XX - Institut de Soudure

ÉTUDES ET RECHERCHE
CONTRÔLE D’UNE SOUDURE ÉPAISSE
À CHANFREIN TULIPE EN ACIER 316L –
APPORT D’UN BRAS AVEC TROIS AXES CODÉS
DIDIER FLOTTÉ
1. EXPOSÉ
DU PROBLÈME
(INSTITUT DE SOUDURE ASSOCIATION)
1.1
SYLVIE BITTENDIEBEL
(INSTITUT DE SOUDURE ASSOCIATION)
DESCRIPTION DE LA SOUDURE
Dans le cadre de la collaboration ITER, un tokamak
nommé JT-60SA doit être construit au Japon. Ce projet de tokamak japonais s’inscrit dans le programme
d’accompagnement d’ITER dit « Approche élargie »
défini en 2006 par un accord entre l’Europe et le
Japon. Parmi les éléments constitutifs de cet équipement, il y a neuf bobines supraconductrices dites
toroïdales fournis par GE Power. Ces bobines sont
destinées à confiner le plasma. Elles seront testées
par le CEA pour le client final JAEA.
Les bobines sont contenues dans des boîtiers réalisés en acier austénitique 316L (TF Coil de la
figure 1). Les dimensions de ces boîtiers (plus de
7 m de hauteur et 4,6 m de large) imposent de les
réaliser en plusieurs tronçons qui sont assemblés
par soudage. Chaque boîtier est constitué de trois
tronçons et de deux soudures transverses à contrôler
par bobine. Une photographie de la pièce en position
pour la réalisation des dernières soudures et pour
leur contrôle se trouve en figure 2.
Figure 1 :
Géométrie des bobines toroïdales
du projet JT60 en position d’utilisation.
Le plan du chanfrein des soudures transverses ainsi
qu’une photographie après polissage et attaque chimique d’une des faces du bloc de référence ayant servi
au développement du contrôle sont présentés sur la
Figure 2 :
Photographie
d’une bobine toroïdale
en position pour les
dernières opérations
de soudage.
Institut de Soudure – Plate-forme RDI-CND, 4, boulevard Henri-Becquerel, 57970 Yutz (France).
Tél. : +33 (0)3 82 88 79 31 – e-mail : [email protected] et [email protected]
I NOVEMBRE - DÉCEMBRE 2015 I S OUDAGE ET T ECHNIQUES C ONNEXES
41
50,00
ÉTUDES ET RECHERCHE
Figure 3 :
Plan du chanfrein et implantation des défauts de référence et photographie du bloc
de référence avec les défauts 2 et 4 (les défauts 1, 3, 5 et 6 sont dans d’autres plans de coupes).
figure 3. Les parois ont une épaisseur de 50 mm. La
soudure présente de ce fait une structure complexe.
Le contrôle ultrasonore doit respecter les exigences de l’ASME VIII section 7.5.5. Ceci impose
la recherche d’une solution de contrôle encodé.
Ceci conduit aussi à réaliser le contrôle en deux
étapes, une pour le contrôle de surface et une pour
le contrôle du volume.
Pour le contrôle de surface, une technique ultra-sonore
utilisant des ondes rampantes générées par un traducteur spécifique s’est avérée performante. Toutefois, pour faciliter le contrôle, il a été demandé à GE
Power que la soudure soit arasée. Ceci facilite aussi le
contrôle du volume en multipliant les accès possibles.
Pour le contrôle du volume, du fait de la structure de
la zone fondue et de l’anisotropie du matériau, une
technique ultrasonore classique n’était pas exploitable. C’est l’ensemble de ces contraintes qui s’est
avéré complexe à satisfaire et a nécessité la mise en
œuvre de moyens de contrôle innovants.
1.2
RETOUR D’EXPÉRIENCE
DE L’INSTITUT DE SOUDURE
L’Institut de soudure a mené de 1992 à 1995 conjointement avec l’IZFP à Saarbrücken un programme de
recherche collaboratif sur le contrôle ultrasonore des
soudures en acier austénitique. Les participants à ce
programme étaient :
• BCCN ;
• BSL ;
• Cogema ;
• EDF ;
• ELF ;
• IPSN ;
• KWU Siemens ;
• Framatome (Novatome) ;
• RD-Tech ;
• Q-NET.
