La technique TFM a été introduite dans le code ASME en 2019, et la norme ISO entre dans la phase finale avant publication. La TFM est utilisée aujourd'hui pour diverses applications telles que l'inspection des soudures, l'attaque par l'hydrogène à haute température (HTHA) et la détection des fissures induites par l'hydrogène (HIC). Eddyfi Technologies a énormément investi pour améliorer la technique sur ses différents systèmes -Mantis™, Gekko®, et Panther™- dans le but ultime de proposer une technique compatible avec la productivité et la sensibilité attendues par les sociétés de services et les propriétaires d'actifs.
- La vitesse de balayage a été améliorée plusieurs fois grâce à un mode rapide de capture de matrice complète (FMC)/TFM et à l'imagerie par ondes planes (PWI).
- Le gain corrigé dans le temps (TCG) a été mis en œuvre pour garantir une amplitude uniforme en fonction de la profondeur et de la position sur les images TFM.
- La fidélité d'amplitude expérimentale décrite dans la norme ISO a été mise en œuvre pour s'assurer que les images TFM sont correctement discrétisées tout en évitant de les suréchantillonner. Avec tous les moyens mis en place pour proposer des inspections conformes au code, le logiciel Capture™ offre des outils supplémentaires pour effectuer l'inspection des soudures des deux côtés à une vitesse de balayage de 100 millimètres (4 pouces) par seconde.
Multi-groupe/Multi-modes
Le logiciel Capture permet de combiner les capacités multi-groupes, c'est-à-dire plusieurs sondes, et multi-modes. Il est possible de combiner jusqu'à quatre groupes/modes. Le multi-groupe est particulièrement utile pour l'inspection des soudures, car les soudures bout à bout doivent être inspectées des deux côtés. Avec une architecture allant jusqu'à 64x128, l'instrument portable Gekko Phased Array Ultrasonic Testing (PAUT) et TFM peut utiliser deux sondes de 64 éléments pour effectuer un TFM des deux côtés de la soudure avec de grandes ouvertures offrant une résolution spatiale optimale.
Les images suivantes montrent des exemples de configurations multi-groupes (en haut) et multi-modes (en bas) pour une plaque soudée en V de 25 millimètres (1 pouce) contenant trois défauts : fissure de pied, absence de fusion des parois latérales et fissure de racine.
La configuration multi-groupe présentée comporte deux groupes utilisant des sondes différentes de 64 éléments, chacun effectuant une inspection PWI avec tous les outils d'étalonnage décrits précédemment (vérification des éléments, étalonnage du délai de calage, TCG, fidélité de l'amplitude). Le TFM utilise le mode TT en tenant compte des première et deuxième jambes, ce qui permet à l'utilisateur de voir simultanément les modes TT et TTTT. Cette configuration permet la détection et la caractérisation de tous les défauts.
La configuration multi-mode montre quatre modes, TT, TTT, TTTT et TLL, simultanément en utilisant une acquisition FMC rapide. Le mode TT est calculé sur la base de la première et de la deuxième patte, tandis que les autres modes ne sont calculés que sur une épaisseur de la plaque. Il est possible de comparer la détectabilité des différents défauts en utilisant les différents modes.
Les deux configurations sont illustrées dans la vidéo suivante.
Améliorations de la Productivité
La vitesse de balayage lors de l'utilisation du TFM dépend de plusieurs facteurs.
- Architecture du système: Un système doit être capable d'enregistrer des données sur tous les canaux simultanément. Eddyfi Technologies a développé le Gekko dès le début avec une architecture qui permet l'enregistrement des données sur 64 éléments simultanément. Les systèmes dotés d'une architecture 32:128 ne peuvent enregistrer les informations que sur 32 canaux simultanément, ce qui les oblige à déclencher deux fois tous les éléments pour enregistrer un TFM complet de 64 éléments. La vitesse de balayage est alors réduite d'un facteur 2.
