par anodi-sation la surface du titane, ceci pouvant se faire même en opération, la zone soumise à la cavitation érosive se trouvant alors révélée par un changement.de couleur. Grace cette technique, on peut a:insi déceler, quantifier et J.ocaliser toute érosion qui pourrait se produire à l'inté-rieur d'un équipement hydra~llique fabriqué en titane.
L'ensemble des résultats ci-dessus mentionnés montre donc clairement que ].'on peut facilement mesurer de façon quantitative l'intensité de la cavitation érosive apparaissant dans un liquide, en disposant dans un liquide ; un jeu d'électrodes de mesure comprenant une électrode de référence qui peut être, par exemple, une électrode au calomel saturée, ou en un métal stable tel que l'acier ino-xydable ou le titane, au moins une electrode auxiliaire et au ~L~3~
moins une électrode de travail faite en un des métaux valve ci-dessus mentionnés. Les électrodes auxiliai:res et de travail peuvent etre avantageusement regroupées ensemble pour former une sonde compacte comprenant un noyau fait en un matériau isolant tel que ].a résine époxyde, dans lequel sont enrobées d'une part, l'é].ectrode de travail, cette dernière ay.ant une forme cycli.ndrique pour présenter une surface exposée annulaire, et, d'autre part, l'électrode auxiliaire constituée par une simple tige d'acier inoxydable de type 316 positionnée au centre du noyau et de l'électrode de travail. Cette sonde doit bien entendu être localisée dans la zone où l'on veut mesurer la cavitation.
Il suffit alors d'imposer une tension anodique constante à llélectrode de travail à l'aide des électrodes lS auxiliaire et de référence, de mesurer l'intensité du courant anodique puis de détecter et mesurer toute variation de ladite intensité de courant pour mesurer l'intensité de la cavitatlon dans la zone choisie chaque variation ainsi mesurée étant en effet directement reliée à l'intensité de 2~ la cavitation érosive dans la zone de mesure.
Il convient bien sûr lors des mesures de tenir compte de la période initiale d'incubation à moins qu'il n'y ai eu préparation et cond:itionnement initial, pour obtenir le meilleur signal reproductible avec la meilleure ~5 resolution~
Pour mettre en oeuvre la méthode ci-dessus men---tlonnée, i.l suffit d'utiliser un jeu d'électrodes de mesure disposées dans le liquide, ce jeu d'électrodes comprenant une électrode de référence et un jeu de sondes comprenant 3n chacune une électrode auxiliaire e-t une électrode de travail faite en un des métaux-valve ci-dessus mentionnés. Il est ; bien entendu nécessaire d'utiliser des moyens pour imposer une tension anodique constan~e à chaque électrode de travail à l'aide des électrodes auxiliaire et de référence, et des ~Z3~
moyens pour mesurer l'intensité du courant anodique pour detecter et mesurer toute variation de cette intensite.
La figure 14 illus-tre de façon schematique un dispositif complet selon l'invention pour mesurer de façon quantitative l'intensite de la cavitation erosive apparais-sant dans un liquide. Ce dispositif est conçu pour pouvoir mesurer simultanement l'intensite de la cavitation erosive a plusieurs endroits differents dans une machine hydrauli-que (non représentee) a l'aide de plusieurs electrodes de travail 21 (au nombre de 10 par exemple).
Bien entendu, pour que cette mesure soit possible, il faut que chaque electrode de travail 21 soit acondition née~ séparément par imposition d'un potentiel anodique a l'aide d'une electrode auxiliaire 23 et d'une electrode de reference 25. L'une de ces deux dernieres peut en pratique, etre constituee par l'ensemble de la machine hydraulique tandis que l'autre de même que chaque electrode de travail doivent être isolees electriquement de la machine a l'aide de résine epoxyde ou de tout autre materiau isolant approprie.
Ainsij -tout ~debut~ de cavitation peut immediatement être de-tecte et localisé.
A ce sujet, il convient de mentionner qu'il peut ~tre avantageux d'utiliser comme électrode de référence 23, une électrode de même nature et de même forme que les élec-trodes de travail 21, en prenant soin de localiser cetteélec-trode de référence dans un endroit ou l'écoulement du liquide se iait sans cavitation.
