TRAVAUX DIRIGES D’ULTRASON
FORMATION END Septembre 2004
MP FPE 0024 - Rév. 2 - 09/2004
FORMATION PROFESSIONNELLE
Manuel d'accompagnement
Travaux dirigés d’ultrason
Formation Contrôles Non Destructifs
RDT-ISS-AQ–1209-2000 PC-8010 Rév 0
Septembre 2004
ATTENTION : TOUTE REPRODUCTION MÊME PARTIELLE DE CE DOCUMENT SOUS QUELQUE FORME QUE CE SOIT EST STRICTEMENT INTERDITE
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Sommaire
Sommaire ...................................................................................................................................................3 CHAPITRE 1...............................................................................................................................................4 Reglages et techniques de base ................................................................................................................4 1.1 Calcul des parcours sonores...........................................................................................................4 1.2 Etalonnage base de temps..............................................................................................................6 1.3 Caractérisation des traducteurs ...................................................................................................11 1.4 Tracé des Courbes amplitude distance.........................................................................................15 1.5 Dimensionnement à –6 dB ............................................................................................................18 CHAPITRE 2.............................................................................................................................................19 contrôle en ondes longitudinales suivant NF EN 10160 ...........................................................................19 2.1 Introduction ...................................................................................................................................19 2.2 Etalonnages en base de temps et en sensibilité ...........................................................................19 2.3 Contrôle.........................................................................................................................................20 CHAPITRE 3.............................................................................................................................................21 contrôle de soudures bout à bout .............................................................................................................21 3.1 Introduction contexte et choix........................................................................................................21 3.2 Contrôle d’aspect et Tracé de l’épure ...........................................................................................22 3.3 Réglages .......................................................................................................................................23 3.4 Contrôle du métal de base ............................................................................................................23 3.5 Transfert d’atténuation en ondes transversales ............................................................................25 3.6 Sondage de la soudure .................................................................................................................27 CONTROLE VISUEL : ..............................................................................................................................32 CHAPITRE 4.............................................................................................................................................34 Fiche d'instruction .....................................................................................................................................34 CHAPITRE 5.............................................................................................................................................38 Fiche d'evolution des defauts ...................................................................................................................38
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CHAPITRE 1 REGLAGES ET TECHNIQUES DE BASE CALCULS ETALONNAGE BASE DE TEMPS CARACTÉRISATION DES TRADUCTEURS TRACÉ DES CAD OU DAC DIMENSIONNEMENT À –6 DB
1.1 CALCUL DES PARCOURS SONORES Il est indispensable dans la pratique du contrôle manuel par ultrasons de savoir déterminer rapidement les parcours sonores en fonction des angles des traducteurs et des profondeurs de sondage. Le calcul des reculs, moins systématique, permet cependant d’apprécier la faisabilité d’un contrôle ou l’opportunité du choix d’une technique.
Parcours sonore en fonction de la profondeur Calcul exact :
PS = 1 ⋅P cosα
Ces résultats nous donnes pour les traducteurs traditionnels :
Formule générale
Approchée à 10-3 près
Approchée pour la pratique
70°
PS =
1 ⋅P cos70°
PS =2.924⋅P
PS =3⋅P
60°
PS =
1 ⋅P cos60°
PS =2⋅P
PS =2⋅P
45°
PS =
1 ⋅P cos45°
PS =1.414⋅P
PS =1.5⋅P
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Profondeur en fonction du parcours sonore Calcul exact :
P=cosα ⋅PS
Ces résultats nous donnes pour les traducteurs traditionnels :
Formule générale
Approchée à 10-3 près
Approchée pour le calcul en pratique
70°
P=cos70°⋅PS
P=0.342⋅PS
P= 1⋅PS 3
60°
P=cos60°⋅PS
P=0.5⋅PS
P= 1 ⋅PS 2
45°
P=cos45°⋅PS
P=0.707⋅PS
P= 2⋅PS 3
Formule générale
Approchée à 10-3 près
Approchée pour la pratique
70°
R=tan70°⋅P
R=2.747⋅P
R=3⋅P
60°
R=tan60°⋅P
R=1.732⋅P
R=2⋅P
45°
R=tan45°⋅P
R=1⋅P
R=1⋅P
Recul en fonction de la profondeur Calcul exact :
R=tanα ⋅P
Ces résultats nous donnes pour les traducteurs traditionnels :
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1.2 ETALONNAGE BASE DE TEMPS INTRODUCTION La visualisation de type A C'est la visualisation classique que l'on retrouve sur les postes manuels. Cette visualisation fournie deux indications quantitatives : • •
Le parcours sonore ( distance parcourue par l'onde jusqu'au réflecteur ) sur l'échelle horizontale. L'amplitude relative de la pression acoustique réfléchie sur l'échelle verticale.
L'étalonnage en base de temps est l'opération qui consiste à faire correspondre à l'échelle horizontale une profondeur de sondage. Les références à prendre sur un écho En théorie, n'importe quelle partie de l'écho peut-être prise comme référence pour réaliser les étalonnages en base de temps.
