Contrôle des Soudurespar Ultrasons

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2

7

1

4

ID

65

98

MEMO0

3

><ALPHA

#DELETE ABC DEF

GHI JKL MNO

PRS TUV WXY

QZ SYMBOL

PANAMETRICSEPOCH

Théorie Inspection d’une Soudure • Types de défauts

– Porosité, Manque de Fusion, Défaut de Pénétration, Inclusions de laitier, Fissures sur les bords, Fissures en racine

• Dédoublures

Manque de Fusion

Porosités Inclusions de laitier

Défaut de Pénétration

Fissure en bord de cordon

Fissures en racine

Types de défauts

Contrôle en traducteur d’angle• Les lois de la réfraction et les conversions de mode produisent des

ondes transversales ou longitudinales dans le matériau testé• Permet de réaliser l’inspection sur:

– La racine, les chanfreins, le bourrelet, la zone affectée thermiquement

Technique d’auscultation de la soudure

Méthode TOFD Contrôle des soudures

S O F R A N E L

TOFD

• TOFD = Time Of Flight Diffraction• La diffraction est un phénomène classique en UT• Les bords des défauts internes diffractent un

faisceau UT• Ce faisceau diffracté peut être détecté • Le temps d’arrivée (Time of Flight) peut être

mesuré précisément. C’est lui qui va permettre de localiser les défauts

TOFD pour l’inspection des soudures

• Description de la technique TOFD (théorie)

• Avantages

• Limitations

Le phénomène de diffraction

• Principe de Huygens :

L’onde incidente fait vibrer le défaut.

Chaque point du défaut génère des nouvelles ondes élémentaires sphériques.

FISSURE

Ondes diffractées

Ondes diffractées

Onde incidente

Onde Réflechie

Toutes directions

Faible énergie

Indépendant de l’angle incidence

Le phénomène de diffraction

• 2 traducteurs (émetteur, récepteur) positionnés symétriquement par rapport au cordon de soudure

• Emission : faisceau divergent, ondes longitudinales

• Réception : récepteur à haute sensibilité

Configuration de base

Emetteur Récepteur

Onde latérale

Upper tip

Lower tip

Réflexion sur le fond

Signaux TOFD

Signaux A-scanEmetteur Récepteur

Onde latérale

LW

Upper tip Lower tip

Reflexion sur le fond

BW

Représentation des donnéesTOFD

• Grand nombre de données• Information de phase• Solutions pour visualiser des défauts de

faible amplitude• Obtenu par la représentation du signal HF en

échelle de gris

Représentation des données TOFD

Blanc+

Noir-

Am

plitu

de

Temps

TempsUne image A-scan est remplacée par une ligne codée en gris

A-scan

Ondelatérale

Echo de fond

A-scan

Indication

Image type

Analyse des données

Interprétation des résultats

Interprétation des résultats

Interprétation des résultats

Manque de fusion

Interprétation des résultats

Interprétation des résultats

Interprétation des résultats

Interprétation des résultats

Manque de fusion sur le flancNoter les 2 signaux 2 et 3

1

2

3

4

12

3

4

Interprétation des résultats

Interprétation des résultats

• Contrôle très rapide (scan linéaire)

• Représentation en mode B-Scan

• Bonne détection des défauts, même éloignés de l’axe de la soudure ou à mi-hauteur. Peu sensible à l’orientation. Bonne reproductibilité.

• Interprétation des défauts

• Dimensionnement précis des défauts (épaisseur). Affichage en mm

• Réglage indépendant de la configuration de la soudure

Avantages du TOFD

• Accès de part et d’autre de la soudure

• Epaisseur > 6 mm 

• Faible rapport S/B nécessite l’imagerie 

• Zone morte en surface et au fond

• Normalisation encore en cours … en EuropeLe TOFD peut cependant être spécifié entre donneur d’ordre et prestataire selon procédure de gré à gré.

Limitations du TOFD

A-scan

D-scan

Surface Fond

Zone morte

• Directives BS 7709 et EN583-6 donnent des recommandations précises (quasiment des normes)

• ASTM a approuvé un code TOFD

• ASME a un code en préparation (presque identique à l’ASTM)

• ASME a approuvé un manuel d’interprétation

• Code case ASME 2235 autorise le TOFD et donne des critères d’acceptation  

• Normalisation en cours en Europe

Codes / normalisation

Scanner TOFD

Scanner TOFD

Scanner TOFD

Conclusion

Le procédés améliorent considérablement le contrôle des soudures:

• Taux de détection des défauts • Répétabilité• Imagerie dimensionnement et positionnement des défauts• Ingénierie du contrôle réduction du temps d’inspection

Ils constituent une alternative à la radiographie dont l’emploi devient lourd du fait de l’évolution de la reglementation

Cette technique est en plein développement car la normalisation se met en place en Europe

La technologie Phased Array appliquée au contrôle des

soudures

S O F R A N E L

Ultrasons multi-éléments (Phased-Array)

• Principe

• Paramètres caractéristiques d’une sonde PA

• Modes de balayage

• Focalisation du faisceau

• Applications au contrôle de soudures

Caractéristiques d’un palpeur phased-array

Un palpeur Phased Array est fabriqué dans un matériau piezo-composite découpé en petits éléments, qui peuvent être excités

individuellement.

• Chaque élément est excité individuellement et propage une onde ultrasonore.

• Chaque onde élémentaire avance le front d’onde avance.

• Si tous les éléments sont excités simultanément, l’onde résultante forme une onde longitudinale ou de compression.

Principe de fonctionnement

Balayage électronique (Lineaire)

Déflexion du faisceau

• La déflexion d’un faisceau est réalisée en différant électroni-quement l’excitation de chaque élément avec un retard constant.

• L’onde résultante se déplace selon un angle qui est fonction de la période séparant les impulsions

Direction of energyDirection of energy

Représentation en balayage sectoriel

Représentation très proche de l’échographie médicale

Balayage sectoriel• Le balayage sectoriel offre la capacité de balayer un secteur

volumique complet sans déplacer le capteur.• Utile pour l’inspection de pièces de géométrie complexes, ou

dans un espace limité.• Combine les avantages d’un faisceau large et de sondes

focalisées multiples dans un seul capteur phased array

12......

N

Application au contrôle de soudures

Phased Array appliqués au contrôle de soudures

Applications des Phased ArrayContrôle des soudures

• Balayage multi-angles d’une soudure par exemple entre 45 et 70°

• Balayage linéaire de la sonde. Cela permet d’éviter le mouvement perpendiculaire à la soudure indispensable pour couvrir toute l’épaisseur en UT conventionnels.

Combinaison de traitements du faisceau

Corner Crack

Tee Joint Corner Crack weld

Exemple