Riz. 1. Méthode d'inspection de fabrication de soudures en acier inoxydable : assemblage de matrice double 2D en mode TRL.

Les codes, normes et méthodes ont évolué pour permettre l'utilisation du contrôle par ultrasons multiéléments (PAUT) au lieu du contrôle par ultrasons à temps réel (RT) pour tester les soudures austénitiques. Largement utilisé pour la première fois dans les centrales nucléaires il y a près de 15 ans, l'utilisation de capteurs à double réseau (2D) s'est répandue dans l'industrie pétrolière et gazière, ainsi que dans d'autres industries où une inspection rapide, fiable et sûre des soudures austénitiques à forte atténuation est requise.
Les derniers appareils portables à réseau phasé sont équipés d'un puissant logiciel intégré qui vous permet de configurer, de déployer et d'interpréter rapidement et efficacement des analyses de matrices 2D sans avoir à importer des fichiers de loi de mise au point créés avec des calculatrices externes ou des systèmes de contrôle à distance à l'aide de logiciels avancés. logiciel pour PC.
Aujourd'hui, les technologies d'inspection basées sur des transducteurs matriciels 2D offrent des capacités supérieures pour détecter les défauts circonférentiels et axiaux dans les soudures en acier inoxydable et en métaux dissemblables. La configuration standardisée à double matrice 2D permet de couvrir efficacement le volume d'inspection des soudures en acier inoxydable et de détecter les défauts plats et massifs.
Les procédures d'inspection par ultrasons impliquent généralement deux matrices bidimensionnelles placées sur des composants interchangeables en forme de coin, dont les contours correspondent au diamètre extérieur du composant considéré. Les basses fréquences sont privilégiées : 1,5 MHz pour les soudures de métaux différents et autres matériaux réduisant l'atténuation, et 2 MHz à 3,5 MHz pour les substrats et soudures en acier inoxydable corroyé uniformes.
La configuration double T/R (émission/réception) offre les avantages suivants : pas de « zone morte » en surface proche, élimination des « échos fantômes » causés par les réflexions internes dans le coin, et finalement une meilleure sensibilité et un meilleur rapport signal/bruit (rapport signal/bruit). facteur de bruit) ) grâce à la convolution des faisceaux T et R.
Jetons un œil à la méthode PA UT pour contrôler la fabrication des soudures en acier inoxydable austénitique.
Lors du contrôle de production, plutôt que par RT, le contrôle doit couvrir le volume de la soudure et toute l'épaisseur de la paroi de la zone affectée thermiquement. Dans la plupart des cas, le capuchon de soudure sera en place. Pour les soudures en acier au carbone, il est recommandé d'utiliser des ondes de cisaillement pour soniquer le volume contrôlé des deux côtés, tandis que la dernière demi-onde est généralement utilisée pour obtenir des réflexions spéculaires des défauts sur le chanfrein de la soudure.
À des fréquences plus basses, une méthode similaire par ondes de cisaillement peut être utilisée pour tester le chanfrein proximal des soudures en acier inoxydable, mais elle n'est pas fiable pour tester les soudures austénitiques. De plus, pour les soudures dites CRA, le diamètre intérieur du tube en acier au carbone est recouvert d'un revêtement en alliage résistant à la corrosion, ce qui rend la dernière moitié du fil de liaison de la traverse inutilisable.
Examinons les méthodes de détection d’échantillons à l’aide d’un instrument UT portable et d’un logiciel, comme illustré dans la figure 1.
Transducteurs à double réseau 2D produisant des faisceaux d'ondes P réfractés de 30 à 85 degrés, permettant une couverture volumique complète. Pour des épaisseurs de paroi de 15 à 50 mm, des fréquences de 1,5 à 2,25 MHz sont considérées comme appropriées, selon l'atténuation du substrat.
En optimisant l'angle du coin et la configuration des éléments de la sonde réseau, une large gamme de balayages d'angle de réfraction peut être générée efficacement, sans lobes secondaires associés (Fig. 2). L'empreinte du nœud de coin dans le plan d'incidence est minimisée, permettant de positionner le point de sortie du faisceau au plus près de la soudure.