- Nombre de tirs d'éléments: Le nombre de tirs d'un système a un impact direct sur le nombre de signaux élémentaires que le système doit traiter pour calculer l'image TFM. C'est pourquoi nous avons mis en œuvre la technique PWI, qui permet de réduire considérablement le nombre de tirs d'éléments, et donc de signaux élémentaires. Les tirs d'éléments ont également un impact sur la fréquence d'impulsion (PRF), et leur diminution permet d'obtenir une PRF plus élevée.
- Nombre de pixels: Un système est limité par sa puissance de traitement ; il ne peut calculer qu'un nombre donné de pixels par seconde. Lors de configurations multi-groupes ou multi-modes, les modes et groupes supplémentaires ajoutent essentiellement plus de pixels à calculer par le système. On voit donc l'importance de minimiser le nombre de pixels dans chaque groupe/mode.
Le logiciel Capture offre deux autres améliorations pour la productivité. La première est la possibilité de calculer l'enveloppe de l'image TFM. L'enveloppe nécessite une résolution de grille réduite pour obtenir la même fidélité d'amplitude en utilisant moins de pixels et donc en améliorant la productivité. Pour une résolution inférieure à 93 kpixels, le calcul de la TFM a été amélioré de 60 %.
Ces possibilités sont illustrées à l'aide du multi-groupe expliqué précédemment. Pour inspecter la plaque de 25 millimètres (1 pouce), nous utilisons une région d'intérêt (ROI) de 50 x 52 mm afin de nous assurer que nous inspectons le volume complet de la soudure et de la zone affectée thermiquement. Les deux images ci-dessous montrent le plan de balayage réalisé pour l'inspection. Une configuration PWI est utilisée avec un balayage sectoriel effectué entre 40 et 85 degrés avec un pas de 7 degrés. Cela signifie que nous n'utilisons que 7 excitations au lieu de 64 pour un FMC. La capture affiche toutes les indications en surimpression sur la vue 3D (numéros des éléments, décalage d'indice, épaisseur des composants, etc.) et l'angle entre l'angle réfracté et le biseau. Ce dernier est disponible pour PWI et PAUT. Les valeurs deviennent vertes lorsque l'angle entre l'angle réfracté et le biseau est inférieur à 6 degrés et orange s'il est inférieur à 8 degrés, ce qui permet aux inspecteurs de définir parfaitement leur plan de balayage.
Un retour sur investissement de 50 x 52 mm nécessiterait 202 kpixels pour respecter la fidélité de l'amplitude, car une taille de pixel de λ/6 est nécessaire. Dans l'image suivante, vous pouvez voir qu'en utilisant l'enveloppe, le nombre de pixels tombe à 77kpixels puisque λ/3.5 est suffisant pour respecter la fidélité de l'amplitude. Le fait de descendre en dessous de 93 kpixels permet également d'augmenter la vitesse de 60%.
Une acquisition FMC normale (pas en mode rapide) avec 202 kpixels conduirait à une vitesse de balayage de 7 millimètres (0,3 pouces) par seconde pour un seul groupe. La combinaison du PWI avec l'enveloppe et l'augmentation de 60 % conduit à une vitesse de balayage de 207 millimètres (8 pouces) par seconde. En passant à une configuration multigroupe, la vitesse de balayage finale est d'environ 103 millimètres (4 pouces) par seconde, ce qui est égal ou supérieur à la plupart des inspections de soudure PAUT tout en offrant une résolution spatiale optimale sur l'ensemble du retour sur investissement.
Les données peuvent toujours être exportées dans la vue 3D du composant, comme le montre l'image suivante avec l'indication de la position du balayage. Vous pouvez également voir sur la droite du scan C que le lissage vidéo a été ajouté pour améliorer l'aspect des images - des résultats parfaits.
Une productivité moindre était auparavant considérée comme un inconvénient de la technique TFM. Le logiciel de capture offre des capacités multi-groupes et multi-modes à des vitesses de balayage égales ou supérieures à celles des inspections PAUT, tout en offrant une résolution spatiale optimale.
Saviez-vous qu'Eddyfi Technologies offre des ensembles PAUT spécifiques à l'application pour aider à éliminer la conjecture de ce qui est nécessaire pour une campagne d'inspection efficace et efficiente ? Consultez-les ici.
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