FR3062481A1 - Dispositif et procede electromagnetique de detection de defauts - Google Patents
Dispositif et procede electromagnetique de detection de defauts Download PDFInfo
- Publication number
- FR3062481A1 FR3062481A1 FR1750879A FR1750879A FR3062481A1 FR 3062481 A1 FR3062481 A1 FR 3062481A1 FR 1750879 A FR1750879 A FR 1750879A FR 1750879 A FR1750879 A FR 1750879A FR 3062481 A1 FR3062481 A1 FR 3062481A1
- Authority
- FR
- France
- Prior art keywords
- layer
- magnetic
- inspected
- wires
- layers
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Withdrawn
Links
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims description 14
- 230000005291 magnetic effect Effects 0.000 claims abstract description 104
- 230000005672 electromagnetic field Effects 0.000 claims abstract description 21
- 230000007547 defect Effects 0.000 claims abstract description 9
- 238000005259 measurement Methods 0.000 claims description 15
- 230000005415 magnetization Effects 0.000 claims description 13
- 238000004804 winding Methods 0.000 claims description 12
- 238000009659 non-destructive testing Methods 0.000 claims description 9
- 230000005540 biological transmission Effects 0.000 claims description 4
- 230000004907 flux Effects 0.000 claims description 4
- 230000004044 response Effects 0.000 claims description 3
- 230000001939 inductive effect Effects 0.000 claims description 2
- 230000005294 ferromagnetic effect Effects 0.000 abstract description 7
- 238000001514 detection method Methods 0.000 abstract description 6
- 238000009738 saturating Methods 0.000 abstract description 2
- 238000007689 inspection Methods 0.000 description 13
- 239000002184 metal Substances 0.000 description 6
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 description 6
- 230000001066 destructive effect Effects 0.000 description 4
- 239000000463 material Substances 0.000 description 4
- 230000005355 Hall effect Effects 0.000 description 3
- 239000000523 sample Substances 0.000 description 3
- XEEYBQQBJWHFJM-UHFFFAOYSA-N Iron Chemical compound [Fe] XEEYBQQBJWHFJM-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 2
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 2
- 239000003208 petroleum Substances 0.000 description 2
- 238000012545 processing Methods 0.000 description 2
- 229920006395 saturated elastomer Polymers 0.000 description 2
- 239000000725 suspension Substances 0.000 description 2
- 230000004075 alteration Effects 0.000 description 1
- 238000013459 approach Methods 0.000 description 1
- 230000008859 change Effects 0.000 description 1
- 239000003795 chemical substances by application Substances 0.000 description 1
- 230000007797 corrosion Effects 0.000 description 1
- 238000005260 corrosion Methods 0.000 description 1
- 230000008878 coupling Effects 0.000 description 1
- 238000010168 coupling process Methods 0.000 description 1
- 238000005859 coupling reaction Methods 0.000 description 1
- 239000012530 fluid Substances 0.000 description 1
- 238000011065 in-situ storage Methods 0.000 description 1
- 229910052742 iron Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000013507 mapping Methods 0.000 description 1
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 1
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 1
- 238000013021 overheating Methods 0.000 description 1
- 230000035515 penetration Effects 0.000 description 1
- 230000035699 permeability Effects 0.000 description 1
- 230000009467 reduction Effects 0.000 description 1
- 230000003068 static effect Effects 0.000 description 1
- 238000012360 testing method Methods 0.000 description 1
- 230000005641 tunneling Effects 0.000 description 1
- 229910000859 α-Fe Inorganic materials 0.000 description 1
Classifications
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
- G01N27/00—Investigating or analysing materials by the use of electric, electrochemical, or magnetic means
- G01N27/72—Investigating or analysing materials by the use of electric, electrochemical, or magnetic means by investigating magnetic variables
- G01N27/82—Investigating or analysing materials by the use of electric, electrochemical, or magnetic means by investigating magnetic variables for investigating the presence of flaws
- G01N27/90—Investigating or analysing materials by the use of electric, electrochemical, or magnetic means by investigating magnetic variables for investigating the presence of flaws using eddy currents
- G01N27/9013—Arrangements for scanning
- G01N27/902—Arrangements for scanning by moving the sensors
Landscapes
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
- Electrochemistry (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- Health & Medical Sciences (AREA)
- Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- Analytical Chemistry (AREA)
- Biochemistry (AREA)
- General Health & Medical Sciences (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Immunology (AREA)
- Pathology (AREA)
- Investigating Or Analyzing Materials By The Use Of Magnetic Means (AREA)
Abstract
La présente invention concerne un dispositif pour la détection de défauts dans des structures multi-couches constituées de couches de fils ou barres ferromagnétiques ayant des orientations différentes. Le dispositif comprend des moyens magnétiques aptes à saturer les couches supérieures à une couche à inspecter, suivant l'orientation des fils ferromagnétiques de chaque couche. Des moyens d'émission/réception de champ électromagnétique disposés en surface de la structure au-dessus de la zone magnétisée sont aptes à émettre dans une couche enterrée à inspecter un champ électromagnétique et à recevoir des signaux représentatifs de l'état des fils ferromagnétiques de la couche à inspecter.
Description
@ Titulaire(s) : COMMISSARIAT A L'ENERGIE ATOMIQUE ET AUX ENERGIES ALTERNATIVES Etablissement public.
O Demande(s) d’extension :
® Mandataire(s) : MARKS & CLERK FRANCE Société en nom collectif.
® DISPOSITIF ET PROCEDE ELECTROMAGNETIQUE DE DETECTION DE DEFAUTS.
