Conception d'une sonde acoustique électromagnétique pour la détection de l'épaisseur minimale d'une surface corrodée

Résumé

La détection et l’évaluation de la corrosion est un élément crucial dans de nombreuses domaines comme l’industrie pétrolière et gazière. En effet de nombreuses structures ne sont que partiellement accessibles, c’est notamment le cas pour les canalisations au niveau des supports. Les techniques directes de contrôle non destructif de mesure d’épaisseur ne peuvent donc pas s’appliquer. Le contrôle par ondes ultrasonores à la particularité de pouvoir se propager sur de longues distances. Il est par exemple possible d’obtenir une cartographie précise de l’épaisseur d’une région non accessible par tomographie mais il s’agit d’un procédé qui requiert des sondes particulières avec un positionnement précis, de plus le post-traitement des données est difficile tant en termes de temps de calcul que de ressources nécessaires. Il a été démontré dans des études passées qu’une solution est d’exploiter l’existence de produits fréquence-épaisseur spécifiques pour lesquels on observe la coupure des modes d’ondes guidées de cisaillement horizontal. En effet une reduction d’épaisseur d’un guide d’onde a pour effet de créer un filtre mécanique passe-bas pour les modes non fondamentaux. Lorsque l’épaisseur diminue et que le produit fréquence-épaisseur tombe en dessous du seuil de coupure d’un mode celui-ci ne peut plus se propager, il est alors soit réfléchi soit converti en un autre mode. Cette technique permet donc de déterminer l’épaisseur minimale de la zone d’inspection. L’efficacité du procédé dépend grandement du nombre de modes excités. Deux éléments permettent de contrôler ce nombre : la fréquence et la sonde utilisée. Une augmentation de la fréquence permettra une génération de plus de mode et donc une augmentation de la résolution, mais aussi de l’atténuation de l’onde ultrasonore ce qui limitera la distance maximale d’inspection. Les deux types de sondes les plus adaptés à une emission contrôlée d’une onde multimodale sont les sondes piézoélectriques multiéléments et les transducteurs électromagnétique-acoustique (EMAT). Dans les études précédentes l’excitation se faisait à l’aide de sondes multiéléments. L’objectif de ce projet fut de concevoir un EMAT permettant l’excitation d’un certain nombre de modes. Les dimensions et le nombre d’aimants à utiliser ont été déterminés par simulation éléments finis avec les logiciels COMSOL et POGO. Ceci a permis de produire une sonde facilitant la séparation des modes ainsi qu’un contrôle de la directivité de la sonde afin qu’elle puisse être sensible à de petits défauts. Les résultats expérimentaux ont permis d’évaluer l’épaisseur d’une plaque d’aluminium comportant des régions attaquées par corrosion accélérée avec une résolution de 2 mm. L’apport principal de ce travail est d’avoir réussi la mise en place expérimentale de la technique avec un EMAT alors que les études précédentes utilisaient des transducteurs piézoélectriques.

Date	12 déc. 2018
langue originale	Français
Établissement diplômant	École de technologie supérieure
Superviseur	Pierre Bélanger (Directeur(-trice))