Une bonne pratique du contrôle par ultrasons suivant IS US 319 21 est d'utiliser systématiquement comme référence le pied de front montant ou pied gauche. Les étapes de l'étalonnage Quel que soit le type de traducteur étalonné (Ondes longitudinales ou transversales), l'opération se décompose en deux étapes distinctes : • •
Le réglage de la base de temps proprement dite : On fait correspondre à l'échelle horizontale de la visualisation une distance parcourue à la vitesse des ondes. Le calage du retard : On fait correspondre au point 0 de l'échelle horizontale une profondeur particulière (qui n'est pas nécessairement la profondeur 0 correspondant à la surface de la pièce).
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ETALONNAGE EN ONDES LONGITUDINALES Accès sur le bloc EN 12223 Pour l’étalonnage des traducteurs d’ondes longitudinales, trois accès sont possibles sur le bloc d’étalonnage N°1 : Accés par l’épaisseur 100 mm
Il est préférable de positionner le traducteur au centre du bloc et de chercher une position qui minimise l’importance des échos de falaise. Accès par l’épaisseur 25 mm
Accès complémentaire sur l’épaisseur de plexiglass
Cet accès ne doit servir qu’à titre d’indication, il n‘est pas normalisé. Si il existe sur le bloc, il correspond généralement à l’équivalent d’une épaisseur de 50 mm d’acier. Traducteur mono élément Choix de l’accès L’accès est choisi en fonction de la base de temps à réaliser. Il est préférable de prendre l’épaisseur du bloc la plus proche de la base de temps à réaliser, mais ce n’est pas une règle générale. La base de temps doit-être un multiple de l’épaisseur choisie. Règlage de la base de temps Le réglage de la base de temps a pour but de faire correspondre à la largeur de la visualisation une distance parcourue dans le matériau considéré. En fonction du type de poste, se réglage s’effectue différemment : • Avec un poste analogique, on joue sur le bouton de base de temps • Avec un poste numérique, on définit une base de temps et on ajuste la vitesse Dans tous les cas, il faut vérifier la concordance des échos de fonds successifs avec la visualisation. Exemple : Réglage d’une base de temps de 75 mm en OL sur l’épaisseur 25 mm du bloc. Position du traducteur :
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Repérer l’écho d’émission à l’aide du réglage du retard :
Amener le premier écho de fond à la graduation 0 de la visualisation à l’aide du bouton de retard (le retard, avec un poste numérique, est à ne pas confondre avec le retard palpeur) :
En jouant sur le bouton de base de temps et sur le bouton du retard, faire correspondre à la longueur de la visualisation autant d’intervalle entre échos de fond qu’il est nécessaire pour réaliser l’étalonnage désiré (trois ici dans notre exemple) :
Calage du retard En général, les postes numériques distinguent le retard d’une manière générale, qui s’exprime en unité de distance (mm), et le retard palpeur (propre à chaque palpeur). C’est le retard palpeur que l’on se doit de régler à cette étape. Sur les appareils analogiques, il n’existe qu’un seul bouton de retard. Ce réglage permet de faire correspondre au 0 de l’échelle horizontale une profondeur particulière, en général celle de la surface de la pièce :
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Traducteur bi éléments L’étalonnage des traducteurs bi éléments est identique à celui des traducteurs mono éléments. Il faut veiller à basculer le poste en position émission et réception séparée. Du fait d’un parcours dans le plexiglas plus élevé, l’écho d’émission n’est pas visible sur la visualisation une fois l’étalonnage terminé. ETALONNAGE EN ONDES TRANSVERSALES Règlage de la base de temps Le réglage de la base de temps (de la vitesse des ondes transversales avec un poste numérique) s’effectue à l’aide d’un traducteur d’ondes longitudinales sur l’épaisseur 91 mm de la cale en acier normalisée :
On a, du fait du rapport des vitesses entre les ondes longitudinales et transversales, l’équivalence suivante :
91 mm d’acier sont parcourus par des ondes longitudinales dans le même temps que 50 mm d’acier en ondes transversales. Il faut donc effectuer avec le traducteur OL une base de temps de N x 91 mm pour obtenir une base de temps de N x 50 mm en OT. Exemple : Une base de temps de 150 mm ( = 3 x 50 mm) en OT équivaut à 3 x 91 mm en OL. Trois intervalles de 91 mm en OL doivent concorder avec l’échelle horizontale de la visualisation :
Le réglage de la base de temps est indépendant de l’angle et du type de traducteur d’ondes transversales. Calage du retard Le réglage du retard doit se faire pour chaque traducteur d’ondes transversales. Pour les postes numériques, c’est la retard palpeur qui doit être ajusté et mémorisé. Pour les postes analogiques, il convient de recaler les traducteurs à chaque changement.
