La Caméra Photothermique

La Caméra Photothermique
Etat de l’art et derniers résultats
Marc Piriou (AREVA Intercontrôle)
INTERCONTROLE
COnfédération FRançaise pour les Essais Non Destructifs
La Caméra Photothermique
»Etat de l’art
»Rappel du principe
»Equivalence avec le ressuage
»L’équipement
»Derniers résultats
»Détection des défauts sous-jacents
»Estimation de la profondeur des défauts débouchants
»Conclusion
2INTERCONTROLE
Journées COFREND 2008 – Toulouse – 20-23 mai 2008
2
COnfédération FRançaise pour les Essais Non Destructifs
La Caméra Photothermique - Principe
La méthode du Flying Spot :
1.
2.
3.
Caméra Photothermique
Détecteur
infrarouge
Laser
Fibre
optique
Excitation thermique
Mesure infrarouge
Mouvement
Fissure
Déplacement
Matériel
inspecté
Ligne Laser
EXCITATION
Signature bi-polaire d’une fissure
Déplacement
Ligne de pixels
DETECTION
3INTERCONTROLE
»
C-scan (image thermique)
d’une fissure de fatigue de largeur 30µm
Journées COFREND 2008 – Toulouse – 20-23 mai 2008
3
COnfédération FRançaise pour les Essais Non Destructifs
Equivalence Ressuage – Photothermie
Tubulure Inox avec soudure non arasée
65 mm
100 mm
Ressuage
Caméra Photothermique
=> Excellente équivalence des résultats entre les deux méthodes
4INTERCONTROLE
Journées COFREND 2008 – Toulouse – 20-23 mai 2008
4
COnfédération FRançaise pour les Essais Non Destructifs
La Caméra Photothermique
Le laser et sa fibre optique
La Caméra Photothermique
Logiciel de définition des
paramètres d’acquisition
Logiciel de paramétrage de la caméra
Logiciel de pré-processing
Logiciel d’analyse des données
Le rack de commande
5INTERCONTROLE
Journées COFREND 2008 – Toulouse – 20-23 mai 2008
5
COnfédération FRançaise pour les Essais Non Destructifs
Les défauts sous-jacents
Défauts sous-jacents
6 mm
2 mm
4 mm
Un défaut sous-jacent de 4 mm est
détecté sans ambiguïté
Caméra Photothermique
Entailles avec ligaments de 0,2 à 1,5 mm
900
800
Résultats obtenus pour des entailles
avec des ligaments de 0,2 à 1,5 mm
Niveaux numériques
700
600
500
Série1
400
300
200
100
0
0
0,5
1
1,5
ligament (mm)
6INTERCONTROLE
Journées COFREND 2008 – Toulouse – 20-23 mai 2008
6
COnfédération FRançaise pour les Essais Non Destructifs
Défauts débouchants – Estimation de la profondeur
Amplitude du signal bipolaire, Pic à Pic, en Niveaux Numériques
CAMERA PHOTOTHERMIQUE
Maquette Inconel 600 avec entailles EDM de profondeur 0,2 à 2,60 m m
Am plitude signal / profondeur sur pixel 37
Maquettes avec entailles de
profondeur 0,2 à 2,6 mm
Niveaux Numeriques
350
300
250
200
150
100
Série1
50
Polynomial (Série1)
0
0
0,5
1
1,5
2
2,5
3
profondeur (m m )
Vitesse 5 mm/s
CAMERA PHOTOTHERMIQUE
Maquette Inconel 600 avec entailles EDM de profondeur 0,2 à 2,60 m m
Am plitude signal / profondeur sur pixel 52
Niveaux Numeriques
1000
800
600
400
200
Série1
0
-200
0
Vitesse 0,5 mm/s
7INTERCONTROLE
Journées COFREND 2008 – Toulouse – 20-23 mai 2008
0,5
1
1,5
profondeur (m m )
2
2,5
3
Linéaire (Série1)
y = 350,69x - 27,4
R2 = 0,9667
7
COnfédération FRançaise pour les Essais Non Destructifs
Estimation de la profondeur - Reproductibilité
CAMERA PHOTOTHERMIQUE
Am plitude / profondeur sur pixel 0
Puissance 30w
Ligne pixels de
détection
Niveaux Numériques
700
600
Série1
