Principes des diffrentes mthodes CND1- Ressuage2- Magnetoscopie3- Radiographie4- Ultrasons (Pulse Echo)5- TOFD6- Phased Array

RessuageLa technique du ressuage fut dcouverte l'poque du chemin de fer vapeur par un mcanicien consciencieux qui entretenait rgulirement sa locomotive. En nettoyant une des bielles de sa machine, il constata qu'aprs essuyage une trace d'huile revenait toujours au mme endroit. Il eut ensuite l'ide de recouvrir la bielle de poudre de craie aprs l'avoir soigneusement essuye. La trace d'huile rapparut, dessinant une ligne continue et bien nette (appele aujourd'hui indication linaire dans le langage consacr des contrleurs par ressuage). Cette ligne rvlait une crique de fatigue (amorce de rupture) sur la bielle. L'inspection par ressuage tait ne. Le ressuage permet dobserver des dfauts dbouchants tels que des piqures, fissures, retassures Un liquide pntrant et color ou fluorescent est infiltr dans les dfauts, puis ensuite mis en valeur par un produit rvlateur Avantages- Cot faible - Facilit de mise en uvre - Facilit de lecture du dfaut - Fiabilit de lanalyseInconvnientsImpossibilit de dtecter les dfauts non dbouchants Nettoyage minutieux de la zone contrler

Ressuage

MagntoscopiePrincipaux avantagesIndiqu pour la recherche de fissures de fatigues sur lacier Dtection de tous les dfauts dbouchants Contrle de pices de quelques millimtres plusieurs mtres de long Inspections relativement rapides et peu coteuses Rsolution importante Matriel robuste, pouvant tre utilis dans des environnements difficiles Principales limitationsContrle limit aux pices ferromagntiques Dtection de dfauts internes parfois difficile (suivant leur taille, leur profondeur, etc.) La magntoscopie est utilise pour dtecter des discontinuits de surface, dbouchant en surface ou sous-jacents (dans certaines conditions, jusqu quelques millimtres de profondeur), exclusivement sur matriaux ferromagntiques.Si la magntoscopie est plus restrictive que le ressuage, elle lui est prfre quand elle est applicable car elle est, entre autres, beaucoup plus rapide.La magntoscopie consiste aimanter la pice contrler laide d'un champ magntique suffisamment lev. En prsence dune discontinuit, les lignes de force du champ magntique subissent une distorsion qui gnre un champ de fuite, appel galement fuite de flux magntique.

Magntoscopie

Radiographie 1/2Le contrle par radiographie permet de mettre en vidence des discontinuits internes. On traverse le matriau en mettant un rayonnement de type Rayons X ou gamma puis on rcupre le rayonnement plus ou moins attnu en sortie de pice sur un rcepteur de type film argentique ou cran numrique. Plus le dfaut sera important et orient dans le sens du rayonnement, plus il y aura dnergie transmise au film rcepteur.

Radiographie 2/2Avantages Applicable tous les matriaux, Traabilit et archivage des rsultats, Facilit d'identification des dfauts internes des soudures bout bout interpntres, Performant pour dfauts volumiques et manques de pntration.Inconvnients Limitation au contrle des faibles paisseurs,Peu adapt aux contrle des soudures en angle,Pas adapt aux soudures non interpntres,Rgles de scurit rigoureuses et contraignantes,Accessibilit requise des 2 cts (sauf cas trs particuliers),Difficult de localisation du dfaut dans l'paisseur,Les dfauts plats (collages ou fissures) ne sont dcels que si orients suivant le rayonnement

Exemple de dfaut non dcel en radiographie

Diffrentes Reprsentations UltrasonsC ScanVue de dessus (identique la radio)CartographiesPhased ArrayA Scan Vue du parcoure sonore dans la pice Mesures dpaisseurs, US, TOFD, Phased ArrayB ScanVue de profil de la longueurMesures dpaisseur en continuTOFDPhased Array