En outre les electrodes 21, 23 et 25, le dispositiE
comprend'un ~conditionneur~ 27 incluant un potentiostat multiple a haute impedance pour imposer une tension anodique constante a chaque électrode de travail au moyen des élec-trodes auxiliaires et de réference, ainsi qu1un ~alvanom'etre multi-echelle a resistance calibree (de 0~1 ~ A à lOOO~A), ; pour mesurer l''intensité du courant anodique et ainsi de-tecter et mesurer toute variation de l''intensite de courantmesuré par chacune des électrodes de travail 21.

~23~5~
I,es sign~ux fournis par ]es électro~es de travail 2l sont lus en séquence à l'~llde dl un multiplexeur 29 con-trôlé par un dispositlf de contrôle programmable 31 qui peut être un micro-ordinateur ou mic~o-processeur incluant une horloge pour régler ]a fréquence et la durée des lectures.
Pour obtenir un maximum de précision, un voltmètre intégra-teur digital 33 peut être disposé entre le multi-plexeur 29 et le dispositif 31 en vue de traiter les signaux transmis de l'un à l'autre.
Le dispositif électronique programmable de ~ contrôle 31 peut être avantageusement pourvue de moyens pour acquérir et stocker les mesures fournies par chaque sonde.
Ces moyens peuvent être constitués par une unité de mémoire, telle que par exemple un disque. Le dispositif peut en outre inclure des moyens de traiter les signaux ainsi stockés de facjon à les traduire directement en unité de taux d'érosion, en perte de métal accumulé, en profondeur de pénétration, ou en temps d'opération avant la prochaine réparation. En outre, le dispositif électronique programmable 31 peut être pourvu de moyens pour présenter les résultats obtenus sous Eorme analogique ou digitale par affichage continu en temps réel ou par représentation graphique 35 ou vidéo 37.
Enfin, le dispositiE électronique programmable 31 peut être pourvu d'une sortie digitale 39 en vue d'une interEace avec un système complet de surveillance ou de co~trôle pour la machine hydraulique.

Un essai a été réalisé sur une pompe à éjecteur èn utilisant un dispositif de base tel que celui précédem-ment décrit.
Le -tube Ven-turi de la pompe sur laquelle cet essai a été effectué est illustré de faco'n schématique sur les figures 6 et 7. Cette pompe utilisait l'eau amont à
haute pression (chute de 240 m) pour pomper un plus grand - 2~ -~z~
volume d'eau aval pour fin de refroidissement.
L'intérieur du tube Venturi l de la pompe était fait en acier inoxydable de type 316 et montrait une usure localisée de cavitation éroslve variant entre 0,1 et l mm par an aux pires endroits.
Trois sondes annul.aires de 0,8 cm2 de section ont été installées sur cette pompe pour en mesurer le taux d'érosion instantané. Les deux premières de ces sondes, numérotées I et II respectivement, ont été installées dans la région d'intensité de cavitation érosive maximale (en ~ aval du rétrécissement 3 du tube Venturi). La troisième de ces sondes numérotée III a par contre été insérée dans une zone où aucune usure n'était décelée (en amont du ré-trécissement 3 du tube Venturi).
La sonde II, dont une vue en plan de la surface exposée es-t illustrée sur la fiyure 8, comprenait un noyau isolant 5 en résine époxyde incorporant une électrode de travail en titane 7 (de grade 2) de forme cylindrique de fa~on à présenter une surface exposée en forme d'anneau.
Cette sonde incorporait également une première électrode auxiliaire 9 constituée par une tige d'acier inoxydable de type 316 positionnée au centre de l'anneau. formé par l'électrode de travail 7, et une seconde électrode auxiliare ll constituée par un cylindre d'acier inoxydable de type 2~ 316 coaxialemen-t disposé autour de l'électrode de travail en titane 7.
Les sondes I et III étaient de structures iden-t.iques à la sonde II, si ce n'es-t qu'elle ne possédaient pas de seconde électrode auxiliaire 11 tel]e qu'illustrée sur la figure ~.
Bien entendu, dans tous les cas, des moyens de ; fixation a~ropries 17(vissage dans la paroi 15 du tube Venturi aux endroits choisis) et des fils de connexion 19 adéquatement branchés ont été utilisés.
