Feasibility study on the use of ultrasonic guided waves for the in-line inspection of axial cracks in large diameter cast-iron water pipes

Résumé

Les ondes guides ultrasonores sont largement utilisées pour l’inspection de tout type de conduites. Cette technologie repose sur la propagation d’une onde mécanique sur de grandes distances grâce à des réflexions successives sur les frontières de la structure (qu’elle soit de type plaque ou cylindrique) qui agit alors comme guide d’onde. Généralement, un collier de traducteurs ultrasonores est utilisé pour l’émission de l’onde mais aussi pour la réception du signal issu de l’interaction de l’onde avec un potentiel défaut. Par cette méthode qui est largement commercialisée on peut détecter précisément de nombreuses défectuosités comme de la corrosion ou des fissures. Cependant, ce type d’inspection nécessite l’accès à la surface externe de la conduite, ce qui peut dans le cas des conduites d’alimentation en eau se reveler difficile puisqu’elles sont généralement enterrées sous les routes. Des outils d’inspection internes sont alors souvent utilisés pour ce type de structures et font appel à des technologies aussi variées que la magnétoscopie, l’inspection par courants de Foucault ou bien encore l’inspection ultrasonore. Les robots d’inspection interne conventionnellement utilisés sont adaptés à la détection de fuite mais requièrent une durée d’inspection plus longue et couteuse lorsqu’il s’agit de détecter précisément de petits défauts. Enfin, les défaillances observées dans les conduites d’eau en fonte de grand diamètre sont le plus souvent reliées à la propagation de fissures axiales initiées pas de la corrosion localisée ou des contraintes thermiques trop importantes. Dans ce projet, on s’intéresse à la faisabilité de combiner la précision des technologies d’ondes guidées ultrasonores à la polyvalence des robots d’inspection internes qui permettent un contrôle facile et rapide de conduites sur plusieurs kilomètres. Une méthode d’inspection, appuyée par des simulations éléments finis a été proposée et utilise une couronne de traducteurs espacés de manière égale et qui serait montée sur le robot. Le mode fondamental d’ondes guidées (dans une structure cylindrique ou son homologue dans une structure plaque) relative au déplacement hors plan de la perturbation a été étudié. Les simulations et la method proposée ont ensuite été confrontés à leur étude expérimentale sur un échantillon de tuyau en fonte de 24 pouces fourni par le partenaire industriel. À la lumière des résultats obtenus, une conclusion sur la faisabilité de l’inspection par ondes guidées ultrasonores de conduites d’eau en fonte de grande dimension ainsi que des pistes pour les travaux futurs ont été formulées.

Date	10 déc. 2018
langue originale	Anglais américain
Établissement diplômant	École de technologie supérieure
Superviseur	Pierre Bélanger (Directeur(-trice))