COURS - UT1 - GENERAL Mars 2018 [PDF]

Zitiervorschau

Centre de Recherche en Technologies industrielles en Soudage et Contrôle (CRTI)

Le Contrôle Non Destructif (CND) des matériaux par ultrasons NIVEAU I Dr. Badidi Bouda Ali ; Dr Drai Redouane

Email:[email protected] et [email protected]

Le Contrôle Non Destructif (CND) des matériaux par ultrasons Principe Techniques de CND Généralisation du principe aux différentes techniques •méthodes dites de surface •méthodes dites volumiques Qualifications des opérateurs de CND (ISO 9712) •niveau 1 •niveau 2 •niveau 3 Comparaison des techniques de C.N.D GENERALITES •Notions élémentaires de trigonométrie •La matière •L’atome •La molécule •États de la matière. •Les gaz •Les liquides •Les solides •Notions d’élasticité •Domaine élastique des matériaux •Essais de traction PHYSIQUE DES ULTRASONS •Définitions •Onde plane et onde sphérique •Caractéristiques de mouvement d’une particule •Vitesse de propagation de l’onde •Longueur d’onde

• Atténuation. • L’absorption : • La diffusion : • Énergie et intensité acoustique d’une onde • Différents types d’ondes • Propagation d’ondes ultrasonores : • Ondes longitudinales ou de compression : • Palpeur à O.L. • Ondes transversales ou de cisaillement : • Palpeur à O.T. • Ondes de surface ou de Rayleigh : • Ondes de Lamb : • Modes de propagation • Vitesses de propagation : PASSAGE D’UNE INTERFACE ENTRE DEUX MILIEUX : • Lois de Snell-Descartes : • Transformation d’une onde à l’interface : • Réflexion et transmission sous incidence oblique : • Angles critiques : 1. 1er angle critique 2. 2ème angle critique • Capteurs ultrasonores • Constitution d ’un traducteur • Piézo-électricité • Electro-striction • Facteur de qualité mécanique • Facteur de qualité électrique • Largeur de bande • Cristal • Quartz ( SiO4 )

•Sulfate de Lithium

•Céramiques •Amortisseur APPAREILS À ULTRASONS •Générateur d’impulsions

•Émission sinusoïdale entretenue •Émission sinusoïdale amortie •Émission choc •Émission brève

•Déclenchement du circuit émetteur •Câbles CARACTERISATION DES TRADUCTEURS ULTRASONORES •champ acoustique théorique d’un traducteur •La caractérisation acoustique: principe DESCRIPTION DU FAISCEAU EMIS PAR UN TRADUCTEUR : •Faisceau acoustique d’un traducteur circulaire : Champ proche, champ éloigné •Divergence d’un faisceau: TECHNIQUES DE CONTROLE : •Contrôle par contact : •Contrôle en immersion : METHODES DE CONTROLE : méthode par écho méthode par transmission. Méthode par tandem:

IMMERSION, CONTRÔLE AUTOMATIQUE ET IMAGERIE ULTRASONORE •Représentation de type A •Construction d'une cartographie B-Scan •Construction d'une cartographie C-Scan •Construction d'une cartographie D-Scan •Cartographies P-Scan •Cartographies T-Scan •Dimensionnement des défauts •Diffraction des ondes •Méthode basée sur les bords des défauts •Dimensionnement à - 6 dB •Méthode de l’OT en Émission Réception •Méthode « Distance Gain Size » APPLICATION AU CONTROLE DES SOUDURES •Dimensionnement des défauts: •Méthode AVG ou DAG (diagramme – amplification – grandeur ) ou DGS ( distance gain size ) •Notion de focalisation : •Transducteurs focalisés :

Contrôle non destructif (CND) Contrôle d’un matériau ou un assemblage sans le détruire Principe: Consiste à irradier un matériau par des ondes et analyser leur interaction avec la matière. Techniques de CND •Radiographie (RT) : tout type de matériau, 80mm

•Ultrasons (UT): tout type de matériau, quelques mètres •Courants de Foucault (ECT): matériaux conducteurs, très petits défauts •Thermographie , infra rouge, zones de chaleur •Etanchéité à l’hélium, enceintes fermées •Magnétoscopie (MT): matériaux ferromagnétiques, qq. mm •Ressuage (LPT):bon état de surface, défauts, débouchants •VISUEL

Généralisation du principe aux différentes techniques deux familles de techniques de contrôles non destructifs liées à la localisation de l’anomalie: méthodes dites de surface -

examen visuel,

-

ressuage,

-

magnétoscopie,

-

Courants induits ou courants de Foucault.

méthodes dites volumiques -

Ultrasons,

-

Rayonnements ionisants.

Qualifications des opérateurs de CND (ISO 9712) Trois niveaux de qualification : niveaux 1, 2 et 3

niveau 1 Exécute des opérations de CND selon une instruction écrite sous la supervision d’un opérateur niveau 2 ou niveau 3

Met en marche les équipements Exécute le test

Enregistre les résultats Classifie les résultats selon des critères écrits et note les résultats sur un rapport

N’est pas responsable du choix des techniques ou des méthodes à utiliser, ni de l’interprétation des résultats de contrôle.

niveau 2 Qualifié pour exécuter et diriger un CND en accord avec une technique établie ou reconnue

Compétent pour le choix de la méthode à utiliser Met en marche et calibre les équipements

Interprète les résultats selon les normes en vigueur vérifie toutes les taches du niveau 1 Développe les procédures de CND Prépare des instructions écrites Reporte et organise les résultats de contrôle

Doit connaître les possibilités et les limites des techniques pour lesquelles il est qualifié Participe à la formation des niveaux 1

niveau 3 Qualifié pour assumer la responsabilité du contrôle de l’installation et du personnel Établit les techniques et procédures Interprète les codes, standards ,normes, spécifications et procédures Désigne les méthodes de contrôle particulières, techniques et procédures à utiliser

Compétences pour interpréter les résultats selon les normes en vigueur Doit avoir des connaissances suffisantes sur fabrication et la technologie de production des matériaux pour sélectionner les techniques et méthodes de contrôle et assister à l’établissement des critères d’acceptabilité pour des problèmes particuliers Connaît toutes les autres techniques de CND Participe à la formation des niveaux 1 et 2

Magnétoscopie :métaux ferromagnétiques , défauts de surface ou sous-jacents (quelques mm)

•Magnétoscopie (MT): matériaux ferromagnétiques, qq. mm

Avantages simple de mise en œuvre, localisation précise des défauts de surface ou légèrement sous-jacents et une appréciation de leur longueur.