FR 3 062 481 - A1 (57) La présente invention concerne un dispositif pour la détection de défauts dans des structures multi-couches constituées de couches de fils ou barres ferromagnétiques ayant des orientations différentes. Le dispositif comprend des moyens magnétiques aptes à saturer les couches supérieures à une couche à inspecter, suivant l'orientation des fils ferromagnétiques de chaque couche. Des moyens d'émission/réception de champ électromagnétique disposés en surface de la structure au-dessus de la zone magnétisée sont aptes à émettre dans une couche enterrée à inspecter un champ électromagnétique et à recevoir des signaux représentatifs de l'état des fils ferromagnétiques de la couche à inspecter.
604
DISPOSITIF ET PROCEDE ELECTROMAGNETIQUE DE DETECTION DE DEFAUTS
Domaine de l’invention
L’invention concerne le domaine du contrôle non-destructif, et en particulier concerne un dispositif et un procédé électromagnétique de détection de défauts.
Etat de la Technique
De nombreuses structures telles que des câbles de ponts suspendus (constitués de torons métalliques bobinés successivement selon différentes orientations), des pneumatiques (intégrant des nappes métalliques de différentes orientations notamment dans la bande de roulement et dans les flancs), des conduites sous-marines de transport de fluides (intégrant des fils ou barres de fer enroulés de manière hélicoïdale en plusieurs couches pour assurer le non écrasement du tuyau) sont soumises à de fortes contraintes pouvant les altérer. C’est dans ce dernier exemple que s’inscrivent les tuyaux flexibles pétroliers ou risers utilisés en mer qui doivent résister à de multiples contraintes, allant des pressions internes, externes, des flexions longitudinales ou encore des torsions. II est alors nécessaire d’effectuer des inspections régulières de ces structures pour détecter toute altération qui pourrait avoir des conséquences dramatiques.
Parmi les techniques d’inspection connues, le contrôle nondestructif (CND) électromagnétique est une technique répandue pour inspecter des structures métalliques planes ou tubulaires et détecter des défauts tels que des ruptures totales, des ruptures partielles de type fissures ou entailles, des pertes d’épaisseur dues à de la corrosion.
Le brevet U.S. 9,213,018 B2 de la société Innospection Group Limited, présente un dispositif pour faire du contrôle non-destructif de composants tubulaires métalliques essentiellement rigides utilisés dans les industries de l'exploitation et de la production pétrolière et gazière. Le dispositif est basé sur la technique connue des courants de Foucault à saturation partielle (PSET). Une unité de magnétisation permet de créer un champ magnétique de saturation partielle dans le composant à inspecter et une sonde à courants de Foucault composée d’un bobinage dont la variation d’impédance permet de déterminer la présence de défauts quand la réluctance ou la conductivité du matériau change par rapport à une valeur de référence. Le dispositif proposé associe la sonde à un capteur à effet de Hall pour ajuster l’intensité du champ magnétique de saturation partielle dans la couche métallique du composant au cours de la mesure avec la sonde à courants de Foucault. Cette solution crée un champ magnétique dans le composant dont les lignes de champ sont de direction fixe indépendamment de l’orientation de la structure métallique à inspecter.
Cependant, certains composants tubulaires comme les risers utilisés pour relier le fond de la mer avec une plate-forme pétrolière et faire remonter à la surface le pétrole ou le gaz exploité, peuvent être flexibles et donc posséder une structure munie de fils d’armures métalliques sur plusieurs couches et présentant des orientations différentes.
La figure 1 illustre de manière schématique une structure interne typique d’un riser flexible pétrolier (100). Elle est généralement composée de l’intérieur vers l’extérieur d’une carcasse interne (102) pour empêcher l’écrasement de la conduite sous l’effet de la pression externe, d’une gaine de pression (104), d’une voûte de pression (106) , d’une couche anti-usure (108), d’une armature qui selon les applications est constituée de plusieurs nappes d’armures ou couches métalliques (110, 112) séparées par une couche anti-usure (114) et composées de fils métalliques enroulés sur chaque couche selon des orientations différentes, et d’une gaine extérieure (116).
Le contrôle de ces flexibles multi-couches, et particulièrement le contrôle des couches de fils d’armures métalliques et magnétiques présentant des orientations différentes, soulève différents problèmes dont celui de l’inspection des couches métalliques enterrées. Le brevet U.S. 9,285,345 B2 de la société Innospection Group Limited propose un dispositif et une méthode de contrôle non-destructif permettant d’inspecter in-situ des risers flexibles. Le dispositif basé sur la même mise en oeuvre de la technique de saturation partielle (PSET) que le brevet précédemment cité du même déposant, permet de faire une mesure PSET d’une deuxième couche métallique en faisant varier par un ensemble d’unités de magnétisation qui encerclent le riser, l’intensité du champ magnétique généré dans le riser. Ici, le champ magnétique est généré suivant une direction donnée (selon les figures, il s’agit de l’axe du tube à inspecter) et non suivant l’orientation des de fils magnétiques. La conséquence est une augmentation de la réluctance du circuit magnétique et, à puissance d’alimentation égale, une diminution de l’intensité du champ magnétique dans les couches à magnétiser. Les inconvénients de cette approche restent donc la nécessité d’avoir des aimants très puissants pour produire la saturation partielle requise au test PSET. De plus, il est difficile de garantir la magnétisation d’une couche précise.
Aussi, il existe alors le besoin d’une solution appropriée qui permette d’effectuer des mesures de détection de défauts par contrôle non destructif dans des structures multi-couches.
La présente invention répond à ce besoin.