Ultrasons Classiques (Pulse Echo)Une onde ultrasonore est mise par un palpeur (ou transducteur). Le palpeur est mis en contact avec la pice et les ondes ultrasonores se propagent dans la pice. Lorsque les ondes rencontrent une htrognit ou une interface (dfaut interne, inclusion), il y a rflexion de l'onde et cration d'un cho visiblesur un oscilloscope. La dtection d'un dfaut (position et taille) se fait par le calcul du temps mis par l'cho pour faire le trajet aller-retour par comparaison avec le temps mis pour faire l'aller retour dans l'paisseur de pice exempte de dfaut. AVANTAGES- Profondeur dexamen importante- Haute sensibilit aux dfauts diffrentes profondeur- Rsultats instantans- Automatisable- Echantillon accessible sur une face- Utilisable sur chantier- Donne la taille et la localisation du dfautINCONVENENTS - Personnel trs entranDfauts en surface difficiles voir- Lorientation des dfauts a un rle trs important sur leur dtectabilit

Ultrasons Classiques (Pulse Echo)

Le TOFD(Time Of Flight Diffraction)PRINCIPE TECHNIQUELe principe gnral dun examen TOFD consiste clairer le volume contrl laide dun couple de traducteurs fortement divergents constitu dun metteur et dun rcepteur monts face faceLe principe de dtection consiste visualiser sur une reprsentation graphique de type BScan les chos de diffraction gnrs en extrmits de dfauts plansLe TOFD(Time Of Flight Diffraction)

Le TOFD(Time Of Flight Diffraction)Visualisation AScan

Le TOFD(Time Of Flight Diffraction)Chaine dAcquisitionLe TOFD(Time Of Flight Diffraction)Le TOFD(Time Of Flight Diffraction)

Le TOFD(Time Of Flight Diffraction)BScanAScanBScanAScanBScanAScanBScanAScanBScanConstruction dune image TOFD

Le TOFD(Time Of Flight Diffraction)Comparatif BScan TOFD Radiographie X

Rapidit dExcutionExamen Ultrasonore ConventionnelLe TOFD(Time Of Flight Diffraction)Le TOFD(Time Of Flight Diffraction)Le TOFD(Time Of Flight Diffraction)

Le TOFD(Time Of Flight Diffraction)Exemples dacquisitions

AVANTAGESPar rapport un examen ultrasonore conventionnel, le contrle par mthode TOFD prsente un certains nombre davantages non ngligeables:Grande sensibilit de dtectionFaible sensibilit lorientation des rflecteursFacilit de mise en uvreRapidit dexcution (Balayage de type translation par opposition au balayage de type crneau dun examen ultrasonore conventionnel)Rapidit danalyse (Visualisation BScan)Grande prcision de dimensionnement (Longueur, Hauteur, Profondeur)Imagerie numrique (Suivi en service - Alternative au procd dimagerie radiographique )Le TOFD(Time Of Flight Diffraction)

INCONVENIENTSPar rapport un examen ultrasonore conventionnel, le contrle par mthode TOFD prsente un certains nombre dinconvnients:Grande sensibilit de dtectionMise en uvre limite aux matriaux structure fineMise en uvre limite aux tles et aux assemblages souds bout boutZones grises proximit de la surface de sondageZones grises proximit de lcho de fondProblmes de localisation en latral des rflecteursLe TOFD(Time Of Flight Diffraction)

Le concept Phased Array est bas sur lutilisation de traducteurs dcomposs en lments individuels pouvant chacun tre pilots indpendamment. Ces capteurs sont connects des lectroniques de pilotage adaptes permettant dmettre et de recevoir indpendamment et simultanment sur chacune des voies. Ces lectroniques doivent galement pouvoir appliquer lmission et la rception des retards lectroniques diffrents pour chaque voie. Pour certaines applications mettant en uvre le balayage lectronique, tous les lments du capteur ne sont pas utiliss simultanment. Llectronique de pilotage utilise dans ce cas de manire dynamique le multiplexage pour rpartir les lments actifs parmi les lments du traducteur.

Le Phased ArrayChaque lment activ individuellement avec un retard donne un angle ou une orientation voulu au faisceau ultrason

Le balayage lectroniqueLe balayage lectronique schmatis consiste dplacer spatialement un faisceau en activant squentiellement diffrentes ouvertures actives constitues chacune de plusieurs lments dun capteur phased array. Il permet de remplacer lectroniquement un axe de balayage mcanique. Ce concept est en gnral utilis pour du contrle en ligne de tles, de barres ou de tubes, et peut galement tre utilis pour du contrle de soudures. Le balayage lectronique est principalement utilis pour des cartographies de corrosions de grandes surfaces.Le Phased Array

Reprsentation schmatique du balayage lectronique : des groupes dlments sont successivement activs pour dplacer le faisceau le long du traducteur.

