Polyvalent et multitechnologique, chaque modèle de l’appareil de recherche de défauts OmniScan X4™ est équipé de toutes les technologies de contrôle par ultrasons (UT) à notre disposition :

• Ultrasons conventionnels
• Contrôle par ultrasons multiéléments (PAUT)
• Diffraction en temps de vol (TOFD)
• Méthode de focalisation en tout point (TFM)
• Imagerie par cohérence de phase (PCI)
• Imagerie par émission d’ondes planes (PWI)
• TFM/PCI jumelées

La combinaison de ces capacités d’imagerie avancées et d’une interface simple d’utilisation permet aux utilisateurs d’OmniScan X4, quel que soit leur niveau, d’effectuer des contrôles rapides et fiables des soudures et des composants.

Notre infrastructure vieillissante peut être affectée par des mécanismes d’endommagement complexes tels que l’attaque par l’hydrogène à haute température (HTHA), le sulfure d’hydrogène (H2S) et les dommages causés par le fluage. Ces discontinuités sont particulièrement difficiles à détecter avec les seuls ultrasons conventionnels (UT) ou multiéléments (PA) en raison des limites inhérentes liées au faisceau sonore ainsi qu’à la forme, à la taille et à l’angle des dommages. Exploiter différents outils et techniques permet de les discerner correctement.

Mais quelle technique est la mieux adaptée à chaque type de discontinuité ? Les technologies ultrasonores FMC, TFM, PCI et PWI, encore relativement récentes dans le domaine du CND, restent méconnues, y compris parmi les utilisateurs expérimentés des technologies multiéléments. Plutôt que de vous en parler, j’ai décidé de vous faire une démonstration. Pour tenter de démystifier la TFM, la PCI et la PWI, j’ai réalisé quelques expériences d’imagerie sur des étalons contenant une discontinuité de soudure typique, c’est-à-dire le manque de pénétration à la racine (LORP) et les dommages d’HTHA.

Quelle est la différence entre TFM, PCI et PWI ?

Avant d’aborder les comparaisons des différentes techniques d’imagerie, je vais rapidement rappeler le principe de fonctionnement propre à chacune :

• FMC : une séquence d’impulsion-réception conçue pour acquérir un ensemble complet de données de forme d’onde à partir d’une seule sonde à technologie multiéléments (PA). La séquence consiste à exciter un seul élément à la fois tout en recevant sur l’ensemble des éléments du réseau. Ce processus est répété jusqu’à ce que chaque élément du réseau ait été excité individuellement.
• PWI : une séquence d’impulsion-réception capture un volume de données de forme d’onde plus restreint que la FMC. Cette méthode consiste à exciter des ouvertures multiéléments, tandis que la réception s’effectue sur l’ensemble des éléments. La procédure est répétée jusqu’à ce que tous les faisceaux définis par l’utilisateur aient été acquis.
• TFM : les données recueillies pour chaque combinaison émetteur-récepteur, que ce soit en FMC ou en PWI, sont traitées à l’aide d’algorithmes de retard et sommation afin de générer une image « focalisée partout ». La formation de faisceaux synthétique s’effectue à l’émission comme à la réception, en synthétisant toutes les combinaisons possibles de données élémentaires d’émission et de réception (A-scans) acquises.

Regardez la vidéo sur les principes de base de la TFM sur le site Web d’Inspectioneering.

• PCI : l’imagerie par cohérence de phase, une version de la TFM ne tenant pas compte de l’amplitude, utilise les données de la FMC en conservant uniquement les informations de phase et en supprimant l’amplitude. L’image résultante est générée sur la base du degré de cohérence de phase entre les A-scans, plutôt que sur la somme des amplitudes des signaux. Cette cohérence est évaluée par l’analyse de la distribution de fréquence des A-scans.

Comparaison des inspections de soudures : PAUT vs FMC vs PWI

Pour la première comparaison, j’ai généré des images à partir de trois combinaisons de techniques distinctes. Voici les paramètres que j’ai utilisés :

• PAUT : balayage composé de 40° à 70°, avec un pas de 0,5°
• FMC avec TFM et PCI : mode T-T avec zone double épaisseur (configuration matrice intégrale et sparse)
• PWI avec TFM et PCI : mode T-T avec zone double épaisseur (angles de 40° à 70°, avec des pas angulaires variables)

Données d’amplitude

Des paramètres de balayage optimisés ont été utilisés pour comparer les données d’amplitude obtenues avec les méthodes PAUT, FMC et PWI : FMC en configuration « full sparse » et un pas angulaire de 1° pour la PWI. Dans cette comparaison, le signal de pointe du manque de pénétration à la racine (LORP) a été normalisé à 80 %.

On observe ici que les signaux sont comparables entre les différentes technologies. La PWI présente un écho parasite en dehors de la zone d’inspection (entourée en rouge). Elle offre une vitesse de balayage environ deux fois supérieure à celle de la FMC. Néanmoins, les résultats obtenus avec la méthode PAUT sont tout aussi satisfaisants, avec une vitesse d’inspection nettement plus élevée.