Ce programme de recherche a permis de dégager les
principales lignes de développement à suivre pour
la mise au point du contrôle d’une soudure en acier
austénitique :
42
S OUDAGE ET T ECHNIQUES C ONNEXES I NOVEMBRE - DÉCEMBRE 2015 I
• étude de la déformation des faisceaux ultrasonores à travers la zone fondue ainsi que de l’atténuation en fonction de la fréquence ;
• sélection des traducteurs (fréquences, type
d’ondes) en fonction des résultats précédents ;
• mesure des variations d’atténuations en fonction
de la position le long de la soudure.
Un point important était l’étude de l’atténuation en
fonction de la fréquence pour différents aciers. Dans
le cas de l’acier de type 316L présentant la structure la plus grossière en zone fondue et la plus forte
anisotropie, les essais réalisés avaient montré aussi
que, dans le cas du soudage manuel à l’électrode,
l’atténuation ne varie pas régulièrement en fonction de la fréquence et est aussi dépendante de la
position le long de la zone fondue (figure 4a). Ceci
n’est plus vrai dans le cas du soudage TIG où une
augmentation régulière de l’atténuation avec la fréquence est observée (figure 4b). La structure plus
fine obtenue avec ce procédé de soudage en est certainement à l’origine.
Cette étude avait aussi fait ressortir que les techniques permettant d’obtenir les meilleurs résultats
Figure 5 :
Performances des différentes méthodes
(le niveau de performance croît de 0 à 6).
a) soudure électrode
b) soudure TIG
Figure 4 :
Variation de l’atténuation en fonction
de la fréquence (en noir le métal de base,
en rouge et bleu la zone fondue).
étaient les ultrasons multiéléments ou le contrôle
automatique mono-élément associé à un traitement
de signal de type SAFT toutes les deux en ondes longitudinales, ceci étant d’autant plus vrai que la structure était grossière (figure 5). En effet, la technique
CONTRÔLE D’UNE SOUDURE ÉPAISSE À CHANFREIN TULIPE EN ACIER 316L – APPORT D’UN BRAS AVEC TROIS AXES CODÉS
multiélément autorise la réalisation d’un balayage
angulaire en ondes longitudinales permettant de
trouver le ou les angles pour lesquels les ultrasons
sont le moins réfléchis par l’interface entre le métal
de base et la zone fondue et pour lesquels le rapport
signal sur bruit est le meilleur. Cette technique multiélément permet aussi de focaliser relativement facilement le faisceau ultrasonore. La focalisation permet aussi d’améliorer le rapport signal sur bruit. Il est
à noter que la technique SAFT est équivalente à une
focalisation en réception. La technique multiélément
permet quant à elle une focalisation à l’émission et à
la réception.
Dans le cas des soudures à structures très grossières
(acier 316L de forte épaisseur et soudage manuel à
l’électrode), il est même apparu nécessaire d’utiliser une configuration multiélément avec traducteur
émetteur et récepteur séparé et présentant un angle
de toit pour générer une pseudo-focalisation (technique TRL).
En tenant compte de la facilité de mise en œuvre et
de la rapidité de contrôle, ce sont les ultrasons multiéléments qui sont les plus adaptés dans le cas des
soudures du projet JT-60SA. La structure de la soudure n’apparaissant pas trop grossière, il n’a pas été
jugé utile de faire une étude complète de la transmission des ultrasons à travers la zone fondue. Il est
proche du cas de la soudure TIG où une fréquence de
travail inférieure à 5 MHz semble être une solution
pertinente.
Les choix de la fréquence de travail et de la technique à utiliser (un seul traducteur ou TRL) ont été
déterminés par des essais préliminaires et les
contraintes liées aux soudures à contrôler.
