FR3028042A1 - Dispositif et procede de detection de depots d'au moins un materiau ferromagnetique sur la paroi externe d'un tube - Google Patents
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Abstract
L'invention concerne un dispositif de détection de dépôts d'au moins un matériau ferromagnétique sur la paroi externe (20) d'un tube (2), comportant une sonde (1) comprenant : - un corps principal (10) définissant un axe principal (X) s'étendant selon une direction principale et une direction radiale perpendiculaire à la direction principale ; - au moins une source aimantée (A) excentrée par rapport à l'axe principal (X) du corps principal (10) et mobile selon la direction radiale par rapport au corps principal (10) ; - un capteur de mesure (12) du déplacement (d) de la source aimantée (A) dans la direction radiale ; - une unité de traitement (14) reliée au capteur de mesure (12) pour déterminer, en fonction du déplacement (d) mesuré, au moins une épaisseur (e) de dépôt dudit matériau ferromagnétique au droit de la source aimantée (A).
Description
DISPOSITIF ET PROCEDE DE DETECTION DE DEPOTS D'AU MOINS UN MATERIAU FERROMAGNETIQUE SUR LA PAROI EXTERNE D'UN TUBE La présente invention concerne le domaine général des dispositifs et des procédés de détection magnétique et plus particulièrement le domaine des dispositifs et des procédés de détection d'encrassement et/ou de colmatage par des dépôts de matériaux ferromagnétiques sur ou à proximité de tubes de refroidissement d'un générateur de vapeur d'un réacteur nucléaire à eau sous pression dit REP.
Dans le domaine des centrales électronucléaires de type REP selon l'acronyme " Réacteur à Eau sous Pression ", il est bien connu que la chaleur produite dans le coeur du réacteur est transmise au moyen d'un circuit fermé dit circuit primaire dans lequel circule de l'eau à un circuit dit secondaire dont l'eau transformée en vapeur alimente les turbines pour la production d'électricité. En référence à la figure 1 qui représente un générateur de vapeur en perspective déchirée, chaque centrale électronucléaire de type REP comportant généralement trois ou quatre générateurs de vapeur, ledit générateur de vapeur est constitué d'une enceinte de confinement 6 recevant le circuit primaire 61 et le circuit secondaire 62. L'échange thermique entre le circuit primaire 61 et le circuit secondaire 62 se fait à travers une pluralité de tubes 2 en U inversé. Les tubes 2 sont maintenus en place par des plaques entretoises 5 immobilisées par des tirants fixés en partie basse du générateur de vapeur. En référence à la figure 2 qui représente une vue en perspective d'un détail des plaques entretoises 5 et des tubes 2, lesdites plaques entretoises 5 comportent des trous 50 en forme de croix dits quadrifoliages ou trous quadrifoliés au travers desquels passent les tubes 2 cylindriques. Comme visible sur la figure 2a, illustrant en coupe transversale une plaque entretoise 5 et un tube 2 maintenu par cette plaque, chaque trou en forme de croix 50 présente un orifice de passage 51 pour un tube 2 associé obtenu au cours d'une première étape d'usinage, par exemple par perçage de la plaque 5 selon la ligne représentée en pointillés sur la figure 2a. Cet orifice de passage 51 présente une section transversale complémentaire à celle du tube 2 qui le traverse, ici une section transversale circulaire. Par ailleurs, chaque trou en forme de croix 50 présente quatre passages foliés PF1-PF4 communiquant avec l'orifice de passage 51 en étant régulièrement répartis dans la direction circonférentielle de cet orifice 51 et formés au cours d'une deuxième étape d'usinage de la plaque 5, par exemple par brochage. Ces passages foliés PF1PF4 permettent la circulation de la vapeur du circuit secondaire le long du tube 2 et à travers la plaque entretoise 5. Les bords de ces passages foliés PF1-PF4 rejoignent l'orifice de passage 51 au niveau de quatre lobes de matière dénommés isthmes 11-14 et définissant des zones de contact et de maintien du tube dans la direction radiale perpendiculaire à la direction longitudinale d'extension du tube. Ainsi, lorsqu'il est fait référence à des trous 50 en forme de croix dits quadrifoliés, il s'agit de trous 50 présentant un orifice de passage 51 pour le tube 2, quatre passages foliés PF1-PF4, de préférence régulièrement répartis dans la direction circonférentielle de l'orifice 51, et quatre isthmes 11-14.
En variante illustrée à la figure 3, les trous 50' formés dans les plaques entretoises 5 peuvent également présenter un orifice de passage 51' pour le tube 2, trois passages foliés PF1'-PF3', de préférence régulièrement répartis dans la direction circonférentielle de l'orifice 51', et trois isthmes 11'-13'. On dira alors que les plaques entretoises 5 sont pourvues de trous 50' dits trifoliés. Plus généralement, les trous formés dans les plaques entretoises 5 et traversés par les tubes 2 peuvent être N-foliés, ceux-ci présentant alors chacun un orifice de passage pour le tube, N passages foliés PF1-PFN, de préférence régulièrement répartis dans la direction circonférentielle de l'orifice de passage pour le tube, et N isthmes 11-1N.
Pour plus de détails sur ces trous de passage de tube formés dans les plaques entretoises, le lecteur pourra se référer au contenu du document EP0673714 au nom de la demanderesse. Dans la suite de la présente description, il sera fait référence à des trous quadrifoliés. Ainsi, en revenant à la figure 2, il est connu que des dépôts de colmatage 35 se forment au niveau des passages foliés PF entre la paroi externe 20 des tubes et les plaques entretoises 5. Ces dépôts 35 ont pour conséquence d'une part, en fonctionnement normal, de modifier les contraintes mécaniques sur les tubes 2 et d'autre part, en cas d'incident ou d'accident, d'augmenter les efforts sur les plaques d'entretoises 5 augmentant ainsi le risque de rupture des tubes 2. De plus, il est également connu que des dépôts dits d'encrassement se forment sur la paroi externe 20 des tubes 2 causant une diminution des performances de l'échange thermique dans le générateur de vapeur. Afin de supprimer ces dépôts de colmatage et/ou d'encrassement, il est bien connu de nettoyer les tubes et les plaques entretoises par des procédés de nettoyage chimiques. Ces procédés consistent à injecter des réactifs chimiques dans le circuit secondaire des générateurs de vapeur afin de déstructurer et dissoudre ces dépôts d'oxydes tels que des Magnétites. Toutefois, la quantité de réactifs à injecter dépend de la quantité présente d'oxydes dans les générateurs de vapeur et conditionne la quantité d'effluents à traiter résultants de la campagne de nettoyage.