Résumé de l’invention
Un objet de la présente invention est de proposer un dispositif et un procédé permettant la détection de défauts dans des structures planes, cylindriques ou d’autres formes, ayant des superpositions de nappes de fils ou barres ferromagnétiques de différentes orientations.
Le dispositif de l’invention trouvera des applications avantageuses pour la détection de défauts dans des structures de type risers flexibles constitués de fils ou barres spiralées dans au moins 2 directions, des structures de type câbles torsadés (pont suspendu par exemple), ou des structures de type carcasse de pneus.
Avantageusement, le dispositif de l’invention requiert une moindre puissance que les dispositifs connus pour magnétiser efficacement les couches supérieures de fils.
Toujours avantageusement, en dosant séparément le niveau de magnétisation de chaque couche supérieure, le dispositif de l’invention permet de contrôler la magnétisation de la couche à analyser. Il est possible de garder la couche à inspecter globalement non magnétisée afin de mieux conduire le champ magnétique pour y détecter des défauts.
Pour obtenir les résultats recherchés, il est proposé un dispositif pour la détection de défauts dans une couche à inspecter d’une structure ayant un empilement de couches fait d’une couche supérieure et une ou plusieurs couches inférieures, chaque couche étant constituée de fils magnétiques, les fils de chaque couche étant orientés suivant une orientation différente. Le dispositif comprend :
- des moyens magnétiques aptes à créer dans la couche supérieure et dans chaque couche inférieure située au-dessus de la couche à inspecter, un champ magnétique canalisé suivant l’orientation des fils magnétiques de chacune desdites couches ; et
- des moyens d’émission/réception de champ électromagnétique disposés au-dessus de la couche supérieure, les moyens d’émission/réception étant aptes à émettre dans la couche à inspecter un champ électromagnétique, et à recevoir en réponse des signaux représentatifs de l’état des fils magnétiques de la couche à inspecter.
Selon différentes variantes de réalisation :
- le champ magnétique créé dans la couche supérieure et dans chaque couche inférieure située au-dessus de la couche à inspecter permet une saturation totale ou partielle de chacune desdites couches;
- le dispositif comprend de plus des moyens magnétiques assignés à chaque couche inférieure, chacun des moyens magnétiques étant apte à créer dans ladite couche assignée, un champ magnétique canalisé suivant l’orientation des fils magnétiques de ladite couche assignée et à magnétiser séparément chacune desdites couches inférieures ;
- les moyens magnétiques sont des aimants ;
- les moyens magnétiques comprennent un ou plusieurs bobinages alimentés en continu ;
- les moyens magnétiques comprennent un ou plusieurs bobinages alimentés sur une durée limitée ;
- les moyens magnétiques sont des circuits orientables ;
- les moyens magnétiques sont des circuits magnétiques en forme de U ;
- les bras du U sont articulés ;
- les moyens d’émission/réception de champ électromagnétique sont de type capteur électromagnétique à courants de Foucault ayant des bobines émetteur/récepteur en mode fonctions communes ou fonctions séparées ;
- l’axe des bobines est orientable suivant la direction des fils magnétiques de la couche à inspecter ;
- les moyens d’émission/réception de champ électromagnétique sont de type mesure de champ magnétique induit par courant alternatif (ACFM) ou de type flux de fuite magnétique (MFL) fonctionnant en continu ou à très basses fréquences;
- les moyens d’émission/réception de champ électromagnétique sont orientables suivant la direction des fils magnétiques de la couche à inspecter ;
- les moyens d’émission/réception de champ électromagnétique comprennent de plus un circuit magnétique apte à induire dans la couche inférieure à inspecter un champ magnétique de magnétisation selon l'orientation des fils de ladite couche à inspecter;
- le dispositif comprend de plus des moyens aptes à traiter et analyser les signaux représentatifs de l’état des fils magnétiques de la couche à inspecter ;
- la structure est un conduit tubulaire ;
- la structure est un riser flexible.
L’invention couvre aussi un système de contrôle non destructif incluant l’une quelconque des variantes du dispositif de l’invention.
Description des figures
Différents aspects et avantages de l’invention vont apparaître en appui de la description d’un mode préféré d’implémentation de l’invention mais non limitatif, avec référence aux figures ci-dessous :
La figure 1 illustre de manière schématique la structure interne d’un flexible pétrolier ;
La figure 2 illustre de manière schématique une variante de réalisation du dispositif de l’invention pour l’inspection d’une structure à deux couches;
Les figures 3a et 3b montrent sous des vues en coupe XZ et YZ le dispositif selon la figure 2 ;
La figure 4 illustre de manière schématique une autre variante de réalisation du dispositif de l’invention pour l’inspection d’une structure à deux couches ;
Les figures 5a et 5b illustrent sous des vues en coupe XZ et YZ le dispositif selon la figure 4 ;
La figure 6 illustre de manière schématique une variante de réalisation du dispositif de l’invention pour l’inspection d’une structure à trois couches;
La figure 7 illustre dans une vue du dessus le dispositif selon la figure 6 ;
Les figures 8a et 8b montrent une réalisation d’un système de contrôle non destructif incluant le dispositif de l’invention selon la figure 2, sous une perspective de côté et de dessus ;
La figure 9 illustre les articulations des bras d’un U magnétique ;
Les figures 10a et 10b montrent une réalisation d’un système de contrôle non destructif incluant le dispositif de l’invention selon la figure 6, sous une perspective de côté et de dessus.
