EP3577450A2 - Electromagnetic method and device for detecting defects - Google Patents

Electromagnetic method and device for detecting defects

Info

Publication number
EP3577450A2
EP3577450A2 EP18701292.7A EP18701292A EP3577450A2 EP 3577450 A2 EP3577450 A2 EP 3577450A2 EP 18701292 A EP18701292 A EP 18701292A EP 3577450 A2 EP3577450 A2 EP 3577450A2
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
layer
magnetic
inspected
orientation
son
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Withdrawn
Application number
EP18701292.7A
Other languages
German (de)
French (fr)
Inventor
Jean-Marc Decitre
Laura PUCCI
Edouard DEMALDENT
Denis PREMEL
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Commissariat a lEnergie Atomique et aux Energies Alternatives CEA
Original Assignee
Commissariat a lEnergie Atomique CEA
Commissariat a lEnergie Atomique et aux Energies Alternatives CEA
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Commissariat a lEnergie Atomique CEA, Commissariat a lEnergie Atomique et aux Energies Alternatives CEA filed Critical Commissariat a lEnergie Atomique CEA
Publication of EP3577450A2 publication Critical patent/EP3577450A2/en
Withdrawn legal-status Critical Current

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Classifications

    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N27/00—Investigating or analysing materials by the use of electric, electrochemical, or magnetic means
    • G01N27/72—Investigating or analysing materials by the use of electric, electrochemical, or magnetic means by investigating magnetic variables
    • G01N27/82—Investigating or analysing materials by the use of electric, electrochemical, or magnetic means by investigating magnetic variables for investigating the presence of flaws
    • G01N27/90—Investigating or analysing materials by the use of electric, electrochemical, or magnetic means by investigating magnetic variables for investigating the presence of flaws using eddy currents
    • G01N27/9013—Arrangements for scanning
    • G01N27/902—Arrangements for scanning by moving the sensors

Definitions

  • the invention relates to the field of non-destructive testing, and in particular relates to a device and an electromagnetic method for detecting defects.
  • NDT electromagnetic non-destructive testing
  • PSET partial saturation eddy current
  • a magnetization unit is used to create a partial saturation magnetic field in the component to be inspected and an eddy current probe composed of a coil whose impedance variation makes it possible to determine the presence of faults when the reluctance or the conductivity of the material changes with respect to a reference value.
  • the proposed device associates the probe with a Hall effect sensor to adjust the intensity of the partial saturation magnetic field in the metal layer of the component during measurement with the eddy current probe. This solution creates a magnetic field in the component whose field lines are of fixed direction regardless of the orientation of the metal structure to be inspected.
  • tubular components such as risers used to connect the sea floor with an oil platform and bring oil or gas up to the surface can be flexible and therefore have a structure with wire armor wires. multi-layered and with different orientations.
  • Figure 1 schematically illustrates a typical internal structure of a flexible oil riser (100). It is generally composed of the inside to the outside of an internal carcass (102) to prevent crushing of the pipe under the effect of external pressure, a pressure sheath (104), a pressure vault (106), an anti-wear layer (108), an armature which according to the applications consists of several plies of armor or metal layers (1 10, 1 12) separated by an anti-wear layer (1 14) and composed of metal wires wound on each layer in different orientations, and an outer sheath (1 1 6).
  • U.S. Patent 9,285,345 B2 to Innospection Group Limited provides a non-destructive testing device and method for in-situ inspection of flexible risers.
  • the device based on the same implementation of the partial saturation technique (PSET) as the previously cited patent of the same applicant, allows a PSET measurement of a second metal layer by varying by a set of magnetization units. which encircle the riser, the intensity of the magnetic field generated in the riser.
  • PSET partial saturation technique
  • the magnetic field is generated in a given direction (according to the figures, it is the axis of the tube to inspect) and not according to the orientation of the magnetic son.
  • the consequence is an increase in the reluctance of the magnetic circuit and, at equal power supply, a decrease in the intensity of the magnetic field in the layers to be magnetized.
  • the drawbacks of this approach therefore remain the need to have very powerful magnets to produce the partial saturation required for the PSET test.
  • An object of the present invention is to provide a device and a method for the detection of defects in planar structures, cylindrical or other forms, having superpositions of plies son or ferromagnetic bars of different orientations.
  • the device of the invention will find advantageous applications for the detection of defects in structures of the flexible riser type consisting of spiral wires or bars in at least two directions, structures of the twisted cable type (suspended bridge for example), or structures carcass type tires.
  • the device of the invention requires a lower power than known devices to effectively magnetize the upper layers of son.
  • the device of the invention makes it possible to control the magnetization of the layer to be analyzed. It is possible to keep the layer to be inspected globally unmagnetized to better conduct the magnetic field for detecting defects.
  • a device for the detection of defects in a layer to be inspected of a structure having a stack of layers made of an upper layer and one or more lower layers, each layer consisting of magnetic son the wires of each layer being oriented in a different orientation comprises: - first magnetic means capable of creating in the upper layer a magnetic field channeled according to the orientation of the magnetic son of the upper layer; as many magnetic means as lower layers located above the layer to be inspected, each magnetic means being assigned to a lower layer and being able to create in said lower layer a magnetic field channeled according to the orientation of the magnetic son of said assigned layer; and
  • Electromagnetic field emission / reception means arranged above the upper layer, the transmission / reception means being able to emit in the layer to be inspected an electromagnetic field, and to receive in response signals representative of the electromagnetic field. state of the magnetic son of the layer to be inspected.
  • the magnetic means are capable of creating in the upper layer and in each lower layer situated above the layer to be inspected, a total or partial saturation magnetic field in each of said layers;
  • each of the magnetic means is able to magnetize separately said assigned lower layer
  • the magnetic means are magnets
  • the magnetic means comprise one or more windings fed continuously;
  • the magnetic means comprise one or more windings fed over a limited period of time
  • the magnetic means are orientable circuits
  • the magnetic means are U-shaped magnetic circuits
  • the arms of the U are articulated;
  • the electromagnetic field emission / reception means are of the eddy current electromagnetic sensor type having transmitter / receiver coils in common function mode or separate functions; the axis of the coils is orientable in the direction of the magnetic threads of the layer to be inspected;
  • the electromagnetic field emission / reception means are of the AC-induced magnetic field measurement type (ACFM) or magnetic flux leakage type (MFL) type operating continuously or at very low frequencies;
  • ACFM AC-induced magnetic field measurement type
  • MFL magnetic flux leakage type
  • the electromagnetic field emission / reception means are orientable in the direction of the magnetic wires of the layer to be inspected;
  • the electromagnetic field emission / reception means further comprises a magnetic circuit capable of inducing in the lower layer to inspect a magnetization magnetic field according to the orientation of the son of said layer to be inspected;
  • the device further comprises means adapted to process and analyze the signals representative of the state of the magnetic son of the layer to be inspected;
  • the structure is a tubular duct
  • the structure is a flexible riser.
  • the invention also covers a non-destructive control system including any of the variants of the device of the invention.
  • the invention also covers a method for detecting defects in a layer to be inspected from a structure having a stack of layers made of a top layer and one or more layers lower, each layer being made of magnetic son, the son of each layer being oriented in a different orientation. The method comprises the steps of:
  • FIG. 1 schematically illustrates the internal structure of FIG. a flexible oil tanker
  • Figure 2 schematically illustrates an alternative embodiment of the device of the invention for the inspection of a two-layer structure
  • Figures 3a and 3b show in sectional views XZ and YZ the device according to Figure 2;
  • Figure 4 schematically illustrates another alternative embodiment of the device of the invention for the inspection of a two-layer structure;
  • Figures 5a and 5b illustrate in sectional views XZ and YZ the device according to Figure 4;
  • Figure 6 schematically illustrates an alternative embodiment of the device of the invention for the inspection of a three-layer structure
  • Figure 7 illustrates in a view from above the device according to Figure 6;
  • Figures 8a and 8b show an embodiment of a non-destructive control system including the device of the invention according to Figure 2, in a perspective of side and top;
  • Figure 9 illustrates the joints of the arms of a magnetic U
  • Figures 10a and 10b show an embodiment of a non-destructive control system including the device of the invention according to Figure 6, in a perspective of side and top.
  • the principle is based on a local saturation of each of the layers which is located above the layer to be inspected.
  • a permanent magnetic field in the given direction of each layer is created.
  • the magnetic circuit assigned to each layer is oriented in the direction of the armor wires of the layer.
  • the saturation of each layer is controlled independently and can be total or partial for each layer.
  • the permanent magnetic field can be created in each layer by means of magnets or by one or more windings fed continuously or fed for a limited period of time around the moment of the measurement in order to reduce overheating or to avoid the attraction of the sensor on magnetic parts.
  • the power supply can be variable over one cycle, according to different positions of the device to perform measurements.
  • Those skilled in the art can derive variants, such as applying alternating or pulsed cycles per position, to demagnetize the materials by suppressing or attenuating the residual magnetic fields, and then having a DC voltage slot to proceed with the measurement.
  • an electromagnetic sensor is placed on the surface of the structure to be inspected, above the zone which is magnetized on the different layers, and is oriented in the direction of the wires of the layer to be inspected. and moved along a wire or translated to the surface of the structure to map the tube to be inspected.