500
Linéaire (Série1)
400
300
y = 215,48x + 44,8
200
100
0
0
0,5
1
1,5
2
2,5
3
profondeur (m m )
Niveaux Numériques
CAMERA PHOTOTHERMIQUE
Am plitudesignal / profondeur sur pixel 10
Puissance 30w
800
700
600
500
400
300
200
100
0
Série1
Linéaire (Série1)
y = 260,91x + 33,6
0
0,5
1
1,5
2
2,5
3
profondeur (m m )
CAMERA PHOTOTHERMIQUE
Am plitude signal / profondeur sur pixel 30
Puissance 30w
La linéarité est conservée – bonne
reproductibilité
Chaque pixel doit être étalonné (par
rapport à la densité de puissance
déposée)
8INTERCONTROLE
Journées COFREND 2008 – Toulouse – 20-23 mai 2008
Niveaux Numériques
1000
Série1
800
Linéaire (Série1)
600
400
y = 350,69x - 27,4
200
0
-200
0
0,5
1
1,5
2
2,5
3
profondeur (mm )
8
COnfédération FRançaise pour les Essais Non Destructifs
Estimation de la profondeur – Fissures de fatigue
Fissures de fatigue Inco 600 - V = 0,5 mm/s - Pixel 7
Niveaux Numériques
1400
1200
1000
800
Série1
600
Linéaire (Série1)
400
200
y = 289,73x + 92,934
0
0
1
2
3
4
profondeur (m m )
Maquettes avec fissures de fatigues
de profondeur 0,2 à 3,6 mm et
d’ouverture 10 à 90 µm
Fissures de fatigue Inco 600 - V = 0,5 mm/s - Pixel 15
1400
Niveaus Numériques
1200
1000
800
Série1
600
Linéaire (Série1)
400
200
0
-200
0
0,5
1
1,5
2
2,5
3
y = 322,94x - 28,338
3,5
profondeur (m m )
Fissures de fatigue Inco 600 - V 0,5 mm/s - Pixel 30
La tendance à la linéarité est conservée
mais une plus grande dispersion est
observée
Outre la non calibration de chaque pixel,
l’incertitude sur la profondeur des
fissures est élevée (une fissure de fatigue
ne se propage pas linéairement)
9INTERCONTROLE
Journées COFREND 2008 – Toulouse – 20-23 mai 2008
1200
1000
800
600
Série1
Linéair e (Série1)
400
200
y =229,71x + 21,286
0
0
0,5
1
1,5
2
2,5
3
3,5
4
9
COnfédération FRançaise pour les Essais Non Destructifs
Estimation de la profondeur – Fissures de fatigue
Maquettes en Inconel 600 - fissures de fatigue - Am plitude signal/profondeur
1600
1400
Une expertise par rayons
X n’a pas permis de
lever l’ambiguïté sur la
profondeur des fissures
1200
1000
Série1
800
Linéaire (Série1)
600
400
y = 362,9x + 25,224
R2 = 0,8507
200
0
0
0,5
1
1,5
2
2,5
3
3,5
Profondeurs (m m )
Expertise destructive de
la maquette F30/F40
Après expertise de la maquette F30F40
1400
1200
1000
800
Série1
600
Linéaire (Série1)
400
200
y = 324,05x - 17,168
0
0
0,5
1
1,5
2
2,5
3
3,5
-200
10
INTERCONTROLE
Journées COFREND 2008 – Toulouse – 20-23 mai 2008
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COnfédération FRançaise pour les Essais Non Destructifs
Conclusion
»La Caméra Photothermique a été développée et présentée
comme une solution alternative au ressuage.
»Les derniers résultats présentés montrent que cette
méthode est bien plus riche :
»elle est capable de détecter des défauts sous-jacents,
»il existe une relation entre l’amplitude d’un signal d’un
défaut débouchant et sa profondeur.
»Des mesures complémentaires devraient permettre
d’estimer le niveau de confiance qu’il est possible d’attacher
à cette relation.
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INTERCONTROLE
Journées COFREND 2008 – Toulouse – 20-23 mai 2008
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Merci pour votre attention