Description détaillée de l’invention
D’une manière générale, pour détecter un défaut dans une couche (ou nappe) donnée, le principe repose sur une saturation locale de chacune des couches qui est située au-dessus de la couche à inspecter. A l’aide d’un circuit magnétique assigné à chaque couche supérieure à la couche à inspecter, un champ magnétique permanent selon la direction donnée de chaque couche est créé. Le circuit magnétique assigné à chaque couche est orienté suivant la direction des fils d’armure de la couche. La saturation de chaque couche est contrôlée de manière indépendante et peut être totale ou partielle pour chaque couche.
Selon les variantes de réalisation, le champ magnétique permanent peut être créé dans chaque couche par l’intermédiaire d’aimants ou par un ou plusieurs bobinages alimentés en continu ou alimentés sur une durée limitée aux environs de l’instant de la mesure afin de réduire les échauffements ou pour éviter l’attraction du capteur sur des pièces magnétiques. Alternativement, l’alimentation peut être variable sur un cycle, selon différentes positions du dispositif pour réaliser des mesures. L’homme du métier peut dériver des variantes, comme d’appliquer des cycles alternatifs ou impulsionnels par position, pour démagnétiser les matériaux par suppression ou atténuation des champs magnétiques rémanents, puis avoir un créneau de tension continue pour procéder à la mesure.
Pour effectuer la mesure par contrôle non destructif, un capteur électromagnétique est placé en surface de la structure à inspecter, audessus de la zone qui est magnétisée sur les différentes couches, et il est orienté selon la direction des fils de la couche à inspecter et déplacé le long d’un fil ou translaté à la surface de la structure pour réaliser une cartographie du tube à inspecter.
Selon une variante de réalisation, le capteur électromagnétique est un capteur à Courants de Foucault (CF) bien connu. Un capteur CF comprend généralement au moins un circuit à fonction d'émission alimenté en courant alternatif permettant d’engendrer un champ électromagnétique local et au moins un récepteur sensible à ce champ électromagnétique. Le récepteur électromagnétique est souvent constitué d'une bobine réceptrice (éventuellement plusieurs connectées ensemble, par exemple en différentiel) aux bornes de laquelle une force électromotrice de même fréquence que celle du courant alternatif d'alimentation est induite. Ainsi, le capteur CF du dispositif de l’invention peut avoir des bobines émetteur/récepteur en mode fonctions communes ou fonctions séparées. II peut permettre une mesure absolue ou différentielle. Lorsque le capteur est déplacé sur la surface d’une structure à inspecter, le circuit émetteur est alimenté en signal sinusoïdal. Un champ électromagnétique de même fréquence est alors émis dans l'air et dans la structure à inspecter. II en résulte, aux bornes de la bobine réceptrice, une force électromotrice induite provenant, d'une part, du couplage entre le circuit émetteur et la bobine réceptrice et, d'autre part, du champ magnétique rayonné par les courants induits dans la structure (les courants de Foucault). La plage de fréquence peut aller de quelques dizaines de kilohertz à quelques mégahertz, typiquement de 10 kilohertz à 1 mégahertz.
En cas de présence d’une inhomogénéité dans le matériau inspecté (typiquement une fissure ou une variation locale des propriétés du matériau), la circulation des courants induits est modifiée. Le récepteur de champ magnétique mesure le champ magnétique résultant de cette modification de trajet des courants induits.
Selon une autre variante, le capteur électromagnétique est de type ACFM pour Alternating Current Field Measurement ou Mesure de champ magnétique induit par courant alternatif, fonctionnant sur une grande plage de fréquences, telle que quelques kilohertz à plusieurs centaines de kilohertz, typiquement 1 kilohertz à 300 kilohertz.
Dans une autre variante, le capteur est de type MFL pour Magnetic Flux Leakage ou flux de fuite magnétique fonctionnant classiquement en continu, ou fonctionnant à des fréquences très faibles comprises entre quelques Hz et quelques dizaines de Hz, le récepteur étant un capteur de type magnéto-résistif ou un effet Hall. A ces fréquences, l’effet des courants induits est négligeable et seules les propriétés magnétiques des fils interviennent.
L’émetteur du capteur peut être réalisé par des bobinages circulaires ou rectangulaires ou par un circuit magnétique (avec entrefer), typiquement en forme de ‘U’, fabriqué classiquement en ferrite ou fer doux éventuellement feuilleté, sur lequel des bobinages sont bobinés. L’axe de ce U est orienté selon la direction des fils de la couche enterrée où est faite la détection de défauts.
Le récepteur du capteur peut inclure des bobinages ou des capteurs de champ de type effet Hall ou encore de type magnéto-résistif (MR). Cette dernière famille de capteurs regroupe notamment les magnétorésistances anisotrope (AMR), les magnétorésistances géantes (GMR), les magnétorésistances à effet tunnel (TMR), les magnétoimpédances géantes (GMI).
De manière optionnelle, le capteur électromagnétique peut de plus inclure un circuit magnétique pour induire un champ magnétique statique (notamment dans l’axe des fils) dans la couche à inspecter et permettre de saturer partiellement ou totalement cette couche à inspecter, par ajout d’un courant continu dans les bobinages.
Bien que non illustré, le dispositif de l’invention est couplé (de manière filaire ou non) à un circuit électronique comprenant une unité apte à traiter et analyser les signaux issus des mesures du capteur électromagnétique, pour déterminer la présence ou non de défauts dans une couche inspectée.