  • the electromagnetic sensor is a well known eddy current (CF) sensor.
  • a sensor CF generally comprises at least one AC powered emission function circuit for generating a local electromagnetic field and at least one receiver responsive to this electromagnetic field.
  • the electromagnetic receiver is often constituted by a receiver coil (possibly several connected together, for example a differential) at the terminals of which an electromotive force of the same frequency as that of the AC supply current is induced.
  • the sensor CF of the device of the invention can have transmitter / receiver coils in common functions mode or separate functions. It can allow an absolute measurement or differential. When the sensor is moved on the surface of a structure to be inspected, the transmitter circuit is supplied with a sinusoidal signal.
  • an electromagnetic field of the same frequency is then emitted into the air and into the structure to be inspected.
  • an induced electromotive force originating, on the one hand, from the coupling between the emitter circuit and the receiver coil and, on the other hand, from the magnetic field radiated by the currents induced in the structure (eddy currents).
  • the frequency range can range from a few tens of kilohertz to a few megahertz, typically from 10 kilohertz to 1 megahertz.
  • the circulation of the induced currents is modified.
  • the magnetic field receiver measures the magnetic field resulting from this path change of the induced currents.
  • the electromagnetic sensor is of ACFM type for Alternating Current Field Measurement or AC-Induced Magnetic Field Measurement, operating over a wide frequency range, such as a few kilohertz to several hundred kilohertz, typically 1 kilohertz to 300 kilohertz.
  • the senor is of the MFL type for Magnetic Flux Leakage or magnetic leakage flux operating conventionally continuously, or operating at very low frequencies between a few Hz and a few tens of Hz, the receiver being a magneto-type sensor -resistive or Hall effect. At these frequencies, the effect of induced currents is negligible and only the magnetic properties of the wires are involved.
  • the transmitter of the sensor can be realized by circular or rectangular windings or by a magnetic circuit (with gap), typically V-shaped, conventionally manufactured in ferrite or soft iron optionally laminated, on which coils are wound.
  • the axis of this U is oriented in the direction of the son of the buried layer where is made the detection of defects.
  • the receiver of the sensor may include windings or field sensors of the Hall effect type or magneto-resistive type (MR).
  • MR magneto-resistive type
  • the latter family of sensors includes anisotropic magnetoresistance (AMR), giant magnetoresistance (GMR), tunneling magnetoresistance (TMR), giant magnet Impedance (GMI).
  • the electromagnetic sensor may further include a magnetic circuit for inducing a static magnetic field (especially in the axis of the son) in the layer to be inspected and allow to saturate partially or completely this layer to be inspected, by adding a continuous current in the windings.
  • a static magnetic field especially in the axis of the son
  • the device of the invention is coupled (wired or not) to an electronic circuit comprising a unit able to process and analyze the signals from the measurements of the electromagnetic sensor, to determine the presence or absence of defects in an inspected layer.
  • the device of the invention is described in the figures for the inspection of a structure having two or three layers of armor.
  • the magnetic circuits which create magnetic fields along the axis of the wires of the armor layers are illustrated as a gap circuit, typically having an LT-shaped geometry, those skilled in the art can derive operational variants of this geometry.
  • the 'U' may be with or without shoes (as shown in Figure 9 at the end of the arm).
  • These parts are intended on the one hand to minimize the air gap (For example they can be shaped to the outside diameter of the tube to be inspected), or even more complex shape (particularly beveled feet) so as to increase the flow of the magnetic field in the son.
  • FIGS 2 to 5 schematically illustrate alternative embodiments of the device of the invention for the inspection of a two-layer structure.
  • the structure is composed of a first ply or layer of upper weave (201, 301, 401, 501) and a second ply or layer of lower weave (202, 302, 402, 502) more buried, and which for the example is the layer to inspect. It is not represented the other layers that can compose the structure, such as those illustrated in Figure 1. Still for the sake of simplicity and clarity, the wire mesh of each armor layer is shown with an orientation of the wires of each layer of 90 ° relative to each other.
  • the device of the invention comprises a first magnetic circuit (204, 304, 404, 504), shown in the form of an LT, with an axis parallel to the wires of the upper layer, enabling them to be magnetized by applying a direct current. .
  • the applied current makes it possible to create a total magnetization of the layer, however the magnetization may be partial.
  • the device further comprises an electromagnetic sensor (206, 306, 406, 506) disposed at the surface of the structure.
  • the sensor in the example is shown with two coils operating in separate Transmitter / Receiver (E / R) mode, axis oriented according to the son of the layer to be inspected.
  • FIGS. 3a and 3b show, in XZ and YZ sectional views, the device illustrated in FIG. 2.
  • FIG. 4 schematically illustrates another alternative embodiment of the device of the invention for the inspection of a two-layer structure, and where an additional magnetic circuit (408, 508) is added to induce a magnetic field in the layer to be inspected.
  • the additional magnetic circuit is shown in a V-shape with an axis parallel to the wires of the lower layer.
  • 5a and 5b illustrate, in sectional views XZ and YZ, the device illustrated in FIG. 4.
  • the example is based on a two-layer structure, but the person skilled in the art can apply the configuration example for inspecting the second layer of a structure having three or more layers.
  • Figures 6 and 7 schematically illustrate alternative embodiments of the device of the invention for inspection of the last layer of a three-layer structure.
  • the structure is composed of a first ply or layer of upper weave (601, 701), a second ply or layer of upper weave (602, 702) and a third ply or layer of plywood.
  • lower armor (603, 703), more buried and to be inspected. It is not represented the other layers that can compose the structure such as those illustrated in Figure 1.
  • the wire mesh of the first and second top layers is shown in an orientation of 90 ° relative to each other, and the mesh of the wires of the third lower layer is shown in an orientation different from that of the two upper layers.
  • Figure 7 illustrates a top view of the device shown in Figure 6 and the mesh of the three layers.
  • the device of the invention comprises in this implementation, a first magnetic circuit (604, 704), shown in the form of LT, with an axis parallel to the wires of the first upper layer (601, 701), and a second magnetic circuit (610, 710), shown in the form of LT, with an axis parallel to the wires of the second upper ply (602, 702).
  • Each magnetic circuit magnetizes the son of the corresponding sheet by applying a direct current.
  • the current applied to the first magnetic circuit makes it possible to create a total magnetization of the first layer, however the magnetization may be partial.
  • the device further comprises an electromagnetic sensor (606, 706) disposed at the surface of the structure.
  • the sensor is shown with two coils operating in separate E / R (Transmitter / Receiver) mode, with an axis oriented along the wires of the lower layer to be inspected (603, 703).
  • the displacement of the device for making the measurements is preferentially done along the axis of the threads of the third layer to be inspected (as illustrated by the arrow D).
  • Figures 8a and 8b show an embodiment of a non-destructive control system including the device of the invention according to Figure 2, from a side perspective ( Figure 8a) and from above ( Figure 8b).
  • the system comprises a support (802) on which is mounted an LT-shaped magnetic circuit consisting of two arms (804-1, 804-2) and a central coil (805).
  • the magnetic circuit is intended to magnetize the wires of the upper layer to reduce their relative permeability.
  • the system includes means for disposing the electromagnetic sensor (806) on the surface of the structure.
  • the sizing and position of the transmitter and receiver coils of the sensor are optimized for the structure to be inspected.
  • the sensor is preferably located in the center of the magnetic circuit with a minimum air gap relative to the cylinder to be inspected.
  • the coils rely on a PCB-type conformable fine support, thin enough to be flexible, which adapts to the curvature of the flexible conduit.
  • the support comprises fixing means for adapting it to the diameter of any conduit on which it is fixed, whether rigid or flexible. Pistons make it possible to hold the support in contact with the hose in order to avoid gap variations during the movement. It is also steerable, so that the electromagnetic sensor it supports is oriented according to the orientation of the magnetic son of the layer to be inspected.
  • the magnetic circuit is orientable to be positioned in the axis of the wires of the upper armor layer.
  • the arms of the magnetic circuit are articulated as shown in FIG. 9.
  • the articulation of the arms makes it possible to adjust the orientation of the U as a function of the orientation of the wires of the structure to be inspected and to adapt the magnetic circuit to different diameters of tubes.
  • the same sensor device can be used for the inspection of tubes of different structures.
  • Figures 10a and 10b show an alternative embodiment of the non-destructive control system of Figure 8 including the device of the invention according to Figure 6, in a side perspective (Figure 10a) and from above ( Figure 10b).
  • the system comprises a general support (1002) similar to that of FIG.
  • each magnetic circuit is oriented in the axis of the wires of the upper armor layer which it must saturate.
  • the arms of the V being articulated for positioning the magnetic circuit as close to the structure to be inspected.
  • This decrease in air gap favors the penetration of the magnetic field into the layer to be saturated and the same sensor can be used for different tube diameters.
  • the present description illustrates a preferred implementation of the invention, but is not limiting.
  • An example of application for flexible conduits has been chosen to allow a good understanding of the principles of the invention, but it is in no way exhaustive and should allow the skilled person to make changes and implementation variants for other applications.
