WO1999004255A1 - Procede et dispositif de controle non destructif d'une piece annulaire par des ultrasons - Google Patents

Procede et dispositif de controle non destructif d'une piece annulaire par des ultrasons Download PDF

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WO1999004255A1
WO1999004255A1 PCT/FR1998/001275 FR9801275W WO9904255A1 WO 1999004255 A1 WO1999004255 A1 WO 1999004255A1 FR 9801275 W FR9801275 W FR 9801275W WO 9904255 A1 WO9904255 A1 WO 9904255A1
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ultrasonic
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annular
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PCT/FR1998/001275
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Pascal Dumont
Guillaume Pierre
Michel Petit
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Areva NP SAS
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Framatome SA
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    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N29/00—Investigating or analysing materials by the use of ultrasonic, sonic or infrasonic waves; Visualisation of the interior of objects by transmitting ultrasonic or sonic waves through the object
    • G01N29/22—Details, e.g. general constructional or apparatus details
    • G01N29/26—Arrangements for orientation or scanning by relative movement of the head and the sensor
    • G01N29/265—Arrangements for orientation or scanning by relative movement of the head and the sensor by moving the sensor relative to a stationary material
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N2291/00—Indexing codes associated with group G01N29/00
    • G01N2291/26—Scanned objects
    • G01N2291/263—Surfaces
    • G01N2291/2634—Surfaces cylindrical from outside

Definitions

  • the invention relates to a method and a device for non-destructive testing of an annular part such as an annular flange of a rotary machine; in particular, the invention relates to the control of a thermal barrier flange of a primary pump of a nuclear reactor cooled by pressurized water.
  • Pressurized water nuclear reactors have a primary circuit in which pressurized water for cooling the reactor core is circulated by a centrifugal pump, called a primary pump.
  • the primary pump comprises a scroll containing a diffuser in which the pump wheel which is integral with a drive shaft is rotated.
  • the pump shaft is rotated by a gearmotor fixed above the pump.
  • the pressurized water for cooling the reactor which is at a pressure close to 155 bars and at a temperature of the order of 310 ° C., is sucked into the central part of the volute, in the axial direction of the pump by the wheel. with vanes of the pump rotating inside the diffuser and discharged, in a tangential or radial direction, at the outlet of the diffuser. Water under very high pressure and at very high temperature is therefore present inside the volute of the pump containing the impeller and the diffuser.
  • the pump drive shaft the end part of which is integral with the pump impeller enters the volute and the opposite end part of which is driven by the electric motor of the pump, must pass through a set of support and sealing elements making it possible in particular to prevent pressurized water from escaping around the pump axis during the operation of the nuclear reactor.
  • the pump shaft support and seal assembly includes in particular a pump bearing and a set of seals into which water is injected under very high pressure.
  • a thermal barrier constituted by cooling coils in stainless steel is placed around the pump shaft, between the impeller and the pump bearing.
  • the thermal barrier coils are contained in a space between a thermal barrier casing located on the internal side of the pump and a thermal barrier flange surrounding the pump shaft on the external side of the pump.
  • the thermal barrier flange rests on a part of the pump casing, to which it is fixed by means of a support ring for the pump motor.
  • the motor support ring which rests on a peripheral part of the thermal barrier flange is fixed to the pump casing by large studs screwed into the upper part of the wall of the pump casing.
  • Inside the support ring for the pump motor is arranged, around a part of the pump shaft, above the bearing, the set of pump seals which rests and which is fixed by studs on the upper part of the thermal barrier flange.
  • the thermal barrier flange Between its central part on which the set of pump seals is fixed and its peripheral part on which rests a flange of the pump motor support, the thermal barrier flange has a machined part in the form of 'A toric surface having as axis the flange axis which is itself coaxial with the pump shaft. Between the cylindrical external surface of the thermal barrier flange and the cylindrical internal surface of the motor support flange, an annular space is formed, the bottom of which is formed by the portion-shaped surface of a torus machined on the barrier flange. thermal.
  • the internal surface of the thermal barrier flange i.e. the surface of the flange facing the interior of the pump, has a step annular cylindrical shape in which is fixed by welding the upper end of the envelope of the thermal barrier and an annular surface, inside the thermal barrier, around the pump shaft coming into contact with the coils for cooling the thermal barrier.
  • the zone of contact with the envelope of the thermal barrier and the weld zone can present two types of defects: - the circumferential defect at nesting (crack initiated at the welding of the envelope flange and propagating radially towards the center of the flange);
  • thermal barrier flanges of the primary pumps of pressurized water nuclear reactors currently in service.
  • such checks require the disassembly of the thermal barrier flange which requires itself disassembly of all the elements of the pump fixed on the volute.
  • hitherto no non-destructive testing method has been known, such as an ultrasonic testing method making it possible to control an area of an annular part of an installation such as a directed rotating machine. towards the interior of the installation and not accessible, the control process not requiring disassembly of the flange.
  • the object of the invention is therefore to propose a method of non-destructive ultrasonic testing of a volume of material of an annular part of revolution, of an installation, such as a rotating machine, located towards the interior of installation, without dismantling the annular part.
  • an ultrasonic beam is emitted from a surface of the annular part directed towards the outside of the installation, in the direction of the volume to be checked, so that the beam passes through a thickness of the annular part, between the surface of the annular part and the volume to be checked, the ultrasonic beam is moved in rotation around the axis of revolution of the annular part, ultrasonic waves reflected in the volume to be checked are collected by an internal surface of the annular part or by possible faults, in the form of signals and the signals are processed to detect and characterize possible faults in the internal volume of the annular part.
  • the ultrasonic beam is pivoted about a pivot axis orthogonal to the axis of revolution of the annular part, so as to sweep the volume to be checked in radial directions of the annular part.
  • the invention also relates to a non-destructive ultrasonic testing device making it possible to carry out the detection and characterization of faults on an inaccessible internal part of an annular part of an installation such as a rotary machine and in particular of the thermal barrier flange of a primary pump of a nuclear reactor cooled by pressurized water.
  • Figure 1 is an exploded perspective view of a primary pump of a nuclear reactor cooled by pressurized water.
  • Figure 2 is an axial sectional view of part of the primary pump having the thermal barrier.
  • FIG. 3 is a sectional view of a part of the thermal barrier flange of the pump shown in FIG. 2.
  • Figure 4 is a schematic axial sectional view of the flange of the thermal barrier and of an ultrasonic inspection device for implementing the method according to the invention.
  • Figure 5 is a top view of the flange and an ultrasonic inspection device for implementing the method according to the invention.
  • Figure 6 is a perspective view of part of the ultrasonic inspection device in the working position on the flange of the thermal barrier of the primary pump.
  • Figure 7 is an elevational and sectional view of a portion of the ultrasonic testing device.
  • FIG. 8 is a side view along 8 of FIG. 7.
  • FIG. 9 is a perspective view of part of the device shown in FIGS. 7 and 8.
  • FIG. 10 is a perspective view of a transducer support of the ultrasonic control device shown in FIGS. 7 and 8.
  • Figure 11 is a perspective view of an ultrasound transducer of the device shown in Figures 7 and 8;
  • Figure 12 is a cross-sectional view of the ultrasonic transducer.
  • FIG 13 is a perspective view of the transducer housing shown in Figure 12.
  • a primary pump of a nuclear reactor cooled by pressurized water generally designated by the reference 1 .
  • the primary pump 1 comprises a pump casing or volute 2 in which is mounted the diffuser 3 of the pump into which opens a conduit 4 of axial direction connected to a central opening of axial direction passing through the wall of the volute 2.
  • the impeller 5 Inside the diffuser 3 is rotatably mounted the impeller 5 fixed to the end of the shaft 6 of the pump.
  • the central opening of the volute 2 constitutes the inlet or suction part of the pump.
  • the volute 2 also has a tangential opening constituting the outlet or discharge part of the pump.
  • the suction inlet of the pump and the outlet of the primary pump are connected to pipes of the primary circuit of the reactor in which the primary cooling water from the reactor is circulated by pump 1.
  • a support 10 of the electric motor for driving the pump (not shown).
  • a set 7 of support and sealed passage of the shaft 6 of the pump is disposed inside the support 10 of the electric motor of the pump.
  • the assembly 7 comprises in particular the bearing 8 of the pump and seals 12 provided with means for injecting pressurized water around the shaft 6.
  • a thermal barrier 13 consisting of stainless steel cooling coils is arranged around the shaft. 6, between the impeller 5 secured to the end of the shaft and the bearing 8 of the pump.
  • the thermal barrier 13 further comprises a flange 14, a lower peripheral part of which is interposed between the lower flange of the support 10 of the electric motor of the pump and the upper part of the volute 2. Studs 15 ensure the fixing of the support 10 of the motor. and the thermal barrier flange 14 on the pump casing. Furthermore, the assembly 7 for sealingly crossing the shaft 6 is fixed by studs 16 on the upper part of the flange 14.
  • the thermal barrier flange 14 has a peripheral part which comes to bear on the upper part of the volute 2 on which the lower flange rests. of the support 10 of the electric motor of the pump.
  • the studs 15 for fixing the support 10 on the volute also ensure the tightening of the peripheral part of the thermal barrier flange 14 between the lower flange of the support 10 and the upper part of the volute 2.
  • the thermal barrier 13 comprises a set of stainless steel coils allowing the circulation of a coolant around the pump shaft 6, below the lower surface of the thermal barrier flange 14.
  • the coils of the thermal barrier 13 are surrounded by a protective envelope 17 in the form of a cylindrical bowl, the upper edge of which is engaged in a cylindrical step 18 (see FIG. 3) machined in the lower part of the thermal barrier flange 14.
  • L 'thermal barrier envelope 17 is fixed by a weld bead 19 in the cylindrical step of the flange.
  • the lower surface of the thermal barrier flange 14 constitutes the internal part of the flange facing the interior of the pump and comes into contact with the cooling coils for cooling the thermal barrier.
  • the internal surface of the flange has annular bearing surfaces allowing the mounting of the bearing 8 of the pump which is contained entirely inside the thermal barrier flange 14.
  • the thermal barrier flange 14 has an annular support part inserted between the motor support 10 and the volute 2.
  • the external surface of the flange is machined, above the support part of the motor support 10 to constitute a fillet 20 of annular shape having the axis of the flange 14 as its axis.
  • the annular leave 20 has the shape of a torus portion with circular section.
  • annular space 21 is delimited between the cylindrical external surface of the upper part of the flange 14 and the internal cylindrical surface of the support flange of the support 10 of the pump motor.
  • the bottom of the annular space 21 is constituted by the fillet 20 in the form of a torus portion machined in the flange 14.
  • the thermal barrier flange 14 is an essential part whose behavior in service must be checked.
  • the control method according to the invention makes it possible to avoid dismantling the thermal barrier flange of the primary pumps, by carrying out the control from the annular space 21 between the thermal barrier flange and the motor support flange 10 , by accessing this annular space from the inside of the pump motor support, after dismantling the motor.
  • the device used to carry out the ultrasonic inspection of the internal part of the thermal barrier flange 14 has been shown diagrammatically in FIG. 4 and generally designated by the reference 24.