Pour des raisons de clarté de description et non de limitation, le dispositif de l’invention est décrit sur les figures pour l’inspection d’une structure ayant deux ou trois couches d’armure. Par ailleurs, bien que les circuits magnétiques qui créent des champs magnétiques selon l’axe des fils des couches d’armure soient illustrés comme un circuit avec entrefer, typiquement ayant une géométrie en forme de ‘U’, l’homme du métier peut dériver des variantes opérationnelles de cette géométrie. Ainsi, les ‘U’ peuvent être avec ou sans sabots (tels que montrés sur la figure 9 à l’extrémité du bras). Ces parties visent d’une part à minimiser l’entrefer (par exemple ils peuvent être mis en forme au diamètre extérieur du tube à inspecter), ou encore de forme plus complexe (pieds notamment biseautés) de manière à augmenter la circulation du champ magnétique dans les fils.
Les figures 2 à 5 illustrent de manière schématique des variantes de réalisation du dispositif de l’invention pour l’inspection d’une structure à deux couches. De manière simplifiée, la structure est composée d’une première nappe ou couche d’armure supérieure (201, 301, 401, 501) et d’une deuxième nappe ou couche d’armure inférieure (202, 302, 402, 502) plus enterrée, et qui pour l’exemple est la couche à inspecter. II n’est pas représenté les autres couches pouvant composer la structure, telles que celles illustrées sur la figure 1. Toujours pour des raisons de simplification et de clarté, le maillage de fils de chaque couche d’armure est représenté avec une orientation des fils de chaque couche de 90° les uns par rapport aux autres.
Le dispositif de l’invention comprend un premier circuit magnétique (204, 304, 404, 504), représenté en forme de ‘U’, d’axe parallèle aux fils de la nappe supérieure, permettant de les magnétiser par application d’un courant continu. De manière préférentielle, le courant appliqué permet de créer une magnétisation totale de la couche, cependant la magnétisation peut être partielle. Le dispositif comprend de plus un capteur électromagnétique (206, 306, 406, 506) disposé en surface de la structure. Le capteur dans l’exemple est représenté avec deux bobinages fonctionnant en mode Emetteur/Récepteur (E/R) séparé, d’axe orienté selon les fils de la couche à inspecter. Les figures 3a et 3b montrent sous des vues en coupe XZ et YZ le dispositif illustré en figure 2. Pour des raisons de simplification, une structure à deux couches est illustrée, cependant l’homme du métier peut appliquer la configuration de l’exemple pour l’inspection de la deuxième couche dans une structure ayant trois couches ou plus.
Pour effectuer le relevé des mesures, le dispositif est translaté préférentiellement selon l’axe des fils de la couche à inspecter (tel qu’illustré par la flèche D). Cependant le dispositif peut se déplacer suivant n’importe quel axe.
La figure 4 illustre de manière schématique une autre variante de réalisation du dispositif de l’invention pour l’inspection d’une structure à deux couches, et où un circuit magnétique additionnel (408, 508) est ajouté pour induire un champ magnétique dans la couche à inspecter. Le circuit magnétique additionnel est représenté en forme de ‘U’ d’axe parallèle aux fils de la nappe inférieure. Les figures 5a et 5b illustrent sous des vues en coupe XZ et YZ le dispositif illustré en figure 4. Pour des raisons de simplification, l’exemple s’appuie sur une structure à deux couches, cependant l’homme du métier peut appliquer la configuration de l’exemple pour l’inspection de la deuxième couche d’une structure ayant trois couches ou plus.
Les figures 6 et 7 illustrent de manière schématique des variantes de réalisation du dispositif de l’invention pour l’inspection de la dernière couche d’une structure à trois couches. De manière simplifiée, la structure est composée d’une première nappe ou couche d’armure supérieure (601, 701), d’une deuxième nappe ou couche d’armure supérieure (602, 702) et d’une troisième nappe ou couche d’armure inférieure (603, 703), plus enterrée et qui est à inspecter. II n’est pas représenté les autres couches pouvant composer la structure telles que celles illustrées sur la figure 1. Toujours pour des raisons de simplification et de clarté, le maillage de fils de la première et la deuxième couche supérieures est représenté dans une orientation de 90° l’un par rapport à l’autre, et le maillage des fils de la troisième couche inférieure est représenté dans une orientation différente de celui des deux couches supérieures. La figure 7 illustre une vue du dessus du dispositif illustré sur la figure 6 et du maillage des trois couches.
Le dispositif de l’invention comprend dans cette implémentation, un premier circuit magnétique (604, 704), représenté en forme de ‘U’, d’axe parallèle aux fils de la première nappe supérieure (601, 701), et un second circuit magnétique (610, 710), représenté en forme de ‘U’, d’axe parallèle aux fils de la deuxième nappe supérieure (602, 702). Chaque circuit magnétique permet de magnétiser les fils de la nappe correspondante par application d’un courant continu. De manière préférentielle, le courant appliqué sur le premier circuit magnétique permet de créer une magnétisation totale de la première couche, cependant la magnétisation peut être partielle. De manière indépendante, le courant appliqué sur le second circuit magnétique permet de créer de manière préférentielle une magnétisation totale de la deuxième couche, cependant la magnétisation peut être partielle. Le dispositif comprend de plus un capteur électromagnétique (606, 706) disposé en surface de la structure. Le capteur est représenté avec deux bobinages fonctionnant en mode E/R (Emetteur/Récepteur) séparé, d’axe orienté selon les fils de la couche inférieure à inspecter (603, 703). Le déplacement du dispositif pour effectuer les mesures se fait préférentiellement selon l’axe des fils de la troisième couche à inspecter (tel qu’illustré par la flèche D).