La mesure précise de la quantité et de la position des dépôts d'oxydes dans les générateurs de vapeur permet également de déterminer de manière optimale la périodicité de telles campagnes de nettoyage. Par conséquent, il est préalablement nécessaire de déterminer de manière aussi fiable que possible la quantité des oxydes déposés sous forme 20 d'encrassement et/ou de colmatage sur la paroi externe des tubes. A cet effet, on connaît bien des dispositifs et des procédés de détection de dépôts de Magnétites utilisant une sonde axiale à courants de Foucault basse fréquence, ladite sonde étant introduite dans les tubes du générateur de vapeur, dont les mesures sont corrélées avec des images 25 télévisuelles ou des étalons en ligne représentatifs des dépôts rencontrés. Ce type de procédé présente l'inconvénient de nécessiter un temps d'analyse des acquisitions des données d'environ 1 mois grevant de manière considérable les coûts. De plus, les mesures obtenues par ce type de procédé présentent une faible précision. 30 On connaît, par ailleurs, le procédé et le dispositif de détection de dépôts décrit dans le brevet américain US4088946. Ledit dispositif comporte une sonde à courants de Foucault qui est déplacée à vitesse constante dans un tube pour détecter des dépôts. De la même manière que précédemment, cette sonde présente une faible précision et nécessite l'acquisition d'images vidéo. D'autres procédés et dispositifs de détection de dépôt sur la paroi 5 externe de tubes présentant les mêmes inconvénients sont notamment décrits dans la demande de brevet français FR2459490 et dans le brevet américain US4700134. L'un des buts de l'invention est donc de remédier à ces inconvénients en proposant un dispositif et un procédé détection de dépôts comportant au 10 moins un matériau ferromagnétique sur la paroi externe d'un tube, plus particulièrement destiné à la détection de dépôt sur ou à proximité des tubes d'un générateur de vapeur d'une centrale électronucléaire de type REP, de conception simple et peu onéreuse, et présentant une grande précision ainsi qu'une grande fiabilité. 15 Il a déjà été proposé par la société demanderesse dans sa demande de brevet français FR2931241 un dispositif de détection comportant, ainsi qu'illustré sur la figure 4, une sonde 105, par exemple à aimant(s) permanent(s), ainsi que des moyens 110 qui comportent un moteur électrique 120, un réducteur 160 et un arbre 150 et qui permettent, grâce à un système du type à 20 vis et écrou, de déplacer la sonde à l'intérieur du tube 115 avec un asservissement donné, par exemple à vitesse constante. Selon l'épaisseur des dépôts 165 ferromagnétiques (Nickel, Magnétite ou similaire) qui se trouvent sur ou à proximité de la paroi du tube 115, le courant d'alimentation du moteur varie. L'analyse de la variation de ce courant permet donc de détecter l'existence 25 d'encrassement ou de colmatage dans le tube. Cette solution permet de pallier un certain nombre de défauts de l'art antérieur mais présente elle-même des inconvénients. Dans cette solution, il est nécessaire de mesurer la variation d'intensité du courant d'alimentation du moteur électrique qui est asservi pour 30 assurer une vitesse constante de la sonde dans le tube. L'inconvénient est que cette mesure est bruitée par les nombreuses perturbations mécaniques inhérentes au dispositif de motorisation électrique guidant la sonde : mauvais rendements, frottements, problèmes de guidage et de positionnement. De plus, la sonde comprend nécessairement dans cette solution un moteur électrique, qui accentue l'encombrement et la longueur de la dite sonde, et rend son introduction dans les tubes difficile, en particulier pour les tubes situés en périphérie. Enfin, le temps nécessaire à la mise en oeuvre de l'acquisition des mesures est encore trop long, puisqu'il est nécessaire de positionner la sonde à l'entrée de chaque liaison tube/plaque entretoise, puis d'effectuer un aller-retour dans la zone du tube située au niveau de cette liaison, ce qui ralentit l'inspection complète du tube et la rend saccadée. De plus, le nombre de plaques entretoises peut être élevé. Par ailleurs, dans cette solution, la précision et la fiabilité de détermination de la position, à la fois selon l'axe et selon la périphérie/la circonférence du tube, des oxydes déposés sous forme d'encrassement et/ou de colmatage sur la paroi externe des tubes ne donnent pas entière satisfaction et nécessitent d'être améliorées. L'invention pallie tout ou partie de ces inconvénients, ainsi que des problèmes de l'art antérieur précités. A cet effet, l'invention propose un dispositif de détection de dépôts d'au moins un matériau ferromagnétique, tel que du Nickel, de la Magnétite ou similaire, sur la paroi externe d'un tube, le dispositif comprenant : - une sonde présentant : * un corps principal définissant un axe principal s'étendant selon une direction principale et une direction radiale perpendiculaire à la direction principale, et de préférence réalisée en matériau amagnétique ; * au moins une source aimantée excentrée par rapport à l'axe principal du corps principal et mobile selon la direction radiale par rapport au corps principal ; * un capteur de mesure du déplacement de la source aimantée dans la direction radiale ; - une unité de traitement reliée au capteur de mesure pour déterminer, en fonction du déplacement mesuré, au moins une épaisseur de dépôt dudit matériau ferromagnétique au droit de la source aimantée. Grâce à ces dispositions, l'invention propose un dispositif de détection de dépôts ferromagnétiques sur la paroi externe d'un tube présentant une structure simple, peu encombrante et permettant de déterminer de manière fiable et précise l'épaisseur de dépôt dudit matériau ferromagnétique au droit de la source aimantée. Par l'expression « excentrée dans la direction radiale par rapport à l'axe principal du corps principal » de la sonde, on entend que la source aimantée au repos, c'est à dire lorsqu'elle n'est pas soumise à l'attraction d'un dépôt ferromagnétique présent à son aplomb sur la paroi externe du tube, est décalée dans la direction radiale par rapport à l'axe principal du corps principal de la sonde. Comme on peut le constater, l'invention met en oeuvre une mesure du déplacement dans la direction radiale de la source aimantée, ce déplacement étant directement dépendant de la force d'attraction exercée sur la source aimantée par un dépôt présent sur la paroi externe du tube, au droit de la source aimantée, cette force étant elle-même dépendante de l'épaisseur dans la direction radiale de ce dépôt. Dans le dispositif de détection selon l'invention, l'unité de traitement déduit ainsi une épaisseur de dépôt du matériau ferromagnétique au droit de la source aimantée à partir du déplacement de la source aimantée dans la direction radiale en utilisant une loi d'étalonnage, par exemple stockée dans une mémoire de l'unité de traitement, et liant le déplacement de la source aimantée dans la direction radiale à une épaisseur de dépôt au droit de la source aimantée. Cette loi d'étalonnage est réalisée en laboratoire en plaçant la source aimantée de la sonde au droit de dépôts calibrés, autrement dit de dépôts présentant des dimensions prédéterminées, et en particulier des épaisseurs prédéterminées, placés sur la paroi externe d'un tube. Par ailleurs, grâce à un tel dispositif, lorsque la sonde est insérée à l'intérieur d'un tube présentant un axe de tube en faisant coïncider l'axe principal avec l'axe de tube et déplacée en translation le long de cet axe de tube, on pourra réaliser une cartographie précise et fiable des variations d'épaisseur de dépôt dans la direction radiale, autrement dit une cartographie précise et fiable du relief des dépôts sur la paroi externe du tube, au droit de la source aimantée, le long de l'axe de tube. Pour ce faire, la loi d'étalonnage mentionnée plus haut prendra avantageusement en compte la vitesse de déplacement en translation de la sonde le long de l'axe de tube. Selon une disposition avantageuse, le dispositif de détection selon l'invention comprend en outre un dispositif d'entraînement adapté pour entraîner la sonde en translation le long de la direction principale. De préférence, le dispositif d'entraînement en translation est motorisé et met en oeuvre un moteur d'entraînement et un système de transmission tel qu'un système vis/écrou transformant un mouvement de rotation du moteur en un mouvement de translation de la sonde le long de l'axe de tube lorsque cette sonde est insérée à l'intérieur du tube. Grâce à ces dispositions, la sonde pourra être déplacée à l'intérieur 15 du tube avec un asservissement donné, par exemple à vitesse constante. Avantageusement, le dispositif de détection comprend un capteur de position axiale de la sonde à l'intérieur du tube. Ainsi, le déplacement de la sonde à l'intérieur du tube pourra être motorisé via le dispositif d'entraînement, et monitoré via le capteur de position axiale ce qui permettra de déterminer en 20 continu la position axiale et l'épaisseur des dépôts présents sur la face externe du tube, au droit de la source aimantée. Selon une disposition avantageuse du dispositif de détection selon l'invention, la source aimantée est fixée au voisinage d'une extrémité libre d'une languette, de préférence réalisée en matériau amagnétique, flexible dans la 25 direction radiale, s'étendant essentiellement dans la direction principale et dont l'extrémité opposée est solidaire du corps principal. Dans une première forme de réalisation de l'invention, le capteur de mesure comprend au moins une jauge de contraintes fixée sur la languette flexible entre la source aimantée et l'extrémité solidaire du corps principal, ladite 30 jauge de contraintes transformant une déformation de la languette flexible résultant du déplacement de la source aimantée dans la direction radiale en un signal électrique représentatif de ce déplacement. Une telle jauge de contraintes a notamment pour avantage de présenter un encombrement réduit, en particulier dans la direction radiale, ce qui permet de réaliser une sonde présentant une structure simple et compacte. Cette propriété d'encombrement réduit est particulièrement importante, les tubes, tels que les tubes de générateurs de vapeur, à l'intérieur desquels la sonde est destinée à être insérée, présentant généralement un diamètre inférieur à 20 mm, de l'ordre de 16 mm. Dans une forme de réalisation alternative ou complémentaire, le capteur de mesure comprend une caméra adaptée pour mesurer directement le déplacement de la source aimantée dans la direction radiale ou le déplacement d'une mire associée à la source aimantée dans la direction radiale et fixée sur la languette flexible. Selon une disposition particulièrement avantageuse du dispositif de détection selon l'invention, la sonde comprend une pluralité de sources aimantées régulièrement réparties dans la direction circonférentielle.
Grâce à ces dispositions, pour une position axiale donnée de la sonde à l'intérieur du tube, on disposera d'autant de points de mesure d'épaisseur de dépôts sur la périphérie / le pourtour de la paroi externe de tube que la sonde comprend de sources aimantées. De cette manière, on pourra déterminer une cartographie précise et fiable des variations d'épaisseur de dépôt dans la direction radiale, autrement dit une cartographie précise et fiable du relief des dépôts sur la paroi externe du tube, au droit de chacune des sources aimantées, et tout au long de l'axe de tube. Ainsi, on pourra déterminer une distribution relativement fiable et précise des dépôts présents sur la paroi externe d'un tube à la fois le long de l'axe du tube et selon la périphérie du tube.
Ainsi, si la sonde comprend un nombre i de sources aimantées, pour une position axiale donnée de la sonde à l'intérieur du tube, on disposera de 360/i points de mesure d'épaisseur de dépôts sur la périphérie / le pourtour de la paroi externe de tube. Avantageusement, le dispositif de détection comprend en outre un dispositif de centrage de la sonde à l'intérieur du tube. Un tel dispositif de centrage aura notamment pour fonction d'assurer la coïncidence de l'axe principal du corps principal de la sonde avec l'axe de tube lorsque cette sonde est insérée à l'intérieur du tube. Dans un mode de réalisation, le dispositif de centrage comprend : - une embase s'étendant perpendiculairement à l'axe principal du corps principal, en étant centrée sur ledit axe principal et solidaire du corps principal, et ; - une pluralité de pattes flexibles dans la direction radiale, régulièrement réparties dans la direction circonférentielle et présentant chacune une extrémité solidaire de l'embase et une extrémité libre opposée, de préférence pourvue d'un bourrelet de contact, et adaptée pour venir en contact, le cas échéant via le bourrelet de contact, avec la paroi interne du tube en provoquant une déformation vers l'intérieur dans la direction radiale de la patte flexible associée. Ainsi, la sonde sera centrée à l'intérieur du tube dans lequel elle est insérée sous l'effet des efforts élastiques antagonistes exercés par les pattes flexibles sur la paroi interne du tube. Selon une autre disposition avantageuse de l'invention, le dispositif de détection comprend en outre un dispositif d'articulation permettant le pivotement de la sonde autour d'au moins un axe perpendiculaire à l'axe principal du corps principal. Un tel dispositif d'articulation pourra par exemple permettre à la sonde de naviguer le long de l'axe de tube en s'affranchissant d'éventuels défauts locaux de linéarité du tube. Avantageusement, le dispositif d'articulation comprend un élément flexible, tel qu'un ressort, un barreau élastomère ou encore une tige flexible, s'étendant essentiellement le long de l'axe principal de la sonde.
