Alors que les pressions du marché obligent les fabricants de tubes à trouver des moyens d'augmenter leur productivité tout en adhérant à des normes de qualité strictes, le choix de la meilleure méthode d'inspection et du meilleur système de support est plus important que jamais. Alors que de nombreux producteurs de tubes s'appuient sur l'inspection finale, dans de nombreux cas, les fabricants utilisent des tests plus en amont du processus de fabrication pour détecter rapidement les matériaux ou les processus défectueux. Cela réduit non seulement les rebuts, mais également les coûts associés à la manipulation des matériaux défectueux. Cette approche se traduit en fin de compte par une rentabilité plus élevée. Pour ces raisons, l'ajout d'un système de contrôle non destructif (CND) à une usine est une bonne décision économique.
De nombreux facteurs (type de matériau, diamètre, épaisseur de paroi, vitesse du processus et méthode de soudage ou de formage du tube) déterminent le meilleur test. Ces facteurs influencent également le choix des caractéristiques de la méthode d'inspection utilisée.
Le test par courants de Foucault (ET) est utilisé dans de nombreuses applications de tuyauterie. Il s'agit d'un test relativement peu coûteux qui peut être utilisé dans des applications de tuyauterie à paroi mince, généralement jusqu'à 0,250 pouce d'épaisseur de paroi. Il convient aux matériaux magnétiques et non magnétiques.
Les capteurs ou bobines de test se répartissent en deux catégories de base : enveloppantes et tangentielles. Les bobines encerclantes inspectent toute la section transversale du tube, tandis que les bobines tangentielles inspectent uniquement la zone soudée.
Les bobines enveloppantes détectent les défauts dans toute la bande entrante, pas seulement dans la zone de soudure, et elles ont tendance à être plus efficaces lors du test de tailles inférieures à 2 pouces de diamètre. Elles tolèrent également la dérive des tampons. Un inconvénient majeur est que le passage de la bande entrante à travers le laminoir nécessite des étapes supplémentaires et des précautions supplémentaires pour la faire passer à travers la bobine de test. De plus, si la bobine de test est bien ajustée au diamètre, une soudure défectueuse peut provoquer l'ouverture du tube, endommageant la bobine de test.
Les bobines tangentes examinent une petite partie de la circonférence du tube. Dans les applications de grand diamètre, l'utilisation de bobines tangentielles plutôt que de bobines enveloppantes produit généralement un meilleur rapport signal/bruit (une mesure de la force du signal de test par rapport à un signal statique en arrière-plan). Les bobines tangentielles ne nécessitent pas non plus de filetage et sont plus faciles à calibrer en dehors du laminoir. L'inconvénient est qu'elles ne vérifient que la zone de soudure. Il convient aux tuyaux de grand diamètre et peut être utilisé pour les petites tailles si la position de soudure est bien contrôlée.
Les deux types de bobines peuvent tester les discontinuités intermittentes. Les tests de défauts, également appelés tests de vide ou de divergence, comparent en continu la soudure à une partie adjacente du métal de base et sont sensibles aux petits changements causés par les discontinuités. Idéal pour détecter les défauts courts tels que les trous d'épingle ou les soudures sautées, la principale méthode utilisée dans la plupart des applications de laminoir.
Le deuxième test, la méthode absolue, a trouvé des défauts verbeux. Cette forme la plus simple d'ET nécessite que l'opérateur équilibre électroniquement le système sur de bons matériaux. En plus de trouver des changements généraux et continus, il détecte également les changements d'épaisseur de paroi.
L'utilisation de ces deux méthodes ET ne doit pas être particulièrement gênante. Si l'instrument en est équipé, elles peuvent être utilisées simultanément avec une seule bobine de test.
Enfin, l'emplacement physique du testeur est essentiel. Des caractéristiques telles que la température ambiante et les vibrations du broyeur (transmises au tube) peuvent affecter le placement. Placer la bobine de test à proximité de la boîte à soudure donne à l'opérateur des informations immédiates sur le processus de soudage. Cependant, des capteurs résistants à la température ou un refroidissement supplémentaire peuvent être nécessaires. Placer la bobine de test à proximité de l'extrémité du broyeur peut détecter les défauts introduits par le processus de dimensionnement ou de mise en forme ; cependant, il existe un plus grand risque de faux positifs car cet emplacement rapproche le capteur du système de coupure, où il est plus susceptible de détecter les vibrations pendant le sciage ou le cisaillement.
