Pour les soudures de métaux austénitiques et dissemblables, les ensembles des ondes à ultrasons à écho pulsé standard n'offrent pas la capacité d'inspection requise pour obtenir les résultats souhaités. Les techniques d'inspection par ultrasons efficaces pour ces soudures sont généralement basées sur des sondes à double matrice (DMA) à basse fréquence (1,5 à 4 MHz). Ces sondes sont constituées d'un émetteur et d'un récepteur distincts fixés sur un ensemble de coins interchangeables (voir figure 1) et sont principalement utilisées pour générer des ondes longitudinales afin d'améliorer la propagation à travers le matériau de soudure austénitique à gros grain et les interfaces acoustiques successives. La configuration double émission/réception offre une meilleure sensibilité et un meilleur rapport signal/bruit grâce à la "convolution" des faisceaux de l'émetteur et du récepteur et évite les "échos fantômes" causés par les réflexions internes de la cale. En outre, la technologie des réseaux matriciels 2D permet d'optimiser la focalisation et l'orientation du faisceau acoustique et de faire varier simultanément l'angle de réfraction et l'angle d'obliquité, afin d'améliorer la capacité de détection des défauts mal orientés. Eddyfi Technologies développe et fabrique des sondes DMA standard et personnalisées dans ses installations de State College (PA).
Figure 1 : Assemblage d'une sonde DMA (Dual Matrix Array)
La qualité et l'efficacité de l'inspection dépendent non seulement de la conception de la sonde, mais aussi des performances de l'instrumentation et du logiciel. C'est là qu'intervient Cypher, la plate-forme robuste et portable de test ultrasonique à ultrasons (PAUT) d'Eddyfi, conçue pour les inspections à grande vitesse sans compromettre la facilité d'utilisation (voir figure 2). Avec son interface intuitive, son logiciel intégré et l'enregistrement des données à bord, Cypher permet aux opérateurs de se déployer et de scanner plus rapidement, même dans des environnements exigeants.
Figure 2 : Cypher, unité UT compacte à ultrasons multi-eléments
Cypher est un appareil PAUT ultrarapide capable d'utiliser la méthode de focalisation totale (TFM), la diffraction en temps de vol (TOFD), l'imagerie par ondes planes (PWI), et bien plus encore. Ses performances d'imagerie sont conçues pour détecter et caractériser les défauts les plus difficiles, avec une pureté de signal qui apporte une nouvelle confiance à chaque balayage. Les inspecteurs peuvent se fier aux données, même dans les géométries et les matériaux les plus complexes. En outre, la qualité du signal intégré n'est pas seulement bonne, elle est sans compromis. Combiné à un stockage embarqué massif, une connectivité transparente et des batteries remplaçables à chaud, Cypher est plus qu'un outil : c'est une plateforme d'inspection.
La version 1.1 de Cypher PC débloque la prise en charge embarquée de PAUT et des techniques de focalisation avancées pour les sondes matricielles 2D et DMA, en plus d'autres nouvelles fonctionnalités. La figure 3 montre un exemple de l'interface intuitive qui permet à l'opérateur de mettre en œuvre facilement toutes les configurations de câblage courantes pour les matrices 2D, ainsi que les paramètres de l'assemblage de la cale DMA. Comme pour les sondes de réseaux linéaires 1D, le logiciel comprend également un retour d'information visuel sur la configuration de câblage sélectionnée et la génération de la loi focale, garantissant ainsi un processus d'installation rapide et fiable.
Figure 3 : Interface utilisateur Cypher PC pour la configuration de la sonde DMA
L'imagerie par ondes planes (PWI) est une technique de tir avancée qui utilise une ouverture multi-éléments pour les impulsions au lieu de tirer sur chaque élément individuellement, comme dans le cas de la capture matricielle complète (FMC). La réception se fait individuellement avec chaque élément. La séquence de tir se compose généralement de plusieurs lois focales, avec des angles différents. Tout comme pour le tir FMC, l'imagerie TFM peut être générée à partir des signaux bruts du balayage A en direct pendant l'inspection. L'acquisition de données PWI présente plusieurs avantages par rapport à l'enregistrement de données FMC. L'impulsion émise par l'ouverture totale a plus d'énergie et est plus directionnelle qu'une excitation à un seul élément. Elle offre une plus grande sensibilité et un excellent rapport signal/bruit à une vitesse de balayage plus élevée en raison d'une séquence de tir nettement plus courte.