- 21. -~;~3~5~
Les mesures obtenues avec les sondes I, II et III
en opérant en régime potentio-statique (potentiel constant fixé 0,3 volt) sont rapportées respectivement sur les figures ]1, 12 et 9. Les résultats obtenus avec la sonde II en régime galvano-statique (courant constant imposé de 1 ~A) sont reportés sur la figure 10.
Comme on peut le consta-ter, la sonde II placée dans la zone d'érosion la plus Eorte, montre également la plus forte augmentation de courant anodique lorsque le ln robinet d'eau haute pression activant la pompe a été ouvert.
~ Cette augmentation de courant anodique mesurée est de 0,5 juA.
De plus, la figure 9 montre que en régime potentio-statique, le temps de réponse de la sonde et par conséquent de l'en-semble du système de détection est extrêmement rapide et que l'on peut en outre observer les impulsions de courant caractéristiques de la cavitation érosive irrégulière que l'on peut d'ailleurs associer au bruit audible. La f gure 10 montre qu'en régime galvano-statique, cette même sonde II mesure un changement de tension anodique de plus de l00 m~7 produit par l'apparition où la disparition de la cavitation érosive. On constate toutefois qu'avec un courant anodique imposé de I ~A, la constante de temps de la repassivation est assez longe (de l'ordre de 10 minutes) et les irrégularités de la cavitat:ion érosive sont beau-coup moins perçues.
La sonde I a montré un signal de 0,1 ~A environ alors qu'aucune activation moyenne n'a été perçue sur la sonde III placée dans une zone sans cavi-tation.
L'étalonnage effectué parallèlement en labora-toire sur un banc de cavitation ultrasonique a montré que pour les sondes utilisées, on obtenait un courant d'activa-; tion d'environ 5 luA/cm pour un taux d'érosion de 1 mm par an d'acier ionxydable 316. Selon cet étalonnage, la sonde Il donnerait donc un taux d'érosion localisé de 0,1 mm/an ~;~3~5~1 pour de l'acier 316, alors que la sonde I donnerait un taux de 0,02 mm/an.
Ces résultats semblen~ un peu faibles si l'on les compare aux obsérvatlons faites sur une pompe semblable en pleine opération. Cette différence peut toutefois slexpliquer par une augmentation du diamètre des particules érodées et/ou une diminutlon des charges de passivation dans les conditions d'essai où l'eau était très pure.
La précision du détecteur utilisé dans cet essai devrait donc pouvoir être amélioré en améliorant l'étalonnage en laboratoire pour des taux d'érosion très faibles dans des eaux se rapprochant un peu plus des conditions d'utili-sation industrielle.
Néanmoins, cet essai montre l'efficacité ainsi que le bon fonctionnement de la méthode ainsi que du dispo-sitif selon la présente invention.
Cet essai montre également que la mesure des courants d'activation anodique produits sur des surfaces passivées en solution a~ueuse par érosion de particules 2n méta'lliques constitue un excellent moyen de détention quan-titative du taux d'érosion de la cavitation. Toute usure en milieu aqueux par érosion ou abrasion sans contact de métal-métal peut être détectée par cette technique.
De plus~ l'utilisation d'un métal tel que le titane, oEfre une reprodductibilité sur une grande gamme de taux d'érosion allant de 0,05 à 100 mm/an.
Cette technique peut bien entendu être utilisée avec une instrumentation adéquate pour le développement et la surveillance de machine hydrauliques. Cette technique peut donc contribuer à diminuer les coûts et les dommages dus à la cavitation érosive.

~n dispositif selon l'inven-tion pour la détection de l'intensité de la cavitation érosive a été expérimentée sur un banc de cavitation ultrasonique en laboratoire pour mettre en évidencè et quantifier l'effet absorban-t des bulles d~alr sur le taux d'érosion à la surface d~une élec-trode.
L'intensité du courant anodique mesurée sur une électrode de titane (grade 2) sous un potentiel constant de 1 volt ECS dans un banc de cavitation sous écartement de 0,5 mm pour une amplitude de vibration de 40 ,um est donnée en fonction du temps sur la courbe illustrée sur la figure 13 des dessins. Comme on peut immédiatement le constater, le fait que la présence de bu].les affecte directement la mesure, démontre clairement l~efficacité du dispositif seIon l'invention pour la mise en évidence et la quantifi-cation de l'effet absorbant de bulles d~air sur la cavita-tion érosive dans une machine hydraulique. Cette courbe montre en effet l~effet ~~amortisseur~~ important des bulles d'air, produites par l'utilisation d'un mélange d'eau chaude et d'eau froide préssurisées,qui divise par deux le taux d'érosion pour une même amplitude de vibration.