Les figures 8a et 8b montrent une réalisation d’un système de contrôle non destructif incluant le dispositif de l’invention selon la figure 2, sous une perspective de côté (figure 8a) et de dessus (figure 8b). II est à noter que les fils ne sont pas représentés sur ces figures pour des raisons de clarté, les fils de la couche supérieure étant d’orientation identique à la direction du U et les fils de la couche inférieure étant d’orientation symétrique à ceux de la couche supérieure par rapport à l’axe du conduit flexible. Le système comprend un support (802) sur lequel est monté un circuit magnétique en forme de ‘U’, composé de deux bras (804-1, 804-2) et d’un bobinage central (805). Le circuit magnétique a pour but de magnétiser les fils de la nappe supérieure afin de diminuer leur perméabilité relative. Le système comprend des moyens pour disposer le capteur électromagnétique (806) sur la surface de la structure. Le dimensionnement et la position des bobinages émetteur et récepteur du capteur sont optimisés pour la structure à inspecter. Le capteur est, préférentiellement situé au centre du circuit magnétique avec un entrefer minimal par rapport au cylindre à inspecter. Dans une implémentation, les bobines reposent sur un support fin conformable de type PCB, suffisamment fin pour être flexible, qui s’adapte à la courbure du conduit flexible.
Le support comprend des moyens de fixation permettant de l’adapter au diamètre de tout conduit sur lequel il est fixé, qu’il soit rigide ou flexible. Des pistons permettent de maintenir le support au contact du flexible dans le but d’éviter des variations d’entrefer au cours du déplacement. II est de plus orientable, de telle sorte que le capteur électromagnétique qu’il supporte soit orienté suivant l'orientation des fils magnétiques de la couche à inspecter.
Avantageusement, le circuit magnétique est orientable pour être positionné dans l’axe des fils de la couche d’armure supérieure. Les bras du circuit magnétique sont articulés comme illustré sur la figure 9. L’articulation des bras permet d’ajuster l’orientation du U en fonction de l’orientation des fils de la structure à inspecter et d’adapter le circuit magnétique à différents diamètres de tubes. Avantageusement, le même dispositif de capteur peut être utilisé pour l’inspection de tubes de structures différentes.
Les figures 10a et 10b montrent une variante de réalisation du système de contrôle non destructif de la figure 8 incluant le dispositif de l’invention selon la figure 6, sous une perspective de côté (figure 10a) et de dessus (figure 10b). Dans cette implémentation, le système comprend un support général (1002) similaire à celui de la figure 8, sur lequel vont être montés deux circuits magnétiques (604 et 610 de la figure 6) ayant pour but de magnétiser chacune des deux couches d’armure supérieures (601 et 602 de la figure 6). Dans cette réalisation, les circuits magnétiques sont en forme de ‘U’. Chaque circuit est composé de deux bras - (1004-1, 1004-2) et (1008-1, 1008-2) - et d’un bobinage central (1005, 1007). Le système comprend aussi des moyens pour disposer le capteur électromagnétique (1006) sur la surface de la structure. De manière avantageuse, chaque circuit magnétique est orientable pour être positionné dans l’axe des fils de la couche d’armure supérieure qu’il doit saturer, les bras des ‘U’ étant articulés pour un positionnement du circuit magnétique au plus proche de la structure à inspecter. Cette diminution d’entrefer favorise la pénétration du champ magnétique dans la couche à saturer et le même capteur est utilisable pour différents diamètres de tube.
Ainsi la présente description illustre une implémentation préférentielle de l’invention, mais n’est pas limitative. Un exemple d’application pour conduits flexibles a été choisi pour permettre une bonne compréhension des principes de l’invention, mais il n’est en rien exhaustif et doit permettre à l’homme du métier d’apporter des modifications et variantes d’implémentation pour d’autres applications. En particulier, le dispositif peut être adapté à l’inspection de structures multi5 couches en conservant les mêmes principes.
Claims (20)
- Revendications1. Dispositif pour la détection de défauts dans une couche à inspecter d’une structure ayant un empilement de couches fait d’une couche supérieure et une ou plusieurs couches inférieures, chaque couche étant constituée de fils magnétiques, les fils de chaque couche étant orientés suivant une orientation différente, le dispositif comprenant :- des moyens magnétiques aptes à créer dans la couche supérieure et dans chaque couche inférieure située au-dessus de la couche à inspecter, un champ magnétique canalisé suivant l’orientation des fils magnétiques de chacune desdites couches ; et- des moyens d’émission/réception de champ électromagnétique disposés au-dessus de la couche supérieure, les moyens d’émission/réception étant aptes à émettre dans la couche à inspecter un champ électromagnétique, et à recevoir en réponse des signaux représentatifs de l’état des fils magnétiques de la couche à inspecter.
- 2. Le dispositif selon la revendication 1 dans lequel les moyens magnétiques sont aptes à créer dans la couche supérieure et dans chaque couche inférieure située au-dessus de la couche à inspecter, un champ magnétique de saturation totale ou partielle dans chacune desdites couches.
- 3. Le dispositif selon la revendication 1 ou 2 comprenant de plus des moyens magnétiques assignés à chaque couche inférieure, chacun des moyens magnétiques étant apte à créer dans ladite couche assignée, un champ magnétique canalisé suivant l’orientation des fils magnétiques de ladite couche assignée et à magnétiser séparément chacune desdites couches inférieures.
- 4. Le dispositif selon l’une quelconque des revendications 1 à 3 dans lequel les moyens magnétiques sont des aimants.
- 5. Le dispositif selon l’une quelconque des revendications 1 à 3 dans lequel les moyens magnétiques comprennent un ou plusieurs bobinages alimentés en continu.
- 6. Le dispositif selon la revendication 5 dans lequel les moyens magnétiques comprennent un ou plusieurs bobinages alimentés sur une durée limitée.