Automatisation possible. Inconvénients matériaux ferromagnétiques uniquement sensibilité dépendante de l’orientation du défaut profondeur des défauts impossible désaimantation des pièces après contrôle

LA RADIOGRAPHIE INDUSTRIELLE DEFINITION La radiographie est la technique de production de radiogramme. Le radiogramme est une image sur une émulsion sensible d’un objet traversé par un rayonnement ionisant. Le principe de la formation de l’image est en fonction de l’absorption des rayonnements aux différentes épaisseurs et densités du matériau à contrôler. Donc pour un matériau donné (densité donnée) l’absorption sera d’autant plus forte que la matière à traverser sera épaisse. Tout défaut, tout manque , ou surplus de matière aura une action sur cette absorption.

PRINCIPE DE LA TECHNIQUE Une source d’émission de rayonnement est placée d’un coté de la pièce à contrôler et un film radiographique est mis de l’autre coté . Plusieurs paramètres vont intervenir dans la prise de clichés afin de pouvoir déterminer le temps d’exposition de la pièce aux rayonnements afin d’obtenir une image. La nature de l’ouvrage à contrôler ainsi que la norme ou code de référence vont imposer et fixer certains paramètres , tels que la classe de films à utiliser , les dimensions de la source de rayonnement , le flou géométrique , la densité du cliché, le contraste etc...

A partir de ces paramètres, le temps d’exposition est établi et la pièce est irradiée. Le film obtenu est développé et traité en chambre noire, une fois sèche ce cliché est lu sur un négatoscope et les résultats de cette interprétation sont consignés sur un rapport de contrôle. Toutefois, l’interprétation reste soumise aux recommandations du code ou la norme de référence qui définira l’acceptabilité ou le refus de la pièce à contrôler.

Source de rayonnement

Pièce à contrôler

Défaut

Film

RADIOGRAPHIE

Exemples de radiogrammes

Limites propres à chaque technique Ressuage : défauts débouchants

•Ressuage (LPT):bon état de surface,défauts débouchants

Avantage très simple , localisation précise des défauts de surface et une appréciation de leur longueur.

méthode globale en CND autorisant un examen de la totalité de la surface Automatisation possible. Inconvénients uniquement défauts débouchant à la surface de la pièce

profondeur des défauts impossible

Courants induits ou courants de Foucault localisation dans les métaux conducteurs de défauts de surface ou sous-jacents, tri de nuances de métaux.

Avantages Très petits défauts automatisation pour des produits de révolution de grande longueur. vitesses de défilement élevées pas de contact entre bobine et produit

Inconvénients matériaux conducteurs de l’électricité . profondeur d’investigation limitée par l’effet de peau mise en œuvre délicate pour les pièces de forme complexe. interprétation des signaux nécessite grande expérience

Les ultrasons ¨

défauts internes dans les matériaux solides

¨ Les interfaces renvoient une partie du faisceau ultrasonore vers le palpeur qui est également récepteur.

Avantages détection des défauts internes recherche de défauts plans Aisée sur site Automatisation possible.

Inconvénients orientation du défaut vis-à-vis P/R au faisceau acoustique . milieu de couplage interprétation nécessite du personnel qualifié

Comparaison des techniques de C.N.D A à D: du plus cher au moins cher Technique

Conditions d’accès

Coût de l’équipement

Coût de l’inspection

Observations

Visuel

Peut être utilisé pour inspecter l’intérieur d’une installation complexe. Un point d’accès peut être suffisant

B/D

D

Grande souplesse d’emploi. N’exige pas de qualification importante.

Radiographie

Accessibilité aux deux faces requise

A

B/C

Larges domaines d’application. Qualification requise pour l’interprétation. Archivage facile.

Ultrasons

Une ou deux faces (ou coté)

B

B/C

Nécessite une recherche point par point sur de grandes structures. Personnel qualifié. Très grande pénétration.

Magnétoscopie

Bon état de surface et propre

D

C/D

Uniquement sur matériaux ferromagnétiques. N’exige pas de qualification importante. Uniquement pour défauts débouchants ou sous cutanés.

Ressuage

Bon état de surface et propre

D

C/D

Tout matériau. N’exige pas de qualification importante. Uniquement pour défauts débouchants.

Surface lisse et propre

B/C

C/D

Défauts de surface ou de faible profondeur. Uniquement pour matériaux conducteurs.

Courants Foucault

de

GENERALITES Notions élémentaires de trigonométrie

c  a  b

Sinus d’un angle  : côté opposé/ hypoténuse b/c Cosinus d’un angle  : côté adjacent/ hypoténuse a/c Tangente d’un angle  : côté opposé/ côté adjacent b/a Cotangente d’un angle  : côté adjacent / côté opposé a/b Remarque : Les sinus et cosinus sont toujours compris entre –1 et +1.

Application :





p h

Si: h=40 mm =60° Calculer la distance p sachant que le trajet t total en pointillé est de :118mm

p 



h

2h-p t h

p

cos  = 2h-p / t 2h-p = t cos  p =2h - t cos  p =2.40 - 118 cos 60=80-118/2=80-59=21 mm

La matière L’atome La matière est constituée d’atomes. Les atomes sont les plus petites parties des corps simple qui se combinent pour former des corps composés. La molécule C’est la plus petite partie d’un corps qui puisse exister à l’état libre sans perte de propriétés. États de la matière. Il existe trois types de matières : Les gaz Les liquides Les solides Les gaz Les molécules de gaz se trouvent très éloignées les unes des autres. Elles ont tendance à occuper tout le volume qui se présente. Les liquides Les molécules sont plus rapprochées que les gaz. Elles sont moins mobiles et s’attirent mutuellement.

Les solides Les molécules sont liées entre elles et empilées de manière ordonnée. Pour faciliter la compréhension des phénomènes de propagation des ultrasons, nous pouvons représenter schématiquement la matière par un ensemble de boules reliées entre elles par des ressorts.

Forces de liaison

Atomes ou particules

Ces forces de liaison donnent la cohésion, la résistance et l’élasticité aux solides

Notions d’élasticité L’élasticité est la propriété physique d’un corps de reprendre sa forme initiale après suppression de la contrainte. La plupart des matériaux métalliques tels que l’acier, l’aluminium, le laiton…etc., ainsi que le bois peuvent être considérés comme parfaitement élastiques dans une certaine limite dépendante du matériau appelée : limite d’élasticité. Domaine élastique des matériaux

Charge unitaire

ReH

A

B

C

D

A : domaine élastique B : allongement sans augmentation de la charge unitaire C : allongement permanent avec augmentation de la charge unitaire D : zone de striction (rupture) ReH : limite d’élasticité supérieure Re L : limite d’élasticité inférieure

ReL

A% (allongement)

Dans le domaine élastique la déformation (ou l’allongement) est proportionnelle à la contrainte appliquée.