  • the device 24 comprises in particular a measuring head 25 which is moved continuously, during the control, inside the annular space 21 delimited at its lower part by the leave in the form of a torus portion 20.
  • the control head 25 which will be described in more detail below contains an ultrasound transducer which has a shape matching the shape of the annular space 21 in its lower part, so that the emission surface of the ultrasound transducer is disposed at a small distance, at most equal to 1 mm, from the toric part of the bottom of the annular cavity 21.
  • the coupling between the ultrasound transducer carried by the head 25 and the wall of the thermal barrier flange 14 is provided by a coupling liquid such as water filling the lower part of the annular cavity 21.
  • the measuring head 25 is moved along the annular cavity 21, in a rotational movement having as its axis the axis of the flange 14 which is also the axis of rotation of the pump.
  • the ultrasonic control head 25 is fixed to the lower end part of the vertical upright 23a of a bracket 23 comprising a horizontal plate 23b resting on a carriage 26 provided with guide rollers 27 engaging with parts lateral profiles of a horizontal annular rail 28 fixed by means of support legs 29 on the substantially horizontal upper surface of the flange of the motor support 10 resting on the peripheral part of the thermal barrier flange 14.
  • a crown 30 having an internal toothing 30a with which meshes a pinion 31 integral with an axis driven in rotation by a motor 32 carried by the plate of the carriage 26.
  • the device can be adapted to carry out the control from a different zone of the annular cavity 21.
  • the support 23 of the control head 25 can be replaced by a different support which can be used for example to place the control head in contact with the internal surface of the upper part of the flange 14.
  • a modular type control device can be designed which can be adapted to control from one zone or another of the surface of the flange accessible outside the pump .
  • FIG 5 there is shown a top view of a portion of the rail 28 on which moves a first carriage 26a carrying a first transducer via a bracket, a second carriage 26b, a third carriage 26c and a fourth carriage 26d carrying, respectively, a second, a third and a fourth ultrasonic transducers by means of a bracket.
  • the assembly of the ultrasonic transducers on each of the carriages is identical. However, only the carriage 26a carrying the first transducer is motorized, the carriages 26b, 26c and 26d being coupled to the carriage 26a, by means of articulated bars. In this way, the carriages and the control heads associated with the carriages move in synchronism in a rotational movement around the axis of the flange 14 constituting the axis of the pump.
  • FIG. 6 there is shown a portion of the annular cavity 21 of the sealing barrier flange 14 and the fillet 20 constituting the bottom of the annular cavity in the form of a torus portion as well as a carriage 26 and a bracket 23 of displacement of an ultrasonic control head 25 in rotation about the axis of the flange.
  • the control head 25 is connected to the vertical upright 23a of the bracket 23, by means of an articulated assembly 33 making it possible to achieve precise positioning and position adjustment of the control head 25 at the inside the cavity 21.
  • control head 25 When it is placed inside the cavity 21, the control head 25 comes to bear on the vertical walls of the cavity by means of balls mounted to rotate inside cages and pushed back by a spring. outwards.
  • the suspension device 33 of the control head makes it possible to place the control head in a position of introduction inside the cavity 21 in which the control head 25 comes to bear against the internal cylindrical surface of the flange 10 of the pump motor support by means of a ball 34 which is slightly pressed towards the inside of the head 25 in the insertion position of the head 25.
  • the suspension device 33 of the control head 25 is then operated, so as to release the suspension device.
  • An arm 35 returned by a spring then makes it possible to press the control head 25 against the wall of the cavity 21 formed by the external cylindrical surface of the flange 14.
  • a flat part of the face of the head 25 opposite to the face on which the ball 34 is arranged then comes to bear against the cylindrical external surface of the sealing barrier flange 14, by means of four balls 36 .
  • control head 25 During its rotational movement around the axis of the flange, the control head 25 remains in contact with the walls of the annular cavity 21, by means of the ball 34 and the balls 36 which roll on the cylindrical lateral surfaces of the cavity.
  • control head 25 comprises a support 37 and a yoke 38, both of which are in the form of a bridge, the lateral sides of which have an outline at least partially constituted by an arc of circle whose radius is substantially equal to the radius of the toric section 20 of the bottom of the annular cavity 21.
  • the yoke 38 has grooves on the internal surface of its lateral sides opposite such that 39 allowing the engagement and centering of the ultrasonic transducer 40 shown very schematically in FIG. 6.
  • the yoke 38 has guide elements 42 projecting outwards on each of its lateral faces delimited by two surfaces in the form of cylinder portions whose radii are substantially identical to the radii of the arcs of a circle delimiting the guide tracks 41 of the support 37.
  • the control head 25 has been shown in exploded perspective.
  • the lateral guide portions 42 of the yoke 38 are each engaged inside a guide track 41 of the support 37.
  • the yoke 38 in which the ultrasonic transducer is fixed can be pivotally mounted inside the support 37, around a transverse axis 43 passing through the centers of the arcs of a circle delimiting tracks 41 and through the center of the arcs of a circle delimiting a part of the contour of the lateral sides of the support 37.
  • the pivot axis 43 of the control head 25 is orthogonal to the axis of the flange 14, or also perpendicular to a plane of axial symmetry of the flange 14 passing through the center of the transducer 40.
  • a drive sector 44 comprising a toothed cylindrical surface constituting a portion of a pinion having as axis the axis 43 in the position of engagement of the yoke 38 in the support 37.
  • a cavity 45 in which the toothed sector 44 can pivot On the upper wall of the support 37 is mounted a geared motor 46 whose axis of outlet carries one end penetrating into the cavity 45 in the form of an endless screw meshing with the toothed surface of the sector 44.
  • control head 25 is moved continuously by the carriage 26 in a rotational movement around the axis of the flange and simultaneously, the transducer is pivoted alternately inside the support. of the control head 25.
  • the flange portion to be checked is scanned, in the circumferential direction and in the radial direction by the ultrasonic beam emitted by the transducer, which makes it possible to detect and size any cracks in the internal volume of the flange on which the control is carried out, situated in the axial alignment of the cavity 21 in which the control head 25 is moved.
  • the suspension device 33 of the control head 25 is seen, the support 37 of which is fixed to the end of a link 48 constituting the lower part of the suspension device 33.
  • the link 48 has, at its lower end, a threaded part which is engaged by screwing in the opening 47 of the support 37.
  • a ball joint 50 is engaged on a part of the link 48 and fixed in place by a nut 49.
  • the ball joint 50 is engaged in an opening in the lever 35 secured to an axis ensuring the return of the arm 35 by means of a helical spring 51, one end of which is engaged in a opening of a lower part of the bracket 23 and the other end of which is in abutment on an arm integral in rotation with the axis of the lever 50.
  • the spring 51 is mounted so as to recall the control head 25, by means of the lever arm 35 and the ball joint 50, in the direction of the wall of the annular cavity 21 formed by the external surface of the flange 14.
  • the device 33 for suspending the control head 25 comprises a second link 52 hingedly connected to the end of the link 48 at one of its ends and to a third link 53 at its second end.
  • the link 52 has on one of its faces a cam surface 54 intended to cooperate with a roller 55 mounted on the vertical part 23a of the bracket 23.
  • the end of the link 53 is fixed to a slide 56 mounted sliding in the axial direction along the upright 23a of the bracket 23.
  • a screw 57 makes it possible to move in the axial direction the slide 56 to which the connecting rod 53 is fixed and, through it, the connecting rod 52 comprising the cam surface 54.
  • the control head 25 which is pushed back by the link 52 cooperating with the roller 55 by its cam surface 54 comes into contact with the surface of the annular cavity 21 formed by the internal cylindrical surface of the electric motor support flange of the pump.
  • the bracket 23 is fixed to the carriage and the screw 57 for moving the slide 56 is actuated so as to move the link 52 towards the bottom of the annular cavity 21 to release the cam surface 54 from the roller 55.
  • the control head 25 moves slightly towards the bottom of the cavity and the lever arm 35 recalls the head 25 in the direction of the wall of the cavity 21 formed by the external surface of the flange 14.
  • FIGS. 11 and 12 shows the ultrasonic transducer 40 of the control head 25.
  • the ultrasonic transducer 40 comprises, carried by a housing 60, a piezoelectric ceramic material plate 61 and a lens 62 of epoxy resin fixed against an emission face of the plate 61.
  • the housing 60 which is shown in detail on FIG. 13 includes an upper bearing surface for fixing an upper cover 63 and an external face closed by a curved lateral cover 64.
  • the curved external surface of the lens 62 is defined so that the lens comes as close as possible to the toric surface 20 constituting the bottom of the annular cavity 21 in which the ultrasonic control head 25 is engaged.
  • the external surface of the lens 62 has so the shape of a torus portion.
  • the curvature of the lens in a cutting plane passing through the axis of the flange 14 is chosen so that the ultrasonic beam emitted by the piezoelectric plate 61 supplied in electric current is focused in the vicinity of the inner bottom surface of the flange 14, so that during the scanning in the radial direction by the ultrasonic beam produced by the pivoting of the control head 25, the focusing of the ultrasonic beam occurs in the defect zones of surface 22 in contact with the cooling coils and in the area with radial cracks in the step 18 of the flange 14.
  • the focusing of the ultrasonic beam must be carried out at a distance of approximately 200 mm from the emitting surface of the ultrasonic transducer.
  • the scanning in the radial direction obtained by the pivoting of the control head makes it possible to cover an area having an amplitude of approximately 50 mm, in the radial direction of the flange 14.
  • the housing 60 of the transducer 40 comprises two positioning pins 59a and 59b projecting towards the outside of the rectangular section housing which are intended to engage in the grooves 39 of the internal surface of the lateral sides of the yoke 38 of the transducer head 25, during the mounting of the control head.
  • the box 60 has the shape of a bridge comprising two lateral sides on which the pins 59a and 59b are provided and a longitudinal side intended to be housed inside the yoke 38, when mounting the housing.
  • the second longitudinal side of the housing 60 is open and receives the side cover 64.
  • the closed longitudinal side of the housing 60 is intended to come inside the yoke 38 and the support 37 of the transducer head 25, on the side of the head 25 moving opposite the external surface of the flange 14.
  • the housing 60 has a certain inclination in the longitudinal direction which corresponds to the circumferential direction of the annular space and of the toric surface 20, when the transducer 25 is in the control position inside the annular space of the pump.
  • the inclination of the plate 61 of the transducer in the circumferential direction is preset. In this way, the inclination of the direction of propagation of the ultrasonic beam is adjusted relative to the axial direction of the flange 14, in a plane perpendicular to a plane of axial symmetry of the flange.
  • transducers of several different types for the emission of ultrasonic beams having different inclinations relative to the axis of the flange, in order to detect, characterize and size several types of fault on the internal part of the flange.
  • the fine adjustment of the inclination of the transducer plate defining the inclination of the beam is carried out before checking.
  • the transducer 40 is put in place and fixed inside the yoke 38 of the transducer head and disposed on a characterization or calibration prism in stainless steel of the same type as the steel of the flange having a reproducing face. a part of the surface of the annular cavity of the flange, in particular the toric part of the cavity, and a face inclined in the circumferential direction by a defined angle.