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Cette opération s’effectue sur les rayons de la cale d’étalonnage, ici par exemple sur le rayon de 100 mm :
Le parcours sonore de 100 mm est obtenu en déplaçant le traducteur sur la cale de manière à obtenir un écho maximum. On sait alors que l’écho correspond exactement à un parcours de 100 mm en ondes transversales. On recale donc le retard en positionnant l’écho obtenu à l’endroit ou doit apparaître un écho à 100 mm. Dans note exemple, ici pour une base de temps de 150 mm, c’est au 2/3 de l’écran :
PRATIQUE En ondes longitudinales Réaliser les étalonnages suivants à l’aide des épaisseurs de la cale cochées et s’exercer à la mesure des épaisseurs sur une cale à gradin :
Bases de temps
25 mm
25
X
50
X
75
X
100
X
100 mm
X
150
X
200
X
250
X
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Etalonnage en ondes transversales : Réaliser les étalonnages suivant : 100, 150, 200 et 250 mm avec les trois traducteurs d’angles
1.3
CARACTERISATION DES TRADUCTEURS
DETERMINATION DU POINT D'EMERGENCE Introduction Le point d’émergence est l’intersection de l’axe du faisceau et de la semelle du traducteur. La position de ce point change avec l’usure du traducteur. La norme française NFA 09320 impose la vérification du point d’émergence toute les prises de poste ou toute les huit heures suivant la méthode exposée ici.
Technique et gestuelle La détermination du point d’émergence s’effectue par la recherche de l’écho maximum sur le rayon de 100 de la cale NF EN 12 223.
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La prise de mesure est réalisée de la façon suivante :
Pratique Vérifier le point d’émergence de vos différents traducteurs. Vous effectuerez plusieurs fois la mesure afin de calculer une moyenne.
Traducteurs
70°
60°
45°
d
Pas ( p ) VERIFICATION DE L'ANGLE DE REFRACTION Introduction L’angle de réfraction est l’intersection de l’axe du faisceau et de la semelle du traducteur. La position de ce point change avec l’usure du traducteur. La norme française NFA 09320 impose la vérification du point d’émergence toute les prises de poste ou toute les huit heures suivant la méthode exposée ici.
Technique et gestuelle La détermination de l’angle de réfraction s’effectue par la recherche de l’écho maximum sur le rond de la cale NF EN 12 223
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La prise de mesure est réalisée de la façon suivante :
Cette méthode est utilisée pour les traducteurs 70° et 60°. Pour le traducteur 45°, il faut utiliser l’autre accès du bloc d’étalonnage :
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Calculs de l’angle de réfraction L’angle de réfraction se calcule de la façon suivante :
α = Arctan(b/a)
Avec : a=30 pour les traducteurs 60° et 70° b=70 pour le traducteur 45°.
b=L+p-35 Pratique Vérifier l’angle de réfraction réel de vos différents traducteurs. Vous effectuerez plusieurs fois la mesure afin de calculer une moyenne.
Traducteurs
70°
60°
45°
L L+p-35
α TRACE DES GRAPHES Le tracé des graphes sur une feuille transparente permet de situer les réflecteurs trouvés dans la pièce en examen. Le tracé se déduit directement de la mesure et du calcul des cotes a et b :
Un tracé tous les centimètres ou tous les ½ centimètres sur les deux axes permet de matérialiser la distance à partir de la face avant du traducteur et le parcours sonore :
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1.4 TRACE DES COURBES AMPLITUDE DISTANCE EN ONDES LONGITUDINALES SUIVANT NF EN 10160 Généralités La base de temps réalisée doit permettre de visualiser deux échos de fond. Pour les épaisseurs inférieures à 60 mm, on utilise généralement le traducteur MSEB de la boite standard fournie en formation. La cale d’étalonnage à utiliser est la cale à gradins percée de trous à fonds plats de diamètres 5, 8 ou 11 mm en fonction du niveau de qualité requis :
Pour chaque épaisseur de gradin, on distingue deux positions du traducteur : • •
Position 1 : réflexion sur le fond Position 2 : réflexion sur le trou à fond plat
Mode opératoire de tracé : • Rechercher le gradin sur lequel on obtient l’écho de fond maximum en position 1 (ce n’est pas toujours le gradin le moins épais) • Ajuster le gain de manière à amener le pic de cet écho de fond à 80% de la hauteur d’écran, noter le gain et faire un point au stylo sur l’écran pour marquer le pic de l’écho. • Sans changer le gain, se déplacer sur le gradin pour venir en position 2, en cherchant l’écho maxi sur le trou à fond plat. Marquer le pic de cette écho au stylo sur l’écran. • En conservant toujours le même gain, venir successivement sur chacun des autres gradins en position 1 et 2 et marquer au stylo les échos maxi sur les fonds et les trous à fond plat. • Joindre au stylo les points pour obtenir une courbe complète.
