Qu'est-ce qu'un détecteur de défauts à ultrasons
Un détecteur de défauts à ultrasons envoie une impulsion sonore dans une pièce et lit ce qui revient. Une discontinuité à l'intérieur du matériau réfléchit une partie de l'impulsion plus tôt que ne le ferait le fond, et le temps mis comme l'amplitude renvoyée donnent ensemble la position et une estimation de la taille du défaut. Le son traversant le matériau plutôt que de le contourner, la méthode trouve des défauts entièrement internes : c'est ce qui en fait le complément habituel d'une méthode de surface sur les travaux soudés et forgés.
C'est une mesure en deux parties. L'appareil génère, chronomètre et affiche ; la sonde décide de ce qui peut être trouvé. Une sonde droite envoie le son selon l'axe du faisceau et trouve les laminages et les défauts parallèles à la surface. Une sonde d'angle réfracte le faisceau dans le matériau sous un angle et constitue la base du contrôle des soudures, parce que les défauts intéressants dans une soudure sont en général inclinés par rapport à la surface et demandent un faisceau qui les traverse.
La difficulté est que l'appareil montre des échos et non des défauts. Décider quel écho est un défaut, quel écho est une réflexion géométrique du renfort de soudure ou de la racine, et quel écho est du bruit électrique, relève du jugement de l'opérateur, dont la méthode dépend : c'est pourquoi l'étalonnage sur un bloc de référence et un mode opératoire écrit se situent au centre de tout contrôle plutôt qu'à sa périphérie.
Comment mesure un détecteur de défauts à ultrasons
Une sonde piézoélectrique convertit une impulsion électrique en son et le son qui revient en une tension. L'appareil chronomètre l'intervalle entre l'impulsion émise et chaque écho, le convertit en distance à l'aide de la vitesse du son du matériau, qui est d'environ 5920 m/s dans l'acier en mode longitudinal, et affiche le résultat sous forme de trace où les échos apparaissent comme des déflexions verticales le long d'un axe de distance. La vitesse doit être réglée pour le matériau, car le même retard devient une distance différente dans l'aluminium ou dans l'acier inoxydable austénitique.
Le dimensionnement repose sur une relation entre l'amplitude de l'écho et la taille du réflecteur, et cette relation s'établit avec des réflecteurs de référence de taille connue dans un bloc du même matériau. L'appareil construit à partir de ces références une courbe amplitude-distance, à laquelle les échos suivants sont comparés : un défaut est donc exprimé en diamètre équivalent de trou à fond plat, ou en longueur pour un seuil d'amplitude donné. Comme la courbe dépend de la sonde, du matériau et de la géométrie, elle est construite pour chaque chantier plutôt que reprise du précédent.
Les limites pratiques viennent du faisceau. Le son doit entrer : la surface doit donc être assez lisse, et un couplant doit combler l'intervalle ; une surface rugueuse ou calaminée perd la plus grande partie de l'énergie avant qu'elle n'entre dans la pièce. Le faisceau a aussi une largeur et un champ proche : un défaut plus petit que la largeur du faisceau est dimensionné par le faisceau plutôt que par lui-même, et un défaut proche de la surface se trouve dans une zone où le faisceau n'est pas encore formé. Les sondes d'angle ajoutent de la géométrie au calcul, ce qui explique que l'angle de sonde et la préparation de soudure fassent partie de ce que le mode opératoire énonce.
Choix de configuration
L'essentiel de la spécification est déterminé par ces décisions plutôt que par la classe d'exactitude. Chacune contraint la suivante, c'est pourquoi elles sont tranchées dans l'ordre.
| Configuration | Options à fixer | Ce que cela détermine réellement |
| Type de sonde | Une sonde droite, ou une sonde d'angle sous un angle de réfraction donné | Ce que l'appareil peut trouver. Une sonde droite ne peut pas traverser un défaut couché parallèlement à son propre faisceau. |
| Fréquence et taille du cristal | La fréquence nominale de la sonde et la taille de son élément actif | Le compromis entre pénétration et résolution. Une fréquence plus élevée résout des défauts plus petits et pénètre moins ; un cristal plus grand envoie un faisceau plus large avec plus d'énergie. |
| Bande passante et plage de gain | La plage de fréquences acceptée par le récepteur, et le gain maximal disponible | Si la sonde peut être attaquée à la fréquence pour laquelle elle est conçue, et si des échos faibles peuvent être remontés assez haut pour être lus. |
| Courbes de distance et d'amplitude | DAC, AVG ou TCG, et la possibilité pour l'appareil d'en construire et d'en mémoriser plusieurs | Comment un défaut est dimensionné et enregistré. Sans courbe de référence, l'amplitude d'un écho seule ne veut pas dire grand-chose. |
| Fréquence d'échantillonnage et résolution affichée | La cadence à laquelle le signal de retour est numérisé, et la résolution de l'affichage | Si des échos rapprochés restent distincts, et si des sections minces peuvent être lues. |
| Affichage et mode | Balayage A seul, ou balayage A avec balayage B ou une forme d'onde de référence mémorisée | Si l'opérateur peut voir la géométrie d'un défaut plutôt qu'un simple jeu d'échos, et si une trace peut être conservée comme preuve. |
| Stockage et compte rendu | Mémoire interne, support amovible, et le format de compte rendu que l'appareil peut produire | Si un enregistrement de contrôle peut être émis et archivé, ce que la plupart des modes opératoires exigent après coup. |
| Blocs de référence et étalonnage | Les blocs et les sondes conservés pour l'étalonnage, et l'intervalle auquel l'ensemble est vérifié | Si le contrôle peut être démontré avoir été réalisé sur un appareil étalonné, ce qui rend l'enregistrement opposable. |