2. LA PHILOSOPHIE
DU CONTRÔLE
2.1
LE CHOIX DU TRADUCTEUR
Les essais préliminaires ont donc montré que, malgré une structure relativement fine de la zone fondue, une fréquence ultrasonore de 5 MHz était trop
élevée. Notre choix s’est alors orienté vers une
fréquence de 2,25 MHz. De plus, la limite champ
proche/champ lointain des traducteurs matriciels ne
permettait pas la focalisation des faisceaux ultrasonores dans la zone fondue, notamment vers le
fond. Pour permettre une certaine focalisation, nous
avons retenu un traducteur de grande dimension. Les
caractéristiques de celui-ci sont les suivantes :
• fréquence centrale : 2,25 MHz ;
• nombre d’éléments : 32 ;
• dimension orthogonale : 20 mm ;
• largeur des éléments : 1,6 mm.
Cela donne une surface d’émission lorsque tous les
éléments sont actifs de 54,4 x 20 mm2 et une limite
champ proche/champ lointain de 670 mm.
Ce traducteur est monté sur un sabot optimisé pour
générer des ondes longitudinales à 55 o dans de
l’acier faiblement allié.
2.2
LE CHOIX DE LA CONFIGURATION
Du fait de la nature du matériau et du métal fondu
dans la zone de liaison :
• pour diminuer le bruit de structure, il est nécessaire de travailler sur la focalisation du faisceau
ultrasonore ;
• pour contrebalancer la forte atténuation dans la
soudure, il est nécessaire d’avoir une énergie en
émission suffisante ;
• pour s’affranchir de l’anisotropie du matériau,
l’élément qui a émis le signal ultrasonore ne doit pas
forcément être celui qui reçoit. De plus, un balayage
sectoriel est nécessaire pour avoir le bon angle
d’attaque du faisceau par rapport aux défauts et à
la structure de la soudure (c’est-à-dire à la fois le ou
les angles de chanfrein et la structure métallurgique
de la zone fondue).
Pour répondre à l’ensemble de ces points, une focalisation en angle et en profondeur est donc programmée sur un système multiéléments de préférence
parallèle.
Matériel retenu :
• MULTIX ++ de M2M piloté par le logiciel
MULTI2000 V6.9.22
2.3
LE RÉSULTAT
L’ensemble de ces paramètres (traducteur + configuration) permet la détection de l’ensemble des
défauts implantés dans le bloc de référence. Toutefois deux problèmes subsistent pour rendre l’application de ces paramètres utilisables en condition de
chantier :
• le rapport signal sur bruit reste insuffisant ;
• la détection des défauts nécessite pour chaque
défaut un positionnement différent par rapport à
l’axe de la soudure ; ce qui est incompatible avec les
systèmes mécaniques utilisés sur site.
La solution du contrôle purement manuel n’est pas
acceptable car :
• cela ne permet pas d’améliorer le rapport signal
sur bruit déjà constaté ;
• le client final et le code imposent un enregistrement complet des acquisitions avec encodage.
3. APPORT D’UN BRAS
AVEC 3 AXES CODÉS
3.1
APPORTS MÉCANIQUES
Pour un même défaut, l’amélioration du rapport
signal sur bruit peut passer par un cumul des
réponses ultrasonores depuis plusieurs positions
et orientations par rapport au défaut (distance et
angles).
La distance correspond à la position (x ; y) du point
d’émergence dans le repère de la pièce par rapport à
la position du défaut dans le même repère.
Deux angles sont présents :
•l’angle de réfraction de l’onde ultrasonore dans la
pièce obtenu par le balayage sectoriel ;
•l’angle de tilt donné au traducteur par l’opérateur
qui correspond à la rotation du traducteur sur son
axe.
Ce dernier angle doit être codé et doit participer à
la reconstruction des cartographies. Le codage de
la rotation du traducteur permet de connaître également la direction de propagation des ultrasons.
Le système mécanique doit donc comporter au minimum trois axes codés :
• x et y pour connaître la position du traducteur
dans le plan de contrôle et
• θ 3 pour connaître la rotation du traducteur sur
l’axe perpendiculaire à la surface au point défini par
les coordonnées x et y.
Ceci correspond par exemple à un bras (ρ ; θ ; θ3).