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La figure suivante illustre un exemple de CAD obtenue de cette manière :
EN ONDES LONGITUDINALES SUIVANT IS-US 319-21 Généralités La base de temps réalisée doit permettre de visualiser un échos de fond. Pour les épaisseurs inférieures à60 mm, on utilise généralement le traducteur MSEB de la boite standard fournie en formation. Le bloc d’étalonnage est à choisir parmi les blocs IS US 319-21 2nd édition. Mode opératoire de tracé : •
•
Rechercher le réflecteur qui donne l’écho le plus important (ce n’est pas toujours celui qui est à la profondeur la plus faible). Comme le traducteur pseudo-focalise suivant une ligne, il faut rechercher le maximum en translatant et en tournant le traducteur.
Ajuster le gain de manière à amener le pic de cet écho à 80% de la hauteur d’écran, noter le gain et faire un point au stylo sur l’écran pour marquer le pic de l’écho. • En conservant toujours le même gain, venir successivement sur chacun des autres réflecteurs et marquer au stylo les échos maxi. • Joindre au stylo les points pour obtenir une courbe complète. La figure suivante illustre un exemple de CAD obtenue de cette manière :
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EN ONDES TRANSVERSALES SELON IS-US 319-21 Généralités Le bloc d’étalonnage est à choisir parmi les blocs IS US 319-21 2nd édition, suivant les prescriptions du code et de l’épaisseur de la pièce à examiner (voir chapitres suivants). La technique fait appel à la recherche des échos maximums sur les réflecteurs dans les diverses positions. On distingue 4 positions du traducteur en incidence directe sur les blocs de référence, ici pour l’exemple sur le bloc N°1 :
Ainsi que 4 position dans le bond, en incidence indirecte :
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Mode opératoire de tracé : Les opérations suivantes sont à effectuer pour chacun des traducteurs utilisés : • Rechercher la position (1 2 ou 3) qui donne l’écho le plus important (ce n’est pas toujours la position 1 dans le cas du 45°). • Ajuster le gain de manière à amener le pic de cet écho à 80% de la hauteur d’écran, noter le gain et faire un point au stylo sur l’écran pour marquer le pic de l’écho. • En conservant toujours le même gain, venir successivement sur chacun des autres réflecteurs et marquer au stylo les échos maxi. • Lorsqu’un écho atteint une amplitude inférieure à 20% de la hauteur d’écran, il est nécessaire de revenir à la position précédente. On réajuste alors le gain de manière à amener le pic de cet écho à 80% de la hauteur d’écran, on note ce second gain et on fait un point au stylo sur l’écran pour marquer le pic de l’écho. Cette opération s’appelle un fractionnement de CAD. • Joindre au stylo les points pour obtenir une courbe complète. La figure suivante illustre un exemple de CAD obtenue de cette manière, avec un fractionnement de CAD :
Les chiffres en regard des points correspondent aux positions du traducteur sur le bloc. Il faut réaliser le nombre de points nécessaire pour couvrir le parcours sonore que l’on utilisera sur la pièce.
1.5 DIMENSIONNEMENT A –6 DB La technique de dimensionnement à –6 dB est employée par de nombreux textes de référence, comme l’IS-US 319-21 seconde édition et la NFEN 10160, par exemple. La figure suivante illustre les trois étapes de la technique : 1. Recherche de l’échos maximum sur le défaut, ajustement du gain de manière à amener le pic à 80% de la hauteur d’écran. 2. Déplacement latéral du traducteur jusqu’à observer une chute de la moitié de l’écho de défaut ( -6 dB ), première prise de position. 3. Déplacement latéral du traducteur dans l’autre direction jusqu’à observer une chute de la moitié de l’écho de défaut ( -6 dB ), deuxième prise de position
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CHAPITRE 2 CONTRÔLE EN ONDES LONGITUDINALES SUIVANT NF EN 10160 INTRODUCTION ETALONNAGES CONTRÔLE
2.1 INTRODUCTION GENERALITES Le contrôle en ondes longitudinales se pratique à divers stades de l’élaboration des produits ou structures. On distinguera : •
Les contrôles des produits de base à l’issue de leur fabrication, comme par exemple le contrôle des tôles suivant la norme de réception EN 10160. • Le contrôle des matériaux de base de part et d’autre d’un joint préalablement à un contrôle de soudure. Dans ce dernier cas, le contrôle a pour but de vérifier qu’il n’y pas de réflecteur dans la zone de déplacement des traducteurs OT. Cette précaution limite une part des risques liées à l’interprétation.
2.2 ETALONNAGES EN BASE DE TEMPS ET EN SENSIBILITE Traducteur et base de temps La base de temps réalisée doit permettre de visualiser deux échos de fond. Pour les épaisseurs inférieures à 60 mm, on utilise généralement le traducteur MSEB de la boite standard fournie en formation. Le détail de l’opération d’étalonnage en base de temps est décrit au chapitre précédent. Etalonnage en sensibilité ou amplitude Le bloc de référence à utilisée est la cale à gradins percée de trous à fonds plats de diamètres 5, 8 ou 11 mm en fonction du niveau de qualité requis. Le détail de l’opération de tracé des CAD sur ce bloc est décrit au chapitre précédent.
