FR2935039A1 - Dispositif et procede de surveillance par mesure a distance de l'epaisseur d'une tuyauterie en acier ferritique calorifugee - Google Patents

Dispositif et procede de surveillance par mesure a distance de l'epaisseur d'une tuyauterie en acier ferritique calorifugee Download PDF

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Abstract

L'invention concerne un dispositif de surveillance par mesure à distance de l'épaisseur d'une paroi d'une tuyauterie (1) en acier ferritique calorifugée, partiellement sujette à l'érosion-corrosion, caractérisé en ce qu'il comprend au moins un film souple (11) de capteurs en réseau disposé contre la paroi externe d'au moins un tronçon (2) de la tuyauterie (1) et au-dessous d'un calorifuge (3), un boîtier de contrôle (15) relié aux capteurs dudit au moins film souple (11) et disposé à l'extérieur du calorifuge (3) et un appareil de mesure (20) connectable au boîtier de contrôle (15) pour interroger périodiquement les capteurs et comparer les valeurs mesurées de l'épaisseur de la paroi dudit au moins tronçon (2) à une valeur limite indiquant un taux avancé de diminution d'épaisseur à ne pas dépasser de la tuyauterie (1).

Description

Dispositif et procédé de surveillance par mesure à distance de l'épaisseur d'une tuyauterie en acier ferritique calorifuqée
La présente invention concerne un dispositif et un procédé de surveillance par mesure à distance de l'épaisseur d'une paroi d'une tuyauterie en acier ferritique calorifugée potentiellement sujette à l'érosion-corrosion. De nombreuses installations industrielles, comme par exemple des installations pétrochimiques ou nucléaires, utilisent des réseaux de tuyauteries pour le transport de fluides chauds qui, à la longue, provoquent un phénomène d'érosion-corrosion de la paroi interne des tuyauteries et entraîne une diminution de l'épaisseur de certaines zones desdites tuyauteries notamment dans les zones de turbulences ou à fort débit.
C'est le cas des installations pétrochimiques où les tuyauteries servent à transporter par exemple des fluides corrosifs contenant notamment du souffre. C'est également le cas des installations nucléaires qui comportent dans le circuit secondaire des tuyauteries en acier ferritique, pour le transport d'eau chaude ou de vapeur d'eau. L'épaisseur de la paroi de ces tuyauteries doit être surveillée à cause de différents phénomènes qu'elles subissent comme par exemple le phénomène de corrosion par le flux ou le phénomène de l'érosion-corrosion. Le phénomène de corrosion accélérée par le flux est un mécanisme de corrosion dans lequel la couche d'oxyde superficielle normalement présente à la surface du métal et qui le protège de l'oxydation, est enlevée par le fluide transporté dans la tuyauterie. Le métal mis à nu s'oxyde et la couche formée est à nouveau dissoute dans le fluide en mouvement. La tuyauterie perd progressivement de son épaisseur. Par définition, la cinétique du phénomène dépend du débit. Ainsi, la plupart des pertes d'épaisseur se produisent principalement dans des tronçons à fort débit ou dans des zones de turbulence. La corrosion accélérée par le flux affecte souvent les tuyauteries en acier au carbone transportant de l'eau ou de la vapeur. Les circuits en acier inoxydable ne souffrent pas de ce type de dégradation. La corrosion de l'acier au carbone provient de la présence de petites quantités d'oxygène dissous dans l'eau.
Le phénomène de corrosion accélérée doit être distingué de l'érosion-corrosion. En effet, les mécanismes mis en jeu pour la dissolution de la couche protectrice d'oxyde sont différents. Dans le cas de l'érosion-corrosion, elle est liée à une usure mécanique souvent en forme de cratère, causée par des particules, des bulles ou des phénomènes de cavitation. Dans le cas de la corrosion accélérée par le flux, la dissolution de la couche superficielle d'oxyde normalement peu soluble est due à la combinaison de plusieurs paramètres : potentiel électrochimique, chimie de l'eau et transferts de charges. Pour surveiller l'épaisseur d'une tuyauterie, plusieurs méthodes sont connues, comme par exemple par ultrasons, par radiographie ou par courants de Foucault pulsés. La méthode par ultrasons nécessite de retirer le calorifuge de la tuyauterie avant de procéder aux mesures. La dépose et la pose successives du calorifuge sont des opérations longues et coûteuses.