Essais de traction Soit une éprouvette cylindrique soumise à une force de traction F

l

d

F

l/2

l/2

d/2

La contrainte  est définie comme étant la force appliquée à une section  = F/S en N/m2 ou Pa S : section de l’éprouvette L’allongement relatif est :  = l/l (sans dimension). L’éprouvette subit un rétrécissement transversal du diamètre. Le rétrécissement relatif est : t = d/d (sans dimension).

Coefficient de Poisson  Le rapport - t / représente le coefficient de Poisson  sans dimension. Module de Young E Le module de Young ou module d’élasticité est défini comme suit : F =  / E = F / ES en N/m2 ou Pa

Physique des ultrasons Définitions Les ultrasons sont des vibrations mécaniques dont la fréquence est supérieure à 16kHz. Les sons ou les ultrasons sont toujours produits par un corps élastique animé par des vibrations mécaniques dues à un choc . En contrôle non destructif par ultrasons, la gamme de fréquences est généralement comprise entre 0.5 et 20 MHz ( par contact de 1 à 10 MHz).

0 infrasons 16

3 sons 16.10

ultrasons

160.106

F en Hz

Une onde C’est la propagation de cette vibration dans un milieu qui forme une onde élastique. Elle se propage de proche par vibration des particules grâce aux forces de liaison. Les ultrasons ont donc besoin d’un support matériel pour se propager. Onde plane et onde sphérique Lorsque les lieux des particules dans un même état de vibration sont contenus dans des plans parallèles, on dit que l’onde est plane. Lorsqu’ils sont contenus dans des plans sphériques et concentriques l’onde est sphérique.

Onde plane

Onde sphérique

PHYSIQUE DES ULTRASONS Caractéristiques de mouvement d’une particule L’équation du mouvement d’une particule dans le temps qui oscille par rapport à sa position d’équilibre est la suivante : a=A sin t a: élongation , A: amplitude, : pulsation, t : temps

A

t A

0

T : période

En CND, A est de l’ordre de 10-9 m ou nanomètre. Période T : temps en secondes écoulé par une particule entre deux passages à la même position. Fréquence F: nombre de cycles par seconde ou l’inverse de la période, unités: Hz F=1/T En CND, F varie de 0.1 à 20 MHz ( par contact de 1 à 10 MHz).. Pulsation  C’est la vitesse angulaire en radians par sec. =2 π F=2 π / T

Vitesse de propagation de l’onde La propagation se fait grâce aux liaisons inter atomiques (ressorts) du matériau. C’est la distance parcourue par l’onde pendant 1 seconde. V=d/t (m/s) Longueur d’onde C’est la distance parcourue par l’onde pendant 1 période. =V/F=VT (m) Atténuation. En général toute onde se propageant dans un matériau subit une résistance à ce mouvement. Il se traduit par une décroissance en exponentielle. a=A0 exp(-αx) α: coefficient d’atténuation.

a x

L’absorption : conversion de l’énergie ultrasonore en chaleur à cause des frottements internes au sein du matériau.

La diffusion : matériaux : présences de grains ou hétérogénéités « mini-interfaces » déviation de l’ onde ultrasonore avec réflexion et réfraction donc pertes d’énergie. Cette diffusion se traduit donc par une atténuation. Plus D augmente et plus α augmente.

La diffraction : divergence d’un faisceau ultrasonore lors de sa propagation dans un matériau. perte d’énergie supplémentaire.

Énergie et intensité acoustique d’une onde Les ondes acoustiques transportent une certaine énergie. Le flux d’énergie qui traverse une surface unitaire pendant une seconde est appelé intensité acoustique . I=ZV2/2 (W/m2) U=(da/dt)max =A= vitesse maximale de la particule Z=ρV= impédance acoustique caractéristique (kg.m-2.s-1 ou Pa.s.m-1) ρ=masse volumique en kg/m3 V= vitesse de propagation de l’onde en m .s-1

Pression acoustique de l’onde. L’équation de la pression acoustique s’écrit : P= Z.a P= pression acoustique Z=impédance acoustique a=amplitude de vibration de la particule I= P2/2Z =P.a/2

Piézo-électricité

SUBSTANCES NATURELLES POSSEDANT DES PROPRIETES PIEZO-ELECTRIQUES

La piézo-électricité ne peut se manifester, ni pour les corps conducteurs, ni pour des corps à haut degré de symétrie Les phénomènes naturellement piézo-électriques sont : -éléments naturels : quartz -composés chimiques : sulfate de lithium ou monophosphate d’ammonium

LIMITE D’EMPLOI Les substances piézo-électriques sont •très délicates à tailler. •fragiles •faibles puissances à l’émission. •une bonne stabilité électrique et mécanique dans le temps. Les élévations de température affectent les propriétés piézo-électriques. Au-delà du point de Curie, le phénomène piézo-électrique disparaît. Cette disparition est due au changement de la structure du matériau, ou à l’agitation thermique des atomes.

LES ELEMENTS ARTIFICIELS L’obtention d’éléments naturels étant très difficile •problème de taille, •fragilité, •rendement à l’émission.

Utilisation des céramiques artificielles élaborées à partir d’agrégats de micro-cristaux ferro-électriques polydomaines, comportant plusieurs axes de polarisation

Électrostriction Les microcristaux élémentaires sont ferro-électriques, donc doués d’une polarisation spontanée mais l’agrégat désordonné de ces micro-cristaux qui constitue la céramique, n’a à l’échelle macroscopique Aucun moment dipolaire électrique global.

Soumettre le matériau à un champ électrique intense qui aligne préférentiellement sur sa direction les polarisations des micro-cristaux élémentaires. Si on inverse le sens de celui-ci, les domaines essayent de s’orienter à l’opposé, mais on a toujours un déformation dans le même sens.

Différents types d’ondes Dans les phénomènes vibratoires interviennent deux grandeurs directionnelles : •La direction de vibration des particules •La direction de propagation de l’onde Propagation d’ondes ultrasonores : Une déformation produite dans un milieu élastique se propage dans le milieu et la vitesse de propagation dépend de la masse volumique et des propriétés élastiques du milieu.

Ondes longitudinales ou de compression : Les particules matérielles se déplaçant, par rapport à leur position d’équilibre, parallèlement à la direction de propagation de l’onde, engendrent des fronts de compression – décompression.

Propagation Vibration des particules

Ces ondes sont désignées par le symbole OL, faciles à produire et à détecter, ce sont les plus utilisées dans le contrôle industriel.