De préférence, le tube à l'intérieur duquel la sonde est destinée à être insérée présentant une forme de U inversé, un tel élément flexible présente à l'état non-fléchi, une longueur selon l'axe principal au moins égale à la moitié de la longueur de la boucle du U formée par le tube. Ainsi, la sonde pourra être introduite au moins jusqu'à la moitié de la boucle du U formée par le tube en passant par une des branches de ce U. Grâce à ces dispositions, il sera possible d'inspecter les dépôts présents sur la paroi externe d'un tube en forme de U inversé, tel qu'un tube de générateur de vapeur appartenant à une centrale électronucléaire de type REP, à la fois au niveau des branches rectilignes du U, que de la boucle du U. Selon une disposition particulière de la présente invention, la ou les sources aimantées comprend un aimant permanent.
La présente invention propose également un ensemble comprenant : - un tube présentant une paroi externe et un axe de tube ; - une plaque entretoise comprenant un trou traversant présentant un orifice de passage pour le tube, un nombre N de passages foliés et un nombre N d'isthmes, et ; - un dispositif de détection présentant l'une, l'autre ou des combinaisons des dispositions précédentes, dans lequel la sonde comprend un nombre 2N de sources aimantées. Selon ces dispositions, la sonde comprend le double de sources aimantée que le trou traversant des plaques entretoises maintenant les tubes en étant espacées les unes des autres le long de l'axe de tube comprennent d'isthmes ou de passages foliés. Ainsi, dans le cas de plaques entretoises à trous quadrifoliés maintenant le tube, la sonde sera prévue avec 8 sources aimantées. Dans le cas de plaques entretoises à trous trifoliés maintenant le tube, la sonde sera prévue avec 6 sources aimantées. Plus généralement, dans le cas de plaques entretoises à trous N-foliés maintenant le tube, la sonde sera prévue avec 2*N sources aimantées. Grâce à ces dispositions, on pourra prévoir de caler angulairement la sonde à l'intérieur du tube selon une position angulaire telle que les sources aimantées soient placées alternativement en regard d'un isthme et d'un passage folié lorsque la sonde atteint une position axiale selon l'axe de tube à laquelle ce tube traverse une plaque entretoise. Avantageusement, la sonde est insérée à l'intérieur du tube et déplacée le long de l'axe de tube en étant libre en rotation autour de l'axe de tube. Les plaques entretoises sont généralement réalisées en matériau ferromagnétique ; ainsi lorsque la sonde atteint une position axiale selon l'axe de tube à laquelle ce tube traverse une plaque entretoise, les isthmes du trou traversant accueillant le tube exerceront une attraction sur les sources aimantées supérieure à celle exercée par les bords des passages foliés. En prévoyant une possibilité de rotation libre de la sonde autour de l'axe de tube, la sonde pourra se caler angulairement de manière automatique / autonome par rapport à la plaque entretoise, une source aimantée sur deux se plaçant angulairement de manière automatique / autonome en regard d'un isthme, les autres sources aimantées étant alors angulairement en regard des passages foliés. En variante, le dispositif de détection comprend un dispositif de blocage permettant de sélectivement bloquer/débloquer la rotation de la sonde autour de l'axe de tube lorsque la sonde est insérée à l'intérieur du tube. Ainsi, on pourra par exemple choisir de ne débloquer la sonde en rotation autour de l'axe de tube que lorsque la sonde atteint une position axiale selon l'axe de tube à laquelle ce tube traverse une plaque entretoise. Selon une disposition avantageuse de l'invention, le dispositif de détection comprend un capteur de position angulaire de la sonde à l'intérieur du 15 tube. La présente invention propose également un procédé de détection de dépôts d'au moins un matériau ferromagnétique sur la paroi externe d'un tube présentant un axe de tube, comprenant les étapes suivantes de : - mise à disposition d'un dispositif de détection présentant l'une, 20 l'autre ou des combinaisons des dispositions précédentes ; - insertion de la sonde à l'intérieur du tube en faisant coïncider l'axe principal de la sonde avec l'axe de tube ; - mesure du déplacement de la source aimantée de la sonde dans la direction radiale ; 25 - détermination d'au moins une épaisseur de dépôt dudit matériau ferromagnétique au droit de la source aimantée à partir du déplacement mesuré. Avantageusement, le procédé comprend en outre une étape de déplacement de la sonde le long de l'axe de tube. De préférence, l'étape de détermination d'au moins une épaisseur de 30 dépôt dudit matériau ferromagnétique au droit de la source aimantée comprend une étape de comparaison du déplacement mesuré avec un modèle de référence. Selon une disposition avantageuse de l'invention, le procédé comprend une étape préalable d'étalonnage / de tarage de la sonde visant à établir le modèle de référence. Une telle étape d'étalonnage permettra de déterminer la réponse de la sonde lorsqu'elle est insérée à l'intérieur d'un tube dont la surface est dépourvue de dépôt. En effet, dans le cas d'un tube réalisé en matériau ferromagnétique, la ou les sources aimantées seront soumises à l'attraction du tube en lui-même, cette attraction résultant en un déplacement dans la direction radiale de la ou des sources aimantées qu'il conviendra de prendre en compte pour déterminer les déplacements de cette ou ces sources aimantées dans la direction radiale dus à la présence de dépôts ferromagnétiques sur la paroi externe du tube lors de l'étape subséquente de détermination d'épaisseurs de dépôt. Par ailleurs, au cours de cette étape d'étalonnage on pourra déterminer la réponse de la sonde lorsqu'elle est insérée à l'intérieur d'un tube dont la surface est dépourvue de dépôt et traversant une plaque entretoise dépourvue de dépôt également. En effet, et comme indiqué plus haut, les plaques entretoises sont généralement réalisées en matériau ferromagnétique ; ainsi la ou les sources aimantées seront soumises à l'attraction de la plaque entretoise en elle-même, cette attraction résultant en un déplacement dans la direction radiale de la ou des sources aimantées qu'il conviendra de prendre en compte pour déterminer les déplacements de cette ou ces sources aimantées dans la direction radiale dus à la présence de dépôts ferromagnétiques sur la paroi externe du tube et/ou à l'intérieur des passages foliés de la plaque entretoise lors de l'étape subséquente de détermination d'épaisseurs de dépôt.
Lors de cette détermination de réponse de la sonde lorsqu'elle est insérée à l'intérieur du tube étalon traversant la plaque entretoise, la sonde pourra être laissée libre en rotation autour de l'axe de tube de sorte à pouvoir se caler angulairement de manière automatique / autonome par rapport à la plaque entretoise tel que décrit précédemment, une source aimantée sur deux se plaçant angulairement de manière automatique / autonome en regard d'un isthme, les autres sources aimantées étant alors angulairement en regard des passages foliés. En variante, on pourra prévoir de caler angulairement de manière forcée la sonde par rapport à la plaque entretoise. Enfin, au cours de cette étape d'étalonnage on pourra déterminer la réponse de la sonde lorsqu'elle est insérée à l'intérieur d'un tube dont la surface est dépourvue de dépôt et traversant une plaque entretoise dépourvue de dépôt également en étant centré par rapport à un axe central de l'orifice de passage pour le tube de la plaque entretoise. En effet, grâce à la détermination d'une telle réponse de la sonde au cours de l'étape préalable d'étalonnage, le procédé selon l'invention sera également capable de détecter un défaut de centrage du tube dans l'orifice de passage de la plaque entretoise.