3.2
APPORT DU LOGICIEL
Pour que l’utilisation d’un bras avec trois axes codé
soit un apport pour le contrôle, le logiciel doit permettre d’acquérir et exploiter chacun des A-scans
pour chaque position (x ; y) (ou (ρ ; θ) en coordonnées polaires utilisées par les systèmes mécaniques
de type bras) et chaque angle θ3 sous la forme d’une
cartographie spécifique. Cela peut être le C-Scan
concaténé tel qu’on le trouve dans le logiciel MULTI
2000.
Dans le C-Scan habituel, qui est appelé C-Scan
mécanique en amplitude dans ce logiciel, chaque
pixel de la cartographie représente par un code
couleur l’amplitude maximale du A-Scan enregistré
à cette position du traducteur. Cette cartographie
ne tient donc pas compte de l’angle de réfraction
des ultrasons et du temps de propagation de l’écho
ayant la plus forte amplitude. De plus, les dimensions du pixel sont définies par les pas d’acquisition
sur chaque axe.
Dans le C-Scan concaténé tel qu’il est construit par
ce logiciel, les dimensions d’un pixel ne sont plus
reliées au pas d’acquisition mais à la résolution des
codeurs. De plus, la couleur de chaque pixel représente l’amplitude du signal ultrasonore projeté sur
la surface de la pièce en tenant compte de l’angle de
réfraction et de l’angle de tilt appliqué au traducteur.
On a donc une vrai vue de dessus. Sa construction
est explicitée dans la figure 6. Sur cette figure, un
signal A-Scan est enregistré à trois positions du traducteur (traducteur en position 1, 2, 3). Pour chaque
position, des échos sont observés en provenance
d’un défaut. Une projection de chaque A-Scan dans
le plan représentant la surface de la pièce est réaliI NOVEMBRE - DÉCEMBRE 2015 I S OUDAGE ET T ECHNIQUES C ONNEXES
43
43
ÉTUDES ET RECHERCHE
Pour la même indication, 4 pixels sont allumés car le
même défaut est vu depuis les positions 1, 2 et 3. Il y
en a 2 depuis la position 3 (2 angles)
Figure 6 :
Mode de construction de la cartographie. C-Scan concaténé.
sée en tenant compte de la direction de propagation
des ultrasons et des éventuels rebonds, la couleur
représentant l’amplitude maximale du signal (par
exemple allant du rouge pour les fortes amplitudes
au violet pour les amplitudes nulles). On aura alors
un cumul de point rouge sur le projeté à la position
(x ; y) du défaut. Ce cumul de point définissant l’indication ultrasonore génère une nette amélioration du
rapport signal sur bruit par accumulation d’un grand
nombre de A-Scan ayant tous enregistrés un écho
prévenant du défaut.
Pour la même indication, 4 pixels sont allumés car le
même défaut est vu depuis les positions 1, 2 et 3. Il y
en a 2 depuis la position 3 (2 angles)
Matériel retenu :
• Bras SINUS de METALSCAN.
Ce matériel permet donc de réaliser un balayage
identique à celui réalisé lors d’un examen manuel
tout en construisant une vue type C-scan demandée
par le client.
4. LES CONTRAINTES
LIÉES À L’UTILISATION
D’UN TEL SYSTÈME
MÉCANIQUE
Lors des différents essais réalisés pour la mise au
point du contrôle de cette soudure, deux contraintes
liées à l’utilisation d’un bras avec trois axes codées
sont apparus.
La première est liée au volume de données générées. En effet, un A-Scan est enregistré pour chaque
nouveau triplet (x ; y ; θ3), ceci avec la résolution
du codeur. Même avec une résolution moyenne de
0,1 mm sur chaque axe x et y et 1o en angle de tilt, il
est illusoire de retrouver exactement le même triplet.
Le nombre de A-Scan enregistré aura donc tendance à
exploser. Pour limiter ce phénomène, il faut donc limiter la longueur de la fenêtre d’enregistrement à son
44
S OUDAGE ET T ECHNIQUES C ONNEXES I NOVEMBRE - DÉCEMBRE 2015 I
strict minimum et avec une fréquence de numérisation
juste nécessaire, soit dans notre cas 25 MHz.