La méthode par radiographie impose des contraintes du fait de l'utilisation d'une source radioactive et par conséquent la création d'un périmètre de sécurité pendant les mesures. La méthode par courants de Foucault pulsés présente l'avantage d'être simple et rapide à mettre en oeuvre, mais la résolution et la précision des mesures diminuent plus on éloigne le capteur de la tuyauterie ce qui peut limiter les performances de la technique dans le cas d'une tuyauterie calorifugée. L'invention a pour but de proposer un dispositif de surveillance de l'épaisseur d'une paroi d'une tuyauterie utilisant un capteur multiéléments placé à demeure sous le calorifuge qui remédie à ces inconvénients et qui est simple et rapide à mettre en oeuvre, tout en donnant des mesures fiables et précises. L'invention a donc pour objet un dispositif de surveillance par mesure à distance de l'épaisseur d'une paroi d'une tuyauterie en acier ferritique calorifugée, potentiellement sujette à l'érosion-corrosion, caractérisé en ce qu'il comprend : - au moins un film souple de capteurs en réseau disposé contre la paroi externe d'au moins un tronçon de la tuyauterie et au-dessous d'un calorifuge, - un boîtier de contrôle relié aux capteurs dudit au moins film souple et disposé à l'extérieur du calorifuge, et - un appareil de mesure connectable au boîtier de contrôle pour interroger périodiquement les capteurs et comparer les valeurs mesurées de l'épaisseur de la paroi dudit au moins tronçon à une valeur limite indiquant un taux avancé de diminution d'épaisseur à ne pas dépasser de la tuyauterie.
Selon d'autres caractéristiques de l'invention : - le dispositif comprend plusieurs films souples de capteurs en réseau implantés sur différents tronçons de la tuyauterie, - ledit au moins film souple de capteurs en réseau est collé ou attaché sur la paroi externe du tronçon correspondant de la tuyauterie, - ledit au moins film souple de capteurs en réseau supporte des bobinages de mesure sérigraphiés ou collés ou coulés dans une matière souple ou disposés chacun sur un élément rigide moulé ou usiné à la forme de la tuyauterie - l'appareil de mesure est du type appareil à courants de Foucault pulsés, ou électromagnétique acoustique appelé EMAT ou encore analyseur d'impédance, - le boîtier de contrôle comporte un moyen d'interrogation successivement de chaque capteur dudit au moins film souple de capteurs en réseau, - le moyen d'interrogation est formé par au moins un contacteur linéaire ou rotatif, ou par un multiplexeur - le boîtier de contrôle comporte au moins un moyen d'émission et de réception alimenté électriquement par fils ou par batterie pour délivrer les informations fournies par les capteurs dudit au moins film souple à une station de contrôle par transmission sans fil ou par transmission filaire comportant ledit appareil de mesure.
L'invention a également pour objet un procédé de surveillance par mesure à distance de l'épaisseur d'une paroi d'une tuyauterie en acier ferritique calorifugée, caractérisé en ce que : - on dispose contre la paroi externe d'au moins un tronçon de la tuyauterie et au-dessous du calorifuge, au moins un film souple de capteurs en réseau, - on relie les capteurs dudit au moins film souple à un boîtier de contrôle disposé à l'extérieur du calorifuge, - on interroge périodiquement les capteurs à partir du boîtier de contrôle en connectant un appareil de mesure, et - on compare les valeurs mesurées de l'épaisseur de la paroi dudit au moins tronçon à une valeur limite d'épaisseur indiquant un taux avancé de diminution d'épaisseur à ne pas dépasser de ladite tuyauterie. Selon d'autres caractéristiques de l'invention : - on dispose contre la paroi externe de la tuyauterie et au-dessous du calorifuge, plusieurs films souples de capteurs en réseau, et - on dispose des moyens de transmission filaire ou des moyens de transmission sans fil entre le boîtier de contrôle et l'appareil de mesure. L'invention et ses avantages seront mieux compris à la lecture de la description qui va suivre, donnée à titre d'exemple et faite en référence aux dessins annexés, sur lesquels : - la Fig. 1 est une vue schématique en perspective d'un tronçon de tuyauterie calorifugée et équipé d'au moins un film souple de capteurs en réseau avant la pose complète du calorifuge pour la surveillance de l'épaisseur de la paroi de cette tuyauterie, - la Fig. 2 est une vue analogue à la Fig. 1 avec le calorifuge complètement posé sur la tuyauterie, et - la Fig. 3 est un schéma d'un dispositif de surveillance conforme à l'invention et comportant au moins un film souple de capteurs en réseau.
