FR3013844A1

FR3013844A1 - Dispositif pour le controle non destructif d'un objet a controler

Info

Publication number: FR3013844A1
Application number: FR1461547A
Authority: FR
Inventors: Otto Alfred Barbian; Frank Niese; Gerhard Hubschen
Original assignee: Fraunhofer Gesellschaft zur Forderung der Angewandten Forschung eV
Current assignee: Fraunhofer Gesellschaft zur Forderung der Angewandten Forschung eV
Priority date: 2013-11-28
Filing date: 2014-11-27
Publication date: 2015-05-29
Also published as: DE102013018114A1

Abstract

- Dispositif pour le contrôle non destructif d'un objet à contrôler (10) contenant au moins des matériaux électriquement conducteurs et ferromagnétiques, ledit dispositif de contrôle comprenant un dispositif de mesure de flux de dispersion magnétique, qui comporte au moins une unité de magnétisation (1) avec deux surfaces polaires magnétiques (2,3) et au moins un détecteur de champ magnétique qui est ou peut être agencé entre les surfaces polaires magnétiques (2,3). Selon l'invention, au moins un dispositif de bobines HF (7) est agencé au moins sur l'une des deux surfaces polaires magnétiques (2,3) tournées vers l'objet à contrôler (10) de telle sorte que ledit dispositif de bobines HF (7) est traversé par les lignes de champ magnétique (4) produites par l'unité de magnétisation (1) et orientées perpendiculairement à la surface polaire magnétique (2,3).

Description

Dispositif pour le contrôle non destructif d'un objet à contrôler Domaine technique L'invention se rapporte à un dispositif pour le contrôle non destructif d'un objet à contrôler contenant au moins des matériaux électriquement conducteurs et ferromagnétiques, avec un dispositif de mesure de flux de dispersion magnétique, qui comporte au moins une unité de magnétisation avec deux surfaces polaires magnétiques qui sont tournées vers l'objet à contrôler, à distance l'une de l'autre et de polarisation contraire et par rapport auxquelles les lignes de champ magnétique produites par l'unité de magnétisation sont orthogonales et au moins un détecteur de champ magnétique qui est ou peut être agencé entre les surfaces polaires magnétiques, ainsi qu'avec au moins un dispositif de bobines HF qui est agencé au moins sur l'une des deux surfaces polaires magnétiques tournées vers l'objet à contrôler de telle sorte que l'au moins un dispositif de bobines HF est traversé par les lignes de champ magnétique orientées orthogonalement par rapport à la surface polaire magnétique. État de la technique La technique du flux de dispersion magnétique sert au contrôle non destructif d'objets à contrôler contenant des matériaux électriquement conducteurs et ferromagnétiques, par exemple des tubes d'acier, notamment des proches de la imperfections d'inclusions, discontinuités gazoducs, à la recherche de défauts surface, tels que des fissures ou des matériau. dans le matériau, sous forme de pores, de retassures ou autres à l'intérieur de la structure du Les dispositifs génériques destinés à la mise en oeuvre de contrôles de ce type disposent d'une unité de magnétisation magnétisant un volume de contrôle limité de l'objet à contrôler ainsi que d'au moins une sonde de contrôle sensible au champ magnétique, de préférence sous la forme d'une sonde de Hall, pour la détection de champs de dispersion magnétiques dus à des défauts présents dans l'objet à contrôler. Dans un objet à contrôler exempt de tout défaut, un flux magnétique produit par l'unité de magnétisation du dispositif de mesure de flux de dispersion se répartit de manière globalement homogène dans l'espace. Des fissures ou d'autres défauts agissent comme des zones ayant une résistance magnétique accrue de sorte que des composantes de champ à proximité du défaut sont déviées autour du défaut et, dans la zone proche de la surface, sortent même de l'objet à contrôler. Les composantes de champ sortant de l'objet à contrôler sont détectées comme preuve de défauts existants. À l'aide de l'allure et de l'intensité du champ de dispersion pouvant être détecté, on peut tirer des conclusions sur l'état de l'objet à contrôler, par exemple sur la paroi d'un gazoduc. Le document DE 199 29 072 Al propose à cet effet un dispositif de contrôle pour des canalisations, notamment pour des gazoducs, qui est conçu à la manière d'un racleur qui prévoit sur une structure porteuse présentant une circonférence variable plusieurs aimants permanents qui sont agencés sur la circonférence de la structure porteuse et dont les surfaces polaires magnétiques sont amenées à s'appuyer contre la paroi intérieure de canalisation pour introduire un champ magnétique orienté selon l'axe longitudinal de canalisation tandis que le racleur est déplacé le long de la canalisation. À l'aide de mesures de flux de dispersion magnétique, on ne peut examiner de manière qualitative des gazoducs, examinés avec des racleurs équipés de manière appropriée, que par rapport à des variations d'épaisseur de paroi et à des fissures s'étendant en direction circonférentielle. Un examen quantitatif des défauts n'est possible avec une méthode de mesure de ce type que de manière limitée et après un calibrage compliqué.

