Etat de l`art de la Technologie ultrasonore multiéléments

Conférences « Contrôle Non
destructif »
Salon Mesurexpo
Paris 2 juin 2010
Etat de l’art de la
Technologie ultrasonore
multiéléments
Henri Walaszek
CETIM
[email protected]
«Mesurexpo Juin 2010 Etat de l’artUltrasons Multiéléments
Les méthodes de Contrôle
Non Destructif
Utilisation des méthodes CND pour la défectologie (D)
et la caractérisation (C) des matériaux métalliques (M) et composites(Comp)
Méthodes surfaciques
 Contrôle visuel, contrôle par
caméra
D / Met, Comp.
 Ressuage
D / Met, Comp.
 Magnétoscopie
D /Met
 Alternate Current Field
Measurement (ACFM) D/Met
 Courants de Foucault D, C / Met
 Thermographie infra rouge
D / Met, Comp.
 Shearographie D /Comp.
 bruit ferromagnétique ,C /Met
Méthodes volumiques
 Radiographie D /Met, Comp.
 Ultrasons
D, C /Met, Comp.
 Ondes guidées D /Met, Comp.
 Impédancemétrie, Résonance,
Tap-test
D /Met, Comp.
Méthodes globales
 Emission acoustique
D/Met, Comp.
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«Mesurexpo Juin 2010 Etat de l’artUltrasons Multiéléments
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Evolution du besoin industriel
 Réduction du temps de contrôle
 Temps affecté à la préparation (maquettes…)
 Temps affecté à la réalisation du contrôle et à l’interprétation
 Traçabilité accrue
 Facilité de communiquer le résultat des
contrôles
 Compatibilité avec les normes et codes
 Et tout ceci sans augmenter les coûts…
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Contexte technologique
 Banalisation des techniques numériques
 Performances, taille mémoire, coût
 Développement de l’imagerie 2D, 3D..
 Le contrôle Non Destructif bénéficie maintenant des
progrès des techniques médicales (échographie,
scanneur X…)
 Certaines techniques intègrent maintenant le traitement
de signal et le calcul (détection synchrone,
reconstruction..) utilisées depuis longtemps dans
d’autres domaines (sismique, radar aérien..)
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Positionnement du CETIM
Prestations d’expertise
• Etudes prospectives
• Etudes « professionnelles »
• Veille technologique
Transfert industriel
• Normalisation
Assistance technique, études de faisabilité
développement et adaptation de nouvelles
méthodologies
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Evolution du contrôle ultrasonore
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La méthode ultrasonore multiéléments (« phased-array »)
 Principe
 Plusieurs éléments piézoélectriques pilotables
indépendamment
 Génération de lois de retard pour l’excitation
des éléments
 Balayage électronique
 Focalisation électronique
Avantages
 Rapidité grâce au balayage
 Traçabilité grâce aux sauvegardes
 Facilité d’exploitation grâce à l’imagerie
Source M2M
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Principes
Ultrasons
 US multiéléments
 Réseau constitué de plusieurs éléments électriquement et acoustiquement
indépendants
Mono élément
Multiéléments
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Principes
Ultrasons
 US multiéléments (2)
 Lois de retard à l’émission :
 Front d’onde
 Déviation
 Focalisation
 Balayage électronique
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Principes
Ultrasons
 US multiéléments (3)
 Loi de retard à la réception
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Avantages des US multiéléments
Ultrasons
 Pourquoi utiliser les US multiéléments ?
 1 traducteur multiéléments pour remplacer plusieurs traducteurs monoéléments
 Gain de matériel et de précision :
moins d’ajustements mécaniques, pas de variation de couplage entre deux sondes
«Mesurexpo Juin 2010 Etat de l’artUltrasons Multiéléments
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Avantages des US multiéléments
Ultrasons
 Pourquoi utiliser les US multiéléments ?
 Affranchissement d’un déplacement mécanique grâce au balayage
électronique
 Gain de temps : jusqu’à 10 fois plus vite
«Mesurexpo Juin 2010 Etat de l’artUltrasons Multiéléments
Ultrasons
Avantages et limitations
des US multiéléments
 Avantages




Gain de temps
Traçabilité
Facilité accrue pour l’interprétation
Traducteurs conformables
 Limitations
 Apprentissage nécessaire
 Lois de retard
 Modes de représentation
 Coût des appareils et traducteurs
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«Mesurexpo Juin 2010 Etat de l’artUltrasons Multiéléments
Les ultrasons en alternative aux rayonnements
ionisants
Rayons X
Acier carbone
épaisseur 35 mm
Ultrasons
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«Mesurexpo Juin 2010 Etat de l’artUltrasons Multiéléments
Thématique
à la radio-
-méthodes alternatives
 Projet « Source » d’essais de méthodes ultrasonores
appliquées sur composants habituellement contrôlés en
radiographie
 Substitution Optimale à l’Utilisation de la Radiographie
par Contrôles Equivalents
6 types d’équipements industriels, actuellement contrôlés par
rayonnements ionisants étudiés selon la démarche du programme
SOURCE au cours de l’année 2009.
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«Mesurexpo Juin 2010 Etat de l’artUltrasons Multiéléments
Thématique -méthodes
alternatives à la radio-
 Comment, pratiquement, remplacer les rayonnements
ionisants:
 par d’autres méthodes et/ou techniques ? »
 pour les équipements sous pression
 au stade de la fabrication
Travaux en commun CETIM/Institut de Soudure /
COFREND
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Développements R&D multiéléments
Traitement des signaux et reconstitution d’images US
Linéaire 64 éléments 1.5 MHz
•Développements « Sampling Phased array »,
•Synthetic Aperture Focus Transducer
•Système « Faast »
Linéaire 64 éléments 5 MHz
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Développements R&D multiéléments
Traitement des signaux et reconstitution d’images US
Focalisation dynamique
FMC
Retournement temporel
Linéaire 64 éléments 1.5 MHz
Linéaire 64 éléments 5 MHz
«Mesurexpo Juin 2010 Etat de l’artUltrasons Multiéléments
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Applications industrielles avancées
Exemple du Système Faast 2: l’impulsion démission est modulée en fonction
du traitement de signal appliqué en réception
Source:
«Mesurexpo Juin 2010 Etat de l’artUltrasons
28 octobreMultiéléments
2009 – ITT09
Couplage multiéléments-simulation:
Exemple de l’inspection ultrasonore d’un arbre
par méthode ultrasonore multiéléments
Simulation d’un contrôle ultrasonore par logiciel CIVA
Fissures aux changements de sections
Accès d’un seul côté
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Positionnement du CETIM en technique
multiéléments
Travaux R et D :
•Thèse sur l’apport de la simulation en us
multiéléments (Benoit Dupont , collaboration UTC )
•Thèse modélisation ondes guidées dans les
composites (LMP Bordeaux-fondation CETIM)
Normalisation
•Participation aux travaux de normalisation
Européens TC121
Transfert industriel:
•R et D applicative sur composants chaudronnés
•Expertise CND avec méthodologie muliéléments
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Suivi du TC 121 / SC 5 / WG 2
Contrôle des soudures par ultrasons
Ecriture de nouvelles normes
prEN ISO 13588 : utilisation du phased array pour le
contrôle de soudure
prEN16018: terminologie ultrasonore multiéléments
Enquête CEN en cours
En12668-1 - 2 -3: travaux en cours au sein de GT
COFREND pour l’intégration des technologies
multiéléments dans les normes de vérification de matériel
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