Bien sur, diverses modifications peuvent être apportees à la methode ainsi qu'au dispositif précédemment décrit sans sortir du cadre de la présente invention. De meme, dlverses autres applications peuvent etre envisagées, telles que par exemple, la mesure de n'importe quel type d'usure, d'erosion ou d'abrasion sans contact metal-metal en milieu aqueux (usure du sable dans de lleau, abrasion d'une meule dans de l'eau, etc...).

Claims (26)

Les réalisations de l'invention, au sujet des-quelles un droit exclusif de propriété ou de privilège est revendiqué, sont définies comme il suit:
1. Méthode pour mesurer de façon directe et quan-titative l'intensité de la cavitation érosive dans de l'eau, caractérisée en ce que:
- on dispose dans l'eau un jeu d'électrodes de mesure comprenant une électrode de référence, au moins une électrode auxiliaire, et au moins une électrode de travail faite en un métal choisi parmi ceux capables de former des films d'oxyde très isolants et devenant plus épais par mo-bilité ionique sous l'action d'un champ électrique, l'élec-trode de travail étant localisée dans la zone où l'on veut mesurer la cavitation;
- on incube l'électrode de travail en la soumet-tant à une cavitation mécanique pendant une période suffi-sante pour obtenir une stabilisation du phénomène de cavi-tation érosive;
- on impose une tension anodique constante à
l'électrode de travail une fois celle-ci incubée à l'aide des électrodes auxiliaire et de référence;
- on mesure l'intensité du courant anodique; et - on détecte et mesure toute variation de ladite intensité de courant, chaque variation ainsi mesurée étant directement liée à l'intensité de la cavitation érosive dans la zone de mesure.
2. Méthode selon la revendication 1, caractérisée en ce que l'électrode de travail est faite en un métal choisi dans le groupe constitué par le magnésium, le niobium, le tantale, le titane et le zirconium.
3. Méthode selon la revendication 2, caractérisée en ce que la tension anodique constante imposée à l'élec-trode de travail est choisie de façon à ce que les varia-tions mesurées de l'intensité du courant anodique soient directement proportionnelles à l'intensité de la cavitation érosive.
4. Méthode selon la revendication 3, appliquée à
la mesure quantitative de l'intensité de la cavitation érosive dans l'eau, caractérisée en ce que l'électrode de travail est faite en titane et la tension anodique cons-tante imposée à cette électrode de travail est de l'ordre de 0,5 V par rapport à l'electrode de référence.
5. Méthode selon la revendication 4, caractérisée en ce que le titane utilisé est de grade égal ou inférieur à 2.
6. Méthode selon la revendication 5, caractérisée en ce que:
l'électrode de travail en titane a une surface exposée en forme d'anneau; et l'électrode auxiliaire est constituée par une tige d'acier inoxydable du type 316 positionnée au centre de l'anneau formé par l'électrode de travail.
7. Méthode selon la revendication 6, caractérisée en ce que l'électrode de référence est une électrode au calomel saturé ou en métal passif stable.
8. Dispositif pour mesurer de façon directe et quantitative l'intensité de la cavitation érosive apparais-sant dans de l'eau, caractérisé en ce qu'il comprend:
- un jeu d'électrodes de mesure disposé dans l'eau, ledit jeu d'électrodes comprenant une électrode de référence, au moins une électrode auxiliaire, et au moins une électrode de travail faite en un métal choisi parmi ceux capables de former des films d'oxyde très isolants et devenant plus épais par mobilité ionique sous l'action d'un champ électrique, l'électrode de travail étant localisée dans la ou les zone(s) où l'on veut mesurer la cavitation;
- des moyens pour imposer une tension anodique constante à chaque électrode de travail à l'aide des électrodes auxiliaire et de référence; et - des moyens pour mesurer l'intensité du courant anodique et pour détecter et mesurer toute variation de ladite intensité de courant après avoir préalablement incurbé l'électrode de travail en la soumettant à une cavita-tion mécanique pendant une période suffisante pour obtenir une stabilisation du phénomène de cavitation érosive, chaque variation ainsi mesurée étant directement liée à l'intensité
de la cavitation érosive dans la zone de mesure.