Une alternative pour un examen non destructif d'un objet à contrôler contenant au moins des matériaux électriquement conducteurs et ferromagnétiques, de préférence sous la forme d'un gazoduc, est offerte par la technique des ultrasons et ici en particulier par la production et la détection sans couplage d'ultrasons se propageant à l'intérieur de l'objet à contrôler au moyen d'un transducteur électromagnétique d'ultrasons, aussi appelés transducteur EMAT ou palpeur EMAT. Avec ce type particulier de production d'ultrasons ou de détection d'ultrasons, on utilise l'interaction de champs électromagnétiques à haute fréquence et d'une magnétisation statique ou quasi statique sur la surface d'objets à contrôler. Ce principe de la production et de la détection d'ultrasons est exploité par le racleur révélé dans le document DE 3 511 076 Al et destiné à effectuer des contrôles électromagnétiques sur des parois de canalisation en acier, en plus d'un dispositif de mesure de champ de dispersion magnétique également emporté. Le racleur décrit ici dispose donc de plusieurs unités de magnétisation qui sont réparties régulièrement sur la circonférence du racleur et qui comportent chacune deux surfaces polaires magnétiques qui sont reliées ensemble par l'intermédiaire d'une culasse en alignement axial et entre lesquelles sont placés des capteurs magnétiques pour la détection de champ de dispersion magnétique. Avec ce dispositif de mesure, on peut détecter des fissures ou des trous s'étendant transversalement ou obliquement par rapport à l'axe de la canalisation. Par contre, les fissures longitudinales dans la canalisation peuvent difficilement être détectées avec la mesure de champ de dispersion car elles ne gênent pas le flux magnétique parallèle à l'axe. Pour détecter des fissures longitudinales de ce type, le racleur connu prévoit un deuxième dispositif de mesure de flux de dispersion magnétique qui comporte deux têtes magnétiques de pôle opposé qui sont placées de manière diamétralement opposée par rapport à l'axe longitudinal du racleur et qui introduisent un champ magnétique dans la direction circonférentielle de la canalisation. Entre les têtes magnétiques se trouvent en vue de la détection de flux de dispersion magnétique des capteurs avec lesquels peuvent être détectés des fissures du matériau ou des défauts de la surface dans la direction longitudinale de la canalisation. Pour pouvoir aussi détecter par une technique de mesure des affaiblissements de paroi dus à la rouille, le racleur connu prévoit en plus des dispositifs de mesure de champ de dispersion magnétique des transducteurs électromagnétiques d'ultrasons qui sont conçus dans un exemple de réalisation préféré comme un dispositif de bobines à haute fréquence agencé à chaque fois sur les surfaces polaires magnétiques, proches de la paroi de canalisation, des unités de magnétisation de telle sorte que l'on exploite pour la production ainsi que pour la détection d'ondes ultrasonores le champ magnétique stationnaire ou quasi-stationnaire de l'unité de magnétisation prévue pour la mesure de flux de dispersion.

Les dispositifs de bobines à haute fréquence conçus de préférence comme des bobines sans fer sont alimentés avec des impulsions de courant à front raide, ce qui crée des courants de Foucault à l'intérieur de la paroi de l'objet à contrôler, lesquels courants de 5 Foucault produisent, superposés au champ magnétique stationnaire ou quasi-stationnaire, des forces de Lorentz dont l'action conduit à des ondes ultrasonores qui se propagent perpendiculairement à la surface de l'objet à contrôler et qui servent exclusivement à la 10 mesure de l'épaisseur de paroi de l'objet à contrôler. Pour mesurer les plus grandes proportions de paroi possibles de la canalisation par rapport à l'épaisseur de paroi, on soumet au moins les surfaces polaires magnétiques équipées des dispositifs de bobines à haute 15 fréquence, pendant le déplacement axial du racleur dans la canalisation à examiner, à une rotation supplémentaire autour de l'axe longitudinal de racleur. Ceci suppose toutefois une plus grande complexité mécanique et constructive qui se traduit par un poids 20 propre accru et donc aussi par des coûts de fabrication supérieurs. De plus, il n'est pas possible de réaliser une analyse continue correspondante de la paroi de canalisation, même dans le cas d'une rotation des surfaces polaires magnétiques en raison d'une 25 trajectoire de déplacement résultante simplement hélicoïdale. Le document DE 3 511 076 Al révèle un racleur qui comporte un dispositif de mesure de champ de dispersion pour la détection de fissures longitudinales et un 30 autre pour la détection de fissures transversales. Pour pouvoir détecter, outre des fissures et d'autres défauts de surface, des affaiblissements de paroi dus par exemple à la rouille, sur des canalisations métalliques, un transducteur électromagnétique 35 d'ultrasons destiné à introduire perpendiculairement puis détecter des ultrasons dans l'objet à contrôler est agencé dans la zone de la tête magnétique, cf. figure 3 afférente. Le transducteur électromagnétique d'ultrasons comprend une bobine sans fer qui est placée entre la paroi de canalisation et la surface polaire magnétique de la tête magnétique. Le document US 2010 / 0 199 767 Al montre un racleur avec deux ceintures composées d'aimants agencés en alternance, une ceinture dite EMAT pour Electromagnetic Acoustic Transducer étant placée entre les ceintures d'aimants et comprenant plusieurs unités d'émission et de réception EMAT individuelles qui sont agencées en alternance. Les unités d'émission et de réception EMAT comportent chacune une bobine de courant plane en forme de méandres. La particularité de ce dispositif réside dans le fait que les bobines EMAT sont agencées tournées à chaque fois d'un angle ±u par rapport à la direction du champ magnétique qui coïncide avec la direction de l'axe de la canalisation. On produit ainsi une onde ultrasonore hélicoïdale autour de l'axe de canalisation de manière à ne créer aucune interférence entre les ondes ultrasonores circonférentielles.