L'invention propose en outre un produit programme informatique comprenant des instructions pour mettre en oeuvre le procédé tel que décrit précédemment, lors d'une exécution de ce programme par un processeur. D'autres caractéristiques et avantages de l'invention apparaîtront au cours de la description suivante d'une de ses formes de réalisation, donnée à titre d'exemple non limitatif, en regard des dessins joints. Sur les dessins : - la figure 1 est une vue en perspective déchirée d'un générateur de vapeur équipant des centrales électronucléaires de type REP ; - la figure 2 est une vue en perspective d'un détail des tubes passant dans les trous traversant quadrifoliés d'une plaque entretoise, les passages foliés de ces trous traversant présentant des dépôts dits de colmatage ; - la figure 2a représente en coupe transversale un tube traversant une plaque entretoise pourvue d'un trou traversant quadrifolié ; - la figure 3 représente en coupe transversale un tube traversant une plaque entretoise pourvue d'un trou traversant trifolié ; - la figure 4 est une vue schématique, en coupe longitudinale, d'un dispositif de détection selon l'art antérieur introduit dans un tube dont la paroi externe présente un dépôt d'encrassement ; - la figure 5 est une vue schématique, en coupe longitudinale, d'un dispositif de détection selon une forme de réalisation de l'invention introduit dans un tube dont la paroi externe présente un dépôt d'encrassement ; - la figure 6 est une demi-vue schématique, en coupe longitudinale, d'un capteur de mesure selon une première forme de réalisation de l'invention équipant la sonde du dispositif de détection et mettant en oeuvre un jauge de contrainte ; - la figure 7 est une demi-vue schématique, en coupe longitudinale, d'un capteur de mesure selon une forme de réalisation alternative ou complémentaire de l'invention équipant la sonde du dispositif de détection et mettant en oeuvre une caméra ; - la figure 8 est une vue en perspective illustrant un mode de réalisation préféré de la sonde du dispositif de détection selon l'invention ; - la figure 9 est une vue en perspective illustrant le corps principal de la sonde du dispositif de détection équipé d'un capteur de mesure selon une première forme de réalisation mettant en oeuvre des jauges de contrainte ; - la figure 10 est une vue en perspective illustrant le corps principal de la sonde du dispositif de détection équipé d'un capteur de mesure selon une forme de réalisation alternative ou complémentaire mettant en oeuvre un caméra ; - la figure lla est une vue schématique en coupe longitudinale de la sonde selon l'invention insérée dans un tube dont la paroi externe est dépourvue 20 de dépôts d'encrassement ; - la figure llb est une vue schématique en coupe transversale selon la ligne XI-XI de la figure lia; - la figure 11c représente la réponse de la sonde selon l'invention déplacée le long d'une portion axiale du tube dont la paroi externe est dépourvue 25 de dépôts d'encrassement ; - la figure 12a est une vue schématique en coupe longitudinale de la sonde selon l'invention insérée dans un tube dont la paroi externe présente au niveau d'une portion axiale un dépôt d'encrassement ; - la figure 12b est une vue schématique en coupe transversale selon 30 la ligne XII-XII de la figure 12a ; - la figure 12c représente la réponse de la sonde selon l'invention déplacée le long de la portion axiale du tube présentant le dépôt d'encrassement ; - la figure 13a est une vue schématique en coupe longitudinale de la sonde selon l'invention insérée dans un tube dont la paroi externe est dépourvue de dépôt d'encrassement, au niveau d'une portion axiale dans laquelle le tube traverse une plaque entretoise dont le trou traversant est dépourvu de dépôt de colmatage, le tube traversant la plaque entretoise en étant centré à l'intérieur de l'orifice de passage ; - la figure 13b est une vue schématique en coupe transversale selon la ligne XIII-XIII de la figure 13a ; - la figure 13c représente la réponse de la sonde selon l'invention déplacée le long de la portion axiale du tube dans laquelle le tube traverse la plaque entretoise en étant centré à l'intérieur de l'orifice de passage ; - la figure 14a est une vue schématique en coupe longitudinale de la sonde selon l'invention insérée dans un tube dont la paroi externe présente un dépôt d'encrassement, au niveau d'une portion axiale dans laquelle le tube traverse une plaque entretoise dont le trou traversant présente un dépôt de colmatage ; - la figure 14b est une vue schématique en coupe transversale selon la ligne XIV-XIV de la figure 14a ; - la figure 14c représente la réponse de la sonde selon l'invention déplacée le long de la portion axiale du tube dans laquelle le tube dont la paroi externe présente un dépôt d'encrassement et traverse la plaque entretoise dont le trou traversant présente des dépôts de colmatage ; - la figure 15a est une vue schématique en coupe transversale de la sonde selon l'invention insérée dans un tube dont la paroi externe est dépourvue de dépôt d'encrassement, au niveau d'une portion axiale dans laquelle le tube traverse une plaque entretoise dont le trou traversant est dépourvu de dépôt de colmatage, le tube traversant la plaque entretoise en étant décentré à l'intérieur de l'orifice de passage ; - la figure 15b st une vue schématique en coupe transversale selon la ligne XV-XV de la figure 15a ; - la figure 15c représente la réponse de la sonde selon l'invention déplacée le long de la portion axiale du tube dans laquelle le tube traverse la plaque entretoise en étant décentré à l'intérieur de l'orifice de passage. Sur les différentes figures, les mêmes références désignent des éléments identiques ou similaires.
Les figures 1 à 4 ont déjà été commentées dans la partie introductive de la présente description. En référence à la figure 5, on va maintenant décrire un dispositif de détection selon une forme de réalisation élémentaire de l'invention. Sur cette figure 5, on a représenté en coupe longitudinale un tube 2 présentant un axe de tube T, une paroi intérieure 21 et une paroi extérieure 20. La paroi extérieure ou externe 20 de ce tube 2 présente localement un dépôt d'encrassement D comprenant au moins un matériau ferromagnétique, tel que du Nickel, de la Magnétite ou similaire. Ce dépôt D s'étend dans une plage axiale donnée et peut s'étendre sur tout le pourtour, sur toute la périphérie de la paroi externe 20 du tube, ou s'étendre sur une plage angulaire inférieure à 360°. De même, l'épaisseur du dépôt D peut être constante ou non dans la direction axiale et dans la direction circonférentielle du tube 2. Dans la suite de la description, le tube 2 considéré présente une section circulaire. Ce tube pourra toutefois présenter une section autre, telle qu'une section ovale ou polygonale sans sortir du cadre de la présente invention. Le dispositif de détection selon l'invention comprend une sonde 1 comprenant un corps principal 10 définissant un axe principal X qui s'étend selon une direction principale, et une direction radiale perpendiculaire à la direction principale (dans un souci de clarté, les éléments du dispositif de détection n'ont pas été hachurés sur la figure 5). La sonde 1 est adaptée pour être insérée à l'intérieur du tube 2, en faisant coïncider l'axe principal X du corps principal 10 de la sonde avec l'axe de tube T, et pour être déplacée à l'intérieur du tube 2 le long de l'axe de tube T de façon à détecter et caractériser des dépôts de matériau ferromagnétique éventuellement présents sur la paroi externe 20 du tube 2. La sonde 1 selon l'invention comprend également une source aimantée A, excentrée par rapport à l'axe principal X et mobile selon la direction radiale. Par excentrée par rapport à l'axe principal X, on entend que, lorsqu'elle n'est pas soumise à une force d'attraction magnétique exercée par exemple par un dépôt D de matériau ferromagnétique, la source aimantée A est dans une position initiale dans la direction radiale qui est décalée par rapport à l'axe principal X. Cette caractéristique permet de faire en sorte que la source aimantée ne soit pas « aveugle » à / puisse détecter un dépôt D qui présenterait une symétrie par rapport à l'axe principal X; en effet, si la source aimantée A était en position initiale (c'est-à-dire non soumise à l'attraction magnétique exercée par un dépôt ferromagnétique) centrée sur l'axe principal X, les forces d'attraction exercées sur elle par un dépôt symétrique par rapport à l'axe principal X, tel qu'un dépôt présentant une épaisseur constante et s'étendant sur toute la périphérie de la paroi externe 20 du tube, s'annuleraient et la source aimantée A resterait immobile dans la direction radiale.
Dans toute la description qui va suivre, la ou les sources aimantées A sont réalisée sous la forme d'aimants permanents. En variante, on peut prévoir de réaliser cette ou ces sources aimantées sous la forme d'électroaimants pilotés. Ainsi, sur la figure 5, le corps principal 10 présente une languette flexible 11 décalée dans la direction radiale par rapport à l'axe principal X, s'étendant dans la direction principale et présentant une première extrémité 111 solidaire du corps principal, et une extrémité libre opposée 110. La source aimantée A est fixée sur la languette flexible 11, au voisinage de l'extrémité libre 110. Ainsi, dans le mode de réalisation illustré sur cette figure 5, la source aimantée A est mobile selon la direction radiale grâce à la flexibilité de la languette flexible 11 à l'extrémité de laquelle elle est fixée. En variante, on pourrait prévoir de fixer la source aimantée au voisinage d'une extrémité libre d'un bras articulé sur le corps principal au niveau de son extrémité opposée. Un tel bras articulé, en position initiale (lorsque la source aimantée n'est pas attirée dans la direction radiale par un matériau ferromagnétique), pourra avantageusement être maintenu orienté sensiblement dans la direction principale par le biais d'une butée, éventuellement une butée élastique. Selon une autre variante, la source aimantée pourrait également être fixée sur un élément central solidaire du corps principal via un élément conférant à la source aimantée une mobilité dans la direction radiale ; un tel élément peut par exemple être réalisé sous la forme d'un élément élastique tel qu'un ressort ou encore un bloc élastomère. La sonde 1 du dispositif de détection selon l'invention comprend en outre un capteur de mesure 12 permettant de mesurer le déplacement d de la source aimantée A dans la direction radiale. Ainsi, ce capteur de mesure observe, à mesure que la sonde 1 est déplacée le long de l'axe de tube T à l'intérieur du tube 2, la position dans la direction radiale de la source aimantée A, et mesure, à chaque point de mesure dans la direction axiale, un éventuel déplacement d dans la direction radiale de cette source aimantée A résultant de l'attraction de la source aimantée par un dépôt ferromagnétique présent sur la paroi externe 20 du tube 2, ce déplacement étant proportionnel à l'épaisseur e du dépôt dans la direction radiale. Le capteur de mesure 12 est relié à une unité de traitement 14 capable de déterminer, à chaque point de mesure dans la direction axiale, une épaisseur e de dépôt de matériau ferromagnétique sur la paroi externe 20 du 20 tube 2 au droit de la source aimantée A, en fonction du déplacement d dans la direction radiale de la source aimantée A mesuré par le capteur de mesure 12. La sonde 1 représentée sur la figure 5 comprend avantageusement un dispositif de centrage 16 permettant de faire coïncider l'axe principal X de la sonde avec l'axe de tube T lorsque la sonde 1 est insérée à l'intérieur du tube 2. 25 Comme visible sur cette figure 5, le dispositif de centrage 16 comprend une embase 160 s'étendant perpendiculairement à l'axe principal X de la sonde 1 en étant centrée sur celui-ci. Cette embase 160 est solidaire du corps principal 10 de la sonde 1. Par ailleurs, le dispositif de centrage 16 comprend une pluralité de 30 pattes 161 flexibles dans la direction radiale, présentant chacune une extrémité 162 solidaire de l'embase 160 et une extrémité libre opposée 163. Ces pattes flexibles 161 sont régulièrement réparties dans la direction circonférentielle.