De plus, pour limiter le nombre de passages à une
position donnée, on s’assurera de la couverture
totale de la soudure à contrôler à partir du C-Scan
mécanique construit avec des pas d’acquisition
adaptés aux dimensions du traducteur, soit dans
notre cas 2 mm dans la direction perpendiculaire à
l’axe de la soudure et 4 mm dans l’autre direction.
L’opérateur devra aussi limiter le nombre de passages en appliquant des angles de tilt différents aux
zones où une indication de défaut est suspectée.
La seconde est liée à l’absence sur le matériel
retenu de codage de l’angle θ que fait le bras par
rapport à la surface de la pièce à contrôler. Ceci
conduit à des erreurs de reconstruction lors de la
projection sur la surface de la pièce. Pour corriger
cette erreur, il faudrait coder celui-ci. Cela demanderait une modification aussi bien mécanique que
logiciel ainsi qu’un matériel ultrasonore capable de
supporter 4 entrées codeur. Dans le cas d’une pièce
plane, cette erreur est nulle.
Il faut noter que le matériel utilisé a été développé
pour une utilisation en ondes longitudinales à 0o.
L’absence de codage de θ ne génère alors qu’une
erreur négligeable par rapport à la taille des faisceaux
ultrasonores utilisés. L’erreur n’apparaît ici que du fait
de l’utilisation d’un faisceau d’ondes réfractées sur
une pièce de forte épaisseur, ce qui est une utilisation
nouvelle pour un tel système.
5. ACQUISITION SUR LE
BLOC DE RÉFÉRENCE
MISE AU POINT DE LA
PROCÉDURE D’EXAMEN
5.1
DÉFINITIONS DES RAFALES
Pour contrôler tout le volume soudé et détecter l’ensemble des défauts présents dans le bloc de réfé-
rence, deux techniques de contrôle ultrasonore sont
nécessaires :
• une technique pour le contrôle du volume et de
la pénétration. Cela nécessite deux rafales avec le
traducteur multiéléments :
– contrôle en ondes longitudinales (rafale 1) :
. une première fenêtre d’acquisition permettant
l’enregistrement des échos ultrasonores provenant
du volume,
. une deuxième fenêtre d’acquisition permettant
l’enregistrement des échos ultrasonores provenant
du fond ;
– contrôle du fond à l’aide d’une onde rampante au
fond (rafale 2). Celle-ci est générée par conversion de
mode à partir d’un balayage sectoriel en onde transversale entre 30o et 35o et cela sans focalisation ;
• une technique pour le contrôle de surface en face
d’accès. Cela est réalisé par un contrôle en onde rampante générée à l’aide d’un traducteur spécifique.
Pour vérifier le couplage et savoir détecter des variations d’atténuation, une voie composée de deux traducteurs travaillant en transmission (le traducteur
multiéléments en émission et un traducteur monoélément d’onde longitudinale à 45 o en réception)
est ajoutée. Les traducteurs sont montés l’un face
à l’autre. Le faisceau ultrasonore traverse alors le
matériau se trouvant entre les deux traducteurs. Un
écart constaté dans l’atténuation de l’onde transmise sera synonyme d’une variation de structure
dans la soudure par rapport à celle du bloc de référence ayant servi à la mise au point de la procédure.
De tels écarts sont craints du fait que la soudure à
contrôler est réalisée manuellement. Et s’ils étaient
constatés, cela pourrait remettre en cause la performance du contrôle.
Le contrôle est donc réalisé en deux étapes :
• une première étape pour le contrôle de surface où
une seule voie ultrasonore est définie avec une seule
fenêtre d’enregistrement ;
• une seconde étape pour le contrôle de volume
où deux voies ultrasonores sont définies, une voie
en mode écho avec deux rafales et trois fenêtres
d’enregistrement au total et une voie en transmission avec une fenêtre d’enregistrement.
C’est pour le contrôle de volume que l’utilisation du
bras SINUS s’est avérée essentielle.
5.2
LES CARTOGRAPHIES DISPONIBLES
Le logiciel MULTI 2000 dans sa version 6.9.22 permet la visualisation simultanée des cartographies
de type A, B, D, S et des deux cartographies C-Scan
mécanique et C-Scan concaténé.