- 7. Le dispositif selon l’une quelconque des revendications 1 à 6 dans lequel les moyens magnétiques sont des circuits orientables.
- 8. Le dispositif selon l’une quelconque des revendications 1 à 7 dans lequel les moyens magnétiques sont des circuits magnétiques en forme de U.
- 9. Le dispositif selon la revendication 8 dans lequel les bras du U sont articulés.
- 10. Le dispositif selon l’une quelconque des revendications 1 à 9 dans lequel les moyens d’émission/réception de champ électromagnétique sont de type capteur électromagnétique à courants de Foucault ayant des bobines émetteur/récepteur en mode fonctions communes ou fonctions séparées.
- 11. Le dispositif selon la revendication 10 dans lequel l’axe des bobines est orientable suivant la direction des fils magnétiques de la couche à inspecter.
- 12. Le dispositif selon l’une quelconque des revendications 1 à 9 dans lequel les moyens d’émission/réception de champ électromagnétique sont de type mesure de champ magnétique induit par courant alternatif (ACFM) ou de type flux de fuite magnétique (MFL) fonctionnant en continu ou à très basses fréquences.
- 13. Le dispositif selon la revendication 12 dans lequel les moyens d’émission/réception de champ électromagnétique sont orientables suivant la direction des fils magnétiques de la couche à inspecter.
- 14. Le dispositif selon l’une quelconque des revendications 1 à 13 dans lequel les moyens d’émission/réception de champ électromagnétique comprennent de plus un circuit magnétique apte à induire dans la couche inférieure à inspecter un champ magnétique de magnétisation selon l’orientation des fils de ladite couche à inspecter.
- 15. Le dispositif selon l’une quelconque des revendications 1 à 14 comprenant de plus des moyens aptes à traiter et analyser les signaux représentatifs de l’état des fils magnétiques de la couche à inspecter.
- 16. Utilisation du dispositif selon l’une quelconque des revendications 1 à 15 pour inspecter un conduit tubulaire.
- 17. Utilisation du dispositif selon l’une quelconque des revendications 1 à 15 pour inspecter un riser flexible.
- 18. Système de contrôle non destructif comprenant un dispositif selon l’une quelconque des revendications 1 à 15.
- 19. Procédé pour la détection de défauts dans une couche à inspecter d’une structure ayant un empilement de couches fait d’une couche supérieure et une ou plusieurs couches inférieures, chaque couche étant constituée de fils magnétiques, les fils de chaque couche étant orientés suivant une orientation différente, le procédé comprenant les étapes de:- créer dans la couche supérieure et dans chaque couche inférieure située au-dessus de la couche à inspecter, un champ magnétique canalisé suivant l’orientation des fils magnétiques de chacune desdites couches ;- émettre un champ électromagnétique dans la couche à inspecter par des moyens disposés au-dessus de la couche supérieure; et- recevoir en réponse, des signaux représentatifs de l’état des fils magnétiques de la couche à inspecter.
- 20. Le procédé selon la revendication 19 mis en œuvre par un dispositif selon l’une quelconque des revendications 1 à 15.3062'1/9100
Priority Applications (5)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| FR1750879A FR3062481A1 (fr) | 2017-02-02 | 2017-02-02 | Dispositif et procede electromagnetique de detection de defauts |
| BR112019015872A BR112019015872A2 (pt) | 2017-02-02 | 2018-01-16 | método e dispositivo eletromagnético para detectar defeitos |
| PCT/EP2018/050991 WO2018141543A2 (fr) | 2017-02-02 | 2018-01-16 | Dispositif et procede electromagnetique de detection de defauts |
| AU2018214693A AU2018214693B2 (en) | 2017-02-02 | 2018-01-16 | Electromagnetic method and device for detecting defects |
| EP18701292.7A EP3577450A2 (fr) | 2017-02-02 | 2018-01-16 | Dispositif et procede electromagnetique de detection de defauts |
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| FR1750879A FR3062481A1 (fr) | 2017-02-02 | 2017-02-02 | Dispositif et procede electromagnetique de detection de defauts |
| FR1750879 | 2017-02-02 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| FR3062481A1 true FR3062481A1 (fr) | 2018-08-03 |
Family
ID=59296909
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| FR1750879A Withdrawn FR3062481A1 (fr) | 2017-02-02 | 2017-02-02 | Dispositif et procede electromagnetique de detection de defauts |
Country Status (5)
| Country | Link |
|---|---|
| EP (1) | EP3577450A2 (fr) |
| AU (1) | AU2018214693B2 (fr) |
| BR (1) | BR112019015872A2 (fr) |
| FR (1) | FR3062481A1 (fr) |
| WO (1) | WO2018141543A2 (fr) |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN113390955B (zh) * | 2021-07-08 | 2022-04-19 | 中国石油大学(华东) | 交流电磁场裂纹可视化监测与评估方法 |
Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US3244972A (en) * | 1964-03-25 | 1966-04-05 | United States Steel Corp | Test-coil positioning mechanism |
| JPS59217158A (ja) * | 1983-05-26 | 1984-12-07 | Mitsubishi Electric Corp | 欠陥検出装置 |
| US5446382A (en) * | 1993-06-23 | 1995-08-29 | The Babcock & Wilcox Company | Eddy current probe having one yoke within another yoke for increased inspection depth, sensitivity and discrimination |
| WO2006067524A1 (fr) * | 2004-12-23 | 2006-06-29 | Esr Technology Limited | Detection de defauts dans des structures en acier multifil souples |
