Contrôle soudures TOFD
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Contrôle des Soudurespar Ultrasons
SofraneldB ITEM
SELECTGATE
WIDTHPULSER
FREEZE SAVEGATE
LEVEL
ZEROOFFSET RANGE VEL1 ZOOM ANGLE
2nd F OPTIONSELECT F1 F2 F3
SEND
DEPTH
%AMP
REF
MEMORY
THICK
ALARM
VEL2
WAVEREJECT
PEAKMEM
GATESTART
GATE2
ONOFF
DISPLAY
STATUS
2
7
1
4
ID
65
98
MEMO0
3
><ALPHA
#DELETE ABC DEF
GHI JKL MNO
PRS TUV WXY
QZ SYMBOL
PANAMETRICSEPOCH
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Théorie Inspection d’une Soudure • Types de défauts
– Porosité, Manque de Fusion, Défaut de Pénétration, Inclusions de laitier, Fissures sur les bords, Fissures en racine
• Dédoublures
Manque de Fusion
Porosités Inclusions de laitier
Défaut de Pénétration
Fissure en bord de cordon
Fissures en racine
Types de défauts
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Contrôle en traducteur d’angle• Les lois de la réfraction et les conversions de mode produisent des
ondes transversales ou longitudinales dans le matériau testé• Permet de réaliser l’inspection sur:
– La racine, les chanfreins, le bourrelet, la zone affectée thermiquement
Technique d’auscultation de la soudure
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Méthode TOFD Contrôle des soudures
S O F R A N E L
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TOFD
• TOFD = Time Of Flight Diffraction• La diffraction est un phénomène classique en UT• Les bords des défauts internes diffractent un
faisceau UT• Ce faisceau diffracté peut être détecté • Le temps d’arrivée (Time of Flight) peut être
mesuré précisément. C’est lui qui va permettre de localiser les défauts
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TOFD pour l’inspection des soudures
• Description de la technique TOFD (théorie)
• Avantages
• Limitations
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Le phénomène de diffraction
• Principe de Huygens :
L’onde incidente fait vibrer le défaut.
Chaque point du défaut génère des nouvelles ondes élémentaires sphériques.
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FISSURE
Ondes diffractées
Ondes diffractées
Onde incidente
Onde Réflechie
Toutes directions
Faible énergie
Indépendant de l’angle incidence
Le phénomène de diffraction
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• 2 traducteurs (émetteur, récepteur) positionnés symétriquement par rapport au cordon de soudure
• Emission : faisceau divergent, ondes longitudinales
• Réception : récepteur à haute sensibilité
Configuration de base
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Emetteur Récepteur
Onde latérale
Upper tip
Lower tip
Réflexion sur le fond
Signaux TOFD
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Signaux A-scanEmetteur Récepteur
Onde latérale
LW
Upper tip Lower tip
Reflexion sur le fond
BW
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Représentation des donnéesTOFD
• Grand nombre de données• Information de phase• Solutions pour visualiser des défauts de
faible amplitude• Obtenu par la représentation du signal HF en
échelle de gris
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Représentation des données TOFD
Blanc+
Noir-
Am
plitu
de
Temps
TempsUne image A-scan est remplacée par une ligne codée en gris
A-scan
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Ondelatérale
Echo de fond
A-scan
Indication
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Image type
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Analyse des données
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Interprétation des résultats
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Interprétation des résultats
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Interprétation des résultats
Manque de fusion
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Interprétation des résultats
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Interprétation des résultats
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Interprétation des résultats
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Interprétation des résultats
Manque de fusion sur le flancNoter les 2 signaux 2 et 3
1
2
3
4
12
3
4
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Interprétation des résultats
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Interprétation des résultats
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• Contrôle très rapide (scan linéaire)
• Représentation en mode B-Scan
• Bonne détection des défauts, même éloignés de l’axe de la soudure ou à mi-hauteur. Peu sensible à l’orientation. Bonne reproductibilité.
• Interprétation des défauts
• Dimensionnement précis des défauts (épaisseur). Affichage en mm
• Réglage indépendant de la configuration de la soudure
Avantages du TOFD
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• Accès de part et d’autre de la soudure
• Epaisseur > 6 mm
• Faible rapport S/B nécessite l’imagerie
• Zone morte en surface et au fond
• Normalisation encore en cours … en EuropeLe TOFD peut cependant être spécifié entre donneur d’ordre et prestataire selon procédure de gré à gré.