La focalisation lectronique La focalisation lectronique reprsente sur la figure 7 est base sur lutilisation de retards lectroniques appliqus en mission et en rception sur chacune des voies du capteur. Les retards ont un effet semblable celui dune lentille de focalisation et permettent de focaliser diffrentes profondeurs. La focalisation lectronique permet de nutiliser quun seul capteur phased array l ou plusieurs capteurs mono lments avec diffrentes distances focales sont ncessaires. Les applications les plus frquentes sont le contrle de pices paisses.La dflexion lectronique La dflexion lectronique schmatise sur la figure 8, utilise des lois de retard. Ces dernires sont dans ce cas calcules pour donner au faisceau mis un angle dincidence qui peut varier par simple modification de la loi de retard. La focalisation lectronique permet de nutiliser quun capteur pour des inspections ncessitant traditionnellement plusieurs capteurs travaillant des angles diffrents. Elle permet en outre de dflchir le faisceau sans utiliser de sabot et dviter les zones de balayages traditionnelles.Le balayage, la focalisation et la dflexion lectronique peuvent tre combins pour rsoudre des applications telles que le contrle de soudures ou le contrle de tubes. Le Phased Array

Fig 7: reprsentation schmatique de la focalisation lectronique : des lois retards lectroniques sont appliqus gauche) pour focaliser le faisceau. Fig 8: reprsentation schmatique de la dflexion lectronique : des lois retards lectroniques sont appliqus gauche) pour dflchir le faisceau.

Le Phased Array

Les avantages de la technologie Phased Array sont la fois des bnfices techniques et conomiques : On remplace le balayage mcanique traditionnel par un balayage lectronique beaucoup plus rapide la focalisation lectronique permet dutiliser un seul capteur pour travailler diffrentes profondeurs la dflexion lectronique autorise la variation des angles dincidence avec un seul capteur. La rduction des cots consquente au gain de temps de contrle et au gain de temps de rglage est significative. Par ailleurs, la technologie phased array rend ralisable des applications qui ne pouvaient tre rsolues par des solutions traditionnelles, par exemple lorsqu'il est ncessaire de dflchir le faisceau sans espace disponible pour l'utilisation d'un sabot ou lorsqu'un balayage est ncessaire sans l'espace disponible pour la mcanique correspondante (contrle de tubes couds de petit diamtres par l'intrieur).Lenregistrement des acquisitions permet aussi le suivi des indications dans le temps et la traabilit des contrles.

Le Phased Array

Balayage Sectoriel

Balayage SectorielLe Phased Array

Balayage LinaireAngle unique perpendiculaire au chanfreinLe Phased Array

Le Phased ArrayBalayage Linaire focalisLe Phased Array

Exemple dacquisitionsLe Phased Array

Le Phased ArrayBalayage LinaireBalayage Sectoriel

Sondes Phased Array

ConclusionChaque mthode de contrle ses avantages et ses limites.Le TOFD est trs peu sensible lorientation des dfauts mais prsente des zones incertaines en surface en particulier ainsi que plus lgrement en fond.Le Phased Array est, quand lui trs sensible ces orientations, au mme titre que les ultrasons classiques, mais beaucoup plus performant en surface et au fond.La combinaison TOFD / Phased Array tant complmentaire, lune rpond aux limites de lautre.La rapidit et labsence des contraintes de la radiographie et des ultrasons rendent cette mthode plus avantageuse.Le cot moyen de ces techniques en environ 3 fois celui des contrles classiques mais est environ 5 fois plus rapide.Temps de contrle estim pour une soudure de 3m de diamtre paisseur 30mmUS : 1 joursRadio : 3h TOFD+PA : 30mnLenregistrement des acquisitions permet dassurer une traabilit et un suivi dans le temps et une interprtation des rsultats par plusieurs personnes mmes distantes.