  • the device can be adapted to the inspection of multilayer structures while retaining the same principles.

Abstract

The invention relates to a device for detecting defects in multilayer structures composed of layers of ferromagnetic bars or wires having different orientations. The device comprises first magnetic means suitable for generating, in the upper layer, a magnetic field following the orientation of the magnetic wires of the upper layer and as many magnetic means as there are lower layers located above the layer to be inspected, each magnetic means being assigned to a lower layer and being suitable for generating, in said lower layer, a magnetic field following the orientation of the magnetic wires of said assigned layer. The device comprises electromagnetic field emitting/receiving means arranged above the upper layer, and suitable for emitting an electromagnetic field in the layer to be inspected and for receiving, in response, signals representative of the state of the magnetic wires in the layer to be inspected.

Description

DISPOSITIF ET PROCEDE ELECTROMAGNETIQUE DE DETECTION ELECTROMAGNETIC DETECTION DEVICE AND METHOD
DE DEFAUTS DEFECTS
Domaine de l'invention Field of the invention
L'invention concerne le domaine du contrôle non-destructif, et en particulier concerne un dispositif et un procédé électromagnétique de détection de défauts.  The invention relates to the field of non-destructive testing, and in particular relates to a device and an electromagnetic method for detecting defects.
Etat de la Technique State of the art
De nombreuses structures telles que des câbles de ponts suspendus (constitués de torons métalliques bobinés successivement selon différentes orientations), des pneumatiques (intégrant des nappes métalliques de différentes orientations notamment dans la bande de roulement et dans les flancs), des conduites sous-marines de transport de fluides (intégrant des fils ou barres de fer enroulés de manière hélicoïdale en plusieurs couches pour assurer le non écrasement du tuyau) sont soumises à de fortes contraintes pouvant les altérer. C'est dans ce dernier exemple que s'inscrivent les tuyaux flexibles pétroliers ou risers utilisés en mer qui doivent résister à de multiples contraintes, allant des pressions internes, externes, des flexions longitudinales ou encore des torsions. Il est alors nécessaire d'effectuer des inspections régulières de ces structures pour détecter toute altération qui pourrait avoir des conséquences dramatiques. Many structures such as suspended bridge cables (consisting of metal strands wound successively in different orientations), tires (incorporating metal sheets of different orientations, in particular in the tread and in the sidewalls), submarine pipes of conveying fluids (incorporating wires or iron bars helically wound in several layers to ensure the non-crushing of the pipe) are subjected to high stresses that can alter them. It is in this last example that the flexible oil hoses or risers used at sea which must withstand multiple constraints, ranging from internal, external, longitudinal bending or twisting pressures. It is then necessary to carry out regular inspections of these structures to detect any alteration that could have dramatic consequences.
Parmi les techniques d'inspection connues, le contrôle non- destructif (CND) électromagnétique est une technique répandue pour inspecter des structures métalliques planes ou tubulaires et détecter des défauts tels que des ruptures totales, des ruptures partielles de type fissures ou entailles, des pertes d'épaisseur dues à de la corrosion. Le brevet U.S. 9,213,018 B2 de la société Innospection Group Limited, présente un dispositif pour faire du contrôle non-destructif de composants tubulaires métalliques essentiellement rigides utilisés dans les industries de l'exploitation et de la production pétrolière et gazière. Le dispositif est basé sur la technique connue des courants de Foucault à saturation partielle (PSET). Une unité de magnétisation permet de créer un champ magnétique de saturation partielle dans le composant à inspecter et une sonde à courants de Foucault composée d'un bobinage dont la variation d'impédance permet de déterminer la présence de défauts quand la réluctance ou la conductivité du matériau change par rapport à une valeur de référence. Le dispositif proposé associe la sonde à un capteur à effet de Hall pour ajuster l'intensité du champ magnétique de saturation partielle dans la couche métallique du composant au cours de la mesure avec la sonde à courants de Foucault. Cette solution crée un champ magnétique dans le composant dont les lignes de champ sont de direction fixe indépendamment de l'orientation de la structure métallique à inspecter. Among the known inspection techniques, the electromagnetic non-destructive testing (NDT) is a widespread technique for inspecting flat or tubular metal structures and detecting defects such as total breaks, partial fractures such as cracks or notches, losses thick due to corrosion. US Patent 9,213,018 B2 of Innospection Group Limited, discloses a device for non-destructive testing of substantially rigid metal tubular components used in the oil and gas exploitation and production industries. The device is based on the known partial saturation eddy current (PSET) technique. A magnetization unit is used to create a partial saturation magnetic field in the component to be inspected and an eddy current probe composed of a coil whose impedance variation makes it possible to determine the presence of faults when the reluctance or the conductivity of the material changes with respect to a reference value. The proposed device associates the probe with a Hall effect sensor to adjust the intensity of the partial saturation magnetic field in the metal layer of the component during measurement with the eddy current probe. This solution creates a magnetic field in the component whose field lines are of fixed direction regardless of the orientation of the metal structure to be inspected.
Cependant, certains composants tubulaires comme les risers utilisés pour relier le fond de la mer avec une plate-forme pétrolière et faire remonter à la surface le pétrole ou le gaz exploité, peuvent être flexibles et donc posséder une structure munie de fils d'armures métalliques sur plusieurs couches et présentant des orientations différentes. However, some tubular components such as risers used to connect the sea floor with an oil platform and bring oil or gas up to the surface can be flexible and therefore have a structure with wire armor wires. multi-layered and with different orientations.
La figure 1 illustre de manière schématique une structure interne typique d'un riser flexible pétrolier (100). Elle est généralement composée de l'intérieur vers l'extérieur d'une carcasse interne (102) pour empêcher l'écrasement de la conduite sous l'effet de la pression externe, d'une gaine de pression (104), d'une voûte de pression (106) , d'une couche anti-usure (108), d'une armature qui selon les applications est constituée de plusieurs nappes d'armures ou couches métalliques (1 10, 1 12) séparées par une couche anti-usure (1 14) et composées de fils métalliques enroulés sur chaque couche selon des orientations différentes, et d'une gaine extérieure (1 1 6). Figure 1 schematically illustrates a typical internal structure of a flexible oil riser (100). It is generally composed of the inside to the outside of an internal carcass (102) to prevent crushing of the pipe under the effect of external pressure, a pressure sheath (104), a pressure vault (106), an anti-wear layer (108), an armature which according to the applications consists of several plies of armor or metal layers (1 10, 1 12) separated by an anti-wear layer (1 14) and composed of metal wires wound on each layer in different orientations, and an outer sheath (1 1 6).
Le contrôle de ces flexibles multi-couches, et particulièrement le contrôle des couches de fils d'armures métalliques et magnétiques présentant des orientations différentes, soulève différents problèmes dont celui de l'inspection des couches métalliques enterrées. Le brevet U.S. 9,285,345 B2 de la société Innospection Group Limited propose un dispositif et une méthode de contrôle non-destructif permettant d'inspecter in-situ des risers flexibles. Le dispositif basé sur la même mise en œuvre de la technique de saturation partielle (PSET) que le brevet précédemment cité du même déposant, permet de faire une mesure PSET d'une deuxième couche métallique en faisant varier par un ensemble d'unités de magnétisation qui encerclent le riser, l'intensité du champ magnétique généré dans le riser. Ici, le champ magnétique est généré suivant une direction donnée (selon les figures, il s'agit de l'axe du tube à inspecter) et non suivant l'orientation des fils magnétiques. La conséquence est une augmentation de la réluctance du circuit magnétique et, à puissance d'alimentation égale, une diminution de l'intensité du champ magnétique dans les couches à magnétiser. Les inconvénients de cette approche restent donc la nécessité d'avoir des aimants très puissants pour produire la saturation partielle requise au test PSET. De plus, il est difficile de garantir la magnétisation d'une couche précise. Aussi, il existe alors le besoin d'une solution appropriée qui permette d'effectuer des mesures de détection de défauts par contrôle non destructif dans des structures multi-couches. The control of these multi-layer hoses, and particularly the control of layers of metal and magnetic armor wires with different orientations, raises various problems including that of the inspection of buried metal layers. U.S. Patent 9,285,345 B2 to Innospection Group Limited provides a non-destructive testing device and method for in-situ inspection of flexible risers. The device based on the same implementation of the partial saturation technique (PSET) as the previously cited patent of the same applicant, allows a PSET measurement of a second metal layer by varying by a set of magnetization units. which encircle the riser, the intensity of the magnetic field generated in the riser. Here, the magnetic field is generated in a given direction (according to the figures, it is the axis of the tube to inspect) and not according to the orientation of the magnetic son. The consequence is an increase in the reluctance of the magnetic circuit and, at equal power supply, a decrease in the intensity of the magnetic field in the layers to be magnetized. The drawbacks of this approach therefore remain the need to have very powerful magnets to produce the partial saturation required for the PSET test. In addition, it is difficult to guarantee the magnetization of a specific layer. Also, there is then the need for an appropriate solution that makes it possible to perform defect detection measurements by non-destructive testing in multi-layer structures.