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TRANSFERT D’ATTENUATION Pour le contrôle d’un produit donné, le transfert d’atténuation s’effectue en ajustant le gain, de manière à amener le pic de l’écho de fond sur la courbe de variation des échos de fonds.
2.3 CONTROLE Généralités En fonction de la qualité et de l’épaisseur de la tôle, la norme définie différents balayages sur la surface. Il est nécessaire de se référer au texte ou à une spécification pour un cas industriel. Pour les exercices pratiques réalisés en formation, nous balayerons la totalité de la surface de la pièce par un accès, en appliquant un recouvrement de la moitié du diamètre de l’élément actif du traducteur. Dans les cas les plus courants, les traducteurs utilisés sont su type bi-éléments pseudo-focalisés. On veillera à déplacer ces traducteurs suivant l’orientation qui convient de manière à éviter de louper des indications à la profondeur de pseudo focalisation. Caractérisation des indications Il est nécessaire de se référer au texte de la norme ou à une spécification pour un cas industriel. Pour les exercices en formation, nous caractériserons tous les échos dont l’amplitude est supérieure à 25% de l’écho de référence, soit –12 dB. En pratique, il est donc nécessaire de réaliser la recherche en ajoutant 12 dB. Ainsi les échos notables seront ceux dont l’amplitude dépasse ou égale la CAD réalisée sur les trous de références à fonds plats. Les informations à fournir sont : • • •
La profondeur de l’indication, qui est donnée par le parcours sonore. Le pouvoir réfléchissant exprimé en pourcentage de l’écho de référence ou en décibels. La cartographie des indications à l’aide de la méthode à –6 dB.
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CHAPITRE 3 CONTRÔLE DE SOUDURES BOUT À BOUT INTRODUCTION CONTEXTE ET CHOIX TRACÉ DE L’ÉPURE ET CONTRÔLE D’ASPECT RÉGLAGES CONTRÔLE DU MÉTAL DE BASE TRANSFERT D’ATTÉNUATION EN ONDES TRANSVERSALES CONTRÔLE EN ONDE TRANSVERSALE
3.1 INTRODUCTION CONTEXTE ET CHOIX Généralités Les éléments qui sont fournis dans ce chapitre correspondent à une application de l’IS-US 319-21 2nd édition à l’arrêté du 24 mars 78. Une application précise dans un autre contexte que la formation nécessite la référence aux textes ou à une spécification de contrôle écrite par un agent COFREND niveau 3.
Les éléments qui suivent constituent une application des textes, tout cas particulier en industrie devra être envisagé avec l’intégralité du document A de l’IS-US 319-21. Le vocabulaire employé pour les défauts est issu de la norme NF EN ISO 6520-1. Outre les considérations précédentes, les prescriptions données ici concernent une soudure bout à bout sur tôle en acier non ou faiblement allié d’épaisseur comprise entre 15 et 40 mm. Les étapes du contrôle de la soudure sont les suivantes : • • • • •
Tracé de l’épure et contrôle d’aspect Choix des paramètres de contrôle Contrôle du métal de base Transfert d’atténuation en ondes transversales Contrôle en onde transversale
Choix des traducteurs, des techniques et des accès Pour nos conditions d’examen (niveau 2 de contrôle, épaisseur 15 à 40, recherche des défauts longitudinaux), l’ISUS 319-21 impose deux traducteurs dans le 1,25 bond par deux accès, soit 4 balayages :
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Dans les cas les plus courants, lorsque la pièce le permet, il est possible de travailler avec deux traducteurs dans le 0,75 bond par 4 accès, soit 8 balayages. Ce choix simplifie l’interprétation et limite les bases de temps à utiliser :
Le choix des traducteurs à utiliser est fonction de la préparation de l’assemblage : La recommandation impose un traducteur à l’angle de la préparation (45 ou 60). On choisira quasi systématiquement le traducteur 70° comme second traducteur, car c’est le plus efficace en contrôle au demi bond et pour les défauts perpendiculaires aux faces de palpage. Ces recommandations sont des minimum, rien n’empêche le contrôleur de passer un troisième palpeur pour confirmation.