  • the angle of inclination in the circumferential direction of the face of the prism corresponds to the angle of inclination desired for the ultrasonic beam.
  • the orientation of the ultrasonic transducer is carried out in the circumferential direction by placing the transducer fixed inside the yoke on the characterization prism in an arrangement corresponding to the control position in the annular cavity of the flange.
  • the characterization test making it possible to adjust the orientation of the transducer is carried out in water and consists in finding the position of the transducer mounted inside the fork for which the ultrasonic beam propagates in water and is reflected at a certain distance at maximum amplitude.
  • the transducer mounted inside the support yoke is fixed on the transducer support 37 in a position allowing hold the desired beam inclination in the circumferential direction exactly when the control head is placed in the annular cavity of the flange.
  • the plate 61 whose normal 65 defines the direction of the ultrasonic beam is inclined so that the normal 65 to the plate 61 makes an angle of a few degrees with the axial direction 66 of the flange, in an axial plane of symmetry of the flange.
  • the transducer is therefore inclined relative to the axial direction 66 both in the radial direction and in the circumferential direction.
  • the inclination in the circumferential direction is adjusted to a respective value for each of the ultrasonic transducers associated with a support bracket resting on a carriage of the carriage train 26a,
  • the ultrasonic transducer carried by the carriage 26a which is designated as a 0 ° transducer is oriented so as to emit a beam of ultrasonic waves in a direction situated in the axial plane of the flange, that is to say in a direction making an angle of 0 ° with the axial plane.
  • the carriage 26b carries a transducer whose inclination, in the circumferential direction, is such that it emits a beam of ultrasonic waves in a direction making an angle of 20 ° with the axial direction of the flange in a plane perpendicular to the plane axial symmetry of the flange passing through the center of the transducer.
  • the corresponding transducer is designated as a + 20 ° transducer.
  • the carriage 26c carries a transducer whose inclination is such that it emits a beam of ultrasonic waves making an angle of 20 ° with the axial plane of the flange passing through the center of the transducer, directed in the opposite direction of the beam emitted by the transducer at + 20 °.
  • This transducer is designated as a -20 ° transducer.
  • the carriage 26d carries a transducer which is oriented in the circumferential direction, so as to emit a beam of ultrasonic waves in a direction making an angle of 45 ° with the axial plane of the flange passing through the center of the transducer .
  • the inclinations of 0 °, + 20 °, -20 ° and 45 ° of the transducers in the circumferential direction correspond to inclinations of the normal to the transducer plate relative to the axial direction of the flange, in a plane perpendicular to the plane of axial symmetry of the flange passing through the center of the transducer, that is to say a plane perpendicular to the plane of FIG. 12 containing the straight line 66 parallel to the axis of the flange and passing through the center of the transducer 61.
  • the beam of ultrasonic waves emitted by the first transducer carried by the carriage 26a is picked up, after reflection on the internal part of the flange, by the first transducer itself which constitutes both the transmitter and the receiver of the ultrasonic testing device.
  • the first transducer makes it possible to carry out permeability measurements of the metal of the flange, to adjust the ultrasonic control transducers, to detect the presence of faults in the internal part of the flange and to characterize and size faults of small dimensions (by example of cracks with a dimension of 0 to 20 mm).
  • the second and third transducers carried respectively by the carriages 26b and 26c which are oriented so as to emit beams at + 20 ° and at -20 ° constitute a pair of transceiver transducers which is used to detect and size cracks, in particular especially circumferential cracks which can have a size of 20 to 40 mm.
  • the fourth sensor carried by the carriage 26d emitting a beam of ultrasonic waves at 45 ° constitutes, with the first transducer emitting an ultrasonic beam at 0 °, a transmitter-receiver couple making it possible to detect and characterize faults in the crazing on the face of the flange resting on the cooling coils.
  • the identification, characterization and dimensioning of faults are carried out during the rotational movement around the axis of the flange of the train of carriages carrying the transducers whose support yoke alternately pivots about an axis tangent to the path carriages, during the rotational movement of the train of carriages.
  • the pivoting of the transducers around an axis tangent to the trajectory of the carriages or pivoting in the radial direction of the flange is carried out at a small angle, generally of the order of 13 °, making it possible to scan an area of the internal part of the flange having an amplitude of the order of 50 mm in the radial direction.
  • the signals corresponding to the reflected beams picked up by the ultrasonic transducers, during the circumferential scanning and the radial scanning of the internal zone of the flange, are recovered and processed in a module 58 (see FIG. 4) for supplying the transducers with electric current and transducer signal processing. It is thus possible to detect the presence of circumferential faults or radial cracks or else faults of the crazing type in the internal part of the flange.
  • the processing of the transducer signals in module 58 also makes it possible to characterize faults, so that it is possible, after inspection, to determine whether the faults involve a certain risk for the holding of the flange in service or are likely to evolve by propagation in such a way that the integrity of the flange would be reached. Therefore, it is possible, thanks to the method and the device according to the invention, to determine by ultrasonic control whether it is necessary to disassemble the flange for replacement or repair.
  • Coupling water is introduced into the annular cavity and then each of the transducers associated with a carriage moving in rotation about the axis of the flange is put in place.
  • the transducer control head is arranged, by means of a knurled button constituting the nut of the actuating screw 57 on the upper surface of the support bracket. of the transducer, in a position obtained by cooperation of the cam surface 54 of the connecting rod 52 with the roller 55, in which the head of the transducer is held in a position slightly offset from the side directed towards the external face of the annular cavity 21 formed by the internal cylindrical surface of the lower flange of the pump motor support.
  • the transducer fixed to the vertical post 23a of the bracket 23 When the transducer fixed to the vertical post 23a of the bracket 23 is introduced into the annular cavity 21, the transducer comes into contact with the external wall of the cavity by means of the ball 34 mounted in the support 37 of the head control 25.
  • the suspension bracket and the transducer have been placed in the annular cavity of the pump, the suspension device 33 is released from the welding head by means of the knurled nut of the screw 57 , so that the welding head hangs freely at the end of the device suspension suspension 33 is recalled by the arm 35 in a position such that the four bearing and rolling balls 36 of the support 37 come to bear on the internal surface of the cavity 21 formed by the surface of the flange 14.
  • the motor of the carriage 26a After having implemented all the transducers, the motor of the carriage 26a is supplied, so as to ensure the simultaneous movement of the carriage 26a and the carriages 26b, 26c and 26d coupled to the carriage 26a by articulated coupling parts .
  • the articulated coupling parts of the carriages have a dimension such that the transducers are placed in circumferential positions defined with respect to each other.
  • the pivoting motors of the transducer support yokes are supplied and control is carried out during the rotational movement of the train of carriages carrying the transducers which are moved simultaneously in the radial direction, alternatively, by pivoting.
  • the signals supplied by the sensors are processed in the module 58, so as to detect possible faults in the internal part of the flange 14.
  • the method and the device according to the invention therefore make it possible to carry out continuously, with reduced disassembly of the components of the primary pump, a complete examination of the internal part of the thermal barrier flange.
  • the invention is not limited to the embodiment which has been described.
  • the production of the ultrasonic transducers, the carriages and the suspension means of the transducers can be different from the embodiment described.
  • the ultrasonic transducer can be produced in the form of an electronically controlled multi-element probe to obtain the electronic adjustment. tronic of deflection and focusing of the ultrasonic beam. It is thus possible, in particular, to carry out a radial scan of the volume to be checked without pivoting of the control head.
  • carriages and transducers used and the arrangement of these carriages and transducers may be different from what has been described above.
  • the method and the device according to the invention can be adapted for the detection and characterization of cracks of different types from those which have been described located in different zones of a thermal barrier flange of a primary pump or also for performing the control of thermal barrier flanges of a design different from that which has been described.
  • the method and the device according to the invention can be used within the framework of the control of the internal part of any flange of a rotary machine, such as a compressor, a turbine or a motor, without dismantling the flange, or of any annular part of an industrial installation comprising an area internal to the installation in which it is necessary to carry out the control of a volume of material exposed to cracking.

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Abstract

On émet, à l'intérieur d'une cavité annulaire (21) de la bride (14), en direction du volume à contrôler, au moins un faisceau ultrasonore, de manière que le faisceau traverse axialement l'épaisseur de la bride (14). On déplace le faisceau dans la direction circonférentielle de la cavité annulaire et par pivotement, radialement par rapport à la bride (14), on recueille les ondes ultrasonores réfléchies par la partie à contrôler et par des défauts éventuels, à l'intérieur de la cavité annulaire (21), sous forme de signaux et on traite les signaux obtenus pour réaliser la détection et le dimensionnement des défauts dans la partie de la bride (14) à contrôler. De préférence, le dispositif de contrôle comporte plusieurs chariots (26) mobiles sur un rail (28) déplacés en rotation coaxialement à la bride (14) portant chacun une tête de contrôle (25) ayant un transduceur (40), de manière à effectuer le contrôle avec des faisceaux ultrasonores ayant des inclinaisons différentes.

Description

PROCEDE ET DISPOSITIF DE CONTROLE NON DESTRUCTIF D ' UNE PIECE ANNULAIRE PAR DES ULTRASONS
L'invention concerne un procédé et un dispositif de contrôle non destructif d'une pièce annulaire telle qu'une bride annulaire d'une machine tournante ; en particulier, l'invention concerne le contrôle d'une bride de barrière thermique d'une pompe primaire d'un réacteur nucléaire refroidi par de l'eau sous pression.
Les réacteurs nucléaire à eau sous pression comportent un circuit primaire dans lequel de l'eau sous pression de refroidissement du cœur du réacteur est mise en circulation par une pompe centrifuge, appelée pompe primaire. La pompe primaire comporte une volute renfermant un diffuseur dans lequel la roue de la pompe qui est solidaire d'un arbre d'entraînement est mise en rotation. L'arbre de la pompe est entraîné en rotation par un motoréducteur fixé au-dessus de la pompe.
L'eau sous pression de refroidissement du réacteur qui est à une pression voisine de 155 bars et à une température de l'ordre de 310°C est aspirée à la partie centrale de la volute, dans la direction axiale de la pompe par la roue à aubes de la pompe tournant à l'intérieur du diffuseur et refoulée, dans une direction tangentielle ou radiale, à la sortie du diffuseur. De l'eau sous très forte pression et à très haute température est donc présente à l'intérieur de la volute de la pompe contenant la roue à aubes et le diffuseur. L'arbre d'entraînement de la pompe dont la partie d'extrémité solidaire de la roue de la pompe pénètre dans la volute et dont la partie d'extrémité opposée est entraînée par le moteur électrique de la pompe, doit traverser un ensemble d'éléments de support et d'étan- chéité permettant en particulier d'empêcher des sorties d'eau sous pres- sion, autour de l'axe de la pompe pendant le fonctionnement du réacteur nucléaire. L'ensemble de support et d'étanchéité de l'arbre de la pompe comporte en particulier un palier de pompe et un ensemble de joints d'étanchéité dans lesquels est injectée de l'eau sous très forte pression. De manière à protéger le palier de la pompe contre l'effet de la très haute température du fluide primaire, une barrière thermique constituée par des serpentins de refroidissement en acier inoxydable est disposée autour de l'arbre de la pompe, entre la roue et le palier de la pompe. Les serpentins de la barrière thermique sont contenus dans un espace ménagé entre une enveloppe de barrière thermique située du côté interne de la pompe et une bride de barrière thermique entourant l'arbre de la pompe, du côté externe de la pompe.