La première étude de cas porte sur une soudure en V en acier inoxydable 304 d'une épaisseur de 1 pouce, et nous examinerons les données d'inspection d'une sonde DMA de 2,25 MHz avec une cale TRL. Une fissure d'orteil de 5 mm de profondeur est insonifiée à partir de la surface opposée. La figure 4 montre le plan de balayage pour une inspection PWI-TFM multimode dans Cypher PC (la position du défaut a été ajoutée). Pour chacun des modes d'onde, 13 impulsions ont été émises.
Figure 4 : Plan de balayage Cypher PC pour une inspection PWI-TFM multimode
La figure 5 montre les données de la séquence de balayage PWI-TFM dans la région de la fissure avec 4 modes d'ondes simultanés. Sur le côté gauche, nous avons le mode tandem LL-L et le mode direct L-L, et sur le côté droit, le mode direct T-T et le mode tandem TT-T. Tous les modes détectent clairement la fissure au niveau de la fissure. Tous les modes détectent clairement la fissure à la surface éloignée, les modes SW ainsi que les modes LW, car l'inspection a été effectuée à travers le matériau de base. Le mode direct L-L permet d'effectuer un dimensionnement précis des longueurs et des parois. Avec une résolution de balayage de 1 mm, une vitesse de balayage de plus de 60 mm/s peut être atteinte pour cet examen multimode, avec une fidélité d'amplitude meilleure que 0,3 dB pour tous les cadres TFM.
Figure 5 : Cypher PC, données d'examen de l'inspection PWI-TFM multimode
Cypher est également capable d'exécuter FMC-TFM et FMC-PCI simultanément. La figure 6 montre les images d'une séquence de balayage FMC dans la même région avec 4 modes d'ondes directes simultanément : à gauche, nous avons les modes L-L avec PCI et TFM, et à droite les modes T-T. Avec des séquences de tir FMC complètes pour 4 modes, une vitesse de balayage d'environ 25 mm/s peut être atteinte.
Figure 6 : Cypher PC, données d'examen de l'inspection multimode FMC-TFM et FMC-PCI
La deuxième étude de cas de cet article est un spécimen avec une soudure en métal dissemblable CRA dans un tuyau en acier au carbone de 8 pouces NPS avec un revêtement en acier inoxydable ID. L'épaisseur de la paroi est d'environ 1,2 pouce. La soudure comporte des encoches circulaires usinées sur le diamètre extérieur et le diamètre intérieur. La figure 7 montre les données d'examen dans Cypher PC, obtenues avec une sonde DMA de 4 MHz. Un PAUT standard a été effectué, en utilisant un balayage sectoriel avec des ondes longitudinales de 30 à 89 degrés et en se concentrant sur la ligne centrale de la soudure. On peut observer que les encoches OD et ID sont clairement détectées. Pour l'encoche ID sur la ligne centrale de la soudure, les échos du coin et de la pointe sont très bien visibles, ce qui permet un dimensionnement précis à travers la paroi. Pour ce type de soudure, il convient d'utiliser une fréquence plus élevée car la majeure partie du trajet sonore traverse l'acier au carbone à grain fin.
Figure 7 : Cypher PC, données d'examen d'une soudure CRA avec une sonde DMA de 4 MHz
En résumé, les techniques de focalisation avancées et les séquences de tir innovantes telles que le PWI redéfinissent ce qui est possible dans l'inspection des soudures austénitiques, en fournissant des résultats plus rapides, plus précis et plus fiables. En combinant les sondes à ultrasons appropriées avec les puissantes capacités de Cypher 1.1, les opérateurs peuvent atteindre une efficacité et une précision inégalées dans leurs inspections. Prêt à élever votre performance d'inspection de soudure ? Contactez Eddyfi Technologies pour savoir comment nos experts et nos solutions de pointe peuvent vous aider à surmonter vos défis d'inspection les plus difficiles.