Propagation Mouvement

Vl acier = 5960 m/s

Propagation

Ondes Longitudinales (OL)

Palpeur à O.L.

connexions électriques amortisseur boitier élément piezoélectrique

Palpeur avec sabot

Ondes transversales ou de cisaillement : Toutefois, un autre mode, utilisant le cisaillement, pour lequel les vibrations des particules s’exercent perpendiculairement à la direction de propagation . Ces ondes sont désignées par le symbole OT, elles ne se propagent que dans les solides, alors que les ondes longitudinales se propagent dans tous les milieux, solides, liquides, et gaz.

Propagation Vibration des particules

Propagation Mouvement

Vt acier = 3240 m/s

Propagation

Ondes Transversales (OT)

Ondes de surface ou de Rayleigh : A la surface du corps solide se propagent des ondes de surface qui sont des ondes composites constituées à la fois par des déplacements longitudinaux et transversaux. Ces ondes sont une combinaison d’ondes longitudinales et transversales. Le mouvement des particules est elliptique .

Direction de Vibration

Ondes de Lamb : Lorsque le milieu est limité par deux plans parallèles d’épaisseur de l ‘ordre de la longueur d’onde, on obtient des ondes de Lamb (ou de plaque) symétriques et antisymétriques. Ainsi tout le milieu (sous forme de plaque) vibre.

Symétrique

Antisymétrique

Modes de propagation Onde longitudinale

Onde transversale

Onde de Rayleigh

Onde de Lamb

Vitesses de propagation : On démontre par la théorie des milieux élastiques que les vitesses de propagation des ondes ultrasonores longitudinales (VL), transversales (VT) et de Rayleigh (VR), en m/s, sont liées aux caractéristiques du matériau par les relations suivantes :

VL= VT= VR  VT

E (1   )  (1   )(1  2 )

E 2  (1   ) 0.87  1.12  0.9VT 1 

Avec E : module d’Young (Pa). ν: coefficient de poisson (sans dimension).  : masse volumique (Kg/m3).

PASSAGE D’UNE INTERFACE ENTRE DEUX MILIEUX : Dans un milieu infini et homogène, le faisceau ultrasonore (zone de l’espace où existe une vibration ultrasonore, par analogie avec l’optique) se propage en ligne droite. Lorsqu’il rencontre une interface (frontière) entre deux milieux son parcours et sa nature peuvent être modifiés.

Incident

Normale i’ Réfléchi

i

Milieu 1 : V1 Milieu 2 : V2

r Transmis

Lois de Snell -Descartes :Les faisceaux réfléchi et transmis (ou réfracté) ont des directions déterminées par les lois de Snell - Descartes. Les angles de réflexion et de réfraction sont déterminés par la relation :

sin i sin i' sin r   V1 V1 V2

i  i'

i : angle d’incidence r : angle de réfraction i’: angle de réflexion V1= vitesse de propagation dans le milieu 1 V2= vitesse de propagation dans le milieu 2

V2 sin r  sin i V1

Transformation d’une onde à l’interface : Réflexion et transmission sous incidence normale : Lorsqu’un faisceau acoustique arrive en incidence normale sur l’interface entre deux milieux de natures différentes, une partie de l’onde incidente est transmise dans le second milieu, alors que l’autre partie est réfléchie en sens inverse dans le premier milieu.

Milieu 1

interface

Milieu 2

Onde incidente Vi

Onde réfléchie Vr

Onde transmise Vt

Vr =Vi

Ces phénomènes de réflexion / transmission sont régis par un concept d’impédance acoustique Z, qui caractérise la qualité des matériaux à transmettre les ondes ultrasonores. Dans le cas d’une onde plane : Z= .V Avec :  : masse volumique, V : vitesse des ultrasons dans le milieu. Les intensités acoustiques réfléchies ( Ir ) et transmises ( It ), relativement à l’intensité initiale I0, sont données par les relations suivantes :

Ir  Z1  Z 2    I 0  Z1  Z 2 

2

It 4Z1Z 2  I 0 Z1  Z 22

avec Z1et Z2 impédances acoustiques des milieux 1 et 2.

Réflexion et transmission sous incidence oblique : Lorsqu’un faisceau acoustique arrive avec une incidence non nul 1 sur une interface plane entre deux milieux, il y a une décomposition de l’énergie en énergie réfléchie et énergie réfractée. Cependant, un second phénomène peut prendre naissance; c’est la création d’une onde longitudinale et une onde transversale. C’est le phénomène de conversion de mode .

V1T Onde incidente V1L

Ondes réfléchies 1L

1L

V1L

1T Milieu 1 (V1) Milieu 2 (V2)

2T L : Onde longitudinale T : Onde transversale

2L

V2T

V2L Ondes réfractées

sin 1L sin 1T sin  2 L sin  2T    V1L V1T V2 L V2T

Angles critiques : 1er angle critique Considérons le cas où le premier milieu est liquide et le second milieu est solide. On observe qu’au-dessus d’une certaine valeur critique ic1 pour les ondes longitudinales, telle que r = 90°, il n’y a plus d’onde acoustique longitudinale réfractée. Toute l’énergie, est transmise sous forme d’onde transversale qui est déduite de l’expression suivante :

VL1 sin ic1  VL 2

Normale OL i’ OL

i

OL

θ

Milieu 1 : V1

Milieu 2 : V2

OT

Application:

Calculer le 1er angle critique dans les cas suivants: Eau (vitesse: 1500m/s– acier (vitesses: 3250 et 593O m/s) Plexiglas (vitesses: 1430 et 2730 m/s) – acier Calculer alors l’angle de l’onde réfractée correspondante

2ème angle critique Il existe un autre angle critique ic2ic1 pour les ondes longitudinales incidentes correspondant à r’=90°, au-delà duquel il n’y a plus d’énergie acoustique transmise sous forme d’onde longitudinale, ni d’onde transversale. L’énergie acoustique est transmise sous forme d’onde acoustique de surface qui se propage parallèlement à l’interface .