Ainsi, si le dispositif de centrage 16 présente deux pattes flexibles 161, celles-ci sont diamétralement opposées ; si le dispositif de centrage 16 présente trois pattes flexibles 161, celles-ci sont agencées à 1200 les unes des autres dans la direction circonférentielle.
Les extrémités libres 163 des pattes flexibles 161 peuvent être pourvues de bourrelets de contact 164 adaptés pour entrer en contact avec la paroi interne 21 du tube 2. En variante, les extrémités libres 163 des pattes flexibles 161 peuvent être prévues pour entrer directement en contact avec la paroi interne 21 du tube 2.
Les éléments du dispositif de centrage 16 sont dimensionnés pour que les pattes flexibles 161 fléchissent élastiquement vers l'intérieur dans la direction radiale lorsque la sonde 1 est insérée à l'intérieur du tube 2. De cette manière, la sonde 1 est centrée à l'intérieur du tube 2 dans lequel elle est insérée sous l'effet des efforts élastiques antagonistes exercés par les pattes flexibles 161 sur la paroi interne 21 du tube 2. Avantageusement, la sonde 1 est pourvue d'un dispositif d'articulation 4 autorisant le pivotement de la sonde 1 autour d'au moins un axe perpendiculaire à l'axe principal X. Ainsi, le déplacement de la sonde 1 le long de l'axe de tube T ne sera pas entravé par un éventuel défaut de linéarité du tube 2.
Plus généralement, un tel dispositif d'articulation permettra de déplacer la sonde 1 le long de l'axe de tube T, y compris si cette axe présente une courbure comme par exemple au niveau de la boucle d'un U. Le dispositif de détection comprend en outre avantageusement un dispositif d'entraînement 3 adapté pour entraîner la sonde en translation le long de l'axe de tube T. Un tel dispositif d'entraînement 3 pourra par exemple mettre en oeuvre un moteur d'entraînement associé à un dispositif de transmission, et pourra être équipé d'un capteur de position 30 de la sonde 1 dans la direction axiale. Un tel dispositif d'entraînement 3 peut par ailleurs être équipé d'un dispositif de blocage / déblocage 31 en rotation autour de l'axe principal X du corps principal 10 de la sonde 1. Ainsi, le corps principal 10 peut être sélectivement laissé libre en rotation autour de l'axe principal X ou au contraire bloqué / fixe en rotation autour de l'axe principal X au moyen du dispositif de blocage / déblocage 31. Le dispositif de détection peut également être équipé d'un capteur de position angulaire 32 du corps principal 10 de la sonde 1 autour de l'axe principal X. Comme visible sur la figure 5, le dispositif d'entraînement en translation 3, le dispositif de blocage/déblocage en rotation 31, le capteur de position axiale 30, le capteur de position angulaire 32 et le capteur de mesure 12 de déplacement dans la direction radiale de la source aimantée A communiquent directement ou indirectement avec l'unité de traitement 14. La figure 6 représente de manière schématique le comportement d'une source aimantée A telle que représentée sur la figure 5 lorsque la sonde 1, déplacée à l'intérieur du tube 2 selon la flèche F, arrive au droit d'un premier dépôt D1 présentant une première épaisseur epl et lorsque la sonde 1 arrive au droit d'un deuxième dépôt D2 présentant une deuxième épaisseur ep2 supérieure à l'épaisseur epl . Comme mentionné précédemment, le déplacement de la source aimantée A dans la direction radiale, résultant de la force d'attraction magnétique d'un dépôt ferromagnétique sur la source aimantée A et provoquant la flexion de la languette flexible 11 sur laquelle la source aimantée A est fixée, est proportionnel à l'épaisseur du dépôt dans la direction radiale, au droit de la source aimantée A. Ainsi, sur la figure 6, lorsque la sonde est déplacée selon la flèche F, la source aimantée A arrive à l'aplomb du premier dépôt D1 et est attirée par ce dépôt D1 ce qui provoque la flexion vers l'extérieur dans la direction radiale de la languette flexible 11 selon un premier angle al et un premier déplacement dl correspondant de la source aimantée A dans la direction radiale. Lorsque la sonde est déplacée plus avant selon la flèche F, la source aimantée A arrive à l'aplomb du deuxième dépôt D2 d'épaisseur supérieure à celle du premier dépôt, et est attirée par ce dépôt D2 ce qui provoque la flexion vers l'extérieur dans la direction radiale de la languette flexible 11 selon un deuxième angle a2 supérieur au premier angle al et un deuxième déplacement d2 supérieur au premier déplacement dl correspondant de la source aimantée A dans la direction radiale. On notera que ces déplacements dl et d2 sont mesurés par rapport à la position initiale dans la direction radiale de la source aimantée A telle que mentionnée plus haut, c'est-à-dire la position dans la direction radiale de la source aimantée A lorsqu'elle n'est soumise à aucune attraction magnétique exercée par un dépôt ferromagnétique présent sur la paroi externe 20 du tube 2. Comme on le verra par la suite, si le tube 2 à l'intérieur duquel la sonde 1 est destinée à être insérée est réalisé en un matériau ferromagnétique, il conviendra de soustraire au déplacement dans la direction radiale de la source aimantée A mesuré, le déplacement dans la direction radiale de la source aimantée A du à l'attraction de cette source A par le tube en lui-même pour déterminer le déplacement dans la direction radiale de la source aimantée A du à l'attraction de cette source A par un dépôt d'encrassement et en déduire l'épaisseur de ce dépôt.
Ainsi, pour mesurer le déplacement de la source aimantée A dans la direction radiale du à la présence d'un dépôt sur la paroi externe 20 du tube 2, on prendra comme référence la position d'origine dans la direction radiale de la source aimantée A lorsque la sonde est insérée dans un tube non encrassé, tel qu'un tube étalon dont la paroi externe est dépourvue de quelconque dépôt.
Dans le mode de réalisation de la figure 6, le capteur de mesure 12 comprend une jauge de contrainte 120 fixée sur la languette flexible 11, et plus spécifiquement sur la face intérieure dans la direction radiale et/ou sur la face extérieure dans la direction radiale de la languette flexible 11. La jauge de contrainte 120 est fixée sur la languette flexible 11, entre l'extrémité 111 solidaire du corps principal 10 et la source aimantée A. Une telle jauge de contrainte 120 est adaptée pour transformer une déformation en flexion de la languette flexible 11 résultant du déplacement de la source aimantée A dans la direction radiale en un signal électrique représentatif de ce déplacement. Ce signal électrique est alors envoyé à l'unité de traitement 14 en déduira une épaisseur e de dépôt au droit de la source aimantée A dans la direction radiale, à chaque point de mesure dans la direction axiale. En variante ou en complément, et tel qu'illustré sur la figure 7, le capteur de mesure 12 peut également comprendre une caméra 121 adaptée pour mesurer directement le déplacement de la source aimantée A dans la direction radiale. Dans le mode de réalisation illustré sur la figure 7, le capteur de mesure 12 comprend donc une caméra 121, centrée sur l'axe principal X et dont le champ de vision permet d'observer le déplacement dans la direction radiale de l'extrémité libre 110 de la languette flexible 11 portant la source aimantée A. Plus précisément, dans ce mode de réalisation, l'extrémité libre 110 de la languette flexible 11 porte sur la face intérieure dans la direction radiale une mire 122, et la caméra 121 est adaptée pour mesurer le déplacement de cette mire 122 dans la direction radiale et transmettre à l'unité de traitement 14, à chaque point de mesure dans la direction axiale, la position de la mire 121 dans la direction radiale. L'unité de traitement 14 sera alors capable de déduire de ces positions successives de la mire dans la direction radiale, à mesure que la sonde avance le long de l'axe de tube T, la position de la source aimantée A dans la direction radiale à chaque point de mesure dans la direction axiale. L'unité de traitement 14 interprète alors les variations de position de la source aimantée A dans la direction radiale, par rapport à la position initiale de la source aimantée A dans la direction radiale, en déplacement de la source aimantée A et en déduit, pour chaque point de mesure dans la direction axiale, une épaisseur e de dépôt ferromagnétique sur la paroi externe 20 du tube 2. On notera que, à la manière de la figure 5, les éléments du dispositif de détection n'ont pas été hachurés sur les figures 6 et 7 dans un souci de clarté.