Lors de l’acquisition des données, un écran spécifique a été construit regroupant les cartographies de
type A, S et les deux C-Scan pour la fenêtre 1 de la
rafale 1 et les C-Scan mécaniques pour la rafale 2
et pour la voie en transmission. Le suivi des différents C-Scan mécaniques permet de s’assurer de la
CONTRÔLE D’UNE SOUDURE ÉPAISSE À CHANFREIN TULIPE EN ACIER 316L – APPORT D’UN BRAS AVEC TROIS AXES CODÉS
A-Scan
enregistrée. L’amplitude de référence est celle obtenue sur des génératrices de trou réalisées dans le
métal de base du même bloc et se situant à la même
profondeur.
Il contient également le rapport signal sur bruit enregistré sur cet A-Scan. Il est à noter que le rapport
signal sur bruit pour les trois saignées est faible
alors que la véracité de l’existence d’une indication
de défaut sur la cartographie ne présente aucun
doute. C’est le cumul de A-Scan avec des accès différents que permet l’utilisation du bras articulé avec
trois axes encodés représenté dans la cartographie
C-Scan concaténé qui lève tous les doutes.
C-Scan concaténé
C-Scan mécanique
D-Scan
B-Scan
5.2.2 Le défaut détecté en ondes rampantes
au fond (rafale 2)
La rafale générant des ondes rampantes au fond est
uniquement destinée à la détection des défauts en
racine. Ceux-ci sont simulés par le défaut no 1 sur le
bloc de référence. Le C-Scan concaténé obtenu est
donné en figure 9. L’indication de défaut est entourée en rouge. Les deux indications (entourées en
noire) dues aux usinages en face arrière du bloc de
référence sont visibles aussi sur cette cartographie.
La technique ultrasonore utilisée ne permet d’avoir
accès qu’à la position et longueur du défaut. La longueur relevée est de 17 ± 5 mm pour une longueur
réelle de 15 mm. L’erreur annoncée est liée à la largeur du faisceau ultrasonore. Le défaut est détecté
avec l’angle de 34o avec une amplitude dépassant
S-Scan
Figure 7 :
Ecran défini pour le post-traitement de la fenêtre 1 de la rafale 1.
couverture complète de la zone à contrôler, la multiplication des acquisitions ne se faisant qu’à l’endroit
où une indication de défaut est suspectée.
Pour le poste traitement des acquisitions, le logiciel
permet la construction d’un écran spécifique par
fenêtre d’acquisition. Sur chaque écran, il est affiché
les différents types de vues utiles, par exemple les
vues A, B, D, S et les deux C-Scan pour la fenêtre 1
de la rafale 1 (figure 7).
Toutefois, dans le logiciel Multi 2000 dans sa version 6.9.22, la synchronisation entre les différentes
vues utiles pour repositionner de manière exacte les
indications dans le volume n’est pas ergonomique
et notamment les curseurs de la vue concaténée ne
permettent pas de faire le lien entre l’amplitude sur
la cartographie concaténée et le A-Scan étant à l’origine de cette réponse ultrasonore.
En plus de ces indications, deux indications (entourées en noir) sont identifiables tout le long de la soudure. Elles correspondent aux usinages présents en
fond de bloc.
Le tableau ci-dessous donne pour chaque défaut
présent dans le bloc l’amplitude maximale enregistrée sur le A-Scan pour chaque indication ainsi que
l’accès et l’angle auxquels cette amplitude a été
Tableau 1 : Caractérisation des défauts de volume.