Normale OL

sin ic 2

VL1  VT 2

i i’

Application: Calculer le 2ème angle critique dans les cas suivants: Eau – acier Plexiglas – acier

OL OT

Milieu 1 : V1

Milieu 2 : V2

Liquides et gaz Nature

Vitesse du son (m/sec)

Masse volumique en kg/m3

Impédance acoustique (kg/m2.sec *104)

331

1.293

0.04

Alcool éthylique

1170

923

108

Chloroforme

1000

1489

149

Eau douce

1480

1000

148

Eau de mer

1510

1025

155

Huile

1250

950

119

Huile de transformateur

1390

920

128

Glycérine

1920

1260

242

Mercure

1450

13550

1965

1330

700

93

Air

Pétrole

Solides Nature

Aluminium Araldite Argent Caoutchouc Caoutchouc artificiel Cuivre Étain Fer-acier Fonte grise Glace Laiton Magnésium Manganèse Nickel Platine Plexiglas Plomb Titane Tungstène Verre=flint Verre=crown Verre=quartzeux Zinc

Vitesse du son en m/s

OL

OT

6300 2060 3600 1480 2300 4700 3320 5850 4600 3980 3830 5770 4660 4660 3960 2730 2160 6070 5460 4260 5660 5660 4170

3080 1590 2260 1670 3230 2160 1990 2050 3050 2350 2960 1670 1430 700 2620 2560 3420 3515 2480

Masse volumique en kg/m3

Impédance acoustique (kg/m2.sec * 104)

2700 1200 10500 900 8900 7300 7800 7200 900 8100 1700 8400 8800 21400 1180 11400 4500 19100 3600 2500 2600 7100

1701 247 3780 133 4183 2423 4563 3312 358 3102 981 3914 4100 8474 322 2462 2732 10428 1534 1415 1448 2960

Capteurs ultrasonores Traducteurs Palpeurs Sondes

Constitution d ’un traducteur connexions électriques amortisseur boitier élément piezoélectrique

Traducteurs

Facteur de qualité mécanique Zc Qm 2 ZM Z A

• Zc est l'impédance acoustique du cristal ou la pastille piézo-électrique • ZM est l'impédance acoustique du milieu de propagation • ZA est l'impédance acoustique de l'amortisseur

      

Qm est proportionnel à l’épaisseur du disque piezoélectrique. Exemple : un cristal de Quartz non monté sur un support et émettant dans l’air Qm = 50 000. Le même cristal monté sur un support et émettant dans l’eau Qm=10 . Un cristal de titanate de Baryum présente un Qm (air) = 200. Les pertes internes dans les céramiques sont beaucoup plus élevées L’amortissement réduit l’effet de la zone morte donc améliore la résolution. Cependant l’intensité émise peut être considérablement réduite.

Facteur de qualité électrique Qe 

 ZM 4k

2

ZC

• k étant le facteur de couplage électromécanique. • La réduction de Qm augmente Qe

Largeur de bande fo Qm  f 2  f1

-3dB

f1 f0 f2

• Plus ZM et ZA sont grandes, plus Qm est faible. • Plus Qm est faible, plus la largeur de Bande est grande. • Il est important d’avoir une bande assez large, ceci améliore : • (1) Résolution • (2) Effets du champ rapproché sur le maxima et le minima de la pression ultrasonore qui sont aigus pour une fréquence unique et deviennent moins bien définis lorsque

Cristal La fréquence de résonance est fonction de l'épaisseur du cristal. Par conséquent, lors de l'usinage, il faut que le polissage et le parallélisme des faces soit bien réalisé les soudures des connexions sur les électrodes soient effectuées avec beaucoup de soins.

Quartz ( SiO4 ) Avantages: • • • • • • • •

Axe Z’Z = axe optique. densité 2,65 Il est extrêmement dur. Possédant certaines qualités optiques. Grande stabilité mécanique et électrique bonne résistance au vieillissement, insensibilité à l’humidité, utilisation jusqu’à 500°C

Inconvénient : Il est moins efficient.

Sulfate de Lithium Coefficient de sensibilité piézo-éléctrique élevé. = excellent récepteur. Impédance mécanique très basse pertes par amortissement plus faibles que pour les céramiques. Coefficient diélectrique faible couplage directement avec émetteurs. Liaison sulfate de lithium meilleure Très apprécié pour les essais par immersion. Par contre, il est très soluble dans l’eau doit être protégé d’une manière étanche. T°max = 75°c Pour T° = 110° c il se décompose.

Céramiques Céramiques ferroélectriques utilisant les propriétés électrostrictives de certains éléments. Constituées de divers mélanges, montées ou filées à froid puis frittées à haute température. matériaux solides et étanches à l’humidité. Polarisation : - champ électrique constant extérieur. - chauffage au-dessus du point de Curie avec application d’un champ électrique extérieur. En maintenant ce champ pendant le refroidissement, jusqu’à la température ambiante, les domaines sont orientés et la polarisation est rémanente. Le champ est égal en moyenne à 20 kV / cm

Céramiques Deux précautions sont nécessaires : 1) Ne pas soumettre la céramique à 1 champ de sens opposé à celui de la polarisation. 2) Eviter de porter la céramique à 1 T° supérieur au point de Curie. sont stables dans le temps. - Basse impédance tension d’excitation 100 fois plus faible que pour le quartz , ceci pour la même puissance rayonnée.

connexions électriques amortisseur

Amortisseur

boitier élément piezoélectrique

-

Les caractéristiques de la puissance irradiée sont déterminées par Qm. L’amortissement doit être étudié en fonction de l’utilisation du traducteur. Le cristal est positionné dans un moule qui est ensuite rempli avec une résine polymérisable ; de par son état semi visqueux, cette résine vient en contact intime avec le cristal. Z résines trop faibles, il est nécessaire de charger ces résines avec un matériau plus lourd, exemple : Tungstène.

• - Lorsque la poudre métallique est inégalement répartie, la quantité maximum doit se trouver immédiatement derrière le cristal. Mieux encore, une partie de cette poudre peut être remplacée par un matériau absorbant, comme la sciure du bois. Un tel dispositif amortisseur donne une liaison optimum à l’interface du cristal et une absorption maximum sur l’arrière. • - Il est à remarquer que le diamètre de l’amortisseur doit être supérieur au diamètre du cristal pour deux raisons : a) Les cristaux n’étant pas parfaitement anisotropes, il se produit une déformation latérale. Une concentration suivant l’axe, pendant la polymérisation, permet une concentration plus importante des poudres sur le pourtour, et , de ce fait, augmente les performances du transducteur. b) Les échos de falaise sont éliminés, ou fortement diminuées.

Notion de focalisation : focalisation : concentration de l’énergie du faisceau dans une zone de l’espace. entraîne un rapprochement du dernier maximum de la pression acoustique et l’augmentation de sa valeur. Ce point de l’axe où la pression est maximale est appelé foyer acoustique, la distance du foyer au traducteur est appelée distance focale acoustique. De plus au niveau du foyer acoustique, la focalisation entraîne une augmentation de la finesse du faisceau

Transducteurs focalisés : détection des petits défauts La distance focale, pour une lentille sphérique de faible ouverture, peut être exprimée de manière simple par la relation:

F0  R

n n 1

n

VL VT

lentille

R : rayon de courbure de la lentille F0 : distance focale n: indice de réfraction du matériau constituant la lentille VL : vitesse long. dans la lentille VT/ vitesse trans. dans l’eau

Traducteurs focalisés

Distance focale

DESCRIPTION DU FAISCEAU EMIS PAR UN TRADUCTEUR : •Interprétation correcte des résultats des CND par ultrasons : connaissance du faisceau ultrasonore. •Champ acoustique : ensemble des points du matériau mis en vibration. •Caractériser le faisceau: méthode du réflecteur ponctuel pouvant se déplacer devant le traducteur. •Le faisceau est caractérisé en chaque point de l’espace par l’amplitude de l’écho provoqué par le réflecteur ponctuel.