Sur les figures, on a représenté un tronçon 2 d'une tuyauterie 1, comme par exemple un tronçon d'une tuyauterie d'un circuit secondaire d'une centrale nucléaire, dans laquelle circule de l'eau chaude. La tuyauterie 1 est revêtue d'un calorifuge 3 de type connu, comme par exemple de la mousse ou tout autre matériau approprié.
Dans le cas présent, la tuyauterie 1 est en acier ferritique. La circulation de l'eau à l'intérieur de la tuyauterie 1 provoque un phénomène d'érosion-corrosion de la paroi interne de cette tuyauterie et, à la longue une diminution de son épaisseur. Afin d'éviter que l'épaisseur de la paroi de la tuyauterie 1 atteigne une valeur limite indiquant un taux d'érosion-corrosion avancé à ne pas dépasser, au moins un tronçon 2 de ladite tuyauterie est équipé d'un dispositif de surveillance de par mesure à distance de l'épaisseur de la paroi de la tuyauterie 1.
Ce dispositif de surveillance est représenté dans son ensemble à la Fig. 3 et désigné par la référence générale 10. Ainsi que montré à la Fig 1, avant la pose complète d'un calorifuge 3 sur la tuyauterie 1, le tronçon de cette tuyauterie 1 est équipé d'au moins un film souple 11 de capteurs 12 en réseau, disposé contre la paroi externe du tronçon 2 de la tuyauterie 1 et au-dessous du calorifuge 3. Comme représenté à la Fig. 3, plusieurs films souples 11 de capteurs 12 en réseau peuvent être disposés contre la paroi externe de plusieurs tronçons différents de la tuyauterie 1. Le ou les films souples 11 de capteurs 12 en réseau sont disposés à demeure contre la paroi externe de la tuyauterie 1 et au-dessous du calorifuge 3. De préférence, chaque film souple 11 est collé ou attaché sur la paroi externe du tronçon 2 correspondant et chaque film souple 11 supporte des bobinages de mesure, non représentés, sérigraphiés ou collés et qui constituent les capteurs 12.
Selon une variante, les bobinages sont coulés dans une matrice souple. Selon une autre variante, les bobinages sont disposés chacun sur un élément rigide moulé ou usiné à la forme de la tuyauterie et disposé sur ledit film souple 11. Pour assurer la tenue en température du capteur, le support des bobinages peut être réalisé avec un matériau résistant à des températures supérieures à 300°C pour des périodes d'exposition prolongées. Les bobinages constitutifs du capteur multiéléments peuvent être répartis suivant différentes distributions spatiales en fonction des dimensions de la tuyauterie et de la résolution nécessaire.
Les bobinages peuvent être arrangés suivant différentes configurations en mode double fonction ou en mode fonctions séparées avec bobine émettrice et bobine réceptrice concentriques. Suivant la tuyauterie à contrôler, le nombre de spires et la taille des bobinages peut varier entre les capteurs ou au sein du même capteur.
Des amplificateurs intégrés, des multiplexeurs, des capteurs magnétiques, des noyaux de ferrite, des blindages en cuivre ou des aimants permanents peuvent être associés aux bobinages constituant le capteur..
En se reportant maintenant à la Fig.3, on va décrire les différents éléments composant le dispositif de surveillance pour le traitement des valeurs mesurées de l'épaisseur de la paroi de la tuyauterie 1 pour un film souple de capteurs en réseau, les éléments pour les autres films souples 11 étant identiques.