La présente invention répond à ce besoin. Résumé de l'invention The present invention meets this need. Summary of the invention
Un objet de la présente invention est de proposer un dispositif et un procédé permettant la détection de défauts dans des structures planes, cylindriques ou d'autres formes, ayant des superpositions de nappes de fils ou barres ferromagnétiques de différentes orientations. An object of the present invention is to provide a device and a method for the detection of defects in planar structures, cylindrical or other forms, having superpositions of plies son or ferromagnetic bars of different orientations.
Le dispositif de l'invention trouvera des applications avantageuses pour la détection de défauts dans des structures de type risers flexibles constitués de fils ou barres spiralées dans au moins 2 directions, des structures de type câbles torsadés (pont suspendu par exemple), ou des structures de type carcasse de pneus. The device of the invention will find advantageous applications for the detection of defects in structures of the flexible riser type consisting of spiral wires or bars in at least two directions, structures of the twisted cable type (suspended bridge for example), or structures carcass type tires.
Avantageusement, le dispositif de l'invention requiert une moindre puissance que les dispositifs connus pour magnétiser efficacement les couches supérieures de fils. Advantageously, the device of the invention requires a lower power than known devices to effectively magnetize the upper layers of son.
Toujours avantageusement, en dosant séparément le niveau de magnétisation de chaque couche supérieure, le dispositif de l'invention permet de contrôler la magnétisation de la couche à analyser. Il est possible de garder la couche à inspecter globalement non magnétisée afin de mieux conduire le champ magnétique pour y détecter des défauts. Still advantageously, by separately dosing the magnetization level of each upper layer, the device of the invention makes it possible to control the magnetization of the layer to be analyzed. It is possible to keep the layer to be inspected globally unmagnetized to better conduct the magnetic field for detecting defects.
Pour obtenir les résultats recherchés, il est proposé un dispositif pour la détection de défauts dans une couche à inspecter d'une structure ayant un empilement de couches fait d'une couche supérieure et une ou plusieurs couches inférieures, chaque couche étant constituée de fils magnétiques, les fils de chaque couche étant orientés suivant une orientation différente. Le dispositif comprend : - des premiers moyens magnétiques aptes à créer dans la couche supérieure un champ magnétique canalisé suivant l'orientation des fils magnétiques de la couche supérieure ; - autant de moyens magnétiques que de couches inférieures situées au- dessus de la couche à inspecter, chaque moyen magnétique étant assigné à une couche inférieure et étant apte à créer dans ladite couche inférieure un champ magnétique canalisé suivant l'orientation des fils magnétiques de ladite couche assignée ; et To obtain the desired results, there is provided a device for the detection of defects in a layer to be inspected of a structure having a stack of layers made of an upper layer and one or more lower layers, each layer consisting of magnetic son the wires of each layer being oriented in a different orientation. The device comprises: - first magnetic means capable of creating in the upper layer a magnetic field channeled according to the orientation of the magnetic son of the upper layer; as many magnetic means as lower layers located above the layer to be inspected, each magnetic means being assigned to a lower layer and being able to create in said lower layer a magnetic field channeled according to the orientation of the magnetic son of said assigned layer; and
- des moyens d'émission/réception de champ électromagnétique disposés au-dessus de la couche supérieure, les moyens d'émission/réception étant aptes à émettre dans la couche à inspecter un champ électromagnétique, et à recevoir en réponse des signaux représentatifs de l'état des fils magnétiques de la couche à inspecter. - Electromagnetic field emission / reception means arranged above the upper layer, the transmission / reception means being able to emit in the layer to be inspected an electromagnetic field, and to receive in response signals representative of the electromagnetic field. state of the magnetic son of the layer to be inspected.
Selon différentes variantes de réalisation : According to different embodiments:
- les moyens magnétiques sont aptes à créer dans la couche supérieure et dans chaque couche inférieure située au-dessus de la couche à inspecter, un champ magnétique de saturation totale ou partielle dans chacune desdites couches; the magnetic means are capable of creating in the upper layer and in each lower layer situated above the layer to be inspected, a total or partial saturation magnetic field in each of said layers;
- chacun des moyens magnétiques est apte à magnétiser séparément ladite couche inférieure assignée ; each of the magnetic means is able to magnetize separately said assigned lower layer;
- les moyens magnétiques sont des aimants ; the magnetic means are magnets;
- les moyens magnétiques comprennent un ou plusieurs bobinages alimentés en continu ; - The magnetic means comprise one or more windings fed continuously;
- les moyens magnétiques comprennent un ou plusieurs bobinages alimentés sur une durée limitée ; the magnetic means comprise one or more windings fed over a limited period of time;
- les moyens magnétiques sont des circuits orientables ; the magnetic means are orientable circuits;
- les moyens magnétiques sont des circuits magnétiques en forme de U ; the magnetic means are U-shaped magnetic circuits;
- les bras du U sont articulés ; - les moyens d'émission/réception de champ électromagnétique sont de type capteur électromagnétique à courants de Foucault ayant des bobines émetteur/récepteur en mode fonctions communes ou fonctions séparées ; - l'axe des bobines est orientable suivant la direction des fils magnétiques de la couche à inspecter ; the arms of the U are articulated; the electromagnetic field emission / reception means are of the eddy current electromagnetic sensor type having transmitter / receiver coils in common function mode or separate functions; the axis of the coils is orientable in the direction of the magnetic threads of the layer to be inspected;
- les moyens d'émission/réception de champ électromagnétique sont de type mesure de champ magnétique induit par courant alternatif (ACFM) ou de type flux de fuite magnétique (MFL) fonctionnant en continu ou à très basses fréquences; the electromagnetic field emission / reception means are of the AC-induced magnetic field measurement type (ACFM) or magnetic flux leakage type (MFL) type operating continuously or at very low frequencies;
- les moyens d'émission/réception de champ électromagnétique sont orientables suivant la direction des fils magnétiques de la couche à inspecter ; the electromagnetic field emission / reception means are orientable in the direction of the magnetic wires of the layer to be inspected;
- les moyens d'émission/réception de champ électromagnétique comprennent de plus un circuit magnétique apte à induire dans la couche inférieure à inspecter un champ magnétique de magnétisation selon l'orientation des fils de ladite couche à inspecter; - The electromagnetic field emission / reception means further comprises a magnetic circuit capable of inducing in the lower layer to inspect a magnetization magnetic field according to the orientation of the son of said layer to be inspected;
- le dispositif comprend de plus des moyens aptes à traiter et analyser les signaux représentatifs de l'état des fils magnétiques de la couche à inspecter ; - The device further comprises means adapted to process and analyze the signals representative of the state of the magnetic son of the layer to be inspected;
- la structure est un conduit tubulaire ; the structure is a tubular duct;
- la structure est un riser flexible. - the structure is a flexible riser.
L'invention couvre aussi un système de contrôle non destructif incluant l'une quelconque des variantes du dispositif de l'invention. L'invention couvre aussi un procédé pour la détection de défauts dans une couche à inspecter d'une structure ayant un empilement de couches fait d'une couche supérieure et une ou plusieurs couches inférieures, chaque couche étant constituée de fils magnétiques, les fils de chaque couche étant orientés suivant une orientation différente. Le procédé comprend les étapes de: The invention also covers a non-destructive control system including any of the variants of the device of the invention. The invention also covers a method for detecting defects in a layer to be inspected from a structure having a stack of layers made of a top layer and one or more layers lower, each layer being made of magnetic son, the son of each layer being oriented in a different orientation. The method comprises the steps of:
- créer par des premiers moyens magnétiques dans la couche supérieure un champ magnétique canalisé suivant l'orientation des fils magnétiques de la couche supérieure et par autant de moyens magnétiques que de couches inférieures situées au-dessus de la couche à inspecter où chaque moyen magnétique est assigné à une couche inférieure, un champ magnétique canalisé suivant l'orientation des fils magnétiques de ladite couche assignée ; creating by a first magnetic means in the upper layer a magnetic field channeled according to the orientation of the magnetic wires of the upper layer and by as many magnetic means as lower layers above the layer to be inspected where each magnetic means is assigned to a lower layer, a magnetic field channeled according to the orientation of the magnetic son of said assigned layer;
- émettre un champ électromagnétique dans la couche à inspecter par des moyens disposés au-dessus de la couche supérieure; et - Emitting an electromagnetic field in the layer to be inspected by means disposed above the upper layer; and
- recevoir en réponse, des signaux représentatifs de l'état des fils magnétiques de la couche à inspecter. - Receive in response, signals representative of the state of the magnetic son of the layer to be inspected.