3.2 CONTROLE D’ASPECT ET TRACE DE L’EPURE Contrôle d’aspect Même en l’absence d’une spécification de contrôle visuel qui permettrait d’accepter ou de refuser l’assemblage en fonction de critères, il est nécessaire de réaliser un contrôle d’aspect dont le résultat sera reporté sur le procès verbal. Ce contrôle, effectué avec le vocabulaire de la norme NF EN ISO 6520-1, rendra compte de tous les défauts de géométrie, d’aspect et de compacité qui sont de nature à conditionner ou gêner le contrôle de la soudure en ondes transversales. Le contrôleur renseigne ainsi le lecteur sur ses conditions de travail et d’interprétation. Ces observations permettent également au contrôleur de situer les problèmes qu’il va rencontrer et les techniques ou méthode qu’il devra mettre en œuvre. Tracé de l’épure L’épure est un des éléments qui permettra la localisation des réflecteurs dans l’assemblage. C’est un document de travail pour le contrôleur, il doit être représentatif de l’assemblage et être réalisé avec soin. L’épure est la coupe de la pièce à l’échelle 1, les élément suivants sont à prendre en compte et à reporter : • Epaisseur réelle du métal de base de part et d’autre de la soudure • Largeur de cordon, décalage éventuel des finition ou de la pénétration • Déformation angulaires et dés-accostage • Repérage des accès • Eventuellement une estimation de la préparation peut être utile Le métal de base est représenté au moins jusqu’à la limite de recul du traducteur :
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3.3 REGLAGES Réglage en base de temps Le réglage en base de temps dépend du traducteur et de la technique. Il est pratique d’utiliser l’épure et les graphes des traducteurs pour déterminer le parcours sonore utile. Les bases de temps peuvent être différentes d’un traducteur à l’autre. Le premier chapitre « Réglages et techniques de base » explique le détail de l’étalonnage en base de temps.. Réglage en sensibilité Le réglage en sensibilité s’effectue par tracé d’une CAD sur un bloc de référence IS-US 319-21. Le choix du bloc est donné par le tableau 3 de l’annexe C du document A : Tableau 3 annexe C du document A
Épaisseur "t" à contrôler
Caractéristiques du bloc de référence requis Épaisseur "to" (en mm)
N°
(en mm) 8 ≤ t ≤ 20
0
15
15 ≤ t ≤ 30
1
25
25 ≤ t ≤ 60
2
50
50 ≤ t ≤ 120
3
100
100 ≤ t ≤ 180
4
150
150 ≤ t ≤ 240
5
200
T > 240
6
Épaisseur réelle de la pièce
Le premier chapitre « Réglages et techniques de base » explique le détail du tracé des CAD.
3.4 CONTROLE DU METAL DE BASE GENERALITES But Le contrôle du métal de base préalable au contrôle en onde transversales de la soudure est destiné à s’assurer qu’il n’y a pas de défaut dans la zone de recul des traducteurs qui soit susceptible de gêner le contrôle. Détermination de la zone de contrôle La zone à examiner est la zone de recul des traducteurs d’angle. Elle est à déterminer à l’aide des graphes et de l’épure, en fonction des traducteurs utilisés et des techniques. ETALONNAGES EN BASE DE TEMPS ET EN SENSIBILITE Traducteur et base de temps La base de temps réalisée doit permettre de visualiser un écho de fond. Pour les épaisseurs inférieures à60 mm, on utilise généralement le traducteur MSEB de la boite standard fournie en formation. Le détail de l’opération d’étalonnage en base de temps est décrit au chapitre précédent.
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Etalonnage en sensibilité ou amplitude Le bloc d’étalonnage est à choisir parmi les blocs IS US 319-21 2nd édition de manière à ce que les réflecteurs englobent la mi-épaisseur du métal de base, par exemple pour une épaisseur de 20 mm :
Le bloc à choisir est donc ici le N°1 de 25mm d’épaisseur. TRANSFERT D’ATTENUATION Le transfert d’atténuation en onde longitudinale suivant l’IS-US 319-21 seconde édition se fait par comparaison d’écho de fond à parcours sonore identique. Comme l’épaisseur de la pièce n’est pas forcément identique à celle du bloc de référence, il est nécessaire de calculer le plus petit commun multiple des deux épaisseurs, et de réaliser une comparaison d’échos de fonds à ce parcours sonore. Exemple : Nous avons fait la CAD sur le bloc de référence N°1 de 25 mm d’épaisseur. La pièce à contrôler fait 30 mm d’épaisseur. On cherche le plus petit commun multiple des deux épaisseurs, c’est 150 mm. La comparaison devra donc se faire entre le 6ème échos sur le bloc de référence et le 5ème sur la pièce, car ceux-ci sont au même parcours sonore : • Bloc de référence (25 mm) : • Pièce : La démarche est donc la suivante : • •
6 x 25 = 150 mm 5 x 30 = 150 mm
On pose le traducteur sur le bloc de référence et on cherche le 6ème écho de fond à l’aide du réglage du retard. On ajuste le gain à la valeur Gdb1 qui permet d’amener le pic de cet écho à 80% de la hauteur d’écran. On pose le traducteur sur la pièce à contrôler, on cherche le 6ème écho de fond à l’aide du réglage de retard. On ajuste le gain à la valeur Gdb2 qui permet d’amener le pic de cet écho à 80% de la hauteur d’écran.
