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RACLEUR INSTRUMENT ULTRASONS POUR CONTRLE EN LIGNE DES PIPELINES DE DIAMTRES 6/8

ULTRASONIC PIG FOR INLINE INSPECTION OF PIPELINES OD 6/8

C. AMSELLEM, JF. SANCHEZ, R. EDERY, L. MARTIN, Eurosonic - France

RESUM

Le Plan de Modernisation des Installations Industrielles est aujourd'hui au cur de l'actualit et concerne plus particulirement les canalisations et les pipelines. En rgle gnrale, ces derniers sont difficilement accessibles pour les oprations de contrle car ils sont souvent enterrs et difficiles daccs, ou bien ils ncessitent parfois la mise en uvre doprations lourdes telles que la mise en place d'chafaudages et lenlvement des protections type calorifuge de la canalisation. Afin de mettre en uvre un contrle par ultrasons rapide et efficace, la socit EUROSONIC, aprs quatre annes de R&D, a dvelopp un concept d'outil pour contrler 100% de la canalisation ou du pipeline par l'intrieur, c'est le racleur instrument PIPESONIC. Le premier outil est conu pour les diamtres 6'' / 8'' et ses composants servent de base pour la ralisation des outils destins des diamtres plus gros.

ABSTRACT The Plan for Modernization of Industrial Plants is today in the heart of current events and more particularly relates the conduits and pipelines. Generally, the operation of inspection are not easy because the tube is not accessible for the inspection, it is often underground, and for the inspection by outside, it is necessary to remove the protection of the tube. To implement an complete ultrasonic inspection fast and efficient, the company EUROSONIC, after four years of R & D has developed a tool concept to control 100% of the tube or the pipeline from the inside, the pig instrumented PIPESONIC. The first tool is designed for diameters 6''/ 8'' and its components are the basis for the realization of tools for larger diameters.

1) INTRODUCTION Eurosonic est une socit du Groupe Worldsonic spcialise dans le contrle non destructif pas ultrasons. Ses principales activits sont, la mise au point de mthodes de contrle par ultrasons, ltude et la ralisation de systme dacquisition et de porteurs manuels et enfin, la conception de machines spciales en fonction dun cahier des charges Client. Afin de pntrer un nouveau march qui est celui du contrle de tubes par lintrieur, nous avons dcid en 2006 de concevoir un racleur instrument par ultrasons capable de contrler par lintrieur les canalisations et les pipelines de diamtres 6 et 8. 2) QUEST-CE QUUN RACLEUR ? Un racleur est une machine autonome destine au contrle de tubes par lintrieur. Il est introduit au dbut de la canalisation, lintrieur de celle-ci, par lintermdiaire dun dispositif

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appel gare de racleur . Il se dplace avec le fluide sur plusieurs dizaines de kilomtres en faisant des acquisitions ultrasonores tous les 2 mm et sur 360 une vitesse pouvant atteindre les 3 m/s. En fin dinspection, le racleur est rcupr dans la gare darrive, les donnes sont extraites et vrifies puis analyses laide des logiciels spcifiques. 3) LES DOMAINES DAPPLICATION Les domaines dapplication cibls avec ce type doutillage sont essentiellement dans le monde de la Ptrochimie et du Raffinage. En effet, laide dun racleur instrument par ultrasons, il est possible de contrler :

Les pipelines transportant des produits raffins, des produits chimiques ou de leau

Les interconnexions entre plusieurs sites industriels, (port, raffinerie, bacs, etc)

Les canalisations et tubes se trouvant dans les usines

Les tubes de fours ou de racteurs des usines ptrochimiques 4) LES PERFORMANCES A ATTEINDRE Pour la ralisation du premier racleur instrument, nous avons dfini les spcifications techniques suivantes :

Type : Outil autonome pour inspection interne 6 et 8

Contrle : Recherche de corrosions interne et externe, paisseurs, enfoncements, mtallurgie,

Plus petit dfaut dtectable : 5 mm

Plus petit dfaut mesurable : 10 mm

Gamme dpaisseur du tube: de 2 mm 30 mm

Rsolution mesure dpaisseur : < 0,2 mm

Prcision positionnement axial: + / - 10 mm par rapport la soudure amont

Prcision positionnement angulaire : + / - 5

Passage des coudes : 1D

Vitesse de dplacement maxi : 3 m/s

Longueur inspecte : 50 km avec un module batterie (autonomie 11h)

Pression dutilisation maxi : 40 bars

Temprature : de 0C 50 C

Pas dacquisition axial : 2 mm

Nombre de sondes pour 6 : 64

Rsolution angulaire 6 : 7,5 mm

Nombre de sondes pour 8 : 128

Rsolution angulaire 8 : 5 mm Le racleur doit pouvoir se dplacer lintrieur du tube de faon autonome, port par le fluide transport ou bien de leau. Ainsi, linspection dun pipeline ou dune canalisation deffectue en service. 5) LA METHODE DE CONTROLE

5.1) Principe de la mthode de contrle

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Le racleur contient plusieurs sondes ultrasonores rparties uniformment de faon contrler la totalit de la circonfrence du tube Chaque sonde fonctionne en immersion dans le fluide suivant la mthode Pulse Echo. Configuration de contrle pour une sonde (fig.1) :

METHODE DE CARACTERISATION DES DEFAUTS DE PIPELINE

1) Principe de la mthode de contrle

Le racleur contient 256 sondes ultrasonores rparties uniformment sur la circonfrence

de faon inspecter 360 de pipeline avec une rsolution de 1,4

Chaque sonde fonctionne en immersion dans le fluide transport suivant la mthode Pulse

Echo.