Description des figures Description of figures
Différents aspects et avantages de l'invention vont apparaître en appui de la description d'un mode préféré d'implémentation de l'invention mais non limitatif, avec référence aux figures ci-dessous : La figure 1 illustre de manière schématique la structure interne d'un flexible pétrolier ; Various aspects and advantages of the invention will appear in support of the description of a preferred mode of implementation of the invention, but without limitation, with reference to the figures below: FIG. 1 schematically illustrates the internal structure of FIG. a flexible oil tanker;
La figure 2 illustre de manière schématique une variante de réalisation du dispositif de l'invention pour l'inspection d'une structure à deux couches; Figure 2 schematically illustrates an alternative embodiment of the device of the invention for the inspection of a two-layer structure;
Les figures 3a et 3b montrent sous des vues en coupe XZ et YZ le dispositif selon la figure 2 ; La figure 4 illustre de manière schématique une autre variante de réalisation du dispositif de l'invention pour l'inspection d'une structure à deux couches ; Figures 3a and 3b show in sectional views XZ and YZ the device according to Figure 2; Figure 4 schematically illustrates another alternative embodiment of the device of the invention for the inspection of a two-layer structure;
Les figures 5a et 5b illustrent sous des vues en coupe XZ et YZ le dispositif selon la figure 4 ; Figures 5a and 5b illustrate in sectional views XZ and YZ the device according to Figure 4;
La figure 6 illustre de manière schématique une variante de réalisation du dispositif de l'invention pour l'inspection d'une structure à trois couches; Figure 6 schematically illustrates an alternative embodiment of the device of the invention for the inspection of a three-layer structure;
La figure 7 illustre dans une vue du dessus le dispositif selon la figure 6 ; Figure 7 illustrates in a view from above the device according to Figure 6;
Les figures 8a et 8b montrent une réalisation d'un système de contrôle non destructif incluant le dispositif de l'invention selon la figure 2, sous une perspective de côté et de dessus ; Figures 8a and 8b show an embodiment of a non-destructive control system including the device of the invention according to Figure 2, in a perspective of side and top;
La figure 9 illustre les articulations des bras d'un U magnétique ; Figure 9 illustrates the joints of the arms of a magnetic U;
Les figures 10a et 10b montrent une réalisation d'un système de contrôle non destructif incluant le dispositif de l'invention selon la figure 6, sous une perspective de côté et de dessus. Figures 10a and 10b show an embodiment of a non-destructive control system including the device of the invention according to Figure 6, in a perspective of side and top.
Description détaillée de l'invention Detailed description of the invention
D'une manière générale, pour détecter un défaut dans une couche (ou nappe) donnée, le principe repose sur une saturation locale de chacune des couches qui est située au-dessus de la couche à inspecter. A l'aide d'un circuit magnétique assigné à chaque couche supérieure à la couche à inspecter, un champ magnétique permanent selon la direction donnée de chaque couche est créé. Le circuit magnétique assigné à chaque couche est orienté suivant la direction des fils d'armure de la couche. La saturation de chaque couche est contrôlée de manière indépendante et peut être totale ou partielle pour chaque couche. Selon les variantes de réalisation, le champ magnétique permanent peut être créé dans chaque couche par l'intermédiaire d'aimants ou par un ou plusieurs bobinages alimentés en continu ou alimentés sur une durée limitée aux environs de l'instant de la mesure afin de réduire les échauffements ou pour éviter l'attraction du capteur sur des pièces magnétiques. Alternativement, l'alimentation peut être variable sur un cycle, selon différentes positions du dispositif pour réaliser des mesures. L'homme du métier peut dériver des variantes, comme d'appliquer des cycles alternatifs ou impulsionnels par position, pour démagnétiser les matériaux par suppression ou atténuation des champs magnétiques rémanents, puis avoir un créneau de tension continue pour procéder à la mesure. In general, to detect a fault in a given layer (or layer), the principle is based on a local saturation of each of the layers which is located above the layer to be inspected. With the aid of a magnetic circuit assigned to each layer above the layer to be inspected, a permanent magnetic field in the given direction of each layer is created. The magnetic circuit assigned to each layer is oriented in the direction of the armor wires of the layer. The saturation of each layer is controlled independently and can be total or partial for each layer. According to the variant embodiments, the permanent magnetic field can be created in each layer by means of magnets or by one or more windings fed continuously or fed for a limited period of time around the moment of the measurement in order to reduce overheating or to avoid the attraction of the sensor on magnetic parts. Alternatively, the power supply can be variable over one cycle, according to different positions of the device to perform measurements. Those skilled in the art can derive variants, such as applying alternating or pulsed cycles per position, to demagnetize the materials by suppressing or attenuating the residual magnetic fields, and then having a DC voltage slot to proceed with the measurement.
Pour effectuer la mesure par contrôle non destructif, un capteur électromagnétique est placé en surface de la structure à inspecter, au- dessus de la zone qui est magnétisée sur les différentes couches, et il est orienté selon la direction des fils de la couche à inspecter et déplacé le long d'un fil ou translaté à la surface de la structure pour réaliser une cartographie du tube à inspecter. To perform the measurement by non-destructive testing, an electromagnetic sensor is placed on the surface of the structure to be inspected, above the zone which is magnetized on the different layers, and is oriented in the direction of the wires of the layer to be inspected. and moved along a wire or translated to the surface of the structure to map the tube to be inspected.
Selon une variante de réalisation, le capteur électromagnétique est un capteur à Courants de Foucault (CF) bien connu. Un capteur CF comprend généralement au moins un circuit à fonction d'émission alimenté en courant alternatif permettant d'engendrer un champ électromagnétique local et au moins un récepteur sensible à ce champ électromagnétique. Le récepteur électromagnétique est souvent constitué d'une bobine réceptrice (éventuellement plusieurs connectées ensemble, par exemple en différentiel) aux bornes de laquelle une force électromotrice de même fréquence que celle du courant alternatif d'alimentation est induite. Ainsi, le capteur CF du dispositif de l'invention peut avoir des bobines émetteur/récepteur en mode fonctions communes ou fonctions séparées. Il peut permettre une mesure absolue ou différentielle. Lorsque le capteur est déplacé sur la surface d'une structure à inspecter, le circuit émetteur est alimenté en signal sinusoïdal. Un champ électromagnétique de même fréquence est alors émis dans l'air et dans la structure à inspecter. Il en résulte, aux bornes de la bobine réceptrice, une force électromotrice induite provenant, d'une part, du couplage entre le circuit émetteur et la bobine réceptrice et, d'autre part, du champ magnétique rayonné par les courants induits dans la structure (les courants de Foucault). La plage de fréquence peut aller de quelques dizaines de kilohertz à quelques mégahertz, typiquement de 10 kilohertz à 1 mégahertz. According to an alternative embodiment, the electromagnetic sensor is a well known eddy current (CF) sensor. A sensor CF generally comprises at least one AC powered emission function circuit for generating a local electromagnetic field and at least one receiver responsive to this electromagnetic field. The electromagnetic receiver is often constituted by a receiver coil (possibly several connected together, for example a differential) at the terminals of which an electromotive force of the same frequency as that of the AC supply current is induced. Thus, the sensor CF of the device of the invention can have transmitter / receiver coils in common functions mode or separate functions. It can allow an absolute measurement or differential. When the sensor is moved on the surface of a structure to be inspected, the transmitter circuit is supplied with a sinusoidal signal. An electromagnetic field of the same frequency is then emitted into the air and into the structure to be inspected. As a result, at the terminals of the receiver coil, an induced electromotive force originating, on the one hand, from the coupling between the emitter circuit and the receiver coil and, on the other hand, from the magnetic field radiated by the currents induced in the structure (eddy currents). The frequency range can range from a few tens of kilohertz to a few megahertz, typically from 10 kilohertz to 1 megahertz.
En cas de présence d'une inhomogénéité dans le matériau inspecté (typiquement une fissure ou une variation locale des propriétés du matériau), la circulation des courants induits est modifiée. Le récepteur de champ magnétique mesure le champ magnétique résultant de cette modification de trajet des courants induits. In case of presence of inhomogeneity in the inspected material (typically a crack or a local variation of the properties of the material), the circulation of the induced currents is modified. The magnetic field receiver measures the magnetic field resulting from this path change of the induced currents.
Selon une autre variante, le capteur électromagnétique est de type ACFM pour Alternating Current Field Measurement ou Mesure de champ magnétique induit par courant alternatif, fonctionnant sur une grande plage de fréquences, telle que quelques kilohertz à plusieurs centaines de kilohertz, typiquement 1 kilohertz à 300 kilohertz. According to another variant, the electromagnetic sensor is of ACFM type for Alternating Current Field Measurement or AC-Induced Magnetic Field Measurement, operating over a wide frequency range, such as a few kilohertz to several hundred kilohertz, typically 1 kilohertz to 300 kilohertz.
Dans une autre variante, le capteur est de type MFL pour Magnetic Flux Leakage ou flux de fuite magnétique fonctionnant classiquement en continu, ou fonctionnant à des fréquences très faibles comprises entre quelques Hz et quelques dizaines de Hz, le récepteur étant un capteur de type magnéto-résistif ou un effet Hall. A ces fréquences, l'effet des courants induits est négligeable et seules les propriétés magnétiques des fils interviennent. In another variant, the sensor is of the MFL type for Magnetic Flux Leakage or magnetic leakage flux operating conventionally continuously, or operating at very low frequencies between a few Hz and a few tens of Hz, the receiver being a magneto-type sensor -resistive or Hall effect. At these frequencies, the effect of induced currents is negligible and only the magnetic properties of the wires are involved.
