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Aug 21, 2023

Stratégies de test par courants de Foucault pour tube de cuivre

Capteurs stationnaires (type à bobine traversante, gauche) et capteurs de balayage (rotation

Les capteurs fixes (type à bobine traversante, à gauche) et les capteurs à balayage (type rotatif, ci-dessus) diffèrent par leurs modes de fonctionnement et les défauts qu'ils détectent. Les capteurs à travers la bobine sont bien adaptés pour trouver de petits défauts profonds ; les capteurs rotatifs sont conçus pour trouver des défauts longs et peu profonds.

Les tubes non ferreux sont fabriqués pour une variété d'applications et doivent par conséquent répondre aux normes ou exigences appropriées. Certaines de ces exigences concernent les tests d'étanchéité et d'autres concernent la vérification de la qualité. Le contrôle par courants de Foucault, une technique de contrôle non destructif, convient à de telles applications.

Le test des tubes en cuivre est particulièrement important car la plupart d'entre eux sont utilisés pour les applications de climatisation et de réfrigération (ACR), les échangeurs de chaleur, etc. Par exemple, un trou dans un tube ACR crée plusieurs problèmes : perte de réfrigérant, perte d'efficacité du système et casse-tête de dépannage.

Les normes de fabrication stipulent des exigences minimales, dont beaucoup peuvent être satisfaites à l'aide d'un appareil à courants de Foucault avec une bobine de type traversant. Cependant, certains fabricants doivent aller au-delà des normes publiées. À mesure que les coûts des matières premières augmentent, les fabricants diminuent les épaisseurs de paroi pour réduire les coûts, ils doivent donc appliquer des exigences de test de plus en plus strictes. Ils utilisent souvent des sondes à balayage rotatif, qui offrent une meilleure résolution des défauts que les bobines de type traversant.

Les méthodes de fabrication de tubes en cuivre les plus courantes sont l'extrusion, le laminage croisé à partir de tiges et la coulée creuse continue. Les tubes sont ensuite traités par laminage à froid, laminage planétaire et étirage. L'étape pour atteindre la taille finale implique généralement un processus de dessin. Le produit final est livré coupé à longueur ou enroulé.

D'autre part, la production de tubes en cuivre soudés est en augmentation car les producteurs de tubes peuvent former différentes structures de surface dans la bande plate avant de la transformer en tube.

Que le tube soit sans soudure ou soudé, deux méthodes de test couramment utilisées sont la bobine traversante et la sonde à balayage rotatif. Ces deux méthodes diffèrent par leur fonctionnement et les défauts qu'elles détectent.

Bobine traversante. Une configuration à bobine traversante est une bobine d'induction fixe à travers laquelle le tube se déplace (voirFigure 1 ). C'est la méthode d'essai par courants de Foucault la plus utilisée. Il convient aux diamètres de produit de 0,3 mm à 240 mm (0,12 pouce à 9,47 pouces).

Sonde de balayage rotative. Une sonde à balayage rotatif est un appareil avec deux ou quatre sondes montées sur une tête de balayage rotative; le tube traverse l'anneau. Les sondes de balayage suivent un motif hélicoïdal autour du tube (voirFigure 2 ). Ces unités sont sensibles aux défauts longs et peu profonds.

Entraînées par des moteurs qui tournent jusqu'à 18 000 tours par minute, les sondes rotatives conviennent à la détection de défauts aussi superficiels que 30 µm sur des tubes se déplaçant à des vitesses de broyeur à tubes. Les capacités de numérisation typiques sont :

Le jeu entre les têtes de test et le tube à tester varie de quelques dixièmes de millimètre à environ 2 mm. Pour des raisons physiques, l'augmentation de la sensibilité de détection des défauts consiste à utiliser des sondes rotatives plus petites et à réduire l'entrefer entre la sonde et la surface du matériau. De légères variations de l'entrefer peuvent être traitées électroniquement avec un circuit de compensation automatique qui maintient une sensibilité de test constante.