Après avoir collé ou attaché le film souple 11 sur la paroi externe du tronçon 2 correspondant, le calorifuge 3 est placé sur ce film souple 11, ainsi que montré à la Fig. 2. Les capteurs 12 du film souple 11 sont reliés à un boîtier de contrôle 15 par un câble de liaison 16 et ce boîtier de contrôle 15 est disposé à l'extérieur du calorifuge 3. Le boîtier de contrôle 15 comporte un moyen 17 d'interrogation successivement de chaque capteur 12 du film souple 11. De préférence, le moyen d'interrogation est formé par au moins un contacteur rotatif 17, comme montré à la Fig. 3 ou par un contacteur linéaire, non représenté, ou par tout autre type de contacteur approprié.
Le dispositif 10 comprend également un appareil de mesure 20 connectable au boîtier de contrôle 15 pour interroger périodiquement les capteurs 12 du film souple 11 correspondant, ainsi qu'on le verra ultérieurement. L'appareil de mesure 20 est du type appareil à courants de Foucault pulsés et intégré dans une station de contrôle et de mesure 21.
L'appareil de mesure peut être aussi un appareil électromagnétique acoustique appelé EMAT ou encore un analyseur d'impédance. Le boîtier de contrôle 15 comporte au moins un moyen 18 d'émission et de réception et ce boîtier de contrôle 15 est alimenté électriquement par fils 19a reliés à un réseau d'alimentation électrique, non représenté, ou par une batterie 19b. Ce moyen 18 est constitué par un transmetteur qui selon les cas fonctionne en émission ou en réception. L'appareil de mesure 20 est également équipé d'un moyen 22 de réception et d'émission qui est constitué par un transmetteur qui selon les cas fonctionne en réception ou en émission.
Les moyens 18 et 22 d'émission et de réception respectivement du boîtier de contrôle 15 et de l'appareil de mesure 20 peuvent délivrer les informations fournies par les capteurs 12 du film souple 11 à la station de contrôle 21 selon deux possibilités.
La première possibilité représentée par le dispositif 10A sur la Fig. 3 pour l'un des films souples 11 est une transmission filaire 23 et dans ce cas le boîtier de contrôle 15 est relié à l'appareil de mesure 20 correspondant par des fils 23. La seconde possibilité représentée par le dispositif 10B sur la Fig. 3 pour l'autre des films souples 12 est une transmission sans fil. Dans ce cas, les moyens 18 et 22 sont chacun équipés d'une antenne, respectivement 18a et 22a. Le dispositif de surveillance de l'érosion-corrosion de la paroi de la tuyauterie 1 fonctionne de la manière suivante. Après avoir collé sur la paroi externe de la tuyauterie 1 et au-dessous du calorifuge 3, un ou plusieurs films souples 11 de capteurs 12 en réseau, un boîtier de contrôle 15 est relié aux capteurs 12 de chaque film souple 11, ce boîtier de contrôle 15 étant placé à l'extérieur du calorifuge 3. Les moyens 18 d'émission-réception du boîtier de contrôle 15 sont connectés aux moyens 22 de réception et d'émission de l'appareil de mesure 20 dans le cas d'une transmission filaire. Un opérateur actionne le contacteur 17 de façon à connecter successivement chaque capteur 12 de chaque film souple 11 de capteurs en réseau avec l'appareil de mesure 20 à courant de Foucault pulsés ou électromagnétique acoustique ou analyseur d'impédance.
Les signaux successifs ainsi émis par chaque capteur 12 sont transmis à l'appareil de mesure 20 par l'intermédiaire du boîtier de contrôle 15 pour établir des valeurs mesurées de l'épaisseur de la paroi du tronçon 2 de la tuyauterie 1 au niveau de chacun des films souples 11 implantés sur ladite tuyauterie 1. Les valeurs mesurées de l'épaisseur de la paroi du tronçon de cette tuyauterie 1 sont comparées à une valeur limite indiquant un taux avancé de diminution d'épaisseur à ne pas dépasser de cette tuyauterie 1. Le dispositif de surveillance selon l'invention est donc simple à mettre en oeuvre et permet une mesure rapide de l'épaisseur de la paroi d'une tuyauterie. De plus, il évite toute intervention sur la tuyauterie et surtout un décalorifugeage de cette tuyauterie pour effectuer les mesures. Il évite également le montage d'échafaudages pour le contrôle des tuyauteries situées en hauteur.