La valeur du transfert d’atténuation à retenir est : At=Gdb2-Gdb1
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CONTROLE Généralités Un balayage de la totalité de la zone de recul des traducteurs en onde transversales est requis. On applique un recouvrement de la moitié du diamètre de l’élément actif du traducteur. Dans les cas les plus courants, les traducteurs utilisés sont du type bi-éléments pseudo-focalisés. On veillera à déplacer ces traducteurs suivant l’orientation qui convient de manière à éviter de louper des indications à la profondeur de pseudo focalisation. Caractérisation des indications On caractérisera tous les échos dont l’amplitude est supérieure à 50% de l’écho de référence, soit –6 dB. En pratique, il est donc nécessaire de réaliser la recherche en ajoutant 6 dB. Ainsi les échos notables seront ceux dont l’amplitude dépasse ou égale la CAD réalisée sur le bloc de référence. Les informations à fournir sont : • • •
La profondeur de l’indication, qui est donnée par le parcours sonore. Le pouvoir réfléchissant exprimé en pourcentage de l’écho de référence ou en décibels. La cartographie des indications à l’aide de la méthode à –6 dB.
3.5 TRANSFERT D’ATTENUATION EN ONDES TRANSVERSALES Le transfert d’atténuation s’effectue, en IS-US 319-21 suivant la méthode par transmission dite « en V ». Le principe en est de comparer un écho de transmission dans le bloc de référence à un écho de transmission dans la pièce à contrôler. On veillera, autant que faire se peut, à faire passer le faisceau ultrasonore au travers de la soudure. C’est en effet en zone affectée thermiquement et en zone fondue que la différence d’atténuation est susceptible d’être la plus importante. Comme l’épaisseur des pièces n’est pas forcément identique, c’est la CAD du traducteur utilisée qui servira de référence. Réalisation pratique : •
• •
Choisir à l’aide de l’épure et des graphe un angle de traducteur qui permette de d’obtenir un écho de transmission au travers de la soudure :
On veillera à ce que le rebond ne se fasse pas sur la pénétration ou la finition de la soudure. Régler le poste pour l’angle ainsi déterminé et sélectionner l’option émission et réception séparée. Connecter deux traducteurs de l’angle choisi. Chercher l’écho de transmission maximum sur le bloc de référence :
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Amener le pic de cet écho au niveau de la CAD de l’angle des traducteurs utilisés :
•
On note le gain Gdb1 nécessaire. Chercher l’écho de transmission maximum sur la pièce :
Amener le pic de cet écho au niveau de la CAD de l’angle des traducteurs utilisés :
On note le gain Gdb2 nécessaire. La correction d’atténuation est égale à : At = Gdb2 – Gdb1 Remarques : • • •
Il arrive parfois que les deux échos de transmission ne tombent pas sur la même fraction de CAD. Dans ce cas, il suffit de retrancher ou d’ajouter la différence de gain entre les deux fractions de CAD. Il est utile de répéter l’opération en divers endroits de la pièce à contrôler, de manière à être sûr que la mesure n’a pas été prise sur une zone de défaut. La correction d’atténuation obtenue est valable pour tous les traducteurs en ondes transversales.
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3.6 SONDAGE DE LA SOUDURE PASSAGE DES TRADUCTEURS D’ANGLE Balayage Les 4 ou 8 balayages à réaliser concernent la totalité de la longueur de la soudure. Un recouvrement de la moitié de la largeur de l’élément actif est prescrit. Le contrôle doit concerner la zone fondue et la zone affectée thermiquement sur au moins 10 mm de part et d’autre. Ordre de passage L’ordre préférentiel de passage des traducteurs dépend de l’assemblage, de la préparation, du procédé de soudage, de la géométrie, et d’une manière générale du type de défaut le plus probablement présent dans la soudure. En pratique, pour la très grande majorité des assemblages, il est préférable de commencer par le traducteur 70°. C’est le traducteur qui fournit le plus de réflecteurs dans le demi bond. C’est également celui qui permet le plus facilement de lever les doutes concernant les échos de géométrie. Les traducteurs 45° et 60° sont particulièrement adaptés au contrôle des manques de fusion sur bord de chanfrein, souvent avec une technique dans le bond.
Il faut retenir que le traducteur 60° est inadapté au contrôle des pénétrations : il est sujet à de multiples transformations d’ondes. LOCALISATION, DIMENSIONNEMENT ET POUVOIR REFLECHISSANT Localisation dans la coupe La localisation dans la coupe s’effectue à l’aide des graphes et de l’épure :
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Dimensionnement longitudinal Le dimensionnement longitudinal se réalise suivant la méthode à –6 dB décrite au chapitre 1.
Pouvoir réfléchissant Le pouvoir réfléchissant est évalué par rapport à la CAD, on l’exprime en dB pour l’IS-US 319-21. On le calcul à l’aide du gain Gdb1 nécessaire pour amener le pic de l’écho de défaut au niveau de la CAD :
En connaissant le gain de référence, il vient : Pouvoir réfléchissant = Gain de référence – Gdb1 Un pouvoir réfléchissant négatif indique que le réflecteur dans la pièce est moins réfléchissant que le trou du bloc de référence. Un pouvoir réfléchissant positif indique que le réflecteur dans la pièce est plus réfléchissant que le trou du bloc de référence. CARACTERE VOLUMIQUE OU NON VOLUMIQUE DE L’INDICATION Introduction C’est le document B de L’IS-US 319-21 2nd édition qui fixe les modalités de détermination du caractère du défaut. Ce texte a une portée générale il est inapplicable sans les prescriptions d’un code, d’une norme ou d’un cahier des charges. Les éléments qui suivent sont donc issues de l’application de la recommandation avec comme critères les spécifications de l’arrêté du 24 mars 1978. Il faut noter que l’application du document B ne se limite pas aux procédures cascades.