L'émetteur du capteur peut être réalisé par des bobinages circulaires ou rectangulaires ou par un circuit magnétique (avec entrefer), typiquement en forme de V, fabriqué classiquement en ferrite ou fer doux éventuellement feuilleté, sur lequel des bobinages sont bobinés. L'axe de ce U est orienté selon la direction des fils de la couche enterrée où est faite la détection de défauts. Le récepteur du capteur peut inclure des bobinages ou des capteurs de champ de type effet Hall ou encore de type magnéto-résistif (MR). Cette dernière famille de capteurs regroupe notamment les magnétorésistances anisotrope (AMR), les magnétorésistances géantes (GMR), les magnétorésistances à effet tunnel (TMR), les magnéto- impédances géantes (GMI). The transmitter of the sensor can be realized by circular or rectangular windings or by a magnetic circuit (with gap), typically V-shaped, conventionally manufactured in ferrite or soft iron optionally laminated, on which coils are wound. The axis of this U is oriented in the direction of the son of the buried layer where is made the detection of defects. The receiver of the sensor may include windings or field sensors of the Hall effect type or magneto-resistive type (MR). The latter family of sensors includes anisotropic magnetoresistance (AMR), giant magnetoresistance (GMR), tunneling magnetoresistance (TMR), giant magnet Impedance (GMI).
De manière optionnelle, le capteur électromagnétique peut de plus inclure un circuit magnétique pour induire un champ magnétique statique (notamment dans l'axe des fils) dans la couche à inspecter et permettre de saturer partiellement ou totalement cette couche à inspecter, par ajout d'un courant continu dans les bobinages. Optionally, the electromagnetic sensor may further include a magnetic circuit for inducing a static magnetic field (especially in the axis of the son) in the layer to be inspected and allow to saturate partially or completely this layer to be inspected, by adding a continuous current in the windings.
Bien que non illustré, le dispositif de l'invention est couplé (de manière filaire ou non) à un circuit électronique comprenant une unité apte à traiter et analyser les signaux issus des mesures du capteur électromagnétique, pour déterminer la présence ou non de défauts dans une couche inspectée. Although not illustrated, the device of the invention is coupled (wired or not) to an electronic circuit comprising a unit able to process and analyze the signals from the measurements of the electromagnetic sensor, to determine the presence or absence of defects in an inspected layer.
Pour des raisons de clarté de description et non de limitation, le dispositif de l'invention est décrit sur les figures pour l'inspection d'une structure ayant deux ou trois couches d'armure. Par ailleurs, bien que les circuits magnétiques qui créent des champs magnétiques selon l'axe des fils des couches d'armure soient illustrés comme un circuit avec entrefer, typiquement ayant une géométrie en forme de 'LT, l'homme du métier peut dériver des variantes opérationnelles de cette géométrie. Ainsi, les 'U' peuvent être avec ou sans sabots (tels que montrés sur la figure 9 à l'extrémité du bras). Ces parties visent d'une part à minimiser l'entrefer (par exemple ils peuvent être mis en forme au diamètre extérieur du tube à inspecter), ou encore de forme plus complexe (pieds notamment biseautés) de manière à augmenter la circulation du champ magnétique dans les fils. Les figures 2 à 5 illustrent de manière schématique des variantes de réalisation du dispositif de l'invention pour l'inspection d'une structure à deux couches. De manière simplifiée, la structure est composée d'une première nappe ou couche d'armure supérieure (201 , 301 , 401 , 501 ) et d'une deuxième nappe ou couche d'armure inférieure (202, 302, 402, 502) plus enterrée, et qui pour l'exemple est la couche à inspecter. Il n'est pas représenté les autres couches pouvant composer la structure, telles que celles illustrées sur la figure 1 . Toujours pour des raisons de simplification et de clarté, le maillage de fils de chaque couche d'armure est représenté avec une orientation des fils de chaque couche de 90° les uns par rapport aux autres. For reasons of clarity of description and not limitation, the device of the invention is described in the figures for the inspection of a structure having two or three layers of armor. On the other hand, although the magnetic circuits which create magnetic fields along the axis of the wires of the armor layers are illustrated as a gap circuit, typically having an LT-shaped geometry, those skilled in the art can derive operational variants of this geometry. Thus, the 'U' may be with or without shoes (as shown in Figure 9 at the end of the arm). These parts are intended on the one hand to minimize the air gap (For example they can be shaped to the outside diameter of the tube to be inspected), or even more complex shape (particularly beveled feet) so as to increase the flow of the magnetic field in the son. Figures 2 to 5 schematically illustrate alternative embodiments of the device of the invention for the inspection of a two-layer structure. In a simplified manner, the structure is composed of a first ply or layer of upper weave (201, 301, 401, 501) and a second ply or layer of lower weave (202, 302, 402, 502) more buried, and which for the example is the layer to inspect. It is not represented the other layers that can compose the structure, such as those illustrated in Figure 1. Still for the sake of simplicity and clarity, the wire mesh of each armor layer is shown with an orientation of the wires of each layer of 90 ° relative to each other.
Le dispositif de l'invention comprend un premier circuit magnétique (204, 304, 404, 504), représenté en forme de 'LT, d'axe parallèle aux fils de la nappe supérieure, permettant de les magnétiser par application d'un courant continu. De manière préférentielle, le courant appliqué permet de créer une magnétisation totale de la couche, cependant la magnétisation peut être partielle. Le dispositif comprend de plus un capteur électromagnétique (206, 306, 406, 506) disposé en surface de la structure. Le capteur dans l'exemple est représenté avec deux bobinages fonctionnant en mode Emetteur/Récepteur (E/R) séparé, d'axe orienté selon les fils de la couche à inspecter. Les figures 3a et 3b montrent sous des vues en coupe XZ et YZ le dispositif illustré en figure 2. Pour des raisons de simplification, une structure à deux couches est illustrée, cependant l'homme du métier peut appliquer la configuration de l'exemple pour l'inspection de la deuxième couche dans une structure ayant trois couches ou plus. Pour effectuer le relevé des mesures, le dispositif est translaté préférentiellement selon l'axe des fils de la couche à inspecter (tel qu'illustré par la flèche D). Cependant le dispositif peut se déplacer suivant n'importe quel axe. La figure 4 illustre de manière schématique une autre variante de réalisation du dispositif de l'invention pour l'inspection d'une structure à deux couches, et où un circuit magnétique additionnel (408, 508) est ajouté pour induire un champ magnétique dans la couche à inspecter. Le circuit magnétique additionnel est représenté en forme de V d'axe parallèle aux fils de la nappe inférieure. Les figures 5a et 5b illustrent sous des vues en coupe XZ et YZ le dispositif illustré en figure 4. Pour des raisons de simplification, l'exemple s'appuie sur une structure à deux couches, cependant l'homme du métier peut appliquer la configuration de l'exemple pour l'inspection de la deuxième couche d'une structure ayant trois couches ou plus. The device of the invention comprises a first magnetic circuit (204, 304, 404, 504), shown in the form of an LT, with an axis parallel to the wires of the upper layer, enabling them to be magnetized by applying a direct current. . Preferably, the applied current makes it possible to create a total magnetization of the layer, however the magnetization may be partial. The device further comprises an electromagnetic sensor (206, 306, 406, 506) disposed at the surface of the structure. The sensor in the example is shown with two coils operating in separate Transmitter / Receiver (E / R) mode, axis oriented according to the son of the layer to be inspected. FIGS. 3a and 3b show, in XZ and YZ sectional views, the device illustrated in FIG. 2. For the sake of simplification, a two-layer structure is illustrated, but the person skilled in the art can apply the configuration of the example to inspecting the second layer in a structure having three or more layers. To measure the measurements, the device is translated preferentially along the axis of the son of the layer to be inspected (as illustrated by the arrow D). However, the device can move along any axis. FIG. 4 schematically illustrates another alternative embodiment of the device of the invention for the inspection of a two-layer structure, and where an additional magnetic circuit (408, 508) is added to induce a magnetic field in the layer to be inspected. The additional magnetic circuit is shown in a V-shape with an axis parallel to the wires of the lower layer. FIGS. 5a and 5b illustrate, in sectional views XZ and YZ, the device illustrated in FIG. 4. For reasons of simplification, the example is based on a two-layer structure, but the person skilled in the art can apply the configuration example for inspecting the second layer of a structure having three or more layers.