Données de phase

Avec la palette de couleurs PCI par défaut, le signal obtenu avec les techniques PWI/PCI est nettement plus faible que celui obtenu avec les techniques FMC/PCI. Cependant, lors de l’ajustement (zoom) de la palette de couleurs, la méthode PWI/PCI présente un signal avec un niveau de bruit plus élevé, et confirme que toutes les caractéristiques de l’indication sont toujours détectées.

On constate que si la PWI offre une vitesse de balayage supérieure, cette amélioration s’accompagne d’une dégradation notable de la qualité du signal, laquelle diminue progressivement avec l’augmentation de la vitesse.

Amplitude : sparse

Pour la série d’images suivante, j’ai utilisé le réglage d’excitation « sparse 1/2 », ce qui a eu un impact sur le niveau de bruit des discontinuités : pour le LORP, le rapport signal/bruit (SNR) est passé de 30,8 dB à 29,4 dB ; et pour la fissure au raccordement, de 25,6 dB à 23,1 dB.

On observe que la vitesse de balayage obtenue avec sparse 1/2 est équivalente à celle de la méthode PWI, avec un pas angulaire de 1° et sans l’inconvénient du signal indésirable.

Amplitude : angles PWI limités

En comparaison, on observe une diminution rapide de la qualité du signal à mesure que l’angle de la PWI augmente.

Comparaison des inspections HTHA : PAUT vs FMC vs PWI

Dans le cadre de cette deuxième comparaison, nous allons analyser des images d’inspection obtenues à partir de trois combinaisons distinctes de techniques et de paramètres :

• PAUT : balayage linéaire à 0° réalisé avec une ouverture de 40 éléments
• TFM et PCI avec FMC : mode L-L (configuration matrice intégrale et sparse)
• TFM et PCI avec PWI : mode L-L (angles de -20° à +20°, avec des pas angulaires variables)

Données d’amplitude

Ces paramètres de balayage ont été utilisés pour comparer les données d’amplitude obtenues avec les méthodes PAUT, FMC et PWI : FMC en configuration « full sparse » et un pas angulaire de 1° pour la PWI.

Dans cette comparaison, un signal isolé à une distance de 127 mm a été normalisé à 100 %.

On constate que, malgré la vitesse de balayage nettement supérieure de la méthode PAUT, la qualité du signal reste largement inférieure à celle obtenue avec les méthodes FMC et PWI. L’HTHA permet à ces technologies de révéler toute leur efficacité. La méthode PWI fournit davantage d’informations que la méthode FMC, sans générer de signaux dans le coin inférieur et en produisant un signal de paroi de fond plus faible.

Données de phase

Avec la palette de couleurs PCI par défaut, le signal obtenu avec les techniques PWI/PCI est plus faible que celui obtenu avec les techniques FMC/PCI. Cependant, lorsque la palette de couleurs est ajustée (en zoomant), la méthode PWI/PCI commence à révéler davantage de détails sur les dommages causés par l’HTHA.

On constate que la méthode PWI permet également une vitesse de balayage supérieure.

Phase : sparse

En raison de la nature statistique de la PCI, il n’est généralement pas recommandé de procéder à des excitations éparses. Cependant, avec cette configuration, cela n’a pas d’impact sur le signal. La vitesse de balayage obtenue avec le mode d’excitation sparse 1/2 est supérieure à celle obtenue pour la méthode PCI avec un pas angulaire de 1°.

Phase : angles PWI limités

La dégradation du signal observée avec la méthode TFM est également présente avec la méthode PCI.

Conclusions

Les comparaisons de ces techniques d’imagerie (inspection de soudure : PAUT vs FMC vs PWI et inspection HTHA des méthodes PAUT vs FMC vs PWI) ont conduit aux conclusions suivantes :

Inspection des soudures en V de 25,4 mm

La méthode PAUT s’est distinguée en fournissant des résultats comparables à ceux des méthodes FMC-TFM et PWI-TFM, avec une vitesse d’inspection considérablement plus élevée.

Inspection HTHA avec une sonde 10L64-A32 en contact

Qu’elle utilise les technologies TFM ou PCI, la méthode PWI surpasse les méthodes PAUT et FMC. Malgré une vitesse de balayage inférieure à celle de la méthode PAUT, la méthode PWI offre une probabilité de détection accrue.

Remarque : le maintien d’un bon rapport signal/bruit (SNR) nécessite un faible pas angulaire ou un grand nombre de faisceaux PWI.

Que vous utilisiez des méthodes de balayage automatisé, semi-automatisé ou manuel, l’OmniScan X4 prend en charge l’ensemble des techniques d’inspection par ultrasons mentionnées ci-dessus. Dans certains cas, il est possible de combiner plusieurs techniques au cours d’une même inspection afin d’augmenter la probabilité de détection et de faciliter l’identification et la mesure des indications.

Pour en savoir plus, contactez le représentant Evident de votre région ou contactez-nous.