Comment choisir un détecteur de défauts à ultrasons
| Critère | Pourquoi il décide de la réponse | Comment le fixer avant de nous consulter |
|---|
| Le matériau et sa vitesse du son | L'échelle de distance est calculée à partir de la vitesse, et un matériau à gros grain ou austénitique diffuse aussi le faisceau et élève le bruit de fond | Indiquez le matériau et sa nuance. Pour un matériau moulé ou austénitique, dites-le, car cela change la sonde et la fréquence. |
| Le défaut recherché et sa position | Un laminage interne, une crique de pied de soudure et un défaut de forgeage se situent à des profondeurs et selon des orientations différentes et demandent des sondes différentes | Décrivez comment le défaut est censé s'être formé et où, dans la section, il est censé se situer. |
| Épaisseur de section et géométrie | Les sections minces excluent les basses fréquences et placent les défauts dans le champ proche, et une géométrie complexe renvoie des échos de la forme elle-même | Donnez la plage d'épaisseur et un plan du joint ou de la section, y compris la préparation de soudure. |
| La norme d'acceptation | Elle nomme les blocs de référence, les angles de sonde, le schéma de balayage et les seuils de compte rendu, et elle fixe souvent la classe de l'appareil | Citez la norme et le niveau d'acceptation, plutôt que de décrire l'exigence en termes généraux. |
| L'état de surface | Le son doit entrer dans le matériau, et les surfaces rugueuses, calaminées ou revêtues perdent le faisceau avant qu'il ne soit utile | Décrivez la surface telle qu'elle sera au moment du contrôle, et non telle qu'elle est dessinée. |
| La solidité exigée du dossier | Un compte rendu complet avec traces mémorisées et données d'étalonnage change la classe de l'appareil et la durée du contrôle | Indiquez si les traces doivent être archivées, si des comptes rendus sont émis, et qui les lira. |
Si l'un de ces points reste ouvert, envoyez ce qui est connu avec le plan du joint. Un devis peut être émis sur la géométrie et la norme, et affiné une fois les chiffres restants disponibles.
Les alternatives les plus proches
Ce sont les types que recouvre généralement une demande pour un détecteur de défauts à ultrasons, et le moment où le choix se décide vraiment.
| Alternative la plus proche | Ce qui la distingue d'un détecteur de défauts à ultrasons |
| Équipements de contrôle par magnétoscopie | Trouvent les défauts de surface et proches de la surface dans un matériau ferromagnétique en faisant de la pièce un aimant, et montrent l'indication directement en surface. Ils ne peuvent pas voir un défaut situé profondément dans une section, ce pour quoi un appareil à ultrasons est justement employé, et ils ne fonctionnent pas du tout sur un matériau non ferromagnétique. |
| Jauges d'épaisseur à ultrasons | Utilisent le même principe d'impulsion-écho mais ne lisent que l'intervalle jusqu'au fond : elles indiquent donc la matière restante plutôt que de chercher une discontinuité. C'est un appareil de cartographie de corrosion ; un détecteur de défauts est un appareil de recherche de défauts, et les deux se distinguent par la part du signal de retour qu'ils interprètent. |
| Jauges d'épaisseur de revêtement | Mesurent une couche en surface par voie magnétique ou par courants de Foucault et ne disent rien de l'intérieur du matériau. Sur une pièce revêtue, le revêtement doit souvent être pris en compte dans la mesure ultrasonore plutôt que mesuré par le même appareil. |
| Contrôle radiographique | Transmet un rayonnement à travers la pièce et image le volume interne, ce qui donne une image bidimensionnelle permanente d'un défaut. Elle exige un accès aux deux faces et porte un régime de radioprotection, et elle est moins sensible que l'ultrason aux défauts plans serrés qui ne réduisent pas l'épaisseur dans l'axe du faisceau. |
| Contrôle par courants de Foucault | Trouve les défauts de surface et proches de la surface dans un matériau conducteur sans couplant, et balaie les tubes rapidement. La pénétration est faible : elle complète donc le contrôle ultrasonore sur tube et barre plutôt qu'elle ne le remplace sur les fortes sections. |
| Contrôle par émission acoustique | Écoute le son libéré par un défaut qui croît activement, sous charge, plutôt que de le chercher activement. Elle surveille une structure entière en une fois et localise, mais elle exige un cycle de charge et dit peu de chose de la taille d'un défaut dormant. |
Un détecteur de défauts cherche une discontinuité n'importe où dans la section et lit les échos qui en reviennent ; une jauge d'épaisseur ne lit que le fond. Cette frontière, la part du signal qui est interprétée, est ce qui sépare les deux types de produit.
Ce qu'il faut inclure dans la demande
La première réponse peut être un devis plutôt qu'une série de questions si la demande contient ces éléments. Lorsqu'un chiffre est inconnu, envoyez la description de l'usage et nous confirmerons ce qu'il implique.
- Le matériau et sa nuance, et son caractère à gros grain ou austénitique
- Le défaut recherché, la façon dont il est censé s'être formé, et sa position dans la section
- La plage d'épaisseur de section et un plan du joint ou de la géométrie
- La norme d'acceptation et le niveau d'acceptation à appliquer
- L'état de surface au moment du contrôle
- Les types de sonde prévus, y compris les angles et les fréquences si la norme les fixe
- L'exigence de traces mémorisées et d'un compte rendu écrit
- L'emploi en atelier ou sur site, et l'alimentation disponible
- Les blocs de référence ou les dispositifs d'étalonnage disponibles localement
- Quantité, port de destination et date de livraison requise