Les figures 6 et 7 illustrent de manière schématique des variantes de réalisation du dispositif de l'invention pour l'inspection de la dernière couche d'une structure à trois couches. De manière simplifiée, la structure est composée d'une première nappe ou couche d'armure supérieure (601 , 701 ), d'une deuxième nappe ou couche d'armure supérieure (602, 702) et d'une troisième nappe ou couche d'armure inférieure (603, 703), plus enterrée et qui est à inspecter. Il n'est pas représenté les autres couches pouvant composer la structure telles que celles illustrées sur la figure 1 . Toujours pour des raisons de simplification et de clarté, le maillage de fils de la première et la deuxième couche supérieures est représenté dans une orientation de 90° l'un par rapport à l'autre, et le maillage des fils de la troisième couche inférieure est représenté dans une orientation différente de celui des deux couches supérieures. La figure 7 illustre une vue du dessus du dispositif illustré sur la figure 6 et du maillage des trois couches. Le dispositif de l'invention comprend dans cette implémentation, un premier circuit magnétique (604, 704), représenté en forme de 'LT, d'axe parallèle aux fils de la première nappe supérieure (601 , 701 ), et un second circuit magnétique (610, 710), représenté en forme de 'LT, d'axe parallèle aux fils de la deuxième nappe supérieure (602, 702). Chaque circuit magnétique permet de magnétiser les fils de la nappe correspondante par application d'un courant continu. De manière préférentielle, le courant appliqué sur le premier circuit magnétique permet de créer une magnétisation totale de la première couche, cependant la magnétisation peut être partielle. De manière indépendante, le courant appliqué sur le second circuit magnétique permet de créer de manière préférentielle une magnétisation totale de la deuxième couche, cependant la magnétisation peut être partielle. Le dispositif comprend de plus un capteur électromagnétique (606, 706) disposé en surface de la structure. Le capteur est représenté avec deux bobinages fonctionnant en mode E/R (Emetteur/Récepteur) séparé, d'axe orienté selon les fils de la couche inférieure à inspecter (603, 703). Le déplacement du dispositif pour effectuer les mesures se fait préférentiellement selon l'axe des fils de la troisième couche à inspecter (tel qu'illustré par la flèche D). Les figures 8a et 8b montrent une réalisation d'un système de contrôle non destructif incluant le dispositif de l'invention selon la figure 2, sous une perspective de côté (figure 8a) et de dessus (figure 8b). Il est à noter que les fils ne sont pas représentés sur ces figures pour des raisons de clarté, les fils de la couche supérieure étant d'orientation identique à la direction du U et les fils de la couche inférieure étant d'orientation symétrique à ceux de la couche supérieure par rapport à l'axe du conduit flexible. Le système comprend un support (802) sur lequel est monté un circuit magnétique en forme de 'LT, composé de deux bras (804-1 , 804-2) et d'un bobinage central (805). Le circuit magnétique a pour but de magnétiser les fils de la nappe supérieure afin de diminuer leur perméabilité relative. Le système comprend des moyens pour disposer le capteur électromagnétique (806) sur la surface de la structure. Le dimensionnement et la position des bobinages émetteur et récepteur du capteur sont optimisés pour la structure à inspecter. Le capteur est, préférentiellement situé au centre du circuit magnétique avec un entrefer minimal par rapport au cylindre à inspecter. Dans une implémentation, les bobines reposent sur un support fin conformable de type PCB, suffisamment fin pour être flexible, qui s'adapte à la courbure du conduit flexible. Le support comprend des moyens de fixation permettant de l'adapter au diamètre de tout conduit sur lequel il est fixé, qu'il soit rigide ou flexible. Des pistons permettent de maintenir le support au contact du flexible dans le but d'éviter des variations d'entrefer au cours du déplacement. Il est de plus orientable, de telle sorte que le capteur électromagnétique qu'il supporte soit orienté suivant l'orientation des fils magnétiques de la couche à inspecter. Figures 6 and 7 schematically illustrate alternative embodiments of the device of the invention for inspection of the last layer of a three-layer structure. In a simplified manner, the structure is composed of a first ply or layer of upper weave (601, 701), a second ply or layer of upper weave (602, 702) and a third ply or layer of plywood. lower armor (603, 703), more buried and to be inspected. It is not represented the other layers that can compose the structure such as those illustrated in Figure 1. Still for the sake of simplicity and clarity, the wire mesh of the first and second top layers is shown in an orientation of 90 ° relative to each other, and the mesh of the wires of the third lower layer is shown in an orientation different from that of the two upper layers. Figure 7 illustrates a top view of the device shown in Figure 6 and the mesh of the three layers. The device of the invention comprises in this implementation, a first magnetic circuit (604, 704), shown in the form of LT, with an axis parallel to the wires of the first upper layer (601, 701), and a second magnetic circuit (610, 710), shown in the form of LT, with an axis parallel to the wires of the second upper ply (602, 702). Each magnetic circuit magnetizes the son of the corresponding sheet by applying a direct current. Preferably, the current applied to the first magnetic circuit makes it possible to create a total magnetization of the first layer, however the magnetization may be partial. Independently, the current applied to the second magnetic circuit makes it possible to create, preferably, total magnetization of the second layer, however the magnetization may be partial. The device further comprises an electromagnetic sensor (606, 706) disposed at the surface of the structure. The sensor is shown with two coils operating in separate E / R (Transmitter / Receiver) mode, with an axis oriented along the wires of the lower layer to be inspected (603, 703). The displacement of the device for making the measurements is preferentially done along the axis of the threads of the third layer to be inspected (as illustrated by the arrow D). Figures 8a and 8b show an embodiment of a non-destructive control system including the device of the invention according to Figure 2, from a side perspective (Figure 8a) and from above (Figure 8b). It should be noted that the son are not shown in these figures for the sake of clarity, the son of the upper layer being of identical orientation to the direction of the U and the son of the lower layer being of symmetrical orientation to those of the upper layer with respect to the axis of the flexible conduit. The system comprises a support (802) on which is mounted an LT-shaped magnetic circuit consisting of two arms (804-1, 804-2) and a central coil (805). The magnetic circuit is intended to magnetize the wires of the upper layer to reduce their relative permeability. The system includes means for disposing the electromagnetic sensor (806) on the surface of the structure. The sizing and position of the transmitter and receiver coils of the sensor are optimized for the structure to be inspected. The sensor is preferably located in the center of the magnetic circuit with a minimum air gap relative to the cylinder to be inspected. In one implementation, the coils rely on a PCB-type conformable fine support, thin enough to be flexible, which adapts to the curvature of the flexible conduit. The support comprises fixing means for adapting it to the diameter of any conduit on which it is fixed, whether rigid or flexible. Pistons make it possible to hold the support in contact with the hose in order to avoid gap variations during the movement. It is also steerable, so that the electromagnetic sensor it supports is oriented according to the orientation of the magnetic son of the layer to be inspected.
Avantageusement, le circuit magnétique est orientable pour être positionné dans l'axe des fils de la couche d'armure supérieure. Les bras du circuit magnétique sont articulés comme illustré sur la figure 9. L'articulation des bras permet d'ajuster l'orientation du U en fonction de l'orientation des fils de la structure à inspecter et d'adapter le circuit magnétique à différents diamètres de tubes. Avantageusement, le même dispositif de capteur peut être utilisé pour l'inspection de tubes de structures différentes. Les figures 10a et 10b montrent une variante de réalisation du système de contrôle non destructif de la figure 8 incluant le dispositif de l'invention selon la figure 6, sous une perspective de côté (figure 10a) et de dessus (figure 10b). Dans cette implémentation, le système comprend un support général (1002) similaire à celui de la figure 8, sur lequel vont être montés deux circuits magnétiques (604 et 610 de la figure 6) ayant pour but de magnétiser chacune des deux couches d'armure supérieures (601 et 602 de la figure 6). Dans cette réalisation, les circuits magnétiques sont en forme de '. Chaque circuit est composé de deux bras - (1004-1 , 1004-2) et (1008-1 , 1008-2) - et d'un bobinage central (1005, 1007). Le système comprend aussi des moyens pour disposer le capteur électromagnétique (1006) sur la surface de la structure. De manière avantageuse, chaque circuit magnétique est orientable pour être positionné dans l'axe des fils de la couche d'armure supérieure qu'il doit saturer Advantageously, the magnetic circuit is orientable to be positioned in the axis of the wires of the upper armor layer. The arms of the magnetic circuit are articulated as shown in FIG. 9. The articulation of the arms makes it possible to adjust the orientation of the U as a function of the orientation of the wires of the structure to be inspected and to adapt the magnetic circuit to different diameters of tubes. Advantageously, the same sensor device can be used for the inspection of tubes of different structures. Figures 10a and 10b show an alternative embodiment of the non-destructive control system of Figure 8 including the device of the invention according to Figure 6, in a side perspective (Figure 10a) and from above (Figure 10b). In this implementation, the system comprises a general support (1002) similar to that of FIG. two magnetic circuits (604 and 610 of FIG. 6) for magnetizing each of the two upper armor layers (601 and 602 of FIG. 6) are mounted. In this embodiment, the magnetic circuits are shaped. Each circuit is composed of two arms - (1004-1, 1004-2) and (1008-1, 1008-2) - and a central winding (1005, 1007). The system also includes means for disposing the electromagnetic sensor (1006) on the surface of the structure. Advantageously, each magnetic circuit is orientable to be positioned in the axis of the wires of the upper armor layer which it must saturate.
, les bras des V étant articulés pour un positionnement du circuit magnétique au plus proche de la structure à inspecter. Cette diminution d'entrefer favorise la pénétration du champ magnétique dans la couche à saturer et le même capteur est utilisable pour différents diamètres de tube.  , the arms of the V being articulated for positioning the magnetic circuit as close to the structure to be inspected. This decrease in air gap favors the penetration of the magnetic field into the layer to be saturated and the same sensor can be used for different tube diameters.