Faisceau acoustique d’un traducteur circulaire : deux zones : Champ proche, ou zone de Fresnel : irrégularités de l’amplitude de l’écho sur l’axe, succession de maxima et de minima dans la direction de propagation. Zone au delà de la zone proche: champ éloigné ou zone de Fraunhofer, l’amplitude décroit de façon régulière quand on s’éloigne du traducteur. Dernier maximum : limite du champ proche dont la longueur est l0 . En raison de la complexité du spectre d’énergie dans le champ proche, il est conseillé de faire le contrôle dans la zone de champ éloigné.

D2 l0  4

l0 : longueur du champ proche D : diamètre du transducteur.  : longueur d’onde.

Faisceau Champ proche

N = D² / 4 λ

N

Divergence d’un faisceau: champ éloigné: élargissement continu du lobe central d’où élargissement du faisceau défini par l’angle de divergence . Sin α=kλ/d avec k=1.22  : longueur d’onde dans le milieu D : diamètre du traducteur α

Champ proche

Champ éloigné

10 Champ proche

α

Distance le long de l’axe Champ éloigné

Faisceau Angle d’ouverture Sin α = K λ / D D N

p Largeur faisceau = 2 p tg α

Faisceau 0,5 MHz

12MHz

N = D² / 4 λ (λ = V/f) Sin α = K λ / D

f  => N  & α  f  => N  & α 

D  => N  & α  D  => N  & α 

Faisceau Zone morte Amortisseur Cristal

Ampl.

Ampl.

Temps

Temps

Distance

Vibration

Sans amortisseur

Avec amortisseur

Faisceau Amortissement Ampl.

Ampl.

dB

dB

 2 ns

6dB

 10 ns

Bande passante

Temps

1

18

Temps

MHz

Bonne résolution et bon rapport signal/bruit

1,6

3,2

MHz

Mauvaise résolution et bon rapport signal/bruit

Autres caractéristiques Δh

Résolution 100

100

80

80

60

60

40

40

20

20

0

0

0

2

4

6

8

10

0

2

4

6

8

10

Palpeur pour mesureur d’épaisseur Palpeurs Contact électrique Boîtier Amortisseur

Cristal

Séparation Plexiglas Foyer

Emetteur - Récepteur

Palpeurs à angle (OT)

Palpeur d’angle

Avec angle variable

L 

T





Caractéristiques et propriétés

• • • • •

Diamètre (dimensions) Fréquence Angle Cristal Semelle

• • • • •

Amortissement Champ proche Champ éloigné Zone morte Résolution

Appareils à ultrasons Récepteur Amplificateur

visualisation

Générateur D’impulsions

Palpeur

Générateur de balayage, Unité de base de temps

Générateur d’impulsions Ce circuit fournit à l’élément transducteur par l’intermédiaire d’un amplificateur, des impulsions électriques à intervalles réguliers. La durée de celles-ci sont très brèves (comprise entre 25 et 1500 ns en fonction du type d’impulsion). Les impulsions émises peuvent être de 4 types : •émission sinusoïdale entretenue •émission sinusoïdale amortie •émission choc •émission brève

Emission sinusoïdale entretenue Le signal est sinusoïdal et peut comporter plus de 15 cycles. La variation de la puissance d’émission s’effectue soit en agissant sur la tension du signal, soit sur le nombre de cycles. Cette émission est caractérisée par une bande passante étroite (inférieure à 0.5 MHz). Avantages Le bon rendement de ce type d’émission permet l’utilisation d’une tension d’émission relativement faible et d’effectuer un contrôle avec un faible gain en réception évitant l’apparition de bruits parasites. Inconvénients Les appareils donnant cette émission doivent nécessairement être équipés d’un commutateur permettant d’adapter la fréquence d’émission à la fréquence nominale du traducteur. La durée relativement élevée du signal d’émission entraîne un pouvoir de résolution médiocre et l’impossibilité d’obtenir une information d’anomalie en zone proche du traducteur.

Émission sinusoïdale amortie Le signal sinusoïdal est fortement amorti et ne comprend que quelques cycles. Avantages Elle présente un excellent compromis entre puissance d’émission élevée (faible gain donc peu de bruits) et pouvoir de résolution plus élevé que pour le précédent type d’émission. La bande passante étroite permet d’obtenir de bon résultat lors de mesure d’absorption. Cet ensemble de critères contribue à l’obtention d’une bonne qualité du réflectogramme. Inconvénients Il faut que l’appareil utilisé soit équipé d’un commutateur de fréquence afin de pouvoir sélectionner les fréquences d’émissions désirées. La durée d’émission encore élevée se concrétise par un mauvais pouvoir de résolution axial et l’exploration avec la zone proche du transducteur est médiocre (celle-ci peut être améliorée par l’emploi d’un relais)

Émission choc Le temps de montée du signal est supérieur à 50 ns La descente est d’allure exponentielle et de durée beaucoup plus longue que la montée.

Avantage de ce type l’émission La durée de l’émission relativement courte contribue à une bonne représentation de la zone proche transducteur et un excellent pouvoir de résolution. La bande passante moyenne permet l’utilisation d’une plus grande gamme de traducteurs.

Inconvénients Le rapport d’adaptation et le rendement sont moyens, ce qui nécessite une tension d’émission et des gains élevés (risque d’apparition des bruits, détérioration de la qualité des réflectogrammes). Les appareils doivent malgré tout être équipés de commutateur de fréquence (bande passante insuffisante pour couvrir la gamme courante des fréquences utilisées). Les émissions émises sont très souvent de mauvaises qualités. Elles présentent des rebondissements à la fin du signal qui détériorent sa fréquence et les pouvoirs de résolution (augmentation de la durée du signal donc des échos).

Emission brève Emission semblable à l’émission choc mais beaucoup plus rapide (temps de montée < 50 n.s, temps de descente beaucoup plus court que pour l’émission choc). Elle est caractérisée par une bande passante à -3 dB très large (de l’ordre de 10 Mhz). Avantages de ce type d’émission Le temps très court de l’émission (inférieur à 20 ns) permet d’obtenir de très bonne image en zone proche de traducteur et un très bon pouvoir de résolution. Sa bande passante centrée entre 1 et14 Mhz pour l’appareil utilisé lui autorise l’utilisation de tous les traducteurs usuels employés en contrôle industriel.