Les tests par ultrasons (UT) utilisent des impulsions d'énergie électrique et la convertissent en énergie sonore à haute fréquence. Ces ondes sonores sont transmises au matériau testé par l'intermédiaire de milieux tels que l'eau ou le liquide de refroidissement du broyeur. Le son est directionnel ; l'orientation du capteur détermine si le système recherche des défauts ou mesure l'épaisseur de la paroi. Un ensemble de transducteurs peut créer le contour de la zone de soudure. La méthode UT n'est pas limitée par l'épaisseur de la paroi du tube.
Pour utiliser le processus UT comme outil de mesure, l'opérateur doit orienter le transducteur de sorte qu'il soit perpendiculaire au tube. Les ondes sonores pénètrent dans le diamètre extérieur du tube, rebondissent sur le diamètre intérieur et reviennent au transducteur. Le système mesure le temps de vol (le temps qu'il faut à une onde sonore pour se déplacer du diamètre extérieur au diamètre intérieur) et convertit le temps en une mesure d'épaisseur. Selon les conditions de l'usine, cette configuration peut mesurer l'épaisseur de la paroi avec une précision de ± 0,001 pouce.
Pour repérer les défauts de matériau, l'opérateur positionne le transducteur à un angle oblique. Les ondes sonores entrent par l'OD, se déplacent vers l'ID, se réfléchissent vers l'OD et se déplacent le long de la paroi de cette façon. La discontinuité de soudage provoque la réflexion de l'onde sonore ; elle emprunte le même chemin pour revenir au capteur, qui la reconvertit en énergie électrique et crée un affichage visuel qui indique l'emplacement du défaut. Le signal passe également par la porte de défaut, qui déclenche soit une alarme pour avertir l'opérateur, soit un système de peinture qui marque l'emplacement du défaut.
Les systèmes UT peuvent utiliser un seul transducteur (ou plusieurs transducteurs monocristallins) ou des transducteurs à réseau phasé.
Les UT traditionnels utilisent un ou plusieurs transducteurs monocristallins. Le nombre de capteurs dépend de la longueur de défaut attendue, de la vitesse de la ligne et d'autres exigences de test.
Les UT à réseau phasé utilisent plusieurs éléments transducteurs dans un corps. Le système de contrôle contrôle électroniquement les ondes sonores sans repositionner les éléments transducteurs pour scanner la zone de soudure. Le système peut effectuer une variété d'activités, telles que la détection de défauts, la mesure de l'épaisseur de paroi et la surveillance des changements dans le nettoyage de la zone de soudure. Ces modes d'inspection et de mesure peuvent être exécutés pratiquement simultanément. Il est important de noter que l'approche à réseau phasé peut tolérer une certaine dérive de soudage car le réseau peut couvrir une zone plus grande que les capteurs à position fixe traditionnels.
Une troisième méthode CND, la fuite magnétique (MFL), est utilisée pour inspecter les tuyaux de grand diamètre, à parois épaisses et de qualité magnétique. Elle est idéale pour les applications pétrolières et gazières.
Les MFL utilisent un champ magnétique continu puissant qui traverse un tube ou une paroi de tube. L'intensité du champ magnétique approche la saturation complète, ou le point auquel toute augmentation de la force de magnétisation n'entraîne pas d'augmentation significative de la densité de flux magnétique. Lorsque les lignes de champ magnétique rencontrent un défaut dans le matériau, la distorsion du flux magnétique qui en résulte peut provoquer son émanation ou sa formation de bulles à partir de la surface.
Une simple sonde bobinée traversant un champ magnétique peut détecter de telles bulles. Comme c'est le cas avec d'autres applications d'induction magnétique, le système nécessite un mouvement relatif entre le matériau testé et la sonde. Ce mouvement est obtenu en faisant tourner l'ensemble aimant et sonde autour de la circonférence du tube ou du tuyau. Pour augmenter la vitesse de traitement, cette configuration utilise des sondes supplémentaires (encore une fois un réseau) ou plusieurs réseaux.
L'unité MFL rotative peut détecter les défauts longitudinaux ou transversaux. Les différences résident dans l'orientation des structures magnétisantes et la conception de la sonde. Dans les deux cas, le filtre de signal gère le processus de détection des défauts et de distinction entre les emplacements ID et OD.
MFL est similaire à ET et les deux se complètent. ET convient aux produits avec des épaisseurs de paroi inférieures à 0,250 pouce, tandis que MFL est utilisé pour les produits avec des épaisseurs de paroi supérieures à cela.
L’un des avantages du MFL par rapport à l’UT est sa capacité à détecter les défauts moins qu’idéaux. Par exemple, le MFL peut facilement détecter les défauts hélicoïdaux. Les défauts dans de telles directions obliques peuvent être détectés par UT, mais nécessitent des réglages spécifiques pour l’angle attendu.
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