La bride de barrière thermique repose sur une partie de la volute de la pompe, sur laquelle elle est fixée par l'intermédiaire d'une virole de supportage du moteur de la pompe. La virole de supportage du moteur qui repose sur une partie périphérique de la bride de barrière thermique est fixée sur la volute de la pompe par des goujons de grandes dimensions vissés dans la partie supérieure de la paroi de la volute de pompe. A l'intérieur de la virole de supportage du moteur de la pompe est disposé, autour d'une partie de l'arbre de la pompe, au-dessus du palier, l'ensemble des joints d'étanchéité de la pompe qui repose et qui est fixé par des goujons sur la partie supérieure de la bride de barrière thermique.
Entre sa partie centrale sur laquelle est fixé l'ensemble de joints d'étanchéité de la pompe et sa partie périphérique sur laquelle vient reposer une bride du support du moteur de la pompe, la bride de barrière thermique comporte une partie usinée sous la forme d'une surface torique ayant pour axe l'axe de la bride qui est elle-même coaxiale à l'arbre de la pompe. Entre la surface externe cylindrique de la bride de barrière ther- mique et la surface interne cylindrique de la bride du support du moteur est ménagé un espace annulaire dont le fond est constitué par la surface en forme de portion de tore usinée sur la bride de barrière thermique.
La surface interne de la bride de barrière thermique, c'est-à-dire la surface de la bride dirigée vers l'intérieur de la pompe comporte un redan annulaire de forme cylindrique dans lequel est fixée par soudage l'extrémité supérieure de l'enveloppe de la barrière thermique et une surface annulaire, à l'intérieur de la barrière thermique, autour de l'arbre de la pompe venant en contact avec les serpentins de refroidissement de la barrière thermique.
En effectuant le démontage de pompes primaires ayant fonctionné pendant de très longues périodes pour assurer la circulation du fluide primaire d'un réacteur nucléaire à eau sous pression, on s'est aperçu que la zone du redan dans laquelle est soudée l'enveloppe de la barrière thermique et la surface en contact avec les serpentins de la barrière thermique pouvaient présenter des fissures de différents types.
En particulier, la zone de contact avec l'enveloppe de la barrière thermique et la zone de soudure peuvent présenter deux types de défauts : - le défaut circonférentiel à l'emboîtement (fissure initiée à la soudure de l'enveloppe bride et se propageant radialement vers le centre de la bride) ;
- le défaut "faiençage thermique", réseaux de fissures à orientations radiales et circonférentielles, initiées en paroi interne de la bride. Pour éviter que ces fissures ne se développent dans le métal de la bride et ne se rejoignent en entraînant une destruction d'une partie interne de la bride, il est nécessaire, dans un premier temps, d'affouiller les zones fissurées et, après une profondeur d'affouillement limitée, de réparer par soudage. II serait souhaitable d'effectuer des contrôles sur les brides de barrière thermique des pompes primaires des réacteurs nucléaires à eau sous pression actuellement en service. Cependant de tels contrôles nécessitent le démontage de la bride de barrière thermique qui nécessite lui-même le démontage de l'ensemble des éléments de la pompe fixés sur la volute.
De telles opération sont extrêmement coûteuses et nécessitent de très longs temps d'arrêt du réacteur nucléaire. En outre, le démontage de pompes primaires ayant fonctionné pendant de longues périodes nécessite l'intervention de personnel dans des zones exposées aux radiations.
De manière plus générale, on ne connaissait pas jusqu'ici de procédé de contrôle non destructif tel qu'un procédé de contrôle par ultra- sons permettant de contrôler une zone d'une pièce annulaire d'une installation telle qu'une machine tournante dirigée vers l'intérieur de l'installation et non accessible, le procédé de contrôle ne nécessitant pas de démontage de la bride.
Le but de l'invention est donc de proposer un procédé de contrôle non destructif par ultrasons d'un volume de matière d'une pièce annulaire de révolution, d'une installation, telle qu'une machine tournante, situé vers l'intérieur de l'installation, sans démontage de la pièce annulaire.
Dans ce but, on émet, depuis une surface de la pièce annulaire dirigée vers l'extérieur de l'installation, en direction du volume à contrôler, un faisceau ultrasonore, de manière que le faisceau traverse une épaisseur de la pièce annulaire, entre la surface de la pièce annulaire et le volume à contrôler, on déplace le faisceau ultrasonore en rotation autour de l'axe de révolution de la pièce annulaire, on recueille des ondes ultra- sonores réfléchies dans le volume à contrôler, par une surface interne de la pièce annulaire ou par des défauts éventuels, sous forme de signaux et on traite les signaux pour effectuer la détection et la caracterisation des défauts éventuels dans le volume interne de la pièce annulaire.
De préférence, pendant son déplacement en rotation, on fait pivoter le faisceau ultrasonore autour d'un axe de pivotement orthogonal à l'axe de révolution de la pièce annulaire, de manière à balayer le volume à contrôler dans des directions radiales de la pièce annulaire.
L'invention concerne également un dispositif de contrôle non destructif par ultrasons permettant d'effectuer la détection et la caractérisa- tion de défauts sur une partie interne non accessible d'une pièce annulaire d'une installation telle qu'une machine tournante et en particulier de la bride de barrière thermique d'une pompe primaire d'un réacteur nucléaire refroidi par de l'eau sous pression.
Afin de bien faire comprendre l'invention, on va maintenant décrire, à titre d'exemple non limitatif, en se référant aux figures jointes en annexe, la mise en œuvre du procédé suivant l'invention pour le contrôle de la partie interne d'une bride de barrière thermique d'une pompe primaire d'un réacteur nucléaire à eau sous pression et le dispositif utilisé pour effectuer le contrôle. La figure 1 est une vue en perspective éclatée d'une pompe primaire d'un réacteur nucléaire refroidi par de l'eau sous pression.
La figure 2 est une vue en coupe axiale d'une partie de la pompe primaire comportant la barrière thermique.
La figure 3 est une vue en coupe d'une partie de la bride de bar- rière thermique de la pompe représentée sur la figure 2.
La figure 4 est une vue en coupe axiale schématique de la bride de la barrière thermique et d'un dispositif d'inspection par ultrasons permettant de mettre en œuvre le procédé suivant l'invention.
La figure 5 est une vue de dessus de la bride et d'un dispositif d'inspection par ultrasons permettant de mettre en œuvre le procédé suivant l'invention.
La figure 6 est une vue en perspective d'une partie du dispositif d'inspection par ultrasons en position de travail sur la bride de la barrière thermique de la pompe primaire. La figure 7 est une vue en élévation et en coupe d'une partie du dispositif de contrôle par ultrasons.
La figure 8 est une vue de côté suivant 8 de la figure 7.
La figure 9 est une vue en perspective d'une partie du dispositif représenté sur les figures 7 et 8.
La figure 10 est une vue en perspective d'un support de transducteur du dispositif de contrôle par ultrasons représenté sur les figures 7 et 8.
La figure 11 est une vue en perspective d'un transducteur d'ultra- sons du dispositif représenté sur les figures 7 et 8;
La figure 12 est une vue en coupe transversale du transducteur d'ultrasons.
La figure 13 est une vue en perspective du boîtier du transducteur représenté sur la figure 12. Sur la figure 1 , on voit une pompe primaire d'un réacteur nucléaire refroidi par de l'eau sous pression, désignée de manière générale par le repère 1.
La pompe primaire 1 comporte une enveloppe de pompe ou volute 2 dans laquelle est monté le diffuseur 3 de la pompe dans lequel débou- che un conduit 4 de direction axiale raccordé à une ouverture centrale de direction axiale traversant la paroi de la volute 2.
A l'intérieur du diffuseur 3 est montée rotative la roue à aubes 5 fixée à l'extrémité de l'arbre 6 de la pompe.
L'ouverture centrale de la volute 2 constitue la partie d'entrée ou d'aspiration de la pompe. La volute 2 comporte également une ouverture tangentielle constituant la sortie ou partie de refoulement de la pompe.
L'entrée d'aspiration de la pompe et la sortie de la pompe primaire sont reliées à des conduites du circuit primaire du réacteur dans lesquel- les l'eau de refroidissement primaire du réacteur est mise en circulation par la pompe 1.
Au-dessus de la volute 2 de la pompe, autour de l'arbre 6, est fixé un support 10 du moteur électrique d'entraînement de la pompe (non re- présenté). A l'intérieur du support 10 du moteur électrique de la pompe réalisé sous la forme d'une virole solidaire d'une première bride à son extrémité inférieure fixée sur la virole 2 et d'une seconde bride de fixation du moteur-électrique à son extrémité supérieure, est disposé un ensemble 7 de support et de traversée étanche de l'arbre 6 de la pompe. L'ensemble 7 comporte en particulier le palier 8 de la pompe et des joints d'étanchéité 12 munis de moyens d'injection d'eau sous pression autour de l'arbre 6.
De manière à assurer une isolation thermique entre l'intérieur de la pompe et la partie interne de l'ensemble 7 de traversée étanche et de support, une barrière thermique 13 constituée par des serpentins de refroidissement en acier inoxydable est disposée autour de l'arbre 6, entre la roue à aubes 5 solidaire de l'extrémité de l'arbre et le palier 8 de la pompe.
La barrière thermique 13 comporte de plus une bride 14 dont une partie inférieure périphérique est intercalée entre la bride inférieure du support 10 du moteur électrique de la pompe et la partie supérieure de la volute 2. Des goujons 15 assurent la fixation du support 10 du moteur électrique et de la bride de barrière thermique 14 sur la volute de la pompe. De plus, l'ensemble 7 de traversée étanche de l'arbre 6 est fixé par des goujons 16 sur la partie supérieure de la bride 14.
Comme il est visible sur les figures 1 et 2, la bride de barrière thermique 14 comporte une partie périphérique venant en appui sur la partie supérieure de la volute 2 sur laquelle vient reposer la bride infé- rieure du support 10 du moteur électrique de la pompe. Les goujons 15 de fixation du support 10 sur la volute assurent également le serrage de la partie périphérique de la bride de barrière thermique 14 entre la bride inférieure du support 10 et la partie supérieure de la volute 2. La barrière thermique 13 comporte un ensemble de serpentins en acier inoxydable permettant la circulation d'un liquide de refroidissement autour de l'arbre 6 de la pompe, en-dessous de la surface inférieure de la bride de barrière thermique 14.
Les serpentins de la barrière thermique 13 sont entourés par une enveloppe de protection 17 en forme de cuvette cylindrique dont le bord supérieur est engagé dans un redan cylindrique 18 (voir figure 3) usiné dans la partie inférieure de la bride de barrière thermique 14. L'enveloppe de barrière thermique 17 est fixée par un cordon de soudure 19 dans le redan cylindrique de la bride. La surface inférieure de la bride 14 de barrière thermique constitue la partie interne de la bride dirigée vers l'intérieur de la pompe et vient en contact avec les serpentins de refroidissement de la barrière thermique.