Ainsi la présente description illustre une implémentation préférentielle de l'invention, mais n'est pas limitative. Un exemple d'application pour conduits flexibles a été choisi pour permettre une bonne compréhension des principes de l'invention, mais il n'est en rien exhaustif et doit permettre à l'homme du métier d'apporter des modifications et variantes d'implémentation pour d'autres applications. En particulier, le dispositif peut être adapté à l'inspection de structures multi- couches en conservant les mêmes principes. Thus, the present description illustrates a preferred implementation of the invention, but is not limiting. An example of application for flexible conduits has been chosen to allow a good understanding of the principles of the invention, but it is in no way exhaustive and should allow the skilled person to make changes and implementation variants for other applications. In particular, the device can be adapted to the inspection of multilayer structures while retaining the same principles.

Claims

Revendications claims
Dispositif pour la détection de défauts dans une couche à inspecter d'une structure ayant un empilement de couches fait d'une couche supérieure et une ou plusieurs couches inférieures, chaque couche étant constituée de fils magnétiques, les fils de chaque couche étant orientés suivant une orientation différente, le dispositif comprenant : Device for the detection of defects in a layer to be inspected of a structure having a stack of layers made of an upper layer and one or more lower layers, each layer being constituted by magnetic threads, the threads of each layer being oriented according to a different orientation, the device comprising:
- des premiers moyens magnétiques aptes à créer dans la couche supérieure un champ magnétique canalisé suivant l'orientation des fils magnétiques de la couche supérieure ;  first magnetic means capable of creating in the upper layer a magnetic field channeled according to the orientation of the magnetic wires of the upper layer;
- autant de moyens magnétiques que de couches inférieures situées au-dessus de la couche à inspecter, chaque moyen magnétique étant assigné à une couche inférieure et étant apte à créer dans ladite couche inférieure un champ magnétique canalisé suivant l'orientation des fils magnétiques de ladite couche assignée ; et as many magnetic means as of lower layers located above the layer to be inspected, each magnetic means being assigned to a lower layer and being able to create in said lower layer a magnetic field channeled according to the orientation of the magnetic wires of said assigned layer; and
- des moyens d'émission/réception de champ électromagnétique disposés au-dessus de la couche supérieure, les moyens d'émission/réception étant aptes à émettre dans la couche à inspecter un champ électromagnétique, et à recevoir en réponse des signaux représentatifs de l'état des fils magnétiques de la couche à inspecter. - Electromagnetic field emission / reception means arranged above the upper layer, the transmission / reception means being able to emit in the layer to be inspected an electromagnetic field, and to receive in response signals representative of the electromagnetic field. state of the magnetic son of the layer to be inspected.
Le dispositif selon la revendication 1 dans lequel les moyens magnétiques sont aptes à créer dans la couche supérieure et dans chaque couche inférieure située au-dessus de la couche à inspecter, un champ magnétique de saturation totale ou partielle dans chacune desdites couches. Le dispositif selon la revendication 1 ou 2 dans lequel chacun des moyens magnétiques est apte à magnétiser séparément ladite couche inférieure assignée. The device according to claim 1 wherein the magnetic means are capable of creating in the upper layer and in each lower layer above the layer to be inspected, a total or partial saturation magnetic field in each of said layers. The device of claim 1 or 2 wherein each of the magnetic means is adapted to separately magnetize said assigned lower layer.
Le dispositif selon l'une quelconque des revendications 1 à 3 dans lequel les moyens magnétiques sont des aimants. The device according to any one of claims 1 to 3 wherein the magnetic means are magnets.
Le dispositif selon l'une quelconque des revendications 1 à 3 dans lequel les moyens magnétiques comprennent un ou plusieurs bobinages alimentés en continu. The device according to any one of claims 1 to 3 wherein the magnetic means comprises one or more continuously fed windings.
Le dispositif selon la revendication 5 dans lequel les moyens magnétiques comprennent un ou plusieurs bobinages alimentés sur une durée limitée. The device of claim 5 wherein the magnetic means comprises one or more windings powered over a limited period.
Le dispositif selon l'une quelconque des revendications 1 à 6 dans lequel les moyens magnétiques sont des circuits orientables. The device according to any one of claims 1 to 6 wherein the magnetic means are orientable circuits.
Le dispositif selon l'une quelconque des revendications 1 à 7 dans lequel les moyens magnétiques sont des circuits magnétiques en forme de U. The device according to any one of claims 1 to 7 wherein the magnetic means are U-shaped magnetic circuits.
Le dispositif selon la revendication 8 dans lequel les bras du U sont articulés. The device of claim 8 wherein the arms of the U are articulated.
10. Le dispositif selon l'une quelconque des revendications 1 à 9 dans lequel les moyens d'émission/réception de champ électromagnétique sont de type capteur électromagnétique à courants de Foucault ayant des bobines émetteur/récepteur en mode fonctions communes ou fonctions séparées. 10. The device according to any one of claims 1 to 9 wherein the electromagnetic field emission / reception means are electromagnetic sensor type to eddy currents having transmitter / receiver coils in common function mode or separate functions.
1 1 . Le dispositif selon la revendication 10 dans lequel l'axe des bobines est orientable suivant la direction des fils magnétiques de la couche à inspecter. 1 1. The device of claim 10 wherein the axis of the coils is steerable in the direction of the magnetic son of the layer to be inspected.
12. Le dispositif selon l'une quelconque des revendications 1 à 9 dans lequel les moyens d'émission/réception de champ électromagnétique sont de type mesure de champ magnétique induit par courant alternatif (ACFM) ou de type flux de fuite magnétique (MFL) fonctionnant en continu ou à très basses fréquences. 12. The device according to any one of claims 1 to 9 wherein the electromagnetic field emission / reception means are of AC magnetic field measurement type (ACFM) or magnetic flux leakage type (MFL) type. operating continuously or at very low frequencies.
13. Le dispositif selon la revendication 12 dans lequel les moyens d'émission/réception de champ électromagnétique sont orientables suivant la direction des fils magnétiques de la couche à inspecter. 13. The device according to claim 12 wherein the electromagnetic field emission / reception means are orientable in the direction of the magnetic son of the layer to be inspected.
14. Le dispositif selon l'une quelconque des revendications 1 à 13 dans lequel les moyens d'émission/réception de champ électromagnétique comprennent de plus un circuit magnétique apte à induire dans la couche inférieure à inspecter un champ magnétique de magnétisation selon l'orientation des fils de ladite couche à inspecter. 14. The device according to any one of claims 1 to 13 wherein the electromagnetic field emission / reception means further comprises a magnetic circuit capable of inducing in the lower layer to inspect a magnetization magnetic field according to the orientation. threads of said layer to be inspected.
15. Le dispositif selon l'une quelconque des revendications 1 à 14 comprenant de plus des moyens aptes à traiter et analyser les signaux représentatifs de l'état des fils magnétiques de la couche à inspecter. 16. Utilisation du dispositif selon l'une quelconque des revendications 1 à 15 pour inspecter un conduit tubulaire. 15. The device according to any one of claims 1 to 14 further comprising means adapted to process and analyze the signals representative of the state of the magnetic son of the layer to be inspected. 16. Use of the device according to any one of claims 1 to 15 for inspecting a tubular conduit.
17. Utilisation du dispositif selon l'une quelconque des revendications 1 à 15 pour inspecter un riser flexible. 17. Use of the device according to any one of claims 1 to 15 for inspecting a flexible riser.
18. Système de contrôle non destructif comprenant un dispositif selon l'une quelconque des revendications 1 à 15. 18. Non-destructive testing system comprising a device according to any one of claims 1 to 15.
19. Procédé pour la détection de défauts dans une couche à inspecter d'une structure ayant un empilement de couches fait d'une couche supérieure et une ou plusieurs couches inférieures, chaque couche étant constituée de fils magnétiques, les fils de chaque couche étant orientés suivant une orientation différente, le procédé comprenant les étapes de: A method for detecting defects in a layer to be inspected from a structure having a stack of layers made of an upper layer and one or more lower layers, each layer being made of magnetic threads, the threads of each layer being oriented in a different orientation, the method comprising the steps of:
- créer par des premiers moyens magnétiques dans la couche supérieure un champ magnétique canalisé suivant l'orientation des fils magnétiques de la couche supérieure et par autant de moyens magnétiques que de couches inférieures situées au-dessus de la couche à inspecter où chaque moyen magnétique est assigné à une couche inférieure, un champ magnétique canalisé suivant l'orientation des fils magnétiques de ladite couche assignée ;  creating by a first magnetic means in the upper layer a magnetic field channeled according to the orientation of the magnetic wires of the upper layer and by as many magnetic means as lower layers above the layer to be inspected where each magnetic means is assigned to a lower layer, a magnetic field channeled according to the orientation of the magnetic son of said assigned layer;
- émettre un champ électromagnétique dans la couche à inspecter par des moyens disposés au-dessus de la couche supérieure; et - Emitting an electromagnetic field in the layer to be inspected by means disposed above the upper layer; and
- recevoir en réponse, des signaux représentatifs de l'état des fils magnétiques de la couche à inspecter. Le procédé selon la revendication 19 mis en œuvre par un dispositif selon l'une quelconque des revendications 1 à 17. - Receive in response, signals representative of the state of the magnetic son of the layer to be inspected. The method of claim 19 implemented by a device according to any one of claims 1 to 17.
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