Le document DE 3 515 977 Al révèle un poste de contrôle statique avec lequel on peut examiner de l'extérieur un tuyau pouvant tourner par rapport au poste de contrôle à la recherche de défauts de structure et on peut distinguer des défauts externes et des défauts internes. On combine à cet effet les résultats de mesure d'une mesure de flux de dispersion et d'un examen par ultrasons. Le poste de contrôle comprend deux pôles magnétiques qui sont placés diamétralement à l'opposé l'un de l'autre et qui sont reliés ensemble par l'intermédiaire d'une culasse. Le poste de contrôle comporte aussi un détecteur de champ magnétique qui est agencé au milieu, par rapport à la direction circonférentielle, entre les pôles magnétiques et avec lequel un flux de dispersion 5 magnétique peut être détecté. Le poste de contrôle comprend aussi un convertisseur électrodynamique qui est agencé dans une zone dans laquelle le champ magnétique présente, par rapport à la surface de l'objet à contrôler, aussi bien des composantes de 10 champ perpendiculaires que des composantes de champ parallèles, orientées dans la direction circonférentielle. Le transducteur électromagnétique d'ultrasons comporte des bobines d'émission et de réception conçues en forme de méandres qui sont 15 agencées dans des rainures, les rainures alternant avec des tronçons de bobines d'émission et de réception. Le document DE 3 128 825 Al décrit une installation de rotation de flux de dispersion qui tourne autour d'un tube à examiner et dans laquelle le 20 champ magnétique produit par un aimant en vue d'une mesure de flux de dispersion est utilisé simultanément pour l'émission électrodynamique d'ultrasons dans l'objet à contrôler. Le dispositif de contrôle comporte deux pièces polaires diamétralement opposées qui créent 25 un champ magnétique dans l'objet à contrôler. Dans la direction circonférentielle, deux sondes de champ magnétique sont agencées avec un décalage de 90° par rapport aux pôles magnétiques, lesdites sondes de champ magnétique permettant d'effectuer une mesure de flux de 30 dispersion pour la détection de défauts longitudinaux. Les mesures de dimensions, c'est-à-dire de l'épaisseur de paroi, et la détection de défauts transversaux s'effectuent au moyen de signaux ultrasonores à émission électrodynamique à l'aide de sondes de 35 courants de Foucault qui sont agencées aussi bien dans la zone des pièces polaires que dans la zone des sondee de champ magnétique. En fonction de la disposition des sondes d'émission et de réception de courants dé Foucault, on peut créer des ondes transversales (détermination d'épaisseur de paroi) ou des ondes de surface (détection de défauts transversaux). Présentation de l'invention L'invention vise à améliorer un dispositif pour le contrôle non destructif d'un objet à contrôler contenant au moins des matériaux électriquement conducteurs et ferromagnétiques, de préférence sous la forme d'une canalisation, par exemple un gazoduc, avec un dispositif de mesure de flux de dispersion magnétique, qui comporte au moins une unité de magnétisation avec deux surfaces polaires magnétiques qui sont tournées vers l'objet .à contrôler, à distance l'une de l'autre et de polarisation contraire et par rapport auxquelles les lignes de champ magnétique produites par l'unité de magnétisation sont 20 orthogonales et au moins un détecteur de champ magnétique qui est ou peut être agencé entre les surfaces polaires magnétiques, ainsi qu'avec au moins un dispositif de bobines HF qui est agencé au moins sur l'une des deux surfaces polaires magnétiques tournées 25 vers l'objet à contrôler de telle sorte que l' au moins un dispositif de bobines HF est traversé par les lignes de champ magnétique orientées orthogOnalement par rapport à la surface polaire magnétique, de manière à permettre, pour une complexité ' constructive et 30 technique significativement réduite par rapport à l'état de la technique précédemment décrit, une analyse continue, c'est-à-dire complète, par une technique.de mesure, de l'objet à contrôler, lequel est notamment une canalisation. 35 Â la différence de la solution connue qui utilise une introduction et une détection perpendiculaireS d'ultrasons pour la mesure d'épaisseur de paroi de l'objet à contrôler, comme c'est le cas dans l'état de la technique selon le document. DE 3 511 076 Al cité ci- dessus le dispositif selon l'invention prévoit un dispositif de bobines HF spécialement conçu qui est agencé comme dans le cas connu dans la zone des lignes de champ magnétique orientées perpendiculairement à la surface polaire magnétique sur au moins une surface polaire magnétique de l'unité de magnétisation du dispositif de mesure de flux de dispersion et qui comporte au moins trois et de préférence quatre tronçons de conducteur parallèles les uns aux autres, agencés dans un plan orienté parallèlement à la surface polaire magnétique et à équidistance les uns des autres de telle sorte que le dispositif de bobines HF est relié dans le cas de la production d'ultrasons à un générateur de signal HF pour la production d'un courant alternatif avec une fréquence f de telle sorte que les courants alternatifs passant dans deux tronçons de conducteur voisins ont à chaque fois un sens opposé. Dans le cas de la détection d'ultrasons, le dispositif de bobines HF est relié à un détecteur pour la mesure d'un courant alternatif induit dans le dispositif de bobines HF.