La surface interne de la bride comporte des portées d'appui annulaires permettant le montage du palier 8 de la pompe qui est contenu en- tierement à l'intérieur de la bride de barrière thermique 14. Dans sa partie périphérique, la bride de barrière thermique 14 comporte une partie d'appui annulaire intercalée entre le support de moteur 10 et la volute 2. De plus, la surface externe de la bride est usinée, au-dessus de la partie d'appui du support de moteur 10 pour constituer un congé 20 de forme annulaire ayant pour axe l'axe de la bride 14. Le congé annulaire 20 présente la forme d'une portion de tore à section circulaire.
Comme il est visible sur la figure 2, un espace annulaire 21 est délimité entre la surface externe cylindrique de la partie supérieure de la bride 14 et la surface cylindrique interne de la bride d'appui du support 10 du moteur de la pompe.
Le fond de l'espace annulaire 21 est constitué par le congé 20 en forme de portion de tore usiné dans la bride 14. La bride de barrière thermique 14 est une pièce essentielle dont la tenue en service doit être contrôlée.
Pour effectuer le contrôle de la zone la plus sensible de la bride de barrière thermique 14, c'est-à-dire la zone de soudure de l'enveloppe 17 et la surface inférieure interne de la bride 14, il est nécessaire d'effectuer le démontage du support de moteur 10, de l'ensemble d'étanchéité 7 et du palier de pompe 8. Ces démontages sont extrêmement longs et coûteux et le personnel chargé du démontage sur une pompe primaire ayant fonctionné pendant une longue durée est exposé à des radiations provenant des parties internes de la pompe. Dans certains cas où ces opérations de démontage et de contrôle de la bride 14 ont dû être effectuées, on a observé la formation de fissures de direction radiale par rapport à la bride débouchant sur la surface cylindrique du redan 18 et dans la zone de soudure de l'enveloppe 17 ainsi que des fissures de direction circonférentielle ou de direction radiale sur la surface inférieure interne 22 de la bride 14 en contact avec les serpentins de refroidissement. Sur cette surface 22, les fissures présentent un aspect particulier connu sous le nom de "faïençage thermique".
Il a donc paru nécessaire d'effectuer des contrôles systématiques sur les brides de barrière thermique des pompes primaires des réacteurs nucléaires à eau sous pression actuellement en service.
Dans la mesure où le contrôle nécessite le démontage de la bride de barrière thermique pour accéder à sa surface interne, la généralisation du contrôle sur les brides de barrière thermique des pompes primaires des réacteurs nucléaires actuellement en service se traduirait par des coûts très élevés pour réaliser l'opération, du fait de l'arrêt prolongé des réacteurs nucléaires.
Le procédé de contrôle suivant l'invention permet d'éviter le démontage de la bride de barrière thermique des pompes primaires, en ef- fectuant le contrôle depuis l'espace annulaire 21 entre la bride de barrière thermique et la bride de support de moteur 10, en accédant à cet espace annulaire par l'intérieur du support de moteur de la pompe, après démontage du moteur.
Il est également possible d'effectuer le contrôle par l'intérieur de la partie supérieure de la bride 14, après démontage de l'ensemble 7 de traversée étanche de l'arbre de la pompe (voir figure 2).
Sur la figure 4, on a représenté de manière schématique, un dispositif de contrôle par ultrasons dans une position de service permettant de contrôler la surface cylindrique du redan 18 dans lequel est fixée la partie supérieure de l'enveloppe de barrière thermique 17, la zone de soudure
19 de l'enveloppe 17 et la surface interne 22 de la bride de barrière thermique 14 en contact avec les serpentins de refroidissement de la barrière thermique.
Le dispositif utilisé pour effectuer le contrôle par ultrasons de la partie interne de la bride de barrière thermique 14 a été représenté de manière schématique sur la figure 4 et désigné dans son ensemble par le repère 24.
Le dispositif 24 comporte en particulier une tête de mesure 25 qui est déplacée en continu, pendant le contrôle, à l'intérieur de l'espace an- nulaire 21 délimité à sa partie inférieure par le congé en forme de portion de tore 20.
La tête de contrôle 25 qui sera décrite plus en détail par la suite renferme un transducteur d'ultrasons qui présente une forme épousant la forme de l'espace annulaire 21 dans sa partie inférieure, de manière que la surface d'émission du transducteur d'ultrasons soit disposée à une distance faible, au plus égale à 1 mm, de la partie torique du fond de la cavité annulaire 21. Pendant le contrôle, le couplage entre le transducteur d'ultrasons porté par la tête 25 et la paroi de la bride de barrière thermi- que 14 est assuré par un liquide de couplage tel que de l'eau remplissant la partie inférieure de la cavité annulaire 21.
La tête de mesure 25 est déplacée le long de la cavité annulaire 21 , suivant un mouvement de rotation ayant pour axe l'axe de la bride 14 qui est également l'axe de rotation de la pompe. A cette fin, la tête de contrôle ultrasonore 25 est fixée à la partie d'extrémité inférieure du montant vertical 23a d'une potence 23 comportant un plateau horizontal 23b reposant sur un chariot 26 muni de galets de guidage 27 venant en prise avec des parties latérales profilées d'un rail annulaire 28 horizontal fixé par l'intermédiaire de pieds-supports 29 sur la surface supérieure sensiblement horizontale de la bride du support de moteur 10 reposant sur la partie périphérique de la bride de barrière thermique 14. De plus, en-dessous du rail de guidage 28 du chariot 26 est fixée une couronne 30 comportant une denture interne 30a avec laquelle engrène un pignon 31 solidaire d'un axe entraîné en rotation par un moteur 32 porté par le pla- teau du chariot 26.
Bien entendu, le dispositif peut être adapté pour effectuer le contrôle depuis une zone différente de la cavité annulaire 21. En particulier, le support 23 de la tête de contrôle 25 peut être remplacé par un support différent utilisable par exemple pour placer la tête de contrôle en contact avec la surface interne de la partie supérieure de la bride 14. On peut concevoir un dispositif de contrôle de type modulaire pouvant être adapté au contrôle depuis une zone ou une autre de la surface de la bride accessible à l'extérieur de la pompe. Sur la figure 5, on a représenté en vue de dessus une partie du rail 28 sur laquelle se déplace un premier chariot 26a portant un premier transducteur par l'intermédiaire d'une potence, un second chariot 26b, un troisième chariot 26c et un quatrième chariot 26d portant, respectivement, un second, un troisième et un quatrième transducteurs ultrasonores par l'intermédiaire d'une potence. Le montage des transducteurs ultrasonores sur chacun des chariots est identique. Toutefois, seul le chariot 26a portant le premier transducteur est motorisé, les chariots 26b, 26c et 26d étant attelés au chariot 26a, par l'intermédiaire de barres articulées. De cette manière, les chariots et les têtes de contrôle associées aux chariots se déplacent en synchronisme dans un mouvement de rotation autour de l'axe de la bride 14 constituant l'axe de la pompe.
Sur la figure 6, on a représenté une partie de la cavité annulaire 21 de la bride de barrière d'étanchéité 14 et du congé 20 constituant le fond de la cavité annulaire en forme de portion de tore ainsi qu'un chariot 26 et une potence 23 de déplacement d'une tête de contrôle ultrasoπore 25 en rotation autour de l'axe de la bride.
La tête de contrôle 25 est reliée au montant vertical 23a de la potence 23, par l'intermédiaire d'un ensemble articulé 33 permettant de réa- liser une mise en place précise et un réglage de position de la tête de contrôle 25 à l'intérieur de la cavité 21.
Lorsqu'elle est mise en place à l'intérieur de la cavité 21 , la tête de contrôle 25 vient en appui sur les parois verticales de la cavité par l'intermédiaire de billes montées rotatives à l'intérieur de cages et repoussées par un ressort vers l'extérieur.
Comme il sera expliqué plus loin, le dispositif de suspension 33 de la tête de contrôle permet de placer la tête de contrôle dans une position d'introduction à l'intérieur de la cavité 21 dans laquelle la tête de contrôle 25 vient en appui contre la surface cylindrique interne de la bride 10 du support de moteur de la pompe par l'intermédiaire d'une bille 34 qui est légèrement enfoncée vers l'intérieur de la tête 25 dans la position d'introduction de la tête 25.
On manoeuvre ensuite le dispositif de suspension 33 de la tête de contrôle 25, de manière à libérer le dispositif de suspension.
Un bras 35 rappelé par un ressort permet alors de plaquer la tête de contrôle 25 contre la paroi de la cavité 21 constituée par la surface cylindrique externe de la bride 14.
Une partie plane de la face de la tête 25 opposée à la face sur laquelle est disposée la bille 34 vient alors en appui contre la surface extérieure cylindrique de la bride de barrière d'étanchéité 14, par l'intermé- daire de quatre billes 36.
Pendant son déplacement en rotation autour de l'axe de la bride, la tête de contrôle 25 reste en contact avec les parois de la cavité annulaire 21 , par l'intermédiaire de la bille 34 et des billes 36 qui roulent sur les surfaces latérales cylindriques de la cavité.
Comme il est visible sur les figures 6 et 10, la tête de contrôle 25 comporte un support 37 et une chape 38, l'un et l'autre en forme de pont dont les côtés latéraux présentent un contour au moins partiellement constitué par un arc de cercle dont le rayon est sensiblement égal au rayon de la section torique 20 du fond de la cavité annulaire 21.
La chape 38 comporte sur la surface interne de ses côtés latéraux en vis-à-vis des rainures telles que 39 permettant l'engagement et le centrage du transducteur ultrasonore 40 représenté de manière très schéma- tique sur la figure 6.
Sur la figure 10, le transducteur n'a pas été représenté.
Dans les côtés latéraux du support 37 de la chape sont usinées deux pistes 41 en forme de portions d'anneau délimitées par des arcs de cercle concentriques et parallèles aux bords en forme d'arcs de cercle du montant latéral du support 37 en forme de pont.
La chape 38 présente des éléments de guidage 42 en saillie vers l'extérieur sur chacune de ses faces latérales délimités par deux surfaces en forme de portions de cylindre dont les rayons sont sensiblement identiques aux rayons des arcs de cercle délimitant les pistes de guidage 41 du support 37.
Sur' la figure 10, la tête de contrôle 25 a été représentée en perspective éclatée. Pour réaliser l'engagement de la chape 38 à l'intérieur du support 37, les parties latérales de guidage 42 de la chape 38 sont engagées chacune à l'intérieur d'une piste de guidage 41 du support 37. De cette manière, la chape 38 dans laquelle est fixé le transducteur ultrasonore peut être montée pivotante à l'intérieur du support 37, autour d'un axe transversal 43 passant par les centres des arcs de cercle délimitant des pistes 41 et par le centre des arcs de cercle délimitant une partie du contour des côtés latéraux du support 37.