Les performances d'un réseau double réseau standard de 2,25 MHz 10 x 3 en mode TRL ont été évaluées sur une soudure de plaque en acier inoxydable 304 de 25 mm d'épaisseur. Les éprouvettes présentaient une pente typique en V et un état de surface « brut de soudage » et présentaient des défauts de soudure réels et bien documentés parallèles à la soudure.
Riz. 3. Données combinées de réseau phasé pour un réseau double réseau (TRL) standard de 2,25 MHz 10 x 3 sur une soudure de plaque en acier inoxydable 304.
La figure 3 présente les images des données PAR combinées pour tous les angles de réfraction (de 30° à 85° LW) sur toute la longueur de la soudure. L'acquisition des données a été réalisée avec un faible gain afin d'éviter la saturation des défauts hautement réfléchissants. La résolution de 16 bits permet des réglages de gain progressif adaptés à différents types de défauts. L'interprétation des données peut être facilitée par un positionnement correct de l'obturateur de projection.
Une image d'un seul défaut créé à l'aide du même ensemble de données fusionné est présentée dans la Figure 4. Vérifiez le résultat :
Si vous ne souhaitez pas retirer le bouchon avant l'inspection, une autre méthode d'inspection peut être utilisée pour détecter les fissures axiales (transversales) dans les soudures de tuyaux : une sonde à réseau unique peut être utilisée en mode écho d'impulsion pour « incliner » le bouchon de soudure. Faisceau sonore par le bas Comme le faisceau sonore se propage principalement dans le substrat, les ondes de cisaillement peuvent détecter de manière fiable les défauts sur le côté proche de la soudure.
Idéalement, les soudures doivent être inspectées dans quatre directions de faisceau (figure 5) et nécessitent l'utilisation de deux cales symétriques, l'une dans le sens horaire et l'autre dans le sens antihoraire. Selon la fréquence et la taille des éléments du réseau, l'assemblage des cales peut être optimisé pour obtenir des angles de réfraction compris entre 40° et 65° par rapport à l'axe de balayage. Plus de 50 rayons sont projetés sur chaque cellule de recherche. Un instrument d'analyse par ultrasons perfectionné, doté d'une calculatrice intégrée, permet de définir facilement des ensembles de lois de focalisation avec différents biais, comme illustré à la figure 6.
Habituellement, une séquence de contrôles sur deux lignes est utilisée pour couvrir entièrement la zone de contrôle. Les positions axiales des deux lignes de balayage sont déterminées à partir de l'épaisseur du tube et de la largeur de la pointe de la soudure. La première ligne de balayage passe au plus près du bord de la soudure, révélant les défauts situés à la racine de la soudure, tandis que la seconde ligne complète la couverture de la zone dangereuse. La base du nœud de sonde sera optimisée afin que le point de sortie du faisceau soit au plus près du bord de la couronne, sans réflexions internes significatives dans le coin.
Cette méthode d'inspection s'est avérée très efficace pour détecter les défauts axiaux mal orientés. La figure 7 montre une image multiéléments prise sur une fissure axiale dans une soudure en acier inoxydable : des défauts ont été détectés à différents angles d'inclinaison et un rapport signal/bruit élevé a été observé.
Figure 7 : Données combinées de réseau phasé pour les fissures axiales dans le soudage de l'acier inoxydable (divers angles SW et inclinaisons) : projection conventionnelle (à gauche) et projection polaire (à droite).
Les avantages des ultrasons PA avancés comme alternative à la radiographie continuent de susciter l'intérêt dans les secteurs du pétrole et du gaz, de la production d'énergie, de la fabrication et d'autres secteurs qui dépendent d'une inspection fiable des soudures austénitiques. De même, les instruments PA UT entièrement intégrés, le micrologiciel performant et les sondes multi-éléments 2D continuent de rendre ces inspections plus rentables et plus efficaces.
Guy Maes est directeur des ventes de Zetec pour l'UT. Il possède plus de 25 ans d'expérience dans le développement et la mise en œuvre de méthodes d'échographie avancées, l'évaluation des compétences et le développement de logiciels. Pour plus d'informations, appelez le (425) 974-2700 ou consultez le site www.zetec.com.
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