9. Dispositif selon la revendication 8, caracté-risé en ce que chaque électrode de travail est faite en un métal choisi dans le groupe constitué par le magnésium, le niobium, le tantale, le titane et le zirconium.
10. Dispositif selon la revendication 9, caracté-risé en ce que la tension anodique constante imposée à
chaque électrode de travail est choisie de façon à ce que les variations mesurées de l'intensité de courant anodique soient directement proportionnelles à l'intensité de la cavitation érosive.
11. Dispositif selon la revendication 10, applique à la mesure quantitative de l'intensité de la cavi-tation érosive dans l'eau, caractérisée en ce que chaque électrode de travail est faite en titane et la tension anodique constante imposée à chaque électrode de travail est de l'ordre de 0,5 par rapport à l'électrode de référence.
12. Dispositif selon la revendication 11, caracté-risé en ce que le titane utilisé est de grade égal ou infé-rieu à 2.
13. Dispositif selon la revendication 11, caracté-risé en ce que:
- chaque électrode de travail en titane a une surface exposée en forme d'anneau; et - chaque électrode auxiliaire est constituée par une tige d'acier inoxydable de type 316 positionnée au centre de l'anneau formé par une des électrodes de travail;
- chaque groupe constitué par une électrode auxiliai-re et une électrode de travail constituant une sonde disposée dans une des zones où l'on veut mesurer la cavitation.
14. Dispositif selon la revendication 13, appliqué
à la détection et à la mesure de la cavitation apparais-sant à la surface d'une pièce en contact avec de l'eau, caractérisé en ce que chaque sonde est insérée dans ladite pièce de façon à affleurer à la surface de celle-ci.
15. Dispositif selon la revendication 14, caracté-risé en ce que ladite pièce est en métal et constitue en soi l'électrode de référence, chaque sonde étant isolée électriquement de ladite pièce.
16. Dispositif selon la revendication 15, caracté-risé en ce qu'il comprend une pluralité de sondes et en ce que les moyens pour imposer une tension anodique constante à chacune des électrodes de travail desdites sondes sont constituées par un potentiostat multiple à
haute impédance, ledit potentiostat imposant une tension anodique constante séparément à chacune desdites électro-des de travail.
17. Dispositif selon la revendication 16, caracté-risé en ce que les moyens pour mesurer l'intensité du courant anodique sont constituées par des galvanomètres multi-échelles, chaque galvanomètre mesurant l'intensité
du courant anodique au niveau d'une desdites sondes.
18. Dispositif selon la revendication 17, caractérisé
en ce qu'il comprend en outre un multiplexeur contrôle par un dispositif électronique programmable incluant une horloge pour régler la fréquence et la durée de chaque mesure.
19. Dispositif selon la revendication 18, caracté-risé en ce qu'il comprend en outre un voltmètre-inté-grateur digital pour traiter les signaux fournis par chacun des galvanomètres en vue d'améliorer la précision des mesures.
20. Dispositif selon la revendication 19, carac-térisé en ce que ledit dispositif électronique program-mable est constitué par un micro-ordinateur ou-processeur et est pourvu de moyens pour acquérir et stocker les mesures fournies par chaque sonde.
21. Dispositif selon la revendication 20, carac-térisé en ce que ledit dispositif électronique program-mable est pourvu en outre de moyens pour traiter les mesures stockées en vue de les traduire en unité de taux d'érosion, perte de métal accumulé, profondeur de pénétration ou temps d'opération avant la prochaine réparation.
22. Dispositif selon la revendication 21, caractérisé
en ce que ledit dispositif électronique programmable est en outre pourvu de moyens pour représenter les résultats obtenus sous forme analogique ou digitale pour un affi-chage continu en temps réel ou une représentation graphi-que vidéo.
23. Dispositif selon la revendication 20, caracté-risée en ce que ledit dispositif électronique programma-ble est en outre pourvu d'une sortie digitale en vue d'une interface avec un système de surveillance et de contrôle.
24. Dispositif selon la revendication 16, carac-térisé en ce que l'électrode de référence est constituée par une sonde de même nature et de même forme que chacune des autres sondes.