La figure 8 illustre en perspective une forme de réalisation préférée de la sonde du dispositif de détection selon l'invention. Sur cette figure 8, la sonde 1 comprend une pluralité de huit sources aimantées A1-A8 régulièrement réparties selon la direction circonférentielle. Chacune de ces sources aimantées A1-A8 est fixée au voisinage de l'extrémité libre 110 d'une languette flexible associée 11, ces languettes 11 étant séparées les unes des autres par des fentes s'étendant dans la direction principale. Pour plus de clarté, on a représenté seul sur la figure 9 le corps principal 10 de la sonde 1 de la figure 8, ce corps principal 10 étant équipé de huit languettes flexibles 11 portant chacune une source aimantée Al -A8 et deux jauges de contraintes 120 prévues respectivement sur la face intérieure et sur la face extérieure de chaque languette 11, entre l'extrémité 111 solidaire du corps principal 10 et la source aimantée A1-A8 correspondante. Ainsi, les sources aimantées A1-A8 de la sonde 1 selon la figure 9 sont agencées selon une configuration en octogone. En multipliant le nombre de sources aimantées réparties selon la direction circonférentielle, on augmente le nombre de point de mesure selon la périphérie du tube 2 dans lequel la sonde 1 est insérée. Ainsi, avec la sonde 1 selon le mode de réalisation illustré sur les figures 8 et suivantes, pour chaque point de mesure dans la direction axiale, on va disposer de huit points de mesure selon la direction circonférentielle, à savoir un point de mesure tous les 45°.
La figure 10 est analogue à la figure 9 et vise à illustrer une sonde similaire à la sonde de la figure 9, mais dont le capteur de mesure met en oeuvre une caméra 121 adaptée pour observer la position radiale de mires 122 associées à chacune des languettes flexibles 11 sur lesquelles sont agencées les sources aimantées, et à mesurer directement le déplacement des sources aimantées dans la direction radiale à partir de l'observation de l'évolution de ces positions radiales, d'un point de mesure dans la direction axiale au suivant, et par rapport à la position initiale de la source aimantée A dans la direction radiale Comme visible sur cette figure 10, dans ce mode de réalisation, une unique caméra 121 sera adaptée pour observer la position radiale de l'ensemble des huit mires 122 associées aux huit sources aimantées Al -A8. En revenant à la figure 8, dans le mode de réalisation préféré du dispositif de détection selon l'invention, la sonde 1 présente une extrémité distale 100 libre et bombée visant à faciliter l'introduction de la sonde 1 à l'intérieur du tube 2.
La sonde 1 comprend par ailleurs, en amont de l'extrémité distale 100 dans la direction principale, deux dispositifs de centrage 16 prévus de part et d'autre du corps principal 10 de la sonde dans la direction principale. Chacun de ces dispositifs de centrage 16 comprend une embase 160 et une pluralité de pattes flexibles 161 pourvues à leur extrémité libre 163 d'un bourrelet de contact 164 telles que décrites en relation avec la figure 5, ces pattes flexibles étant régulièrement réparties selon la direction circonférentielle.
Dans le mode de réalisation de la figure 8, chaque dispositif de centrage 16 comprend huit pattes flexibles 161, sensiblement alignées angulairement avec les languettes flexibles 11 du corps principal 10 de la sonde 1 portant chacune une source aimantée Al -A8. Par ailleurs, le dispositif de détection illustré sur la figure 8 comprend, en amont de l'ensemble comprenant les deux dispositifs de centrage 16 et le corps principal 10 équipé des languettes flexibles 11 supportant les sources aimantées A1-A8 dans la direction principale, deux dispositifs d'articulation 4, se présentant sous la formes de ressorts hélicoïdaux dont l'axe est confondu avec l'axe principal X du corps principal 10 de la sonde 1 et reliés entre eux via un centreur 41. Tel qu'illustré sur la figure 8, un centreur 41 peut être réalisé sous la forme d'un élément annulaire dont les dimensions extérieures sont légèrement inférieures aux dimensions intérieures du tube 2, et dont la surface extérieure dans la direction radiale est prévue pour entrer en contact de la paroi interne 21 du tube 2 lorsque le corps principal 10 de la sonde 1 pivote légèrement autour d'un ou plusieurs axes perpendiculaires à l'axe principal X pour suivre un trajet d'axe de tube T qui ne serait pas parfaitement rectiligne, et en particulier au niveau des boucles du U inversé que peut former un tel tube 2. En amont des dispositifs d'articulation 4, la sonde selon le mode de réalisation de la figure 8 est par ailleurs équipée d'une gaine de propulsion 33 centrée sur l'axe principal X et reliée au dispositif d'entraînement 3 en translation de la sonde le long de l'axe de tube T. Dans le mode de réalisation de la figure 8, le capteur de mesure de déplacement 12 des sources aimantées A1-A8 met en oeuvre des jauges de contraintes 120 telles que définies précédemment, notamment en relation avec les figures 6 et 9. En variante ou en complément, on peut prévoir d'équiper la sonde de la figure 8 d'une caméra 121, éventuellement associée à des mires 122 prévues aux extrémités libres 110 des pattes flexibles 11 supportant les sources aimantées A1-A8, adaptée pour mesurer le déplacement dans la direction radiale de ces sources aimantées A1-A8, tel que cela a été décrit précédemment, notamment en relation avec les figures 7 et 10. De préférence, quel que soit le mode de réalisation considéré, les éléments de la sonde situés à proximité des sources aimantées A1-A8, tels que le corps principal 10 et les languettes flexibles 11, sont réalisés en matériau amagnétique de façon à ne pas exercer d'attraction magnétique sur les sources aimantées A1-A8, et à ne pas perturber la détermination des épaisseurs de dépôts présents sur la paroi externe 20 du tube 2 au droit des sources aimantées déduites des déplacement dans la direction radiale de ces sources aimantées. Selon un autre aspect de la présente invention, on propose un ensemble comprenant un dispositif de détection tel que décrit précédemment, un tube 2 présentant une paroi externe 20 et un axe de tube T et une plaque entretoise 5 telle qu'une plaque entretoise 5 décrite en relation avec les figures 2 et 2a ou avec la figure 3, et dans lequel le nombre de sources aimantées portées par le corps principal 10 la sonde 1 du dispositif de détection est déterminé en fonction des caractéristiques du trou traversant 50 destiné à recevoir le tube 2. Plus précisément, si la plaque entretoise 5 présente un trou traversant 50 quadrifolié, c'est-à-dire présentant un orifice de passage 51 de section transversale complémentaire à la section transversale du tube 2, quatre passages foliés PF1-PF4 et quatre isthmes 11-14, alors le corps principal 10 de la sonde sera équipé de huit sources aimantées Al -A8. De même, si la plaque entretoise 5 présente un trou traversant 50 trifolié, c'est-à-dire présentant un orifice de passage 51 de section transversale complémentaire à la section transversale du tube 2, trois passages foliés PF1'- PF3' et trois isthmes 11'-13', alors le corps principal 10 de la sonde sera équipé de six sources aimantées Al -A6. Plus généralement, on choisira le nombre de sources aimantées portées par le corps principal de la sonde comme étant le double du nombre de passages foliés ou d'isthmes du trou traversant de la plaque entretoise 5. Grâce à ces dispositions, on pourra prévoir de caler angulairement la sonde à l'intérieur du tube selon une position angulaire telle que les sources aimantées soient placées alternativement en regard d'un isthme et d'un passage folié lorsque la sonde atteint une position axiale selon l'axe de tube à laquelle ce tube traverse une plaque entretoise. En prévoyant une possibilité de rotation libre de la sonde 1 autour de l'axe de tube T, la sonde 1 pourra se caler angulairement de manière automatique / autonome par rapport à la plaque entretoise 5, une source aimantée sur deux se plaçant angulairement de manière automatique / autonome en regard d'un isthme, les autres sources aimantées étant alors angulairement en regard des passages foliés.
Selon encore un autre aspect, l'invention propose un procédé de détection de dépôts d'au moins un matériau ferromagnétique sur la paroi externe 20 d'un tube 2 présentant un axe de tube T et mettant en oeuvre un dispositif de détection tel que décrit précédemment.
Ainsi, dans une première étape de ce procédé, on met à disposition un dispositif de détection tel que décrit précédemment. Dans une deuxième étape de ce procédé, la sonde 1 est insérée à l'intérieur du tube 2 en faisant coïncider, les cas échéant grâce au(x) dispositif (s) de centrage 16, l'axe principal X du corps principal 10 de la sonde 1 avec l'axe 20 de tube T. La sonde 1 est alors déplacée, par exemple au moyen d'un dispositif d'entraînement en translation 3 tel que décrit plus haut, le long de l'axe de tube T. Ce déplacement de la sonde 1 le long de l'axe de tube T peut avantageusement être mon itoré au moyen du capteur de position axiale 30 de la 25 sonde 1 à l'intérieur du tube 2. Dans le procédé selon l'invention, en même temps que la sonde est déplacée, par exemple à vitesse constante, à l'intérieur du tube 2 le long de l'axe de tube, on mesure, par exemple à intervalle de temps prédéfini de sorte à disposer de points de mesure discrets le long de l'axe de tube T, ou en continu, 30 le ou les déplacements de la ou des sources aimantées de la sonde 1 dans la direction radiale. A partir de ce ou ces déplacements de la ou des sources aimantées dans la direction radiale, le procédé selon l'invention détermine, pour chaque point de mesure discrets le long de l'axe de tube T ou en continu, une épaisseur de dépôt de matériau ferromagnétique sur la paroi externe du tube au droit de la ou de chacune des sources aimantées.