La variante selon l'invention du dispositif de bobines HF pour la production ainsi que pour la détection d'ultrasons à l'intérieur de l'objet à contrôler sur la base du procédé électromagnétique à ultrasons, abrégé en procédé EMAT, permet, en combinaison synergétique avec le dispositif de mesure de flux de dispersion magnétique pour le développement de la technique de mesure duquel l'au moins un dispositif de bobines HF est agencé dans la zone du champ magnétique produit par l'unité de magnétisation dans la zone des lignes de champ magnétique orientées à chaque fois perpendiculairement à la surface polaire magnétique, une introduction oblique des ultrasons dans l'objet à contrôler, le champ d'ultrasons qui se crée à l'intérieur de l'objet à contrôler se propageant alors avec un sens de propagation orienté obliquement par rapport aux lignes de champ magnétique orientées perpendiculairement à la surface polaire magnétique. Comme le dispositif de contrôle conçu selon l'invention est placé avec ses surfaces polaires magnétiques le plus possible de manière plane et donc parallèle à la surface de l'objet à contrôler, par exemple est amené en contact avec la surface de paroi intérieure d'un pipeline à examiner, les lignes de champ magnétique orientées perpendiculairement à la surface polaire magnétique pénètrent également dans l'objet à contrôler de manière perpendiculaire à la surface de paroi. De plus, si les au moins trois tronçons de conducteur du dispositif de bobines HF sont agencés avec une orientation parallèle à l'axe de la canalisation, les ultrasons créés à l'intérieur de la paroi de la canalisation se propagent sous la forme d'ondes de volume qui sont libres, c'est-à-dire indépendantes de la géométrie de l'objet à contrôler, et qui ont une caractéristique de propagation orientée obliquement par rapport aux lignes de champ magnétique orientées perpendiculairement à la surface de l'objet à contrôler et inclinée dans la direction circonférentielle de la paroi de la canalisation.

Les ultrasons se propageant sous forme d'ondes de volume libres à l'intérieur, de préférence dans la direction circonférentielle, de la paroi de la canalisation servent d'abord à la détection de fissures qui s'étendent dans la direction axiale de l'objet tubulaire à contrôler et sur lesquelles les ultrasons sont en partie réfléchis. Les ultrasons réfléchis peuvent être détectés à l'aide d'un dispositif de bobines HF qui est relié à un détecteur approprié. Le dispositif de bobines HF relié au détecteur peut aussi et en même temps être relié au générateur de signal HF et servir aussi bien de dispositif de bobines d'émission que de dispositif de bobines de réception ou être agencé sur la surface polaire magnétique comme dispositif de bobines HF servant, séparément du dispositif de bobines d'émission, à la réception d'ultrasons. Les ultrasons réfléchis sur les imperfections du matériau produisent à l'intérieur de l'objet à contrôler, en présence du champ magnétique stationnaire ou quasi-stationnaire orienté perpendiculairement à la surface polaire magnétique respective, des courants de Foucault qui s'introduisent par induction dans le dispositif de bobines HF et qui du détecteur relié au peuvent être détectés à l'aide dispositif de bobines HF.

La direction de propagation suivant laquelle les ultrasons se propagent dans l'espace à l'intérieur de l'objet à contrôler dépend aussi bien de la vitesse de propagation c des ondes ultrasonores se propageant à l'intérieur de l'objet à contrôler, de la fréquence f avec laquelle le dispositif de bobines HF est alimenté en courant alternatif que d'un écart Às avec lequel les tronçons de conducteur rectilignes du dispositif de bobines HF sont agencés à chaque fois les uns à côté des autres. À partir des paramètres précédents, on obtient l'angle de départ a suivant lequel, par rapport aux lignes de champ magnétique orientées perpendiculairement à la surface polaire magnétique, les ultrasons sont transmis à l'intérieur de l'objet à 10 contrôler : a = arcsin [c/(f Às)]. On déduit de la relation ci-dessus que, pour une vitesse d'ondes prescrite c ainsi que pour une fréquence de courant alternatif prescrite, l'angle de 15 départ a est d'autant plus grand que l'écart Às est petit, lequel écart définit la distance entre deux tronçons de conducteur qui sont parcourus par un courant dans le même sens et entre lesquels se trouve un seul tronçon de conducteur parcouru par un courant 20 de sens contraire en comparaison des deux tronçons de conducteur parcourus par un courant dans le même sens. Pour une fixation sûre et soignée de l'au moins un dispositif de bobines HF sur au moins une surface polaire magnétique de l'unité de magnétisation qui est 25 intégrée à un racleur par exemple pour l'examen d'un objet tubulaire et qui est donc soumise à des contraintes mécaniques importantes, notamment sous la forme de secousses, au moins un support est placé sur la surface polaire magnétique, lequel support forme 30 entre l'objet à contrôler et l'unité de magnétisation, lorsque l'unité de magnétisation soumise à des forces est pressée contre la surface polaire magnétique, un trajet de forces le long duquel agissent toutes les forces de pression s'exerçant entre l'unité de 35 magnétisation et l'objet à contrôler. Le support est conçu de préférence comme un cadre et il entoure l'au moins un dispositif de bobines HF placé sur la surface polaire magnétique. Pour avoir l'émission d'ultrasons la plus efficace 5 possible à l'intérieur de l'objet à contrôler dans le cadre de l'émission d'ultrasons électromagnétique, il faut agencer ou positionner le dispositif de bobines HF le plus près possible de la surface de l'objet à contrôler. À cet effet, l'au moins un dispositif de 10 bobines HF est relié à la surface polaire magnétique par l'intermédiaire d'une fixation élastique de telle sorte que le dispositif de bobines HF est monté de manière à pouvoir être déployé de façon élastique perpendiculairement à la surface polaire magnétique. 15 La fixation élastique, qui peut être conçue par exemple sous la forme d'un élastomère ou d'une unité à ressort, fait en sorte que, lorsque l'unité de magnétisation est pressée contre l'objet à contrôler sous l'action d'une force, la pression exercée entre 20 l'au moins un dispositif de bobines HF et l'objet à contrôler est déterminée exclusivement par la force de ressort de la fixation élastique. De cette manière, on évite que le dispositif de bobines HF soit soumis à une usure accrue pendant l'examen d'un objet à contrôler le 25 long de la surface duquel se déplace par glissement l'ensemble de l'unité de magnétisation avec les dispositifs de bobines HF agencés. De plus, le dispositif de bobines HF peut être entouré d'une masse d'enrobage diélectrique qui protège 30 le dispositif de bobines. Pour la conception du dispositif de bobines HF, on dispose de différentes formes de réalisation, par exemple une bobine sans fer ou une bobine HF enroulée autour d'un noyau, le noyau pouvant être constitué d'un matériau diélectrique ou 35 ferritique.