Figure 1Un tube défectueux passe à travers un capteur à bobine traversante

Les unités de détection captent deux types d'informations : le signal de test et le bruit de fond (généré par les vibrations provoquées par l'équipement de fabrication des tubes). Un résultat de test valide dépend d'un signal de test puissant, qui n'est pas noyé par le bruit de fond. La différence entre ces deux types d'informations est exprimée par le rapport signal sur bruit. L'emplacement idéal pour un capteur à courants de Foucault est celui où le bruit est minimal à modéré.

Les producteurs de tubes peuvent tester le matériau à n'importe quelle étape, du matériau d'origine au produit fini. Tester le matériau de base réduit les coûts et évite de traiter le matériau défectueux. De plus, des essais effectués lors de cette phase peuvent être nécessaires pour répondre aux exigences de production maîtrisée selon la norme ISO 9000. En revanche, les essais sur produit fini sont généralement obligatoires pour les tubes en cuivre (voirfigure 3).

Tester le matériau au moins deux fois, au début et à la fin du processus de fabrication, permet de contrôler plus que le produit fini ; cet arrangement permet aux fabricants de surveiller et de contrôler le processus de fabrication lui-même. Par exemple, si la qualité de la matière première est constante et que le produit fini présente un nombre croissant de défauts (qualité décroissante), cela indique un problème croissant, tel qu'un équipement nécessitant un alignement, un entretien ou une réparation. De même, une modification du bruit de fond peut indiquer un besoin de maintenance. De ce point de vue, un équipement de test stratégiquement placé peut être rentabilisé en permettant aux producteurs de tubes de programmer l'entretien et les réparations lorsqu'ils sont nécessaires, évitant ainsi les pannes d'équipement et les temps d'arrêt.

L'une des principales conditions d'une mesure réussie des courants de Foucault est un guidage précis du matériau. Le matériau doit être guidé au centre, horizontalement et verticalement, dans la zone de la bobine de mesure. Cela nécessite de placer le système émetteur entre le dispositif de redressement horizontal et vertical, à condition que les rouleaux soient correctement réglés. Pour assurer un guidage précis pour le contrôle des vibrations et la concentricité, un dispositif de guidage avec des inserts de guidage en carbure métallique poli a été développé spécifiquement pour tester les tubes en cuivre, en particulier les tubes en cuivre à paroi mince jusqu'à 35 mm (1,378 in.) DE.

Les producteurs de tubes doivent garder à l'esprit que les normes d'essai stipulées par diverses agences sont des exigences minimales. La fabrication de tubes ou de tuyaux de qualité supérieure à la moyenne implique l'utilisation de procédures de fabrication et de spécifications de test plus strictes. Par exemple, pour améliorer le transfert de chaleur dans les échangeurs de chaleur, de nombreux fabricants diminuent l'épaisseur des parois. À mesure que l'épaisseur de la paroi diminue, la sensibilité nécessaire pour détecter les défauts de surface augmente, souvent au-delà des minimums spécifiés par les normes publiées.

Il ne suffit pas de répondre aux exigences de fabrication modernes. La documentation et l'archivage des résultats des tests sont également nécessaires à la fois pour la gestion de la qualité et la responsabilité (voirFigure 4).

De nombreuses applications, telles que le traitement chimique, le chauffage et le refroidissement, nécessitent des produits tubulaires non ferreux complexes et de haute qualité. Bon nombre de ces applications nécessitent des tubes qui se déforment considérablement pendant le traitement - et par conséquent, les exigences de fabrication sont strictes et les exigences de test sont sophistiquées.

Des tests inadéquats entraînent des défauts et des défaillances détectés uniquement dans le produit final, entraînant des pertes élevées. Les défauts détectés lors de l'installation ou lors de la mise en service du produit final peuvent entraîner d'énormes demandes d'indemnisation en dommages et intérêts.