L'axe de pivotement 43 de la tête de contrôle 25 est orthogonal à l'axe de la bride 14, ou encore perpendiculaire à un plan de symétrie axiale de la bride 14 passant par le centre du transducteur 40. De plus, sur la surface externe de l'un des côtés latéraux du support 37 est disposé en saillie par rapport à cette surface externe, un secteur d'entraînement 44 comportant une surface cylindrique dentée constituant une portion d'un pignon ayant pour axe l'axe 43 dans la position d'engagement de la chape 38 dans le support 37. Sur la face interne du côté latéral du support 37 destiné à recevoir le côté latéral de la chape 38 comportant le secteur denté 44 est usinée une cavité 45 dans laquelle peut pivoter le secteur denté 44. Sur la paroi supérieure du support 37 est monté un motoreducteur 46 dont l'axe de sortie porte une extrémité pénétrant dans la cavité 45 ayant la forme d'une vis sans fin engrenant avec la surface dentée du secteur 44.
En faisant tourner le moteur 46 dans un sens et dans l'autre alternativement, on réalise un pivotement alternatif de la chape 38 portant le transducteur autour de l'axe de pivotement 43. Lorsque le transducteur est excité, on réalise un balayage dans la direction radiale du volume interne de la bride avec le faisceau ultrasonore produit par le transducteur.
Pendant le contrôle de la bride, la tête de contrôle 25 est déplacée en continu par le chariot 26 dans un mouvement de rotation autour de l'axe de la bride et simultanément, on fait pivoter le transducteur de manière alternative à l'intérieur du support de la tête de contrôle 25.
On réalise ainsi un balayage de la partie de bride à contrôler, dans la direction circonférentielle et dans la direction radiale par le faisceau ultrasonore émis par le transducteur, ce qui permet de détecter et de di- mensionner des fissures éventuelles dans le volume interne de la bride sur laquelle on réalise le contrôle, situé dans l'alignement axial de la cavité 21 dans laquelle on déplace la tête de contrôle 25.
Sur la paroi supérieure du support 37 est prévue une ouverture taraudée 47 dans laquelle est vissée une partie d'extrémité du dispositif de suspension 33 de la tête de contrôle 25 qui sera décrit ci-après.
Sur les figures 7 et 8 et sur la figure 9, on voit le dispositif de suspension 33 de la tête de contrôle 25 dont le support 37 est fixé à l'extrémité d'une biellette 48 constituant la partie inférieure du dispositif de suspension 33. La biellette 48 comporte, à son extrémité inférieure, une par- tie filetée qui est engagée par vissage dans l'ouverture 47 du support 37.
Une rotule 50 est engagée sur une partie de la biellette 48 et fixée en place par un écrou 49. La rotule 50 est engagée dans une ouverture du levier 35 solidaire d'un axe assurant le rappel du bras 35 par l'intermédiaire d'un ressort hélicoïdal 51 dont une extrémité est engagée dans une ouverture d'une partie inférieure de la potence 23 et dont l'autre extrémité est en butée sur un bras solidaire en rotation de l'axe du levier 50.
Le ressort 51 est monté de manière à rappeler la tête de contrôle 25, par l'intermédiaire du bras de levier 35 et de la rotule 50, en direction de la paroi de la cavité annulaire 21 constituée par la surface externe de la bride 14.
Le dispositif 33 de suspension de la tête de contrôle 25 comporte une seconde biellette 52 reliée de manière articulée à l'extrémité de la biellette 48 à l'une de ses extrémités et à une troisième biellette 53 à sa seconde extrémité.
La biellette 52 présente sur l'une de ses faces une surface de came 54 destinée à coopérer avec un galet 55 monté sur la partie verticale 23a de la potence 23.
L'extrémité de la biellette 53 est fixée sur un coulisseau 56 monté glissant dans la direction axiale le long du montant 23a de la potence 23.
Une vis 57 permet de déplacer dans la direction axiale le coulis- seau 56 auquel est fixée la bielle 53 et, par son intermédiaire, la biellette 52 comportant la surface de came 54.
Le déplacement dans la direction axiale vers le haut du coulisseau 56 permet de mettre en contact la surface de came 54 avec le galet 55 de manière à repousser le dispositif de suspension de la tête de contrôle à rencontre du bras de levier 35 rappelé par le ressort 51.
Après avoir placé la tête de contrôle 25 dans sa position rappelée à encontre de l'action du bras de levier 35, on introduit la potence et la tête de contrôle 25 dans la cavité annulaire 21.
La tête de contrôle 25 qui est repoussée par la biellette 52 coopérant avec le galet 55 par sa surface de came 54 vient en contact avec la surface de la cavité annulaire 21 constituée par la surface cylindrique interne de la bride de support de moteur électrique de la pompe. La potence 23 est fixée sur le chariot et on actionne la vis 57 de déplacement du coulisseau 56 de manière à déplacer la biellette 52 en direction du fond de la cavité annulaire 21 pour libérer la surface de came 54 du galet 55. La tête de contrôle 25 se déplace légèrement vers le fond de la cavité et le bras de levier 35 rappelle la tête 25 en direction de la paroi de la cavité 21 constituée par la surface externe de la bride 14.
Le montage à rotule du bras permet de réaliser la mise en appui de la tête de contrôle 25 contre la surface de la bride 14, par l'intermédiaire des quatre billes d'appui et de roulement 36. Sur les figures 11 et 12, on a représenté le transducteur ultrasonore 40 de la tête de contrôle 25.
Le transducteur ultrasonore 40 comporte, portées par un boîtier 60, une plaquette en matière céramique piézo-électrique 61 et une lentille 62 en résine époxyde fixée contre une face d'émission de la plaquette 61. Le boîtier 60 qui est représenté de manière détaillée sur la figure 13 comporte une portée d'appui supérieure pour la fixation d'un couvercle supérieur 63 et une face externe fermée par un couvercle latéral courbe 64.
La surface externe courbe de la lentille 62 est définie de manière que la lentille approche au plus près la surface torique 20 constituant le fond de la cavité annulaire 21 dans laquelle est engagée la tête de contrôle ultrasonore 25. La surface externe de la lentille 62 présente donc la forme d'une portion de tore. En outre, la courbure de la lentille dans un plan de coupe passant par l'axe de la bride 14 (plan de coupe de la figure 12) est choisie de manière que le faisceau ultrasonore émis par la pla- quette piézo-électrique 61 alimentée en courant électrique soit focalisé au voisinage de la surface inférieure interne de la bride 14, de manière que lors du balayage dans la direction radiale par le faisceau ultrasonore produit par le pivotement de la tête de contrôle 25, la focalisation du faisceau ultrasonore se produise dans les zones de défauts de la surface 22 en contact avec les serpentins de refroidissement et dans la zone comportant des fissures radiales du redan 18 de la bride 14.
Du fait de la dimension de la bride, la focalisation du faisceau ultrasonore doit être réalisée à une distance d'environ 200 mm de la sur- face d'émission du transducteur ultrasonore.
Le balayage dans la direction radiale obtenu par le pivotement de la tête de contrôle permet de couvrir une zone ayant une amplitude d'environ 50 mm, dans la direction radiale de la bride 14.
Comme il est visible sur les figures 11 et 13, le boîtier 60 du trans- ducteur 40 comporte deux tenons de positionnement 59a et 59b en saillie vers l'extérieur du boîtier de section rectangulaire qui sont destinés à venir s'engager dans les rainures 39 de la surface interne des côtés latéraux de la chape 38 de la tête de transducteur 25, lors du montage de la tête de contrôle. Comme il est visible sur la figure 13, le boîtier 60 présente la forme d'un pont comportant deux côtés latéraux sur lesquels sont prévus les tenons 59a et 59b et un côté longitudinal destiné à venir se loger à l'intérieur de la chape 38, lors du montage du boîtier. Le second côté longitudinal du boîtier 60 est ouvert et reçoit le couvercle latéral 64. Comme il est visible en particulier sur les figures 6 et 12, le côté longitudinal fermé du boîtier 60 est destiné à venir à l'intérieur de la chape 38 et du support 37 de la tête de transducteur 25, du côté de la tête 25 se déplaçant en vis-à-vis de la surface externe de la bride 14. De plus, le boîtier 60 présente une certaine inclinaison dans la direction lon- gitudinale qui correspond à la direction circonférentielle de l'espace annulaire et de la surface torique 20, lorsque le transducteur 25 est en position de contrôle à l'intérieur de l'espace annulaire de la pompe.
L'inclinaison de la plaquette 61 du transducteur dans la direction circonférentielle est préréglée. On règle de cette manière l'inclinaison de la direction de propagation du faisceau ultrasonore par rapport à la direction axiale de la bride 14, dans un plan perpendiculaire à un plan de symétrie axiale de la bride.
Comme il sera expliqué plus loin, il est nécessaire d'utiliser des transducteurs de plusieurs types différents pour l'émission de faisceaux ultrasonores ayant des inclinaisons différentes par rapport à l'axe de la bride, dans le but de détecter, caractériser et dimensionner plusieurs types de défaut sur la partie interne de la bride.
Le réglage fin de l'inclinaison de la plaquette du transducteur défi- nissant l'inclinaison du faisceau est réalisé préalablement au contrôle.
Le transducteur 40 est mis en place et fixé à l'intérieur de la chape 38 de la tête de transducteur et disposé sur un prisme de caracterisation ou d'étalonnage en acier inoxydable du même type que l'acier de la bride comportant une face reproduisant une partie de la surface de la cavité annulaire de la bride, en particulier la partie torique de la cavité, et une face inclinée dans la direction circonférentielle d'un angle défini.
L'angle d'inclinaison dans la direction circonférentielle de la face du prisme correspond à l'angle d'inclinaison voulu pour le faisceau ultrasonore. On réalise l'orientation du transducteur ultrasonore dans la direction circonférentielle en plaçant le transducteur fixé à l'intérieur de la chape sur le prisme de caracterisation dans une disposition correspondant à la position de contrôle dans la cavité annulaire de la bride. L'essai de caracterisation permettant de régler l'orientation du transducteur est effectué dans l'eau et consiste à trouver la position du transducteur monté à l'intérieur de la chape pour laquelle le faisceau ultrasonore se propageant dans l'eau et réfléchi à une certaine distance a une amplitude maximale. Le transducteur monté à l'intérieur de la chape de support est fixé sur le support de transducteur 37 dans une position permettant d'ob- tenir de manière exacte l'inclinaison voulue du faisceau dans la direction circonférentielle, lorsque la tête de contrôle est mise en place dans la cavité annulaire de la bride.
De plus, comme il est visible sur la figure 12, la plaquette 61 dont la normale 65 définit la direction du faisceau ultrasonore est inclinée de manière que la normale 65 à la plaquette 61 fasse un angle de quelques degrés avec la direction axiale 66 de la bride, dans un plan de symétrie axiale de la bride.
Le transducteur est donc incliné par rapport à la direction axiale 66 aussi bien dans la direction radiale que dans la direction circonférentielle.
L'inclinaison dans la direction circonférentielle est réglée à une valeur respective pour chacun des transducteurs d'ultrasons associé à une potence de support reposant sur un chariot du train de chariots 26a,
26b, 26c, 26d reliés entre eux et se déplaçant en rotation autour de l'axe de la bride, comme il est visible sur la figure 5.
