C-BOLT BY CATHELAIN : un concept de boulon connecté qui a pour but de mesurer à distance d’infimes variations de longueur (précision de 0.5 µm) permettant ainsi de détecter un desserrage intempestif pouvant mettre en danger l’intégrité de l’installation.

 

 

Cathelain a développé un concept de boulon connecté qui a pour but de mesurer à distance d’infimes variations de longueur (précision de 0.5 µm) permettant ainsi de détecter un desserrage intempestif pouvant mettre en danger l’intégrité de l’installation.

Cette mesure à distance permet de réduire les coûts de vérification in situ et d’assurer une surveillance permanente des installations situées en zones dangereuses, contaminées ou difficiles d’accès.

Le principe de fonctionnement repose sur l’insertion au sein du boulon d’une fibre optique fonctionnant sur le principe de l’interférométrie polarimétrique en lumière blanche qui est un concept éprouvé dans l’industrie nucléaire depuis de nombreuses années.

L’installation à surveiller peut être située jusqu’à 7 km du capteur de mesure.

La fibre optique n’est pas sensible aux rayonnements beta ni gamma et peut fonctionner à une température comprise entre -290 et +320°C.

La mise en place du C-Bolt ne nécessite aucun outillage spécial.

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C-Bolt® est un concept qui permet la surveillance de l’allongement des éléments d’assemblages.

Il est destiné aux assemblages de sécurités qui nécessitent une vigilance (permanente ou cyclique) afin d’assurer l’intégrité du serrage.

Elle permet également de contrôler avec une très grande précision le serrage de l’assemblage.

Le principe est d’intégrer aux vis, goujons, et autres tiges filetées, une fibre optique de diamètre 0.25mm, logée dans son centre à l’intérieur d’un trou axiale de 0.5 millimètre. Elle est solidarisée avec la boulonnerie par un collage polymérisé à l’étuve (certifié depuis plus de 40 ans dans l’aéronautique et le nucléaire) qui résiste aux expositions de température pouvant aller jusqu’à 320°C.

La technologie de la fibre optique utilisée est un procédé brevetée basé sur « l’interférométrie polarimétrique en lumière blanche ».
Ce procédé permet de calculer les variations infimes de longueurs par émission d’une lumière (spectre d’une onde lumineuse). Celle-ci est projetée sur un jeu de miroirs et ses signaux retours sont analysés afin de déterminer l’allongement du boulon à 0.5 µm près.

Schéma du capteur d’allongement par fibre optique

Le branchement de la fibre se fait avant ou après serrage par un connecteur. Il relie la sonde à un appareil appelé « interrogateur » qui est déporté par un cheminement de câbles, à une distance pouvant aller jusqu’à 7 kilomètres. Cet instrument peut prendre en charge jusqu’à 1000 sondes en même temps.

D’autres capteurs, basés sur cette même technologie, permettent également de détecter avec une très grande précision, la température, la pression, et les déplacements. C’est le même Interrogateur qui permet de gérer tous ces capteurs installés.

Ces informations sont communiquées sur une interface paramétrable (HMI) qui visualise la courbe de l’allongement en temps réel et qui permet d’alerter si besoin l’exploitant car un paramétrage proactif qui définir des seuils d’alarmes est possible. Il prend en charge également les indentifications de chaque sonde installée ce qui permet de les situer précisément dans l’environnement de travail.

 

C-Bolt® s’installe sur la plupart de zones industrielles et sur tous types de secteurs d’interventions. En effet non seulement il est n’émet pas, mais il est également insensible, aux rayons gamma /beta, aux champs magnétiques ainsi qu’aux fréquences. Seul l’interrogateur, qui peut être déporté hors zone, est consommateurs d’énergie (de 2 à 5W). De plus, plusieurs centaines de versions de gaines protectrices (référencé sur le marché Télécom) peuvent permettre de résister à l’immersion (300bars), aux chocs, aux agressions chimiques, aux rayons, aux rayons de courbures importantes, etc…

Par sa précision ainsi que la mémorisation des relevés, C-Bolt® permet de détecter l’évolution de l’allongement d’un assemblage allant même jusqu’à discerner sa détérioration lié à sa corrosion.

La fibre optique utilisée en zone de rayonnements ionisants est constituée de silice pure. Des essais ont abouties à des rapports favorables à son utilisation en zone irradiée (Cf le rapport de : Cheymol,

 

G., Long, H., Villard, J.V., Brichard, B., “High Level Gamma and Neutron Irradiation of Silica Optical Fibers in CEA  OSIRIS Nuclear Reactor”, IEEE Trans. Nucl. Sci., Vol. 55, no. 5, pp. 2252-2258, Aug. 2008).

La plage de température d’exposition de l’assemblage est importante. C-Bolt® est pour l’instant utilisable de -290°C à + 320°C. Il est à noter que la fibre optique est insensible à la température. Sa dilatation est nulle et ne perturbera donc pas ses relevées d’allongements.

A noter que le positionnement de la jauge sur l’axe neutre, la rend insensible aux phénomènes de couple ce qui permet de visualiser uniquement l’allongement lors du serrage.

Les avantages de C-Bolt® sont multiples :

Sur un plan sécuritaire :

Pendant les opérations de serrage et grâce à son signal très réactif (suivant appareil utilisé de 1000 mesures /s  à 5 mesures/s), C-Bolt® permet de gérer l’allongement avec une très grande précision 0.5 µm.
Nb : Il est évident qu’il doit être nécessaire d’avoir au moins une extrémité disponible afin de relier la sonde à l’interrogateur. Ceci peut être compliqué dans le cas d’une vis Chc implantée, ou d’un serrage au couple d’une vis Th sur un bâti taraudé, via une clef hydraulique (par une douille cloche), à moins d’y aménager un système spécifique.

Lors du fonctionnement des appareils, les installations gardent leur intégrité grâce à la surveillance en direct de leurs assemblages. Une alarme peut se déclencher et être couplée à l’envoi de mail ou de SMS.

Il est à noter que cette technologie permet de rester neutre sur sa partie capteur. En effet la fibre optique est complètement passive. Son installation en zones dangereuses est possible car elle ne véhicule que de la lumière qui est en rien nocive.

Sur le plan économique :

Par la détection instantanée d’un début de défaillance, C-Bolt® permet de faire de la maintenance préventive conditionnelle (autrement appelée maintenance prédictive). En effet, cette méthode soumet l’intervention au bon moment et au bon endroit. Cela limite largement les arrêts de production et cible avec précision les travaux à réaliser.
Certains assemblages sont en zone difficile d’accès par leurs implantations dans des endroits dangereux, mais également sur des emplacements très compliqué d’accès comme par exemple sur une installation subaquatique.
Des arrêts préventifs, et souvent inutiles, peuvent être très couteux non seulement sur le plan de l’intervention mais également sur le manque de production.

Par son universalité :

Le logement minimaliste de la sonde, ne remet pas en cause les calculs de l’assemblage. En effet des tests nous permettent de prouver qu’un trou de 0.5mm de diamètre dans le sens axial (0.2 mm²) altère infiniment peu la résistance mécanique de la vis C-Bolt® peut alors s’intégrer sur une installation existante uniquement en appareillant un des éléments d’assemblage présent.