Dans certains cas, l'étape de détermination précitée comprend une étape de comparaison du déplacement mesuré avec un modèle de référence. Une telle étape a principalement pour objectif de déterminer le ou les déplacements de la ou des sources aimantées qui seraient provoqués par des éléments ferromagnétiques autres que des dépôts d'encrassement ou de colmatage. En particulier, si le tube 2 et/ou la plaque entretoise 5 traversée par le tube 2 ou encore le corps principal 10 et/ou les languettes flexibles 11 de la sonde sont réalisés en matériau ferromagnétique, le procédé selon l'invention comprend une étape préalable d'étalonnage / de tarage de la sonde visant à établir un ou plusieurs modèles de référence. Dans le cadre de la suite de la description, on considérera que le corps principal 10 et les languettes flexibles 11 de la sonde 1 sont réalisés en matériau amagnétique. Ainsi, les languettes flexibles 11 et le corps principal 10 n'exerceront pas d'attraction sur les sources aimantées et ne provoqueront donc pas de déplacement dans la direction radiale de ces sources aimantées. Par ailleurs, on considérera que le tube 2 est réalisé en matériau amagnétique et que la plaque entretoise 5 est réalisée en matériau ferromagnétique, tel que c'est généralement le cas dans des générateur de vapeur de centrales nucléaires.
La réponse de la sonde, en termes de déplacement dans la direction radiale des sources aimantées est donc nulle lorsque la sonde 1 est déplacée le long d'un tube 2 en matériau amagnétique et dont la paroi externe ne présente aucun dépôt ferromagnétique. Un tel phénomène est illustré sur les figures lla à 11c.
Pour plus de clarté, sur les figures 11a, 11b, 12a, 12b, 13a, 13b, 14a, 14b, 15a et 15b, on a représenté partiellement la sonde 1 déplacée à l'intérieur d'un tube 2, en conservant uniquement le corps principal 10, les languettes flexibles 11, les sources aimantées Al -A8 et les jauges de contraintes 120 appartenant au capteur de mesure 12. Sur les figures lla et 11b, on a représenté, respectivement en coupe longitudinale et en coupe transversale, la sonde 1 inséré à l'intérieur d'un tube 2 5 amagnétique dont la dont la paroi externe ne présente aucun dépôt ferromagnétique. Comme visible sur la figure 11a, cette sonde 1 est déplacée à l'intérieur du tube dans une plage axiale de mesure, désignée par la référence P. Dans cette plage de mesure P, la sonde 1, et plus spécifiquement le capteur de 10 mesure 12, réalise une multitude de mesures du déplacement dans la direction radiale de chacune des sources aimantées Al -A8. La figure 11c représente a réponse de la sonde en termes de déplacement dans la direction radiale des sources aimantées A1-A8 lorsque la sonde 1 est déplacée à l'intérieur du tube dans la plage axiale de mesure P, 30 15 points de mesure étant pris dans cette plage P. Ainsi, la figure 11c, de même que les figures 12c, 13c, 14c et 15c représente en abscisses les points de mesure dans la plage axiale de mesure et en ordonnées le déplacement dans la direction radiale de chacune des sources aimantées Al -A8. 20 Ici, et comme indiqué plus haut, le tube étant amagnétique et ne présentant pas de dépôt ferromagnétique dans la plage de mesure P, aucune des sources aimantées ne se déplace dans la direction radiale et les courbes de déplacement dans la direction radiale mesuré des sources aimantées reste à zéro. 25 Sur les figures 12a et 12b, on a représenté, respectivement en coupe longitudinale et en coupe transversale, la sonde 1 inséré à l'intérieur d'un tube 2 amagnétique dont la dont la paroi externe présente un dépôt ferromagnétique d'encrassement De situé dans la plage axiale de mesure P et s'étendant sur tout le pourtour de la paroi externe du tube 2 en présentant une épaisseur irrégulière. 30 Comme visible sur la figure 12a, cette sonde 1 est déplacée à l'intérieur du tube dans une plage axiale de mesure, désignée par la référence P. Dans cette plage de mesure P, la sonde 1, et plus spécifiquement le capteur de mesure 12, réalise une multitude de mesures du déplacement dans la direction radiale de chacune des sources aimantées Al -A8. La figure 12c représente a réponse de la sonde en terme de déplacement dans la direction radiale des sources aimantées A1-A8 lorsque la sonde 1 est déplacée à l'intérieur du tube dans la plage axiale de mesure P, 30 points de mesure étant pris dans cette plage P. On observe sur cette représentation de la figure 12c, que grâce à la sonde 1 selon l'invention, un dépôt d'encrassement De tel que celui des figures 12a et 12b pourra être caractérisé de manière précise et fiable, à chaque point de mesure dans la plage axiale de mesure P, en terme d'épaisseur de dépôt dans la direction radiale au droit de chacune des sources aimantées A1-A8 à partir des mesures de déplacement dans la direction radiale de ces sources aimantées A1-A8. Par ailleurs, la longueur dans la direction axiale de ce dépôt De est également déterminable de manière précise et fiable au moyen de la sonde selon l'invention. Ainsi, par extrapolation, grâce à la sonde 1 selon l'invention, on pourra déterminer le volume de ce dépôt d'encrassement De. Sur les figures 13a et 13b, on a représenté, respectivement en coupe longitudinale et en coupe transversale, la sonde 1 insérée dans un tube 2 dont la paroi externe 20 est dépourvue de dépôt d'encrassement, au niveau d'une portion axiale dans laquelle le tube 2 traverse une plaque entretoise 5 dont le trou traversant 50 est dépourvu de dépôt de colmatage, le tube traversant la plaque entretoise en étant centré à l'intérieur de l'orifice de passage 51. La plaque entretoise 5 étant en matériau ferromagnétique, la réponse de la sonde dans la plage axiale de mesure P illustrée sur la figure 13a n'est pas nulle. Ainsi, cette réponse de la sonde, illustrée à la figure 13c va être intégrée dans un modèle de référence afin de pouvoir distinguer le déplacement dans la direction radiale de chacune des sources aimantées A1-A8 du à la plaque entretoise 5, du déplacement dans la direction radiale de chacune des sources aimantées A1-A8 du à la présence de dépôts d'encrassement De présent sur la paroi externe 20 du tube 2 et de dépôts de colmatage Dc formés dans les passages foliés PF1-PF4, au droit de chacune des sources aimantées Al -A8. Avantageusement, dans la plage axiale de mesure P illustrée sur la figure 13a, la sonde 1 est laissée libre en rotation autour de l'axe de tube T, de sorte que la sorte 1 se cale angulairement de manière autonome, avec une source aimantée sur deux, par exemple les sources aimantées d'indice impair Ai, A3, A5 et A7, se plaçant au droit des isthmes 11-14 de la plaque entretoise 5, les autres sources aimantées, par exemple les sources aimantées d'indice pair A2, A4, A6 et A8, se plaçant au droit des passages foliés PF1-PF4. Comme visible sur la réponse de la sonde illustrée à la figure 13c, le déplacement dans la direction radiale des sources aimantées d'indice impair Ai, A3, A5 et A7 engendré par la présence des isthmes 11-14 au droit de ces sources aimantées d'indice impair Ai, A3, A5 et A7 est plus important que le déplacement dans la direction radiale des sources aimantées d'indice pair A2, A4, A6 et A8 engendré par la présence des passages foliés PF1-PF4 au droit de ces sources aimantées d'indice pair A2, A4, A6 et A8. Par ailleurs, du fait que les déplacements dans la direction radiale des sources aimantées d'indice impair Ai, A3, A5 et A7 engendrés par la présence des isthmes 11-14 au droit de ces sources aimantées d'indice impair Ai, A3, A5 et A7 étant sensiblement identiques d'une source aimantée d'indice impair Ai, A3, A5 et A7 à une autre, on peut déduire que le tube 2 est centré par rapport à l'orifice de passage Si pour le tube de la plaque entretoise S.