| WO2014096817A1 (fr) * | 2012-12-19 | 2014-06-26 | Maps Technology Limited | Détection de défauts dans des structures en acier multibrins flexibles |
Family Cites Families (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| GB2475315B (en) | 2009-11-16 | 2014-07-16 | Innospection Group Ltd | Inspection apparatus and method |
| GB2475314B8 (en) | 2009-11-16 | 2013-09-25 | Innospection Group Ltd | Remote environment inspection apparatus and method |
-
2017
- 2017-02-02 FR FR1750879A patent/FR3062481A1/fr not_active Withdrawn
-
2018
- 2018-01-16 AU AU2018214693A patent/AU2018214693B2/en not_active Ceased
- 2018-01-16 WO PCT/EP2018/050991 patent/WO2018141543A2/fr unknown
- 2018-01-16 EP EP18701292.7A patent/EP3577450A2/fr not_active Withdrawn
- 2018-01-16 BR BR112019015872A patent/BR112019015872A2/pt not_active Application Discontinuation
Patent Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US3244972A (en) * | 1964-03-25 | 1966-04-05 | United States Steel Corp | Test-coil positioning mechanism |
| JPS59217158A (ja) * | 1983-05-26 | 1984-12-07 | Mitsubishi Electric Corp | 欠陥検出装置 |
| US5446382A (en) * | 1993-06-23 | 1995-08-29 | The Babcock & Wilcox Company | Eddy current probe having one yoke within another yoke for increased inspection depth, sensitivity and discrimination |
| WO2006067524A1 (fr) * | 2004-12-23 | 2006-06-29 | Esr Technology Limited | Detection de defauts dans des structures en acier multifil souples |
| WO2014096817A1 (fr) * | 2012-12-19 | 2014-06-26 | Maps Technology Limited | Détection de défauts dans des structures en acier multibrins flexibles |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| BR112019015872A2 (pt) | 2020-04-14 |
| AU2018214693A1 (en) | 2019-08-22 |
| EP3577450A2 (fr) | 2019-12-11 |
| WO2018141543A2 (fr) | 2018-08-09 |
| AU2018214693B2 (en) | 2022-05-26 |
| WO2018141543A3 (fr) | 2018-10-11 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| EP0838031B1 (fr) | Procede et dispositif de controle magnetique de produits dont la paroi comporte au moins une couche en materiau magnetique | |
| FR3062211A1 (fr) | Procede de controle non destructif d'une ligne flexible et dispositif de controle non destructif associe | |
| FR2694811A1 (fr) | Sonde à courants de Foucault pour la détection de défauts dans un échantillon d'essai. | |
| EP2434280B1 (fr) | Contrôle non destructif d'une structure dans un aéronef | |
| FR2970286A1 (fr) | Sonde d'analyse d'un assemblage de tiges ou tubes | |
| WO1988004028A1 (fr) | Procede pour detecter des variations d'epaisseur dans la paroi d'un corps tubulaire conducteur de l'electricite | |
| FR3062481A1 (fr) | Dispositif et procede electromagnetique de detection de defauts | |
| WO2007141428A1 (fr) | Dispositif et procede de controle non destructif permettant de determiner la presence de materiau magnetique dans des materiaux non magnetique ou presentant une anisotropie magnetique : cristalline, de structure metallurgique, de forme ou de tension | |
| WO2000049398A1 (fr) | Procede et dispositif de mesure in situ de la distance entre deux elements donnes dans une conduite tubulaire | |
| FR2471601A1 (fr) | Procede et dispositif de controle non destructif des soudures par points | |
| FR2948768A1 (fr) | Dispositif de detection d'au moins un defaut d'une structure concave ou convexe | |
| EP0736173B1 (fr) | Procede et dispositif de controle magnetique de produits metalliques | |
| EP0505421B1 (fr) | Procede de detection et de dimensionnement de fissures dans des structures metalliques maillees | |
| Sun et al. | The feasibility of MFL inspection for omni-directional defects under a unidirectional magnetization | |
| CN107576720A (zh) | 铁磁细长构件浅层损伤磁发射检测方法及磁发射检测系统 | |
| WO2018086966A1 (fr) | Tete de controle pour capteurs a courants de foucault | |
| FR2531537A1 (fr) | Procede et appareil pour la detection de defauts par courants de foucault | |
| EP3237900B1 (fr) | Procédé de surveillance en service d'éléments métalliques d'une ligne flexible et nécessaire associé | |
| Capova et al. | Recent trends in electromagnetic non-destructive sensing | |
| FR3137176A1 (fr) | Procédé et dispositif d’inspection d’un tronçon de canalisation | |
| WO2021013808A1 (fr) | Dispositif de contrôle par fuite de flux magnétique et procédé associé | |
| FR2790556A1 (fr) | Capteur a courants de foucault pour le controle non destructif de pieces electriquement conductrices ou magnetiques | |
| EP1267158A2 (fr) | Méthode de diagnostic de câbles de précontrainte externe contenus dans des gaines | |
| Vacher | Eddy current probe development based on a magnetic sensor array | |
| FR2758882A1 (fr) | Procede de controle non destructif, par courants de foucault, des grappes de commande de reacteurs nucleaires en presence d'elements perturbateurs |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PLFP | Fee payment |
Year of fee payment: 2 |
|
| PLSC | Publication of the preliminary search report |
Effective date: 20180803 |
|
| PLFP | Fee payment |
Year of fee payment: 4 |
|
| PLFP | Fee payment |
Year of fee payment: 5 |
|
| PLFP | Fee payment |
Year of fee payment: 6 |
|
| ST | Notification of lapse |
Effective date: 20231005 |