Tests par ultrasons multiéléments

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Les tests par ultrasons multiéléments (PAUT) supplantent progressivement les tests par ultrasons conventionnels depuis leur introduction au début des années 2000. PAUT offre des avantages significatifs par rapport à l'UT conventionnel en termes d'acquisition et d'analyse de données. De plus, les progrès du matériel PAUT ont conduit au développement de techniques d’imagerie plus avancées telles que la méthode de capture matricielle complète/focalisation totale (FMC/TFM) qui offrent une meilleure taille et caractérisation des défauts. Cet article donne un aperçu général de la technologie PAUT et détaille ses avantages par rapport à l'UT conventionnelle, suivi d'une brève discussion de la prochaine génération de technologie d'inspection PAUT : FMC/TFM.

Les tests par ultrasons (UT) utilisent des ondes mécaniques à haute fréquence pour détecter les défauts des composants industriels. Les défauts se manifestent par des changements brusques dans les propriétés du matériau (rigidité et/ou densité) qui reflètent les ondes ultrasonores lorsqu'elles se propagent à travers une éprouvette. L'UT est souvent utilisée à la place des tests radiographiques (RT), car l'UT ne nécessite pas la manipulation de matériaux radiographiques et est plus sensible aux défauts de soudure courants tels que les fissures et le manque de fusion.

À l’aide d’un capteur piézoélectrique spécial ou « sonde », une courte impulsion ultrasonore est lancée dans une éprouvette, souvent en utilisant un « coin » réfringent pour diriger le faisceau vers la région d’intérêt – voir Figure 1 (en haut). Lorsque le faisceau incident interagit avec un défaut, la réflexion résultante revient le long du même chemin jusqu'à la sonde enregistrant un signal, communément appelé A-Scan - Figure 1 (en bas). Un A-scan cartographie la force des réflexions détectées par la sonde (amplitude) en fonction du temps écoulé depuis le moment où l'impulsion a été envoyée par la sonde, ce qui peut être lié à la position de la réflexion dans la pièce.

Pour provoquer une réflexion détectable lors du A-scan, le défaut doit croiser le faisceau ultrasonique quelque part sur son trajet à travers la pièce. Étant donné que des défauts peuvent apparaître n'importe où dans le volume d'inspection, la sonde/le coin doit être indexé vers l'avant (ou vers l'arrière) afin que le trajet du faisceau couvre toute la région d'intérêt – voir la vue de face de la figure 2. Cette indexation de la sonde vers la soudure doit être répété sur toute la longueur du composant, comme le montre la figure 2 (vue de dessus). L'inspection UT conventionnelle est généralement effectuée manuellement, ce qui nécessite que le technicien surveille simultanément l'affichage A-scan sur l'instrument UT pour détecter les réflexions de défauts tout en s'assurant que la sonde/le coin suit le modèle de balayage défini. Ce processus est encore compliqué par le fait qu'une couche de gel ou d'huile de couplage doit être appliquée et réappliquée pour permettre la transmission des ultrasons dans la pièce. Ensemble, ces défis peuvent empêcher les techniciens d'identifier les défauts critiques et rendre le résultat de toute inspection fortement dépendant de la diligence du personnel d'inspection individuel. Étant donné que la sonde est manipulée à la main et que les A-scans sont analysés à la volée, il n'est pas non plus nécessaire d'enregistrer les données d'inspection. Le dossier d’inspection qui en résulte est alors simplement un rapport détaillant l’emplacement de tout défaut détecté lors de l’examen.

L'approche conventionnelle des tests UT peut être rendue plus robuste en effectuant un scan codé, dans lequel les A-scans sont numérisés et enregistrés à chaque position de scan - les données UT peuvent ensuite être analysées après l'acquisition, donnant à l'inspecteur le temps d'examiner correctement les résultats sans avoir à le faire. avoir à craindre de manipuler la sonde. L'acquisition de données de numérisation codées avec une cale de sonde UT conventionnelle nécessite un système de numérisation robotique capable d'indexer physiquement la sonde pour obtenir une couverture de la région d'intérêt – cette approche est appelée UT ou AUT automatisée. Les systèmes de numérisation robotisés sont coûteux et difficiles à adapter aux conditions de terrain. Par conséquent, l'AUT a traditionnellement été déployé dans des environnements de production où le coût du système pouvait être justifié par le volume d'inspections, par exemple l'inspection de nouvelles soudures de pipelines ou la réalisation d'enquêtes de corrosion sur de grands navires.