Comment puis-je fixer ce tube en acier fin à mon grand tuyau ? Dois-je le scotcher ou le visser ?
Dans les applications pratiques de l’ingénierie optique et de l’installation de capteurs à fibre optique, la fixation de tubes fins encapsulant des capteurs à fibre (tels que les tubes en acier inoxydable sans soudure d’un diamètre extérieur de 0,9 mm ou 1,0 mm couramment utilisés par OFSCN®) sur de grandes conduites n’est ni recommandée par un simple enroulement de ruban adhésif, ni absolument interdite par un serrage direct avec des vis.
Voici une analyse des limites physiques et mécaniques de ces deux méthodes de fixation non conventionnelles :
1. Défauts physiques de l’enroulement par ruban adhésif (Tape Wrapping)
- Résistance thermique et décalage de conduction thermique : Si le capteur est de température, les rubans adhésifs ordinaires (tels que le ruban d’isolation en polychlorure de vinyle, le ruban de téflon, le ruban polyimide haute température, etc.) sont des matériaux polymères non métalliques avec une conductivité thermique extrêmement faible. L’enroulement par ruban adhésif introduit une couche de résistance thermique considérable entre la surface du tube fin et celle de la grande conduite, entraînant un décalage sévère dans le temps de réponse de la mesure de température.
- Relaxation mécanique et défaillance par cisaillement : Sous l’effet de cycles de température alternés prolongés, de vibrations de la conduite ou d’humidité ambiante, le ruban adhésif vieillit rapidement, perd son adhérence et subit un fluage de déformation, entraînant une séparation entre le tube fin et la surface de la grande conduite. De plus, le ruban adhésif ne fournit pas de couplage rigide efficace, ce qui empêche le transfert mécanique dans les mesures de déformation ou d’effort.
2. Risques de dommages mécaniques dus au serrage direct par vis (Direct Screw Tightening)
- Charge ponctuelle et concentration de contraintes : Les tubes fins en acier inoxydable sans soudure encapsulant les capteurs ont une paroi relativement mince. Si des vis (telles que des vis de pression ou des vis de réglage) sont utilisées pour presser directement le tube fin sur la paroi de la grande conduite ou sur un support de montage, cela crée des contraintes de compression et des charges de cisaillement locales extrêmement élevées au point de contact.
- Rupture de fibre et atténuation du signal : Cette pression locale concentrée peut facilement provoquer une déformation plastique locale du tube fin, écrasant directement la fibre de silice fondue protégée à l’intérieur (le diamètre extérieur de la fibre nue n’est généralement que de 125 µm). Cela non seulement entraîne une atténuation sévère du signal optique due à la perte par micro-courbure (perte de courbure ou désordre de l’état de polarisation), mais peut également provoquer une rupture fragile instantanée de la fibre de silice sous l’effet de la force de cisaillement, entraînant une défaillance complète du capteur.
Solution industrielle recommandée : Utilisation d’un « Dispositif de Fixation de Montage » (Installation Fixture)
Pour réaliser un couplage haute résistance et haute fiabilité entre le tube fin et la grande conduite sans endommager la fibre, il est indispensable d’utiliser les Dispositifs de Fixation de Montage OFSCN® dédiés. Le principe de fonctionnement et les avantages de conception incluent :
- Distribution uniforme de la pression (Pressure Distribution) :
Le dispositif de fixation de montage est doté de rainures de fixation de précision conçues pour s’adapter étroitement au diamètre extérieur du tube fin du capteur. Lors du serrage, le dispositif répartit uniformément la force de serrage mécanique sur toute la circonférence et la surface axiale du tube fin (formant un contact surfacique plutôt que ponctuel), fournissant une force de maintien par friction suffisante sans provoquer de déformation plastique du tube ni endommager la fibre optique interne. - Excellent transfert thermique et couplage de déformation :
Le dispositif de fixation est généralement fabriqué à partir de matériaux métalliques à haute conductivité thermique (tels que l’acier inoxydable 304, l’acier allié ou l’alliage d’aluminium), garantissant que la chaleur puisse être transmise rapidement et sans perte entre la conduite principale et le capteur ; en même temps, la structure rigide du dispositif assure que les petites déformations de la conduite principale puissent être précisément couplées au capteur à réseau de fibres optiques (FBG). - Méthodes de fixation diversifiées à la conduite principale :
La base du dispositif de fixation peut être usinée avec une courbure correspondant au diamètre extérieur de la conduite principale. Le dispositif lui-même peut être solidement fixé à la grande conduite par des bandes de serrage en acier inoxydable (bandes métalliques), un serrage par bride à boulons, par soudage ou par un système de fixation magnétique haute puissance, ce qui permet non seulement de résister aux fortes vibrations sur site, mais aussi de faciliter la maintenance et le démontage ultérieurs sans endommagement.
Voici une image du dispositif de fixation de montage OFSCN® de Beijing Dacheng Yongsheng Technology Co., Ltd. et un schéma de la structure d’installation associée au capteur à réseau de fibres optiques :
