Étude de la propagation des ondes guidées basse fréquence au travers de joints de recouvrement soudés dans le cadre d’inspection de réservoirs industriels

Résumé

Les grands réservoirs de stockage sont très largement utilisés dans l’industrie pétrolière. L’épaisseur des planchers de ces réservoirs est cartographiée périodiquement lors d’interruption de service. La méthode d’inspection actuelle commence avec un scan du plancher par fuite de flux magnétique. L’épaisseur des points critiques identifiés à l’aide du criblage est ensuite contrôlée par ultrasons. Cette méthode d’inspection nécessite qu’un inspecteur scanne l’intégralité du plancher en se trouvant à l’intérieur de la cuve. Le réservoir de stockage doit donc être vidé et nettoyé avant de procéder à l’inspection. Il y a donc une forte demande pour examiner le fond du réservoir à partir du périmètre extérieur et d’identifier les cuves qui nécessitent une inspection ou une réparation plus poussée. Les ondes guidées ultrasonores basse fréquence sont aujourd’hui couramment utilisées pour cartographier de longues sections de pipelines. En dessous de la première fréquence de coupure des modes d’onde d’ordre élevé, les ondes guidées ont la capacité de se propager sur de longue distance avec une atténuation minimale. Cependant, il existe plusieurs sources d’atténuation dans les planchers de réservoirs : (1) le contact avec le fluide stocké dans la cuve, (2) le contact avec le sol sur lequel repose le plancher et (3) l’assemblage du plancher. En effet, les fonds de réservoir sont généralement constitués de plusieurs plaques d’acier soudées entre elles par chevauchement. Dans les plus grands réservoirs, une ligne de plaques peut compter jusqu’à 15 joints de recouvrement soudés. Il est donc primordial de minimiser la perte d’amplitude des ondes guidées à chaque joint. Dans ce mémoire, la perte d’amplitude induite par les joints de recouvrements soudés est étudiée pour le mode fondamental de cisaillement horizontal (SHₒ) et le mode fondamental d’onde de Lamb symétrique (Sₒ). Le mode fondamental d’onde de Lamb antisymétrique (Aₒ) a été rejeté en raison de sa forte atténuation en présence d’un fluide. La propagation des modes SHₒ et Sₒ dans des plaques d’acier de 12.7 mm d’épaisseur soudées entre elles par un joint de recouvrement a été étudiée à l’aide de simulation par éléments finis et d’expériences. Il apparait que le mode SHₒ peut être jusqu’à 6 dB moins atténué que le mode Sₒ. Par conséquent, une sélection minutieuse du mode et de la fréquence peut permettre une propagation de l’onde sur une longue distance et donc un scan du plancher à l’aide d’ondes guidées ultrasonores.

Date	4 nov. 2020
langue originale	Français
Établissement diplômant	École de technologie supérieure
Superviseur	Pierre Bélanger (Directeur(-trice))