Un dispositif de bobines HF géométrique préféré prévoit au moins un conducteur électrique s'étendant en forme de méandres avec au moins trois, de préférence quatre ou plus, tronçons de conducteur orientés 5 parallèlement les uns aux autres qui présentent un écart constant les uns par rapport aux autres et qui sont alimentés de telle sorte avec un courant alternatif que deux tronçons de conducteur voisins respectifs sont parcourus par des courants alternatifs 10 respectivement de sens contraire. Pour la conception de l'unité de magnétisation, on peut avoir un dispositif à aimant permanent ou un dispositif à électroaimant qui dispose d'un aimant permanent ou d'un noyau magnétisable qui est conçu en 15 forme de U et qui comporte les surfaces polaires magnétiques de polarisation opposée. On peut aussi envisager deux noyaux d'aimant permanent ou deux électroaimants correspondants qui sont conçus séparément et qui sont certes conçus ou manipulables 20 comme des aimants individuels mais qui sont agencés à chaque fois par paires par rapport à l'objet à contrôler de telle sorte que leurs surfaces polaires magnétiques tournées vers l'objet à contrôler ont une polarité magnétique opposée. Sur au moins l'une des 25 deux surfaces polaires magnétiques, mais de préférence sur les deux surfaces polaires magnétiques, est agencé à chaque fois au moins un dispositif de bobines HF qui est traversé par les lignes de champ magnétique orientées perpendiculairement à la surface polaire 30 magnétique respective. L'unité de magnétisation destinée en outre à la mesure de flux de dispersion magnétique constitue ici la source d'induction magnétique pour la conversion électromagnétique d'ultrasons. On peut aussi envisager d'agencer sur la 35 surface polaire magnétique de l'unité de magnétisation, à la place du simple dispositif de bobines HF, un transducteur électromagnétique d'ultrasons qui se caractérise par la combinaison d'un dispositif d'aimant et d'un dispositif de bobines HF, les lignes de champ magnétique du transducteur électromagnétique d'ultrasons se superposant alors le plus possible aux lignes de champ magnétique de l'unité de magnétisation. Une utilisation préférée du dispositif selon l'invention prévoit l'examen de canalisations contenant des matériaux électriquement conducteurs et ferromagnétiques, de préférence des gazoducs, de nombreux dispositifs selon l'invention étant agencés sur la circonférence autour d'un racleur connu. Les surfaces polaires magnétiques des unités de magnétisation sont alors adjacentes à une enveloppe cylindrique commune d'un cylindre gradué virtuel dont l'axe correspond à l'axe longitudinal de la canalisation dans le cas d'une mesure ou d'un contrôle dans une canalisation. Ceci étant, les deux surfaces polaires magnétiques respectives d'une unité de magnétisation respective se trouvent dans un alignement axial l'une derrière l'autre le long de l'axe longitudinal de la canalisation et les surfaces polaires magnétiques d'unités de magnétisation différentes sont agencées réparties dans la direction circonférentielle de l'enveloppe cylindrique, les tronçons de conducteur individuels respectifs des dispositifs de bobines HF associés aux unités de magnétisation étant orientés parallèlement à l'axe longitudinal de la canalisation à examiner. À l'aide de l'introduction oblique d'ultrasons telle qu'on l'a expliquée précédemment, en plus de la mise en oeuvre de l'examen de flux de dispersion magnétique, il est possible de détecter à l'intérieur de l'objet à contrôler des défauts de matériau qui ont une extension longitudinale le long de laquelle le dispositif de contrôle est déplacé par rapport à l'objet à contrôler. Dans le cas de l'examen d'un gazoduc à l'aide d'un racleur sur lequel est agencé le dispositif selon l'invention, on peut détecter de cette manière des fissures du matériau ou d'autres imperfections du matériau dans le sens de la longueur de la canalisation tandis que le dispositif de contrôle se déplace dans la canalisation suivant l'axe longitudinal de celle-ci sans avoir à effectuer pour autant de rotation supplémentaire du dispositif de contrôle autour de l'axe longitudinal de la canalisation. Brève description de l'invention L'invention est décrite ci-après à titre d'exemple à l'aide d'exemples de réalisation en faisant référence aux figures annexées sans que cela limite la portée générale de l'invention. Lesdites figures annexées montrent : Fig. la un agencement schématique d'un dispositif de mesure de flux de dispersion conçu selon l'invention avec un dispositif supplémentaire pour la production d'ultrasons dans le cadre de l'émission électromagnétique d'ultrasons, Fig. lb un schéma de la fixation élastique du dispositif de bobines HF, Fig. le des schémas de conducteurs électriques en forme de méandres et Fig. 2 un schéma de principe pour l'émission d'ondes de volume libres avec introduction oblique d'ultrasons dans un objet à contrôler. Moyens de réalisation de l'invention, applicabilité industrielle La figure la montre une vue en perspective d'un 35 dispositif conçu selon l'invention qui représente une combinaison d'un dispositif de mesure de flux de dispersion et d'un dispositif pour la production et la détection de signaux ultrasonores dans le cadre de l'émission et de la détection électromagnétique d'ultrasons. Le dispositif comporte à cet effet une unité de magnétisation 1 avec deux surfaces polaires magnétiques 2, 3, distantes l'une de l'autre et polarisées en sens contraire, par rapport auxquelles les lignes de champ magnétique 4 10 perpendiculairement au moins dans une surface respective. représenté, l'unité de magnétisation sont orientées zone proche de la de réalisation 1 comporte deux qui sont reliés Dans l'exemple aimants permanents individuels 5, 6 ensemble à la manière d'une culasse par l'intermédiaire 15 d'une pièce de guidage de flux magnétique 7. À la place des deux aimants permanents individuels 5, 6, l'unité de magnétisation 1 peut aussi, dans la mesure où des aspects de poids ne jouent aucun rôle, être conçue d'une seule pièce comme un aimant permanent 20 avec une conception formelle identique ou analogue à celle de l'unité de magnétisation 1 représentée à la figure la. On peut également envisager de réaliser l'unité de magnétisation 1 au moyen d'un agencement d'électroaimant qui dispose de la même manière des 25 surfaces polaires magnétiques 2, 3 agencées à une certaine distance l'une de l'autre et dans un plan commun. Sur les surfaces polaires magnétiques 2, 3 sont aussi agencés des dispositifs de bobines HF individuels 30 7 qui sont ou peuvent être reliés à un générateur de signal HF S ainsi qu'à un détecteur de signal E. Pour les protéger d'éventuelles