Qu'est-ce qu'une jauge d'épaisseur à ultrasons
Une jauge d'épaisseur à ultrasons mesure l'épaisseur de paroi d'un matériau depuis une seule face. Une sonde envoie une brève impulsion d'ultrasons dans la surface, et l'appareil chronomètre l'écho qui revient de la paroi opposée ; la vitesse du son dans le matériau étant connue, ce temps se convertit en épaisseur. Rien ne doit être coupé, et la surface intérieure n'a jamais à être atteinte.
C'est cet accès par une seule face qui rend l'appareil central dans la surveillance de la corrosion et de l'érosion. Sur les conduites, les appareils à pression, les réservoirs de stockage et les coques de navire, la paroi s'amincit de l'intérieur alors que l'extérieur paraît intact. Une campagne qui mesure l'épaisseur restante sur un maillage de points et la répète dans le temps transforme un processus invisible en une tendance sur laquelle on peut agir avant la défaillance.
La mesure ne vaut que par deux données d'entrée : la vitesse du son du matériau et la qualité du couplage entre la sonde et la surface. Lorsqu'un revêtement recouvre la surface, que le métal est piqué ou a été meulé, ou que la température est élevée, la lecture demande plus qu'une simple passe en impulsion-écho pour être significative. Cette page traite de ces conditions et de la frontière avec les autres méthodes de contrôle non destructif.
Comment mesure une jauge d'épaisseur à ultrasons
L'appareil mesure un temps et le convertit à l'aide d'une vitesse. Cette vitesse est une propriété du matériau et varie avec l'alliage et avec la température : il faut donc la prendre dans une table ou, mieux, l'établir sur un échantillon du même matériau d'épaisseur connue. Une jauge réglée pour l'acier annoncera une épaisseur fausse sur l'aluminium ou sur l'acier inoxydable, et pas d'une petite marge.
Le couplage est la seconde dépendance. Aux fréquences utilisées, le son ne se propage pas utilement dans l'air : un couplant liquide ou en gel comble l'intervalle entre la sonde et la surface. Une surface rugueuse, calaminée ou courbe demande un couplant plus visqueux, et sur une surface fortement piquée la sonde peut ponter au-dessus d'une piqûre et renvoyer un écho de la paroi d'origine plutôt que du fond de la piqûre : c'est la direction dangereuse pour l'erreur.
Deux modes de mesure existent pour deux problèmes différents. Le mode une impulsion lit le premier écho qui revient et convient à une surface propre. Le mode écho-à-écho compare deux échos de fond successifs, ce qui annule l'effet d'un revêtement ou d'une couche de peinture en surface. Lorsque le revêtement doit rester en place, c'est le mode écho-à-écho qui permet la mesure, au prix d'une épaisseur minimale résoluble plus grande.
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 |
| Mode de mesure | Mode une impulsion, et mode écho-à-écho pour mesurer à travers un revêtement | Si la peinture ou une protection intérieure doit être retirée avant la mesure, et la plus petite épaisseur que l'appareil peut résoudre. |
| Type de sonde | Sondes à contact, sondes à double élément, et sondes à ligne de retard ou haute température | Avec quelles surfaces et quelle plage de température l'appareil peut travailler. Une sonde à double élément est le choix courant lorsque la surface est rugueuse ou courbe. |
| Fréquence de la sonde | La plage de fréquences disponible, choisie en fonction du matériau et de l'épaisseur | Le compromis entre pénétration et résolution. Une fréquence plus élevée résout mieux les sections minces ; une fréquence plus basse pénètre plus loin dans un matériau à gros grain ou atténuant. |
| Réglage de la vitesse du son | Une table de matériaux courants, ou une valeur établie sur une pièce de référence | Si la mesure est seulement au bon endroit. C'est la première source d'erreur grossière sur une campagne. |
| Dispositif d'étalonnage | Une marche d'étalonnage intégrée, ou un bloc séparé d'épaisseur connue | Si l'appareil peut être vérifié sur le lieu d'emploi, ce qu'un mode opératoire de campagne exige normalement. |
| Modes de lecture | Mémorisation du minimum, et un mode balayage qui suit la lecture la plus basse trouvée sur une zone | Si une zone piquée peut être trouvée et signalée. Une lecture ponctuelle unique sur une surface corrodée n'est pas une valeur représentative. |
| Stockage et transfert des données | Mémoire interne, relevé par maillage ou point par point, et une interface de téléchargement | Si la campagne produit un enregistrement comparable au précédent, plutôt qu'une série de chiffres sur papier. |
| Protection et température | Indice de protection, et la température de surface que la sonde et le couplant tolèrent | Si l'appareil peut être utilisé sur une conduite chaude ou en conditions humides sans attendre un arrêt de l'installation. |
Comment choisir une jauge d'épaisseur à ultrasons