Configuration de contrle pour une sonde :

Sonde US Ondes mises Ondes transmises

Ondes rflchies sur la

surface interne

Ondes rflchies sur la

surface externe

Fig. 1 : la mthode de contrle

5.2) Principe de la mthode dacquisition Le signal brut ultrasonore appel signal ASCAN correspondant la configuration ci-dessus est reprsent de la faon suivante (fig.2) :

Fig.2 : Signal Ascan dune voie US

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Paramtres de lacquisition : Echo 1 : Echo de rflexion sur la surface interne du pipeline Echo 2 : Echo de rflexion sur la surface externe du pipeline P1 : Porte de mesure en temps de vol de lcho 1 P2 : Porte de mesure en temps de vol de lcho 2 D1 : Reprsente la distance entre la sonde et la surface interne du pipeline D2 : Reprsente lpaisseur du pipeline S1 : Seuil de mesure en amplitude de lcho 1 S2 : Seuil de mesure en amplitude de lcho 2 I1 : Inhibition 1, permet de ne pas prendre en compte lcho dmission et tout

signal parasite se trouvant avant lcho 1. I2 : Inhibition 2, permet de ne pas tenir compte des alternances successives de

lcho 1, pour pouvoir mesurer lcho 2, cest aussi le seuil de mesure en paisseur.

Principe de lacquisition automatique des donnes Les paramtres Porte (P1 et P2), Inhibition (I1 et I2) et Seuil (S1 et S2) sont rgls en mode Etalonnage avant lacquisition de ligne en fonction des donnes du pipeline.

Les donnes Distance (D1 et D2), sont enregistres en mode Acquisition pour chaque point de mesure correspondant la rsolution du racleur cest--dire, 2 mm et 5 (pour 6) et 2,5 (pour 8) la vitesse de 3 m/s.

5.3) Restitution des donnes sous forme de cartographies Les donnes issues de lacquisition sont reprsentes sous forme de cartographies qui permettent dobtenir ainsi des vues du pipeline en dvelopp et en coupe.

3) Restitution des donnes sous forme de cartographies

Les donnes de distance et damplitude sont reprsents sous forme de cartographie qui

permettent dobtenir ainsi des vues du pipeline en dvelopp ou en coupe.

Exemple de cartographie Cscan de la distance D2 :

Fig. 3 : Exemple de reprsentation des donnes

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6) LES TRAVAUX REALISES Un racleur est constitu de diffrents modules placs bout bout ayant chacun ses propres fonctionnalits. Dvelopper un racleur ncessite des comptences pointues dans les domaines suivants : mthode ultrasons, mcanique de prcision, lectronique embarque, informatique industrielle et bien sur cblage. Lensemble des cartes lectroniques de la chaine dacquisition a t conu au sein de la socit Eurosonic, de mme que tous les logiciels ncessaires lacquisition et lanalyse des donnes. Concernant la validation des diffrentes fabrications, nous avons test unitairement chaque composant, en termes de fonctionnalits, mais galement en terme de rsistance la pression laide dune enceinte de tests spcifiquement fabrique pour le projet. Les principaux modules du racleur dvelopps (fig. 4) sont les suivants :

Un ft tracteur qui permet de tirer le racleur sous la pression du fluide

Un ou plusieurs fts batterie pour lnergie de lensemble du racleur

Un ft PK qui contient deux roues codeur en contact avec le tube et qui permettent de dterminer la position des dfauts et effectuer les dimensionnements

Un ft lectronique qui permet de grer lensemble des capteurs et les acquisitions

Un ft stockage contenant plusieurs giga-octets de capacit pour les donnes

Un ft US pour les cartes dacquisition

Un ft sonde

Et enfin un ft balise pour pouvoir reprer loutil distance dans la canalisation.

Fig. 4 : Racleur Pipesonic en configuration 6 (sans balise et tracteur)

7) LES PHASES DE VALIDATION Pour mener bien un tel projet, il est ncessaire de prvoir des phases de validation intermdiaires qui permettent de vrifier tout au long du projet le respect du cahier des charges quant aux spcifications techniques et aux fonctionnalits du racleur. Les principales phases de validation sont les suivantes :

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1. Validation table Objectif : valider le fonctionnement lectronique de lensemble de la chaine

dacquisition du racleur (fig. 5). Le racleur tant clat sur la table, tou