Le transducteur d'ultrasons porté par le chariot 26a qui est désigné comme transducteur à 0° est orienté de manière à émettre un faisceau d'ondes ultrasonores dans une direction située dans le plan axial de la bride, c'est-à-dire dans une direction faisant un angle de 0° avec le plan axial.
Le chariot 26b porte un transducteur dont l'inclinaison, dans la direction circonférentielle, est telle qu'il émette un faisceau d'ondes ultrasonores dans une direction faisant un angle de 20° avec la direction axiale de la bride dans un plan perpendiculaire au plan axial de symétrie de la bride passant par le centre du transducteur. Le transducteur correspondant est désigné comme transducteur à +20°.
Le chariot 26c porte un transducteur dont l'inclinaison est telle qu'il émette un faisceau d'ondes ultrasonores faisant un angle de 20° avec le plan axial de la bride passant par le centre du transducteur, dirigé dans le sens inverse du faisceau émis par le transducteur à +20°. Ce transducteur est désigné comme transducteur à -20°.
Enfin, le chariot 26d porte un transducteur qui est orienté dans la direction circonférentielle, de manière à émettre un faisceau d'ondes ul- trasonores dans une direction faisant un angle de 45° avec le plan axial de la bride passant par le centre du transducteur.
Les inclinaisons de 0°, +20°, -20° et 45° des transducteurs dans la direction circonférentielle correspondent à des inclinaisons de la normale à la plaquette du transducteur par rapport à la direction axiale de la bride, dans un plan perpendiculaire au plan de symétrie axial de la bride passant par le centre du transducteur, c'est-à-dire un plan perpendiculaire au plan de la figure 12 contenant la droite 66 parallèle à l'axe de la bride et passant par le centre du transducteur 61.
Pendant le contrôle ultrasonore, le faisceau d'ondes ultrasonores émis par le premier transducteur porté par le chariot 26a est capté, après réflexion sur la partie interne de la bride, par le premier transducteur lui- même qui constitue à la fois l'émetteur et le récepteur du dispositif de contrôle ultrasonore. Le premier transducteur permet de réaliser des mesures de perméabilité du métal de la bride, pour régler les transducteurs de contrôle ultrasonore, de détecter la présence de défauts dans la partie interne de la bride et de caractériser et de dimensionner des défauts de petites dimensions (par exemple des fissures d'une dimension de 0 à 20 mm).
Les second et troisième transducteurs portés respectivement par les chariots 26b et 26c qui sont orientés de manière à émettre des faisceaux à +20° et à -20° constituent un couple de transducteurs émetteurs- récepteurs qui est utilisé pour détecter et dimensionner des fissures, en particulier des fissures circonferentielles pouvant avoir une taille de 20 à 40 mm. Le quatrième capteur porté par le chariot 26d émettant un faisceau d'ondes ultrasonores à 45° constitue avec le premier transducteur émettant un faisceau ultrasonore à 0°, un couple émetteur-récepteur permettant de détecter et de caractériser les défauts de faïençage sur la face de la bride en appui sur les serpentins de refroidissement.
Le repérage, la caracterisation et le dimensionnement des défauts sont réalisés pendant le déplacement en rotation autour de l'axe de la bride du train de chariots portant les transducteurs dont la chape de support pivote de manière alternative autour d'un axe tangent à la trajectoire des chariots, pendant le déplacement en rotation du train de chariots. Le pivotement des transducteurs autour d'un axe tangent à la trajectoire des chariots ou pivotement dans la direction radiale de la bride est réalisé sur un angle faible, généralement de l'ordre de 13° permettant de balayer une zone de la partie interne de la bride ayant une amplitude de l'ordre de 50 mm dans la direction radiale.
Les signaux correspondant aux faisceaux réfléchis captés par les transducteurs ultrasonore, pendant le balayage circonférentiel et le balayage radial de la zone interne de la bride, sont récupérés et traités dans un module 58 (voir figure 4) d'alimentation des transducteurs en courant électrique et de traitement des signaux des transducteurs. On peut ainsi détecter la présence de défauts circonférentiels ou de fissures radiales ou encore de défauts du type faïençage dans la partie interne de la bride. Le traitement des signaux des transducteurs dans le module 58 permet également de caractériser des défauts, de telle sorte qu'il est possible, à l'is- sue du contrôle, de déterminer si les défauts entraînent un certain risque pour la tenue de la bride en service ou risquent d'évoluer par propagation d'une manière telle que l'intégrité de la bride serait atteinte. De ce fait, il est possible, grâce au procédé et au dispositif suivant l'invention, de déterminer par contrôle ultrasonore s'il est nécessaire de démonter la bride pour son remplacement ou sa réparation.
Pour réaliser le contrôle par le procédé suivant l'invention, il est simplement nécessaire de démonter le moteur d'entraînement de la pompe pour accéder à l'intérieur de la virole de support du moteur, dans la zone comportant la cavité annulaire délimitée par une partie de la surface externe de la bride de barrière thermique comportant le congé torique et une partie de la surface interne de la bride inférieure du support de moteur électrique.
On introduit dans la cavité annulaire de l'eau de couplage puis on met en place chacun des transducteurs associé à un chariot de déplacement en rotation autour de l'axe de la bride. Pour la mise en place des transducteurs, la tête de contrôle du transducteur est disposée, par l'in- termédiaire d'un bouton moleté constituant l'écrou de la vis d'actionne- ment 57 sur la surface supérieure de la potence de support du transducteur, dans une position obtenue par coopération de la surface de came 54 de la bielle 52 avec le galet 55, dans laquelle la tête du transducteur est maintenue dans une position légèrement décalée du côté dirigé vers la face externe de la cavité annulaire 21 constituée par la surface cylindrique interne de la bride inférieure du support du moteur de la pompe.
Lorsqu'on introduit le transducteur fixé sur le montant vertical 23a de la potence 23 dans la cavité annulaire 21 , le transducteur vient en contact avec la paroi extérieure de la cavité par l'intermédiaire de la bille 34 montée dans le support 37 de la tête de contrôle 25. Lorsque la potence de suspension et le transducteur ont été mis en place dans la cavité annulaire de la pompe, on libère le dispositif de suspension 33 de la tête de soudage par l'intermédiaire de l'écrou moleté de la vis 57, de telle sorte que la tête de soudage suspendue librement à l'extrémité du dispo- sitif de suspension 33 est rappelée par le bras 35 dans une position telle que les quatre billes d'appui et de roulement 36 du support 37 viennent s'appuyer sur la surface interne de la cavité 21 constituée par la surface de la bride 14. Après avoir réalisé la mise en place de l'ensemble des transducteurs, on alimente le moteur du chariot 26a, de manière à assurer le déplacement simultané du chariot 26a et des chariots 26b, 26c et 26d attelés au chariot 26a par des pièces d'attelage articulées.
Les pièces d'attelage articulées des chariots ont une dimension telle que les transducteurs se trouvent placés dans des positions circonferentielles définies les uns par rapport aux autres.
Les moteurs de pivotement des chapes de support des transducteurs sont alimentés et l'on réalise le contrôle pendant le déplacement en rotation du train de chariots portant les transducteurs qui sont déplacés simultanément dans la direction radiale, de manière alternative, par pivotement.
On traite les signaux fournis par les capteurs dans le module 58, de manière à détecter des défauts éventuels dans la partie interne de la bride 14. Le procédé et le dispositif suivant l'invention permettent donc d'effectuer en continu, avec un démontage réduit des composants de la pompe primaire, un examen complet de la partie interne de la bride de barrière thermique.
L'invention ne se limite pas au mode de réalisation qui a été décrit. C'est ainsi que la réalisation des transducteurs ultrasoπores, des chariots et des moyens de suspension des transducteurs peut être différente de la réalisation décrite.
On peut réaliser le transducteur ultrasonore sous forme d'une sonde multiélement à pilotage électronique pour obtenir le réglage élec- tronique de la déflexion et de la focalisation du faisceau ultrasonore. On peut ainsi, en particulier, réaliser un balayage radial du volume à contrôler sans pivotement de la tête de contrôle.
Le nombre de chariots et de transducteurs utilisés et la disposition de ces chariots et transducteurs peuvent être différents de ce qui a été décrit plus haut.
On peut utiliser éventuellement un seul chariot portant un seul transducteur ou encore au moins deux chariots portant chacun un transducteur, les transducteurs étant dirigés de manière à émettre des fais- ceaux ultrasonores dans des directions différentes, pour détecter et caractériser les défauts de la bride.
Le procédé et le dispositif selon l'invention peuvent être adaptés pour la détection et la caracterisation de fissures de types différents de ceux qui ont été décrits situés dans des zones différentes d'une bride de barrière thermique d'une pompe primaire ou encore pour effectuer le contrôle de brides de barrière thermique d'une conception différente de celle qui a été décrite.
Enfin, le procédé et le dispositif suivant l'invention peuvent être utilisés dans le cadre du contrôle de la partie interne de toute bride d'une machine tournante, telle qu'un compresseur, une turbine ou un moteur, sans démontage de la bride, ou encore de toute pièce annulaire d'une installation industrielle comportant une zone interne à l'installation dans laquelle il est nécessaire d'effectuer le contrôle d'un volume de matière exposé à la fissuration.

Claims

REVENDICATIONS 1.- Procédé de contrôle non destructif par ultrasons d'un volume (18, 22) de matière d'une pièce annulaire (14) de révolution, d'une installation (1 ), telle qu'une machine tournante, situé vers l'intérieur de l'iπstal- lation (1 ), sans démontage de la pièce annulaire (14), caractérisé par le fait qu'on émet, depuis une surface de la pièce annulaire (14) dirigée vers l'extérieur de l'installation (1 ), en direction du volume (18, 22) à contrôler, un faisceau ultrasonore, de manière que le faisceau traverse une épaisseur de la pièce annulaire (14), entre la surface de la pièce annulaire et le volume (18, 22) à contrôler, qu'on déplace le faisceau ultrasonore en rotation autour de l'axe de révolution de la pièce annulaire (14), qu'on recueille des ondes ultrasonores réfléchies dans le volume (18, 22) à contrôler, par une surface interne de la pièce annulaire (14) ou par des défauts éventuels, sous forme de signaux et qu'on traite les signaux pour effectuer la détection et la caracterisation des défauts éventuels dans le volume interne (18, 22) de la pièce annulaire (14).
2.- Procédé suivant la revendication 1 , caractérisé par le fait que, pendant son déplacement en rotation, on fait pivoter le faisceau ultrasonore autour d'un axe de pivotement (43) orthogonal à l'axe de révolution de la pièce annulaire (14), de manière à balayer le volume (18, 22) à contrôler dans des directions radiales de la pièce annulaire (14).
3.- Procédé suivant l'une quelconque des revendications 1 et 2, caractérisé par le fait qu'on émet simultanément, depuis la surface externe de la pièce annulaire (14), en direction du volume à contrôler (18, 22), au moins un premier faisceau d'ondes ultrasonores dans une première direction et au moins un second faisceau d'ondes ultrasonores dans une seconde direction faisant un angle différent de la première direction, dans un plan perpendiculaire à un plan de symétrie axial de la pièce annulaire, avec une direction (66) parallèle à l'axe de la pièce annulaire (14) contenue dans le plan perpendiculaire au plan axial.