| Critère | Pourquoi il décide de la réponse | Comment le fixer avant de nous consulter |
|---|
| Le matériau et sa vitesse du son | La conversion en dépend, et une valeur fausse décale toute la campagne | Nommez le matériau et dites si une pièce de référence d'épaisseur connue est disponible. |
| La plage d'épaisseur de paroi à mesurer | Elle fixe la fréquence de la sonde et, en mode écho-à-écho, si la paroi est assez épaisse pour être lue à travers un revêtement | Donnez l'épaisseur restante minimale et maximale attendues. |
| L'accès et l'état de surface | L'accès par une seule face est la prémisse, mais la surface doit rester exploitable | Décrivez la surface : revêtue, peinte, piquée, calaminée, corrodée ou usinée. |
| La température de surface | Elle limite le type de sonde et le couplant | Donnez la température de service et dites si un arrêt de l'installation est possible. |
| La possibilité de retirer le revêtement | Le retirer coûte du temps et peut être inacceptable sur une surface finie | Indiquez si la peinture ou la protection intérieure doit rester en place. |
| La résolution voulue face à la marge disponible | Une marge de paroi restante proche de l'incertitude de mesure exige une méthode plus fine | Dites quelle décision les chiffres doivent guider, et à quelle distance de la limite les résultats devraient se situer. |
| L'exigence d'enregistrement | Une campagne répétable exige des points de maillage fixes et des lectures stockées | Indiquez si les résultats seront comparés à une campagne précédente, et sous quel format. |
Si l'un de ces points reste ouvert, envoyez ce qui est connu. Un devis peut être établi sur une description de service et affiné une fois les lacunes comblées.
Les alternatives les plus proches
Ce sont les types que recouvre généralement une demande pour une jauge d'épaisseur à ultrasons, et le moment où le choix se décide vraiment.
| Alternative la plus proche | Ce qui la distingue d'une jauge d'épaisseur |
| Équipements de contrôle par ultrasons | Utilisent la même physique pour chercher des défauts internes, criques, laminages et inclusions, plutôt que pour mesurer une paroi. Une jauge d'épaisseur répond à la question de la matière restante ; un détecteur de défauts répond à celle de la santé de la matière. Lorsqu'une campagne trouve une zone suspecte, le détecteur de défauts est l'étape suivante. |
| Jauges d'épaisseur de revêtement | Mesurent la couche en surface, ce dont une spécification de peinture ou de dépôt se préoccupe. Une jauge à ultrasons rend compte du métal situé sous cette couche, et sur certains appareils les deux mesures sont volontairement combinées pour obtenir les deux en un seul point. |
| Équipements de contrôle par courants de Foucault | Détectent les défauts de surface et proches de la surface dans un matériau conducteur, et travaillent bien sur tube et sur géométrie complexe, là où l'ultrason est malcommode. Ils répondent à des discontinuités plutôt qu'à une épaisseur : ils complètent donc une mesure de paroi plutôt qu'ils ne la remplacent. |
| Équipements d'inspection par rayons X | Imagent la structure interne et constituent une méthode de référence pour les soudures et les pièces moulées. La méthode est radiographique, exige un accès des deux côtés et une réglementation de radioprotection, ce qui relève d'un tout autre ordre de coût et de préparation qu'une mesure de paroi. |
| Équipements de contrôle par magnétoscopie | Révèlent les criques de surface et proches de la surface dans un matériau ferromagnétique à l'aide d'un champ magnétique et de particules de fer. Ils trouvent des défauts plutôt qu'un amincissement, et ne s'appliquent qu'aux matériaux magnétiques. |
| Détecteurs CND | Un ensemble qui regroupe les appareils servant à trouver et à dimensionner les indications dans les méthodes ci-dessus. Lorsque le besoin est un chiffre d'épaisseur de paroi défini, l'appareil est une jauge dédiée ; un détecteur généraliste sert à localiser des défauts. |
Les deux questions à ne pas confondre dans une campagne de corrosion sont la quantité de paroi restante et la santé de cette paroi restante. Une jauge d'épaisseur répond à la première, et la famille des détecteurs de défauts répond à la seconde.
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 l'existence d'une pièce de référence d'épaisseur connue
- L'épaisseur de paroi minimale et maximale attendues
- L'état de surface : revêtue, peinte, piquée, calaminée, corrodée ou usinée
- La température de surface en service, et la possibilité d'un arrêt de l'installation
- Le maintien en place du revêtement ou de la protection intérieure
- Une campagne ponctuelle de mesures ou un maillage répétable
- L'obligation de stocker et d'exporter les données
- Les besoins en sonde et en couplant pour la surface et la température en question
- Quantité, port de destination et date de livraison requise