Une telle conclusion peut également être tirée en observant que les déplacements dans la direction radiale des sources aimantées d'indice pair A2, A4, A6 et A8 engendrés par la présence des i passages foliés PF1-PF4 au droit de ces sources aimantées d'indice pair A2, A4, A6 et A8 sont sensiblement identiques d'une source aimantée d'indice pair A2, A4, A6 et A8 à une autre Sur les figures 14a et 14b, on a représenté, respectivement en coupe longitudinale et en coupe transversale, la sonde 1 insérée dans un tube 2 dont la paroi externe 20 présente un dépôt d'encrassement De, au niveau d'une portion axiale dans laquelle le tube 2 traverse une plaque entretoise 5 dont le trou traversant 50 présente des dépôt de colmatage Dcl , Dc2, Dc3, Dc4 à l'intérieur de chacun des passage foliés PF1-PF4, le tube 2 traversant la plaque entretoise 5 en étant centré à l'intérieur de l'orifice de passage Si. Comme visible sur la figure 14b, les sources aimantées d'indice impair Ai, A3, A5, A7 sont soumises à des forces d'attraction magnétique dues à la présence des isthmes 11-14 de la plaque entretoise 5 à leur aplomb dans la direction radiale, ainsi qu'a des forces d'attraction magnétique dues à la présence d'une épaisseur el, e3, e5 et e7 de dépôt d'encrassement à leur aplomb, ces différentes forces d'attraction provoquant un déplacement de chacune des sources aimantées d'indice impair Ai, A3, A5, A7 dans la direction radiale, ces déplacements étant illustrés sur la figure 14c. Par ailleurs, les sources aimantées d'indice pair A2, A4, A6, A8 sont soumises à des forces d'attraction magnétique dues à la présence des bords des passages foliées PF1-PF4 de la plaque entretoise 5 à leur aplomb dans la direction radiale, ainsi qu'a des forces d'attraction magnétique dues à la présence d'une épaisseur e21, e41, e61 et e81 de dépôt d'encrassement De à leur aplomb et à des forces d'attraction magnétique dues à la présence d'une épaisseur e22, e42, e62 et e82 de dépôt de colmatage Dcl -Dc4 à leur aplomb, ces différentes forces d'attraction provoquant un déplacement de chacune des sources aimantées d'indice pair A2, A4, A6, A8 dans la direction radiale, ces déplacements étant illustrés sur la figure 14c. Les déplacements dans la direction radiale des sources aimantées Ai-A8 du uniquement à la présence dans une plage axiale de mesure de la plaque entretoise ont été déterminés lors de la mesure décrite en relation avec les figures 13a à 13c. Ainsi, grâce au modèle de référence établi lors de la mesure décrite en relation avec les figures 13a à 13c, on va ici pourvoir déterminer, à partir de la réponse de la sonde illustrée à la figure 14c, les déplacements dans la direction radiale des sources aimantées qui sont dus spécifiquement à la présence de dépôts d'encrassement et/ou de colmatage à l'aplomb de ces sources aimantées et en déduire des épaisseurs de dépôt d'encrassement et/ou de colmatage el - e8 au droit de chacune des sources aimantées Al -A8. Sur les figures 15a et 15b, on a représenté la sonde 1 insérée dans un tube 2 dont la paroi externe 20 est dépourvue de dépôt d'encrassement, au niveau d'une portion axiale dans laquelle le tube 2 traverse une plaque entretoise 5 dont le trou traversant 50 est dépourvu de dépôt de colmatage, le tube 2 traversant la plaque entretoise 5 en étant décentré à l'intérieur de l'orifice de passage 51. Un tel décentrage du tube 2 par rapport à l'orifice de passage de la plaque 51 pourra être détecté par l'analyse de la réponse de la sonde 1 illustrée sur la figure 15c que l'on comparera avec la réponse de la sonde illustrées sur la figure 13c et qui a servi à l'établissement d'un modèle de référence. Ainsi, grâce au dispositif et au procédé selon l'invention, un relevé précis et fiable de l'épaisseur des dépôts ferromagnétique présents sur la paroi externe d'un tube, à la fois le long du tube et selon son pourtour, peut être réalisé par interprétation par l'unité de traitement des relevés de déplacement dans la direction radiale des sources aimantées effectués par le capteur de mesure. Grâce à ces dispositions, on pourra effectuer une estimation du volume global des dépôts présents sur la paroi externe d'un tube et ainsi adapter au plus juste la quantité de réactifs chimiques à mettre en oeuvre dans le cadre d'une campagne de nettoyage et limiter la quantité d'effluents résultants d'une telle campagne de nettoyage.
Claims (4)
- REVENDICATIONS1. Dispositif de détection de dépôts d'au moins un matériau ferromagnétique sur la paroi externe (20) d'un tube (2), le dispositif comprenant : - une sonde (1) présentant : * un corps principal (10) définissant un axe principal (X) s'étendant selon une direction principale et une direction radiale perpendiculaire à la direction principale ; * au moins une source aimantée (A, Al -A8) excentrée par rapport à l'axe principal (X) du corps principal (10) et mobile selon la direction radiale par rapport au corps principal (10) ; * un capteur de mesure (12) du déplacement (d, dl -d8) de la source aimantée (A, Al -A8) dans la direction radiale ; - une unité de traitement (14) reliée au capteur de mesure (12) pour déterminer, en fonction du déplacement (d, dl -d8) mesuré, au moins une épaisseur (e, el -e8) de dépôt dudit matériau ferromagnétique au droit de la source aimantée (A, A1-A8).
- 2 Dispositif de détection selon la revendication 1, comprenant en outre un dispositif d'entraînement (3) adapté pour entraîner la sonde (1) en translation le long de la direction principale.
- 3. Dispositif de détection selon l'une quelconque des revendications 1 et 2, dans lequel la source aimantée (A, A1-A8) est fixée au voisinage d'une extrémité libre (110) d'une languette (11) flexible dans la direction radiale, s'étendant essentiellement dans la direction principale et dont l'extrémité opposée (111) est solidaire du corps principal (10).
- 4. Dispositif de détection selon la revendication 3, dans lequel le capteur de mesure (12) comprend au moins une jauge (120) de contraintes fixée sur la languette flexible (11) entre la source aimantée (A, Al -A8) et l'extrémité (111) solidaire du corps principal (10), ladite jauge de contraintes (120) transformant une déformation de la languette flexible (11) résultant du déplacement (d, dl -d8) de la source aimantée (A, Al -A8) dans la direction radiale en un signal électrique représentatif de ce déplacement (d, dl -d8).5. Dispositif de détection selon l'une quelconque des revendications 1 à 4, dans lequel le capteur de mesure (12) comprend une caméra (121) adaptée pour mesurer directement le déplacement (d, dl -d8) de la source aimantée (A, A1-A8) dans la direction radiale ou le déplacement (d', dl '-d8') d'une mire (122) associée à la source aimantée (A, Al -A8) dans la direction radiale et fixée sur la languette flexible (11). 6. Dispositif de détection selon l'une quelconque des revendications 1 à 5, dans lequel la sonde (1) comprend une pluralité de sources aimantées (A1- A8) régulièrement réparties dans la direction circonférentielle. 7. Dispositif de détection selon l'une quelconque des revendications 1 à 6, dans lequel la sonde (1) comprend en outre un dispositif de centrage (16) de la sonde (1) à l'intérieur du tube (2). 8. Dispositif de détection selon la revendication 7, dans lequel le dispositif de centrage (16) comprend : - une embase (160) s'étendant perpendiculairement à l'axe principal (X) du corps principal (10), en étant centrée sur ledit axe principal (X) et solidaire du corps principal (10), et ; - une pluralité de pattes (161) flexibles dans la direction radiale, régulièrement réparties dans la direction circonférentielle et présentant chacune une extrémité (162) solidaire de l'embase (160) et une extrémité libre opposée (163), de préférence pourvue d'un bourrelet de contact (164), et adaptée pour venir en contact, le cas échéant via le bourrelet de contact (164), avec la paroi interne (21) du tube (2) en provoquant une déformation vers l'intérieur dans la direction radiale de la patte flexible (161) associée. 9. Dispositif de détection selon l'une quelconque des revendications 1 à 8, comprenant en outre un dispositif d'articulation (4) permettant le pivotement de la sonde (1) autour d'au moins un axe perpendiculaire à l'axe principal (X) du corps principal (10). 10. Dispositif de détection selon l'une quelconque des revendications 1 à 9, dans lequel la ou les sources aimantées (A, A1-A8) comprend un aimant permanent. 11. Ensemble comprenant :- un tube (2) présentant une paroi externe (20) et un axe de tube (T) ; - une plaque entretoise (5) comprenant un trou traversant (50) présentant un orifice de passage (51) pour le tube (2), un nombre N de passages foliés (PF1-PF4) et un nombre N d'isthmes (11-14), et ; - un dispositif de détection selon l'une quelconque des revendications 1 à 10, dans lequel la sonde (1) comprend un nombre 2N de sources aimantées (Al -A8). 12. Procédé de détection de dépôts d'au moins un matériau ferromagnétique sur la paroi externe (20) d'un tube (2) présentant un axe de tube (T), comprenant les étapes suivantes de : - mise à disposition d'un dispositif de détection selon l'une quelconque des revendications 1 à 10 ; - insertion de la sonde (1) à l'intérieur du tube (2) en faisant coïncider l'axe principal (X) de la sonde (1) avec l'axe de tube (T) ; - déplacement de la sonde (1) le long de l'axe de tube (T) ; - mesure du déplacement (d, dl -d8) de la source aimantée (A, Al - A8) de la sonde (1) dans la direction radiale ; - détermination d'au moins une épaisseur (e, el -e8) de dépôt dudit matériau ferromagnétique au droit de la source aimantée (A, A1-A8) à partir du déplacement (d, dl -d8) mesuré. 13. Procédé selon la revendication 12, comprenant en outre une étape de déplacement de la sonde (1) le long de l'axe de tube (T). 14. Procédé selon l'une quelconque des revendications 12 et 13, dans lequel l'étape de détermination d'au moins une épaisseur (e, el -e8) de dépôt dudit matériau ferromagnétique au droit de la source aimantée (A, A1-A8) comprend une étape de comparaison du déplacement (d, dl -d8) mesuré avec un modèle de référence. 15. Produit programme informatique comprenant des instructions pour mettre en oeuvre le procédé selon l'une quelconque des revendications 12 à 14, lors d'une exécution de ce programme par un processeur.
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| WO2016071624A1 (fr) | 2016-05-12 |
| FR3028042B1 (fr) | 2016-12-16 |
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