influences mécaniques, les dispositifs de bobines HF 7 que l'on détaillera encore plus loin sont entourés par un support 8 qui est conçu 35 comme un cadre et qui s'appuie directement sur la surface polaire magnétique 2, 3. Il s'agit donc, pendant le contrôle non destructif d'un objet à contrôler 10, d'agencer les dispositifs de bobines HF 7 placés sur les surfaces polaires magnétiques 2, 3 le plus près possible de la surface d'un objet à contrôler 10 sans exercer pour autant de contrainte mécanique sur les dispositifs de bobines HF 7. Lors d'un contact de surface exercé par une force tel celui représenté à la figure lb, le support 8 conçu comme un cadre forme entre l'objet à contrôler 10 et l'unité de magnétisation 1 un trajet de force le long duquel agit toute la force de pression F s'exerçant entre l'unité de magnétisation 1 et l'objet à contrôler 10. Les dispositifs de bobines HF 7 sont reliés à la surface polaire magnétique 2, 3 à chaque fois par l'intermédiaire d'un élément élastique 9, de préférence sous la forme d'un ressort spiral ou d'un élastomère. Grâce à l'élément élastique 9, les dispositifs de bobines HF 7 sont poussés délicatement contre la surface de l'objet à contrôler 10 pour garantir que l'agencement entre le dispositif de bobines HF 7 et la surface de l'objet à contrôler 10 est réalisé le plus près possible de la surface. La figure lc montre des formes de réalisation de chaque dispositif de bobines HF 7 individuel, placé sur la surface polaire magnétique 2, 3. Le schéma de gauche de la figure lc représente un conducteur électrique 11 qui est conçu en forme de méandres et qui prévoit plusieurs tronçons de conducteur lla, llb orientés parallèlement les uns aux autres et agencés dans un plan commun avec à chaque fois un écart a équidistant entre eux. Dans le cas de la liaison du conducteur électrique 11 avec un générateur de signal HF S qui alimente le dispositif de conducteurs avec un courant alternatif de fréquence f, des tronçons de conducteur 11a, llb directement voisins sont parcourus par des courants de sens contraire. Le schéma de droite de la figure lc montre un dispositif de bobines HF qui est composé de bobines 5 individuelles 11' segmentées et conçues chacune en forme de méandres. Avec un branchement adapté des bobines individuelles segmentées 11' avec un générateur de signal HF S, on obtient la même action qu'avec un seul dispositif à bobines HF selon le schéma de gauche 10 de la figure lc. La figure 2 montre le mécanisme de fonctionnement de la conversion électromagnétique d'ultrasons pour l'émission d'ultrasons avec un sens de propagation orienté obliquement par rapport à la surface d'objet à 15 contrôler dans un objet à contrôler. À cet effet, un dispositif de bobines HF 7 est agencé sur la surface polaire magnétique 2,3 d'une unité de magnétisation 1 d'un dispositif de mesure de flux de dispersion. On a représenté un aimant 5 de 20 l'unité de magnétisation 1 avec une surface polaire magnétique 2 orientée de manière à être tournée vers un objet à contrôler 10. Grâce à la proximité spatiale de la surface polaire magnétique 2 et de l'objet à contrôler 10, l'objet à contrôler est traversé au moins 25 dans la zone proche de la surface par des lignes de champ magnétique 4 orientées perpendiculairement à la surface polaire magnétique 2. Il est aussi prévu entre la surface polaire magnétique 2 et la surface de l'objet à contrôler 10 un dispositif de bobines HF 7 30 sous la forme d'un conducteur électrique qui est conçu en forme de méandres et qui comprend dans l'exemple représenté quatre tronçons de conducteur 11a, llb qui sont orientés parallèlement les uns aux autres et qui sont placés sur un noyau de bobine diélectrique ou 35 ferromagnétique qui n'est pas plus représenté. Dans le cas de la production d'ultrasons, le dispositif de bobines HF 7 est relié à un générateur de signal HF qui introduit un courant alternatif de fréquence f le long des tronçons de conducteur 11a, 11b, les tronçons de conducteur 11a, llb directement voisins étant parcourus chacun par un courant en sens contraire. Chaque tronçon de conducteur 11a, llb crée à l'intérieur de l'objet à contrôler 10 contenant des matériaux ferromagnétiques et électriques des courants de Foucault qui sont orientés en sens contraire et qui se superposent aux lignes de champ magnétique 4 orientées perpendiculairement à la surface polaire magnétique 2 et donc aussi perpendiculairement à la surface de l'objet à contrôler 10, créant ainsi localement des forces de Lorentz qui agissent sur la structure du matériau de l'objet à contrôler 10 et qui, en raison des sens de courant différents par paire à l'endroit des courants de Foucault associés aux tronçons de conducteur respectifs 11a, llb à l'intérieur de l'objet à contrôler 10, sont orientés en sens contraire. De cette manière, il apparaît à l'intérieur de l'objet à contrôler 10, à chaque fois à l'endroit des courants de Foucault induits, des ondes élémentaires ultrasonores 12 dont les relations de phase respectives sont différentes de 180° entre deux endroits de formation directement voisins (cf. ondes élémentaires 12 dessinées avec des lignes discontinues représentant des fronts d'ondes de 180° et ondes élémentaires dessinées avec des lignes continues représentant des fronts d'ondes de 0°). Grâce à la superposition constructive des ondes élémentaires 12 qui se distinguent l'une de l'autre par une phase décalée de 180° à chaque fois, on obtient des ondes de volume 13 qui s'étendent obliquement par rapport aux lignes de champ magnétique 4 orientées perpendiculairement à la surface polaire magnétique 2 et à la surface de l'objet à contrôler 10 et qui avancent librement à l'intérieur de l'objet à contrôler 10. La direction de rayonnement 14 des ondes de volume libres 13 est définie par l'angle a que forme la direction de rayonnement 14 avec les lignes de champ magnétique 4 orientées perpendiculairement à la surface polaire magnétique 2. On a pour l'angle de rayonnement a la relation suivante : a = arcsin [c/(f Às)] Dans la relation ci-dessus, c est la vitesse d'ondes à l'intérieur de l'objet à contrôler 10, f est la fréquence du courant alternatif avec lequel le dispositif de bobines HF est alimenté et Às est l'écart géométrique à chaque fois entre deux tronçons de conducteur lla parcourus par des courants dans le même sens et adjacents chacun à un seul autre tronçon de conducteur 11b. Às est aussi appelé période de méandre. La longueur d'onde À avec laquelle des ondes élémentaires ultrasonores sont produites par chaque endroit de formation à l'intérieur de l'objet à contrôler 10 est déterminée seulement par la vitesse d'ondes c ainsi que par la fréquence f, c'est-à-dire c = f.À.