Inconvénients Le rapport d’adaptation et le rendement relativement faible nécessitent une tension d’émission élevée (supérieure à 300 v) et des gains importants pouvant nuire à la qualité de l’oscillogramme.

Déclenchement du circuit émetteur Le circuit de l’impulsion d’émission s’effectue par l’intermédiaire d’une horloge (système de synchronisation). Cette impulsion est émise à intervalle régulier. La fréquence de répétition de l’impulsion d’émission est appelée fréquence de récurrence. La fréquence de récurrence et directement commutée avec le circuit “base de temps“. Une variation de cette dernière entraîne une modification de la fréquence de récurrence (variation de la brillance du spot). L’horloge synchronise aussi le départ de la base de temps.

Exemples d’appareils à ultrasons

Appareils Tube cathodique Tube Électrons

Échos

Canon à électrons Plaques verticales (X) Plaques horizontales (Y)

Écran

Base de temps

Potentiomètres •Bouton marche / arrêt •Interrupteur: choix du mode de fonctionnement (E/T) •Bouton puissance •Bouton fréquence de récurrence •Potentiomètre amplification •Potentiomètre de seuil •Potentiomètre distance d’examen ou base de temps •Potentiomètre vitesse •Décalage horizontal ou retard •Damping •Fenêtre de contrôle

Appareil à ultrasons Les fonctions minimales : 1. L’écran de l’appareil doit comporter des graduations horizontales et verticales correspondant respectivement aux échelles de profondeurs (base de temps) et aux amplitudes d’échos. Ces graduations seront permanentes sur les appareils analogiques et seront constituées par un système électronique sur les appareils numériques. 2. Il doit nécessairement fonctionner en système mono traducteur et double traducteur. 3. Il doit au moins permettre l’utilisation de traducteurs dont les fréquences centrales sont comprises entre 2 et 5 MHz. 4.Il doit avoir une base de temps linéaire correspondant à une gamme étendue de longueur de parcours, 5. Possédant une commande de retard et/ou de commande de calage horizontal du signal de départ (en général l’émission)

Mesureur d’épaisseur Récepteur Amplificateur

Générateur D’impulsions

Palpeur

Compteur temporel

Unité de base de temps

Afficheur

Câbles

Câbles Caractéristiques électriques d’un câble coaxial: •Impédance électrique Zc = 50 Ohms ou 75 Ohms •La constante d’atténuation α

α = r / 2Zc r : résistance linéique

•La vitesse de propagation

V

Co

r

Co : vitesse de propagation de la lumière εr : permittivité diélectrique relative de l’isolant

TECHNIQUES ET METHODES DE CONTROLE ULTRASONORE : Diversité des pièces à contrôler, différentes méthodes de CND par ultrasons. Important: choix de la méthode en fonction du problème posé. Les ultrasons se propagent très mal dans l’air. Assurer le passage des ultrasons entre le traducteur et la pièce à contrôler par un milieu dit le couplage. •contrôle par contact •contrôle par immersion.

Contrôle par contact : contrôles manuels par un opérateur . avantage principal : simplicité de mise en œuvre sur site graisse palpeur

Pièce à contrôler

défaut

METHODES DE CONTROLE : par écho et méthode par transmission. Échographie ultrasonore : •Détection de défauts •Localisation défaut

•Dimensionnement

sonde

•Identification * Plans Pièce à contrôler d

* Volumiques

L

Impulsion d’excitation Écho de défaut Écho de fond

d

L

Écran de l’appareil à us

Acceptation ou rejet selon codes et normes en vigueur

Impulsion d’excitation

Echo de fond

Echo de défaut

Absence de défaut

Présence de défaut

Méthode par transmission : tout ou rien

Palpeur récepteur

Palpeur émetteur

Écran de l’appareil

Palpeur émetteur

défaut

Palpeur récepteur

Écran de l’appareil

Absence de défaut

Présence de défaut

Méthode par tandem: Deux sondes E

R

attention! •Tout ou rien •Trajet lu sur l’écran •Possibilité d’orienter les deux sondes dans même direction

Immersion Intérêt de l’immersion •Pas de contact direct •Pas de problème de couplage •Absence de variation d’amplitude d’écho en fonction de la pression exercée sur le palpeur •Résolution proche améliorée •Faisceau ultrasonore contrôlé et dirigé •Utilisation des palpeurs focalisés Automatisation du contrôle •Fiabilité et répétitivité du contrôle •Etude de l’évolution d’un défaut •Utilisation des ordinateurs (numérisation et traitement des signaux)

Avantages de la méthode : Couplage constant , Contrôle précis de la pièce Reproductibilité Automatisation des déplacements

Enregistrement en continu des informations

Inconvénient  Utilisation difficile voire impossible sur site ( ex. pipeline)

Type d’immersion •Immersion partielle •Immersion totale

Contrôle en immersion : Principe :

liquide de couplage :eau pétrole, huile pas de contact avec la pièce à contrôler

palpeur

Cuve

eau Pièce

Écho d’excitation Écho d’entrée

Écho de fond Écho de défaut

p

Trajet dans l’eau

L

défaut sonde

eau

pièce

Dimensionnement des défauts Défaut non débouchant

Défaut débouchant a

p 2a

2c

2c

L’utilisation de systèmes d’imagerie ultrasonore dotés de fonctions de type B-C-Dscan sont parfois rendus nécessaires, en particulier lorsque l’on veut assurer la traçabilité du contrôle. (Institut de Soudure France).

6dB

Tracé échodynamique

Dimensionnement à - 6 dB Dimensionnement à -6d B (gris foncé) du défaut (gris clair)

Enveloppe présumée du défaut

Méthode de l’OT en Emission Réception P

h

Dp=h.sinθ dp

Méthode "Distance Gain Size"

Lorsque la taille des défauts est assez faible, la technique "Distance Gain Size" est préférée à la méthode "–6 dB". Celle-ci met en oeuvre des abaques permettant d'attribuer au défaut un diamètre équivalent à celui d'un réflecteur circulaire qui provoquerait la même variation de l'écho mesurée. L'expérience montre que les résultats obtenus varient non seulement en fonction de la taille et de l'orientation du défaut recherché, divers paramètres du faisceau ultrasonore (fréquence, focalisation…).