Claims (11)

  1. REVENDICATIONS1.- Dispositif de surveillance par mesure à distance de l'épaisseur de la paroi d'une tuyauterie (1) en acier ferritique calorifugée potentiellement sujette à l'érosion-corrosion, caractérisé en ce qu'il comprend : - au moins un film souple (11) de capteurs (12) en réseau disposé contre la paroi externe d'au moins un tronçon (2) de la tuyauterie (1) et au-dessous du calorifuge (3), - un boîtier de contrôle (15) relié aux capteurs (12) dudit au moins film souple (11) et disposé à l'extérieur du calorifuge (3), et - un appareil de mesure (20) connectable au boîtier de contrôle (15) pour interroger périodiquement les capteurs (12) et comparer les valeurs mesurées de l'épaisseur de la paroi dudit au moins tronçon (2) à une valeur limite indiquant un taux avancé de diminution d'épaisseur à ne pas dépasser de la tuyauterie (1).
  2. 2. Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'il comprend plusieurs films souples (11) de capteurs (12) en réseau implantés sur différents tronçons (2) de la tuyauterie (1).
  3. 3. Dispositif selon la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce que ledit au moins film souple (11) de capteurs (12) en réseau est collé ou attaché sur la paroi externe du tronçon (2) correspondant de la tuyauterie (1).
  4. 4. Dispositif selon l'une quelconque des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que ledit au moins film souple (11) de capteurs (12) en réseau supporte des bobinages de mesure sérigraphiés ou collés ou coulés dans une matière souple ou disposés chacun sur un élément rigide moulé ou usiné à la forme de la tuyauterie.
  5. 5. Dispositif selon l'une quelconque des revendications 1 à 4, caractérisé en ce que l'appareil de mesure est du type appareil à courants de Foucault pulsés, ou électromagnétique acoustique appelé EMAT ou encore analyseur d'impédance.
  6. 6. Dispositif selon l'une quelconque des revendications 1 à 5, caractérisé en ce que le boîtier de contrôle (15) comporte un moyen (17) d'interrogation successivement de chaque capteur (12) dudit au moins film souple (11) de capteurs (12) en réseau.
  7. 7. Dispositif selon la revendication 6, caractérisé en ce que le moyen d'interrogation est formé par au moins un contacteur (17) linéaire ou rotatif ou par un multiplexeur électronique.
  8. 8. Dispositif selon l'une quelconque des revendications 1 à 7, caractérisé en ce que le boîtier de contrôle (15) est alimenté électriquement par fils ou par batterie et comporte au moins un moyen (18) d'émission et de réception pour délivrer des informations fournies par les capteurs (12) dudit au moins film souple (11) à une station de contrôle (21) par transmission sans fil ou par transmission filaire comportant ledit appareil de mesure (20).
  9. 9. Procédé de surveillance par mesure de l'épaisseur d'une paroi d'une tuyauterie (1) en acier ferritique calorifugée, caractérisé en ce que : - on dispose contre la paroi externe d'au moins un tronçon (2) de la tuyauterie (1) et au-dessous du calorifuge (3), au moins un film souple (11) de capteurs (12) en réseau, - on relie les capteurs (12) dudit au moins film souple (11) à un boîtier de contrôle (15) disposé à l'extérieur du calorifuge (3), - on interroge périodiquement les capteurs (12) à partir du boîtier de contrôle (15) en connectant un appareil de mesure (20), et - on compare les valeurs mesurées de l'épaisseur de la paroi dudit au moins tronçon (2) à une valeur limite d'épaisseur indiquant un taux avancé de diminution d'épaisseur à ne pas dépasser de ladite tuyauterie (1).
  10. 10. Procédé selon la revendication 9, caractérisé en ce qu'on l'on dispose contre la paroi externe de la tuyauterie (1) et au-dessous du calorifuge (3), plusieurs films souples (11) de capteurs (12) en réseau.
  11. 11. Procédé selon la revendication 9 ou 10, caractérisé en ce que l'on dispose des moyens (2) transmission filaire ou des moyens de transmission sans fil entre le boîtier de contrôle (15) et l'appareil de mesure (20) correspondant.
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