Grâce à la combinaison de la méthode de mesure de flux de dispersion proposée et de la production d'ultrasons orientés obliquement par rapport à la surface de l'objet à contrôler dans le cadre d'une conversion électromagnétique d'ultrasons, on améliore considérablement la fiabilité du diagnostic de contrôle lors de l'examen de gazoducs, d'autant que l'on peut déceler avec certitude différents types de défauts, notamment des fissures axiales et des défauts de corrosion axiaux, avec un seul « passage de racleur » sans avoir à soumettre pour autant à une rotation le racleur et les dispositifs de contrôle agencés dessus.

1 Liste des références 2,3 unité de magnétisation surface polaire magnétique 4 lignes de champ magnétique 5,6 aimant permanent 7 pièce de guidage de flux magnétique 8 support du type cadre 9 fixation élastique 10 objet à contrôler 11 conducteur électrique en forme de méandres 11a, llb tronçon de conducteurs 12 onde élémentaire 13 ultrasons 14 direction de propagation S générateur de signal HF E récepteur

Claims

REVENDICATIONS1. Dispositif pour le contrôle non destructif d'un objet à contrôler (10) contenant au moins des matériaux électriquement conducteurs et ferromagnétiques, avec un dispositif de mesure de flux de dispersion magnétique, qui comporte au moins une unité de magnétisation (1) avec deux surfaces polaires magnétiques (2, 3) qui sont tournées vers l'objet à contrôler (10), à distance l'une de l'autre et de polarisation contraire et par rapport auxquelles les lignes de champ magnétique produites par l'unité de magnétisation (1) sont orthogonales et au moins un détecteur de champ magnétique qui est ou peut être agencé entre les surfaces polaires magnétiques (2, 3), ainsi qu'avec au moins un dispositif de bobines HF qui est agencé au moins sur l'une des deux surfaces polaires magnétiques (2, 3) tournées vers l'objet à contrôler (10) de telle sorte que l'au moins un dispositif de bobines HF est traversé par les lignes de champ magnétique orientées orthogonalement par rapport à la surface polaire magnétique (2, 3), caractérisé en ce que le dispositif de bobines HF comporte au moins trois tronçons de conducteur (11a, 11b) s'étendant parallèlement les uns aux autres et agencés à équidistance les uns des autres et dans un plan orienté parallèlement à la surface polaire magnétique (2, 3), en ce que le dispositif de bobines HF est relié à un générateur de signal HF (S) pour la production d'un courant alternatif de fréquence f de telle sorte que le courant alternatif passant dans deux tronçons de conducteur (11a, 11b) voisins est orienté à chaque fois en sens contraire et/ou en ce que le dispositif de bobines HF est relié àun détecteur (E) pour la détection d'un courant alternatif de fréquence f induit dans le dispositif de bobines HF de telle sorte que le courant alternatif induit dans deux tronçons de conducteur (11a, 11b) voisins est orienté à chaque fois en sens contraire.
2. Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que le dispositif de bobines HF comporte au moins une bobine HF sous la forme d'un conducteur électrique, contenant au moins trois tronçons de conducteur (11a, 11b) et conçus en forme de méandres, qui prévoit à chaque fois deux extrémités de conducteur qui peuvent être reliées au générateur de signal HF (S) et/ou au détecteur (E).
3. Dispositif selon l'une des revendications 1 ou 2, caractérisé en ce que l'écart entre deux tronçons de conducteur (11a, 11b), entre lesquels un seul tronçon de conducteur est agencé, correspond à une longueur d'ondes trace Às avec laquelle peuvent être produits ou détectés des ultrasons (13) sous la forme d'ultrasons qui se propagent librement, c'est-à-dire indépendamment de la géométrie de l'objet à contrôler, à l'intérieur de l'objet à contrôler (10) et qui ont une direction de propagation (14) qui forme un angle a avec les lignes de champ magnétique orientées perpendiculairement à la surface polaire magnétique (2, 3), angle tel que : a = arcsin [c/(f Às)] avec c:= vitesse d'onde dans l'objet à contrôler f:= fréquence de courant alternatif Às:= longueur d'onde trace.