No défaut
Défaut
Génératrice à 10 mm de profondeur
5
Angle
Accès
Amplitude
Rapport S/B
62
o
1
– 1 dB
9 dB
o
2
– 1 dB
9 dB
2
– 4 dB
5 dB
Génératrice à 30 mm de profondeur
6
60
Saignée à 25 mm de profondeur
4
62o
Saignée à 35 mm de profondeur
2
56
o
1
– 4 dB
5 dB
Saignée en surface
3
70°
1
– 4 dB
5 dB
5.2.1 Les défauts détectés avec la rafale en ondes L
La figure 8 donne le C-Scan concaténé obtenu sur
le bloc de référence avec la rafale permettant le
contrôle du volume soudé. La position de la zone
soudée est donnée par le rectangle bleu sur cette
cartographie. Quatre indications correspondant à
des défauts dans le bloc de référence sont identifiées dans cette zone. Elles sont entourées de
rouge. Le numéro du ou des défauts du bloc de
référence tels qu’ils sont indiqués sur le plan de
la figure 3 et étant à l’origine de ces indications
est indiqué sur la cartographie. Il est visible que
les défauts 5 et 6 qui sont à la même position par
rapport à l’axe de la soudure mais pas à la même
profondeur se superposent sur cette cartographie.
Il n’est pas possible de distinguer sur cette cartographie les deux indications. L’existence de deux
indications sera confirmée par analyse des autres
cartographies disponibles.
5+6
3
4
Figure 8 :
C-Scan concaténé
obtenu sur le bloc
de référence
(les numéros
se rapportent
aux numéros
de défaut définis sur la
figure 3).
2
I NOVEMBRE - DÉCEMBRE 2015 I S OUDAGE ET T ECHNIQUES C ONNEXES
45
45
ÉTUDES ET RECHERCHE
Figure 9 :
C-Scan concaténé avec
les ondes rampantes
au fond.
les 100 %. Pour ce type de défaut, le rapport signal
sur bruit est excellent, dépassant 15 dB.
perfectionné a permis la mise au point du contrôle
ultrasonore d’une soudure en acier austénitique
316L de forte épaisseur. La réussite de ce contrôle
n’a été rendu possible qu’avec les conditions suivantes :
• utilisation d’une configuration en multiélément
avec focalisation angle et profondeur pour avoir en
même temps une réduction du bruit due à la foca-
6. CONCLUSION
L’utilisation conjointe d’une configuration particulière en multiélément et d’un système mécanique
lisation et optimisation de la réponse des défauts
avec le balayage angulaire ;
• utilisation de la rotation du traducteur pour
rechercher pour chaque défaut l’amplitude maximale
du signal de réflexion.
Du fait des autres contraintes imposées pour ce
contrôle (épaisseur de la soudure, enregistrement,
contrôle dans l’atelier de soudage, …), ceci a imposé
l’utilisation d’un traducteur 2,25 MHz de 32 éléments
piloté par le système parallèle MULTIX++ associé au
bras SINUS.
L’étude menée a permis aussi de mettre en évidence
des limites actuelles des systèmes utilisées :
• lien entre une indication sur la cartographie
C-Scan concaténé et le A-Scan correspondant très
complexe à réaliser ;
• système mécanique limité à 3 codeurs : dans le
cas où le bras du système SINUS n’est pas parallèle
à la surface à contrôler, des erreurs de reconstructions
se produisent, l’axe θ3 étant mal codé. Pour corriger
cette erreur, il faudrait coder l’angle que fait le bras
support avec la surface contrôlée (axe θ).
Les premiers contrôles utilisant l’ensemble du dispositif ont été réalisés en atelier avec des résultats
probants.
Les auteurs remercient GE Power pour l'autorisation
de publication de cet article.
VOUS RENCONTREZ DES PROBLÈMES, VOUS AVEZ DES QUESTIONS
CONCERNANT LE CONTRÔLE DES SOUDURES EN ACIER AUSTÉNITIQUE
N’hésitez pas à nous contacter :
Antoine BASTIEN - Responsable d’activité
Tél. : +33 (0)3.82.59.86.46 - e-mail : [email protected]
Sylvie BITTENDIEBEL - Ingénieur Expert en contrôle non destructif
Tél. : +33 (0)3.82.88.79.36 - e-mail : [email protected]
Didier FLOTTÉ - Ingénieur Expert en contrôle non destructif
Tél. : +33 (0)3.82.88.79.31 - e-mail : [email protected]
Plateforme R&D - CND
INSTITUT DE SOUDURE – 4 Bd Henri Becquerel – 57970 Yutz
46
S OUDAGE ET T ECHNIQUES C ONNEXES I NOVEMBRE - DÉCEMBRE 2015 I
46