Limitations du TOFD
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A-scan
D-scan
Surface Fond
Zone morte
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• Directives BS 7709 et EN583-6 donnent des recommandations précises (quasiment des normes)
• ASTM a approuvé un code TOFD
• ASME a un code en préparation (presque identique à l’ASTM)
• ASME a approuvé un manuel d’interprétation
• Code case ASME 2235 autorise le TOFD et donne des critères d’acceptation
• Normalisation en cours en Europe
Codes / normalisation
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Scanner TOFD
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Scanner TOFD
![Page 32: Contrôle soudures TOFD](https://reader033.fdocument.pub/reader033/viewer/2022061405/55cf9a18550346d033a07084/html5/thumbnails/32.jpg)
Scanner TOFD
![Page 33: Contrôle soudures TOFD](https://reader033.fdocument.pub/reader033/viewer/2022061405/55cf9a18550346d033a07084/html5/thumbnails/33.jpg)
Conclusion
Le procédés améliorent considérablement le contrôle des soudures:
• Taux de détection des défauts • Répétabilité• Imagerie dimensionnement et positionnement des défauts• Ingénierie du contrôle réduction du temps d’inspection
Ils constituent une alternative à la radiographie dont l’emploi devient lourd du fait de l’évolution de la reglementation
Cette technique est en plein développement car la normalisation se met en place en Europe
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La technologie Phased Array appliquée au contrôle des
soudures
S O F R A N E L
![Page 36: Contrôle soudures TOFD](https://reader033.fdocument.pub/reader033/viewer/2022061405/55cf9a18550346d033a07084/html5/thumbnails/36.jpg)
Ultrasons multi-éléments (Phased-Array)
• Principe
• Paramètres caractéristiques d’une sonde PA
• Modes de balayage
• Focalisation du faisceau
• Applications au contrôle de soudures
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Caractéristiques d’un palpeur phased-array
Un palpeur Phased Array est fabriqué dans un matériau piezo-composite découpé en petits éléments, qui peuvent être excités
individuellement.
![Page 38: Contrôle soudures TOFD](https://reader033.fdocument.pub/reader033/viewer/2022061405/55cf9a18550346d033a07084/html5/thumbnails/38.jpg)
• Chaque élément est excité individuellement et propage une onde ultrasonore.
• Chaque onde élémentaire avance le front d’onde avance.
• Si tous les éléments sont excités simultanément, l’onde résultante forme une onde longitudinale ou de compression.
Principe de fonctionnement
![Page 39: Contrôle soudures TOFD](https://reader033.fdocument.pub/reader033/viewer/2022061405/55cf9a18550346d033a07084/html5/thumbnails/39.jpg)
Balayage électronique (Lineaire)
![Page 40: Contrôle soudures TOFD](https://reader033.fdocument.pub/reader033/viewer/2022061405/55cf9a18550346d033a07084/html5/thumbnails/40.jpg)
Déflexion du faisceau
• La déflexion d’un faisceau est réalisée en différant électroni-quement l’excitation de chaque élément avec un retard constant.
• L’onde résultante se déplace selon un angle qui est fonction de la période séparant les impulsions
Direction of energyDirection of energy
![Page 41: Contrôle soudures TOFD](https://reader033.fdocument.pub/reader033/viewer/2022061405/55cf9a18550346d033a07084/html5/thumbnails/41.jpg)
Représentation en balayage sectoriel
Représentation très proche de l’échographie médicale
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Balayage sectoriel• Le balayage sectoriel offre la capacité de balayer un secteur
volumique complet sans déplacer le capteur.• Utile pour l’inspection de pièces de géométrie complexes, ou
dans un espace limité.• Combine les avantages d’un faisceau large et de sondes
focalisées multiples dans un seul capteur phased array
12......
N
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Application au contrôle de soudures
![Page 44: Contrôle soudures TOFD](https://reader033.fdocument.pub/reader033/viewer/2022061405/55cf9a18550346d033a07084/html5/thumbnails/44.jpg)
Phased Array appliqués au contrôle de soudures
![Page 45: Contrôle soudures TOFD](https://reader033.fdocument.pub/reader033/viewer/2022061405/55cf9a18550346d033a07084/html5/thumbnails/45.jpg)
Applications des Phased ArrayContrôle des soudures
• Balayage multi-angles d’une soudure par exemple entre 45 et 70°
• Balayage linéaire de la sonde. Cela permet d’éviter le mouvement perpendiculaire à la soudure indispensable pour couvrir toute l’épaisseur en UT conventionnels.
![Page 46: Contrôle soudures TOFD](https://reader033.fdocument.pub/reader033/viewer/2022061405/55cf9a18550346d033a07084/html5/thumbnails/46.jpg)
Combinaison de traitements du faisceau
![Page 47: Contrôle soudures TOFD](https://reader033.fdocument.pub/reader033/viewer/2022061405/55cf9a18550346d033a07084/html5/thumbnails/47.jpg)
Corner Crack
Tee Joint Corner Crack weld
Exemple