4. Dispositif selon l'une des revendications 1 à 3, caractérisé en ce qu'il est agencé sur l' au moins 35 une surface polaire magnétique (2, 3) un support (8)qui, lorsque l'unité de magnétisation (1) est pressée par une force contre l'objet à contrôler (10), forme entre l'objet à contrôler (10) et l'unité de magnétisation (1) un trajet de force le long duquel agit toute la force de pression exercée entre l'unité de magnétisation (1) et l'objet à contrôler (10).
5. Dispositif selon la revendication 4, caractérisé en ce que le support (8) entoure au moins en partie à la manière d'un cadre l'au moins un 10 dispositif de bobines HF.
6. Dispositif selon l'une des revendications 1 bis 5, caractérisé en ce que l'au moins un dispositif de bobines HF est fixé sur la surface polaire magnétique 15 (2, 3) de manière à pouvoir se déployer élastiquement au moins perpendiculairement à la surface polaire magnétique (2, 3).
7. Dispositif selon la revendication 6, caractérisé en ce que la fixation élastique est 20 choisie et conçue de telle sorte que, lorsque l'unité de magnétisation (1) est pressée par une force contre l'objet à contrôler (10), une pression apparaissant entre l'au moins un dispositif de bobines HF et l'objet à contrôler (10) est déterminée exclusivement par la 25 fixation élastique.
8. Dispositif selon l'une des revendications 6 ou 7, caractérisé en ce que la fixation élastique est conçue sous la forme d'un élastomère ou d'une unité à 30 ressort qui est inséré entre la surface polaire magnétique (2, 3) et l'au moins un dispositif de bobines.
9. Dispositif selon l'une des revendications 1 à 7, 35 caractérisé en ce que l'au moins un dispositif debobines HF comprend au moins une bobine HF conçue comme une bobine sans fer et/ou au moins une bobine HF enroulée autour d'un noyau, et en ce que le noyau est en un matériau diélectrique 5 ou ferritique.
10. Dispositif selon l'une des revendications 1 à 9, caractérisé en ce que l'unité de magnétisation (1) est conçue sous la forme d'un agencement à aimant 10 permanent ou à électroaimant, avec un noyau à aimant permanent ou magnétisable qui est conçu en forme de U et qui comporte les surfaces polaires magnétiques (2, 3) polarisées en sens contraire, ou avec deux noyaux à aimant permanent ou 15 électroaimants conçus séparément, auxquels est associée à chaque fois l'une des deux surfaces polaires magnétiques (2, 3) polarisées en sens contraire, sur lesquels est agencé à chaque fois au moins un dispositif de bobines HF qui est traversé par des 20 lignes de champ magnétique orientées perpendiculairement à la surface polaire magnétique respective (2, 3).
11. Dispositif selon l'une des revendications 1 à 10, 25 caractérisé en ce que l'au moins un dispositif de bobines HF forme conjointement à l'unité de magnétisation (1) au moins un transducteur électromagnétique d'ultrasons.
12. Dispositif selon l'une des revendications 1 à 30 10, caractérisé en ce que l'au moins un dispositif de bobines HF fait partie d'un transducteur électromagnétique d'ultrasons, et en ce que le transducteur électromagnétique 35 d'ultrasons comporte un agencement d'aimants qui estconçu et agencé de telle sorte que les lignes de champ magnétique produites par l'agencement d'aimants se superposent aux lignes de champ magnétique orientées perpendiculairement à la surface polaire magnétique (2, 3) respective de l'unité de magnétisation (1).
13. Utilisation du dispositif selon l'une des revendications 1 à 12 pour l'inspection de canalisations contenant des matériaux électriquement conducteurs et ferromagnétiques.
14. Utilisation selon la revendication 13, caractérisée en ce que le dispositif de mesure de flux de dispersion fait partie d'un racleur, et en ce que les tronçons de conducteur (11a, 11b) des dispositifs de bobines HF associés aux unités de magnétisation (1) sont orientés parallèlement à un axe longitudinal de canalisation pouvant être associé à la canalisation.
15. Procédé pour contrôler de manière non destructive un objet à contrôler (10) contenant au moins des matériaux électriquement conducteurs et ferromagnétiques en utilisant un dispositif selon l'une des revendications 1 à 12, selon lequel on produit ou détecte des ultrasons (13) sous la forme d'ultrasons qui se propagent librement, c'est-à-dire indépendamment de la géométrie de l'objet à contrôler, à l'intérieur de l'objet à contrôler (10) et qui ont une direction de propagation (14) qui est orientée obliquement par rapport aux lignes de champ magnétique orientées perpendiculairement à la surface polaire magnétique (2, 3).