Conditions du contrôle Influence de la fréquence

Basse fréquence

Haute fréquence

Conditions du contrôle Influence de la surface Surface usinée

Palpeur rodé

Eau

Surface corrodée

APPLICATION AU CONTROLE DES SOUDURES INTRODUCTION

contrôle d’une installation industrielle: assemblages soudés sont des parties vulnérables. apprécier sans destruction, l’état de santé des pièces et formuler un avis sur leur aptitude à remplir leur fonction bonne connaissance des phénomènes et de la nocivité des défauts normes

Contrôle de soudures Type de défauts Fissure longitudinale

Caniveau Fissure transversale

Doublure Manque de pénétration Manque de fusion

Porosités Inclusion solide

Contrôle de soudures Avant de contrôler le cordon de soudure, il est impératif de contrôler les parties adjacentes avec un palpeur droit.

Palpeur droit cordon

e

Contrôle de soudures Déplacement ?

Méthodes de palpage D  20 mm 20  D  35 35 mm  D

=> 70° => 70° + 60° => 60° + 45°

Angle ?

Échelle ?

L’échelle doit être plus grande que le bond complet

Contrôle de soudures Position 2

Position 1

T1

T2 ß Un bond:

p= T1.cos ß

Deux bonds: p= 2e-T2.cos ß

T1 et T2 :trajets sur l’écran

Profondeur du défaut

p

e

Vue de dessus

sonde

Déplacement de la sonde soudure

Contrôle de soudures

Positionnement des défauts par ondes longitudinales

2

p3

25 mm 1

Y3=60 mm

x3=140 mm

Calibre: 50 mm 1carreau=5 mm

Défaut 3 Écho de fond

0

2

p3 P3=13 mm

4

6

8

10

Positionnement des défauts par ondes transversales x1 x2

t1 60° b

2

p2 p1

t2 1

25 mm

Défaut 1

Calibre: 250 mm 1carreau=25 mm

0

2

4

6

8

10

t1

Calcul de la profondeur pour un bond

b=25/cos60=50 mm Défaut 1: un bond t1=40 mm p1=20 mm

p=tcos60 p1=t1cos60=40/2=20 mm

Défaut 2

0

2

4

6

8

10

t2

Calcul de la profondeur pour deux bonds b=25/cos60=50 mm Défaut 2: deux bonds p=2e-tcos60 t2=85 mm p2=2x25-85cos60=50-42,5=7,5 mm p2=7,5 mm

Calcul de la position des défauts Défaut 1 x1 141

s1

t1

2 p1

60°

25 mm

1

Position s1 en surface s1=t1sin60=40x0.87=34.6 mm s1=35 mm Attention! Toujours donner la position du défaut p/r à un repère fixe sur la pièce (ex: bord de la pièce: x1) Donc: x1=35+141=176 mm

Calcul de la position des défauts Défaut 2 x2 s2

111

2 60°

25 mm

t2 1

Position s2 en surface s2=t2sin60=85x0.87=73.6 mm s2=74 mm Attention! Toujours donner la position du défaut p/r à un repère fixe sur la pièce (ex: bord de la pièce: x2) Donc: x2=74+111=185 mm

Calcul de la position des défauts Défauts 1 et 2 y1 et y2 sont à mesurer sur la pièce Ex: y1= 197 et y2 =15

Repère O y2 2

y1

1

Récapitulatif à reporter sur le rapport de contrôle

Défauts Profondeur (mm)

X (mm)

y (mm)

1

20

176

197

2

7.5

167

15

3

13

140

60

Contrôle de soudures Méthodes de palpage

Soudure en V

Soudure en X

Soudure en T

Contrôle de soudures Évaluation et interprétation • • • • • • •

Localisation du défaut (flanc, racine, …) Confirmation de la visibilité par d’autres côtés Hauteur de l’écho Forme de l’écho Effet sur l’écho si rotation du palpeur autour du défaut Effet sur l’écho si rotation du palpeur Effet sur l’écho si déplacement transversal du palpeur

Contrôle de soudures Évaluation et interprétation Hauteur de l’écho réflecteur pointu Gaz  Laitier  mauvais réflecteur Manque de fusion  réflecteur idéal * Manque de pénétration  réflecteur idéal * Fissure  multiples réflecteurs * pour autant que le palpeur soit bien perpendiculaire au défaut

Contrôle de soudures Évaluation et interprétation Forme de l’écho

Manque de fusion C&D

Gaz A

Laitier B

Fissure E

Contrôle de soudures Évaluation et interprétation Effet sur l’écho si rotation autour du défaut

Gaz => l’écho reste Laitier => l’écho reste Manque de fusion => l’écho disparaît Manque de pénétration => l’écho disparaît Fissure => l’écho disparaît après 35 à 40°

Contrôle de soudures Évaluation et interprétation Effet sur l’écho si rotation du palpeur

Gaz => l’écho baisse directement (1 à 2°) Laitier => l’écho baisse directement (2 à 3°) Mq de fusion => l’écho baisse progressivement (5 à 6°) Manque de pénétr. => l’écho baisse progressivement Fissure => l’écho baisse lentement (20 à 40°)

Contrôle de soudures Évaluation et interprétation Effet sur l’écho si déplacement transversal du palpeur

Courbe enveloppe Gaz Manque de fusion Mq de pénétration

Laitier

Fissure

Contrôle de soudures Critères ASME VIII Non acceptable si fissure, manque de fusion ou manque de pénétration et plus que 20% DAC Non acceptable pour les autres défauts si plus que 100% du niveau d’évaluation (DAC + transfert) et une longueur supérieure à: 6,3 mm pour les épaisseurs inférieures à 19 mm T/3 mm pour les épaisseurs de 19 à 50 mm 19 mm pour les épaisseurs supérieures à 50 mm

Contrôle de soudures Courbe DAC

3 blocs ASME standards 3T/4

T/4

T/2

Épaisseurs 10 - 25 mm 25 - 50 mm 50 - 100 mm

Bloc 19 mm 38 mm 76 mm

Ø trou 2,4 mm 3,2 mm 4,8 mm

Profondeurs des trous = 38 mm

Contrôle de soudures Étalonnage Palpeur d ’angle

1 + x dB

2

Courbe DAC suivant l’ASME V

5

3

6 20% écran

4 1

6

T/4

2 T/2

3

5

4

1

3

défaut

2

50% DAC

1

2

DAC

3

Étalonnage des appareils Opération à faire avant chaque contrôle (voir travaux pratiques)

Rapport de contrôle Voir spécimen du CSC

Dimensionnement des défauts: -

6 dB (,Voir TP)

-

Méthode AVG ou DAG (diagramme – amplification – grandeur ) ou DGS ( distance gain size )

Méthode semi empirique basée sur des abaques 1.

Défauts circulaires

2.

Perpendiculaires au faisceau

3.