25. Dispositif selon la revendication 11, carac-térisé en ce que la surface de chaque électrode de travail en titane est teintée initialement par anodisation pour permettre une détection visuelle de la zone réelle de cavitation.
26. Dispositif selon la revendication 11, carac-térisé en ce que l'électrode de travail est constituée par l'ensemble d'une machine hydraulique faite en titane et dans laquelle on veut contrôler le phénomène de cavitation.
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Families Citing this family (14)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CA1245287A (fr) * 1986-01-28 1988-11-22 George K. Schattschneider Systeme de verification potentiostatique universel
US5001417A (en) * 1987-06-01 1991-03-19 Abbott Laboratories Apparatus for measuring electrolytes utilizing optical signals related to the concentration of the electrolytes
US5519330A (en) * 1992-09-28 1996-05-21 Hitachi, Ltd. Method and apparatus for measuring degree of corrosion of metal materials
FI91997C (fi) * 1993-08-20 1994-09-12 Conrex Oy Elektrodijärjestelmän, johon kuuluu mittauselektrodi, vertailuelektrodi ja vastaelektrodi, käyttö vetyperoksidin pitoisuuden mittaamisessa
US6944097B1 (en) * 2000-07-10 2005-09-13 Sez America, Inc. Method and device for measuring cavitation
WO2006135391A2 (fr) * 2004-09-28 2006-12-21 Framatome Anp Inc. Procede et dispositif a potentiel de corrosion electrochimique
US7265559B1 (en) 2006-07-13 2007-09-04 Pepperl + Fuchs Self-calibrating corrosion measurement field device with improved signal measurement and excitation circuitry
US7282928B1 (en) 2006-07-13 2007-10-16 Pepperl & Fuchs, Inc. Corrosion measurement field device with improved LPF, HDA, and ECN capability
US7239156B1 (en) 2006-07-13 2007-07-03 Pepperl & Fuchs, Inc. Configurable corrosion measurement field device
US7245132B1 (en) * 2006-07-12 2007-07-17 Pepperl & Fuchs, Inc. Intrinsically safe corrosion measurement and history logging field device
JP2011527013A (ja) * 2008-07-02 2011-10-20 ペッパール アンド フックス インコーポレーテッド 局部的な腐食による電気化学的ノイズの測定器
EP2316016A4 (fr) 2008-08-12 2012-01-25 Palisades Capital Llc Liaison de données de potentiostat
DE102010005050A1 (de) * 2010-01-20 2011-07-21 Howaldtswerke-Deutsche Werft GmbH, 24143 Verfahren zur Erfassung von Kavitation
CN111879694B (zh) * 2019-05-01 2023-09-05 天津大学 一种基于间歇超声的模拟螺旋桨叶空蚀试验方法

Family Cites Families (11)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US3486996A (en) * 1966-06-16 1969-12-30 Petrolite Corp Corrosion test probe
US3766042A (en) * 1972-10-06 1973-10-16 Petrolite Corp Corrosion ratemeter
US3980542A (en) * 1975-07-14 1976-09-14 Petrolite Corporation Flush mounted probe for corrosion testing
US4087742A (en) * 1975-07-21 1978-05-02 Canadian Gas Research Institute Hot water heater corrosion detector probe
US3996124A (en) * 1975-07-30 1976-12-07 Petrolite Corporation Flush mounted corrosion probe assembly for pipeline
US4056445A (en) * 1975-10-10 1977-11-01 Gauntt Wayne M Determination of corrosion rates by an electrochemical method
US4065373A (en) * 1976-04-26 1977-12-27 Petrolite Corporation Hydrogen patch cell
US4147596A (en) * 1977-12-30 1979-04-03 Texas Instruments Incorporated Method and apparatus for monitoring the effectiveness of corrosion inhibition of coolant fluid
FR2421378A1 (fr) * 1978-03-30 1979-10-26 Anvar Procede de detection et de mesure de la cavitation erosive ou de phenomenes d'abrasion et dispositif de mise en oeuvre
US4221651A (en) * 1979-06-25 1980-09-09 Rockwell International Corporation Electrochemical cell for measuring hydrogen in metal
US4395318A (en) * 1982-01-15 1983-07-26 Petrolite Corporation Pitting corrosion meter

Also Published As

Publication number Publication date
US4564422A (en) 1986-01-14

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