4.- Procédé suivant la revendication 3, caractérisé par le fait qu'on - émet un premier faisceau d'ondes ultrasonores faisant un angle de 0° avec la direction axiale (66) de la pièce annulaire (14), dans un plan perpendiculaire à un plan de symétrie axial de la pièce annulaire et un second et un troisième faisceaux ultrasonores, dans une direction faisant un angle de 20° avec la direction axiale (66) de la pièce annulaire (14), dans un plan perpendiculaire à un plan axial de symétrie de la pièce annulaire (14).
5.- Procédé suivant la revendication 4, caractérisé par le fait qu'on émet un quatrième faisceau d'ondes ultrasonores dans une direction faisant un angle de 45° avec la direction axiale (66) de la pièce annulaire (14), dans un plan perpendiculaire à un plan de symétrie axial de la pièce annulaire (14).
6.- Procédé suivant l'une quelconque des revendications 1 à 5, caractérisé par le fait qu'on fait focaliser le faisceau d'ondes ultrasonores dans le volume interne (18, 22) de la pièce annulaire (14) dont on effectue le contrôle.
7.- Procédé suivant l'une quelconque des revendications 1 à 6, dans lequel la pièce annulaire (14) est une bride d'une machine tournante (1 ), telle qu'une pompe primaire d'un réacteur nucléaire à eau sous pression, comportant une cavité annulaire (21) coaxiale à la bride (14) ouverte vers l'extérieur de la machine tournante (1 ) et sensiblement alignée, dans une direction axiale de la bride (14), avec le volume (18, 22) à contrôler, caractérisé par le fait qu'on déplace un moyen (25, 40) d'émission et de réception d'ondes ultrasonores à l'intérieur de la cavité annulaire (21 ), en rotation autour de l'axe de la bride (14), de manière à émettre et à recueillir les ondes ultrasonores, à l'intérieur de la cavité annulaire (21 ).
8.- Procédé suivant la revendication è, caractérisé par le fait que la cavité annulaire (21) de la bride (14) est délimitée à son extrémité dirigée vers l'intérieur de la machine tournante (1 ) opposée à son extrémité ouverte vers l'extérieur par une surface (20) en forme de portion de tore à section circulaire.
9.- Procédé de contrôle suivant l'une quelconque des revendications 7 et 8, caractérisé par le fait que le faisceau d'ondes ultrasonores traverse axialement l'épaisseur de la bride (14) qui est en acier inoxydable, sur une longueur de l'ordre de 200 mm avant de parvenir dans la partie de bride à contrôler (18, 22).
10.- Dispositif de contrôle non destructif, par ultrasons, d'un volume de matière d'une pièce annulaire (14) de révolution, d'une installation (1 ) telle qu'une machine tournante, situé vers l'intérieur de l'installation (1 ), sans démontage de la pièce annulaire (14), caractérisé par le fait qu'il comporte :
- un rail annulaire (28) ayant des bords circulaires, fixé au voisinage d'une surface de la pièce annulaire (14) dirigée vers l'extérieur de l'installation (1 ), de manière coaxiale par rapport à la pièce annulaire (14),
- au moins un chariot (26, 26a, 26b, 26c, 26d) comportant des ga- lets (27) de guidage du chariot sur le rail annulaire (28), suivant un trajet circulaire ayant pour axe l'axe de la pièce annulaire (14),
- des moyens moteurs (31, 32, 30a) d'entraînement du chariot (26) dans un mouvement de rotation ayant pour axe l'axe de la pièce annulaire (14), - un support (23) fixé sur le chariot (26),
- une tête de contrôle ultrasonore (25) comportant un transducteur ultrasonore (40), reliée au support (23), par l'intermédiaire d'un moyen de liaison (33), et - des moyens (58) d'alimentation du transducteur (40) et de récupération et de traitement de signaux du transducteur (40).
11.- Dispositif de contrôle suivant la revendication 10, caractérisé par le fait que le transducteur (40) est fixé à l'intérieur d'une chape (38) montée pivotante à l'intérieur d'un support (37) relié au moyen de liaison
(33) de la tête de contrôle (25) par l'intermédiaire d'au moins un élément de guidage (42) introduit dans au moins un espace de guidage (41 ) du support (37), de manière que la chape (38) soit montée pivotante sur le support (37) autour d'un axe perpendiculaire à un plan axial de symétrie de la bride (14) tangent à une trajectoire circulaire de la tête de contrôle
(25) et un moyen d'entraînement (44) coopérant avec un moyen moteur (46) porté par le support (37) pour entraîner dans un mouvement pivotant la chape (38) et le transducteur (40).
12.- Dispositif suivant la revendication 11 , caractérisé par le fait que la chape (38) présente la forme d'un pont comportant deux côtés latéraux parallèles entre eux, que les moyens de guidage (42) de la chape (38) sont constitués par des portions d'éléments annulaires cylindriques en saillie vers l'extérieur sur les côtés latéraux de la chape (38) et que les moyens d'entraînement de la chape (38) en pivotement sont constitués par un secteur denté (44) constituant une portion de pignon circulaire et par un moteur (46) porté par le support (37) de la tête de contrôle (25) sur l'arbre de sortie duquel est fixée une vis sans fin engrenant avec le secteur denté (44), le pivotement de la chape (38) à l'intérieur du support (37) se produisant autour d'un axe (43) perpendiculaire aux côtés latéraux de la chape (38) et aux côtés latéraux du support (37) en forme de pont dans lesquels sont usinés des espaces de guidage (41 ) délimités par des lignes en forme d'arc de cercle.
13.- Dispositif suivant l'un quelconque des revendications 10 à 12, caractérisé par le fait que le transducteur ultrasonore (40) comporte un boîtier (60), une plaquette en matière céramique piézo-électrique (61 ) fixée dans le boîtier (60) et une lentille (62) de focalisation du faisceau ultrasonore fixée contre une face d'émission de la plaquette (61 ) en céramique piézo-électrique.
14.- Dispositif suivant la revendication 13, caractérisé par le fait que le boîtier (60) du transducteur (40) comporte des moyens (59a, 59b) d'engagement et de fixation du transducteur (40) dans une chape (38) sous la forme de tenons (59a, 59b) d'engagement dans des cavités (39) de côtés latéraux de la chape (38).
15.- Dispositif suivant l'une quelconque des revendications 13 et
14, caractérisé par le fait que la plaquette en matière céramique piézoélectrique (61 ) est placée à l'intérieur de la tête de contrôle (25), dans une disposition telle que la normale (65) à la plaquette (61 ) en matière piézo-électrique suivant laquelle se propage le faisceau ultrasonore pro- duit par la plaquette piézo-électrique (61 ) fasse, dans un plan perpendiculaire à un plan de symétrie axial de la bride, pendant le contrôle de la bride (14), un angle de valeur prédéterminée avec une direction axiale (66) de la bride (14).
16.- Dispositif suivant la revendication 15, caractérisé par le fait que l'angle de la normale (65) à la plaquette (61) en matériau piézoélectrique du transducteur (40) avec la direction axiale (66) de la bride (14) pendant le contrôle a l'une des valeurs suivantes : 0°, 20°, 45°.
17.- Dispositif suivant l'une quelconque des revendications 10 à 16, caractérisé par le fait qu'il comporte au moins un premier et un second chariots (26a, 26b, 26c, 26d) portant, par l'intermédiaire de supports respectifs, au moins une première et au moins une seconde têtes de contrôle (25) dont les plaquettes piézo-électriques (61 ) des transducteurs ultrasonores (40) sont inclinées différemment dans la direction circonférentielle, par rapport à un pian de symétrie axial de la bride.
18.- Dispositif suivant la revendication 17, caractérisé par le fait qu'il comporte un premier chariot (26a) portant un premier transducteur ultrasonore, un second chariot (26b) et un troisième chariot (26c) portant respectivement un second et un troisième transducteurs ultrasonores, le premier transducteur ayant une plaquette piézo-électrique (61 ) disposée de manière que sa normale (65) correspondant à la direction de propagation des ondes ultrasonores fasse un angle de 0° avec un plan de symétrie axial de la bride (14) passant par un centre de la plaquette piézoélectrique (61 ) du transducteur et le second et le troisième transducteurs étant tels que les normales (65) aux plaquettes piézo-électriques (61 ) du second et du troisième transducteurs fassent un angle de 20° avec une direction axiale (66) de la bride dans un plan perpendiculaire à un plan axial de symétrie de la bride (14) passant par le centre de la plaquette piézo-électrique (61 ).
19.- Dispositif suivant la revendication 18, caractérisé par le fait qu'il comporte de plus un quatrième chariot portant un quatrième transducteur (40) dont la plaquette piézo-électrique (61 ) est disposée de manière telle, pendant le contrôle, que la normale (65) à la plaquette du transducteur fasse un angle de (45°) avec une direction axiale (66) de la bride (14) dans un plan perpendiculaire à un plan de symétrie axial de la bride (14) passant par le centre de la plaquette (61 ) piézo-électrique du transducteur (40).
20.- Dispositif suivant l'une quelconque des revendications 17 à 19, caractérisé par le fait que les chariots (26a, 26b, 26c, 26d) sont reliés entre eux par des barres de liaison articulées, l'un seulement des chariots
(26a, 26b, 26c, 26d) étant muni d'un moyen moteur de déplacement (31 , 32) du chariot.
21.- Dispositif suivant l'une quelconque des revendications 10 à 20 dans le cas où la pièce annulaire (14) est une bride d'une machine tour- nante (1 ) telle qu'une pompe primaire d'un réacteur nucléaire à eau sous pression, comportant une cavité annulaire (21 ) coaxiale à la bride (14), ouverte vers l'extérieur de la machine tournante (1 ) et sensiblement alignée dans une direction axiale de la bride (14) avec le volume (18, 22) à contrôler, caractérisé par le fait que le support (23) de la tête de contrôle ultrasonore comporte une partie (23a) de direction axiale disposée à l'intérieur de la cavité annulaire (21 ), à laquelle est reliée la tête de contrôle ultrasonore (25).
22.- Utilisation d'un procédé suivant l'une quelconque des revendi- cations 1 à 9 ou d'un dispositif suivant l'une quelconque des revendications 10 à 21 , pour le contrôle de la partie interne (18, 22) d'une bride de barrière thermique (14) d'une pompe primaire (1 ) d'un réacteur nucléaire à eau sous pression, la partie interne (18, 22) de la bride comportant un redan cylindrique (18) dans lequel est engagée et fixée par soudure une enveloppe de barrière thermique (18) et une surface (22) de contact avec des serpentins de refroidissement.
23.- Utilisation suivant la revendication 22, caractérisée par le fait que la pompe primaire (1 ) comporte une cavité annulaire (21 ) délimitée par une surface externe de la bride de barrière thermique (14) et par une surface cylindrique interne d'une bride inférieure d'un support (10) du moteur de la pompe primaire.
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