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IS-US 319-21 2nd édition appliqué et arêté du 24/03/78
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CRITERES D’ACCEPTATION SUIVANT AM 24/03/78 Sont inacceptables, sauf justifications appropriées : - les défauts plans ; - les soufflures et les inclusions dont les dimensions sont hors des limites dans le tableaux v.
TABLEAU V LONGUEUR MAXIMALE ADMISSIBLE VALEUR DE L'AMPLITUDE Maximale Hd de l'écho de défaut de l'indication relative à un défaut ou à un groupement (1) de défauts pour un coefficient de soudure égal à : comparé à l'amplitude Hr de l'écho sur le trou du bloc de référence 1 0,85 Millimètres Millimètres Hr < Hd
20
40
Hr/2 < Hd ≤ Hr
30
60
Hr/4 < Hd ≤ Hr/2
40
80
Hd ≤ Hr/4
Les défauts continus de longueur supérieure à 80 mm font l'objet d'examens complémentaires de manières à déterminer leur nature.
(1) Deux indications relatives à des défauts sont considérées comme n'en constituant qu'une seule si la distance qui les sépare n'excède pas 6 fois la longueur de la plus petite.
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ELEMENTS A RENSEIGNER SUR LE PROCES VERBAL
CONTROLE VISUEL :
Piqûres, soudure irrégulière, surépaisseur excessive, caniveaux. CONDITIONS DE TRAVAIL : (les valeurs fournies sont des exemples)
Traducteur Base de temps (en mm)
Gain de la CAD (en dB)
Atténuation (en dB)
Gain de référence (en dB) =Gain de la CAD + Atténuation
Gain d’enregistrement (en dB) =Gain de référence + 6 dB en OL ou
CAD 1 CAD 2 CAD 3
CAD 1
CAD 2
+ 12 dB en OT CAD 3 CAD 1 CAD 2 CAD 3
MSEB4
50
32
/
/
4 dB
36
/
/
42
/
/
MWB70
100
36
48
/
6dB
42
54
/
54
66
/
MWB45
100
26
38
/
6dB
32
44
/
44
56
/
30
42
/
6dB
36
48
/
48
60
/
MWB60
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RELEVE CARTOGRAPHIQUE DES INDICATIONS DETECTEES :
Repère
Accès
Traducteur
Pouvoir réfléchissan t maximum
Décision
Nature
Non volumique
1
C/D/E
70/45
CAD + 8 dB
X (étape 2)
-
-
-
-
-
Volumique Conform e
Non Conforme
X -
-
-
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CHAPITRE 4 FICHE D'INSTRUCTION EXEMPLE DE FICHE D’INSTRUCTION
I ) ORDRE DE MISSION :
Lieu et date d'intervention Personne a contacter
II ) DOCUMENTS DE REFERENCE • IS.US 319.21 (2ème édition Juin 1995) :Recommandations concernant le contrôle manuel par ultrasons des soudures à pleine pénétration • NF A 09-310 (Septembre 1987) : Bloc d'étalonnage • NF A 09-320 (Juin 1984) : Vérification simple en service des appareillages de contrôle manuel par ultrasons des produits métalliques • A 09-322 (Mai 1985) : Caractérisation des traducteurs ultrasonores à usage industriel • NF EN ISO 6520 –1 (Décembre 1999) : Classification des défauts dans les soudures par fusion des métaux, avec commentaires explicatifs • NF EN 473 (Avril 1993) : Qualification et certification du personnel en contrôle non destructifs • Spécification COFREND n° ?
III ) MATERIEL UTILISE • Poste de contrôle par ultrasons Marque: Type: • Câbles coaxiaux • Traducteur d'onde longitudinale Marque : Type : Fréquence: Diamètre de l'élément actif :
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• Traducteurs d'ondes transversales Marque : Type : Fréquence : Diamètre de l'élément actif : • Bloc d'étalonnage type • Bloc de référence n° • Pâte de couplage :
marque :
type :
IV ) ETENDUE DU CONTRÔLE • Examen de la zone fondue; de la zone de liaison et de 10 mm de part et d'autre de la soudure (zone affectée thermiquement) • Le contrôle de la soudure sera effectué sur toute la longueur soudée.
V ) DESCRIPTIF DE L'ASSEMBLAGE • Voir Annexe 1
VI ) MODE OPERATOIRE 1) Contrôle visuel
2) Contrôle du métal de base Etendue du contrôle : accès Longueur : 100 % de la longueur soudée Largeur de la zone de balayage: ………. (voir Annexe 1) Traducteur :……. Etalonnage de la base de temps : …….mm Etalonnage de la sensibilité : tracé d'une courbe amplitude distance (CAD)sur le bloc de référence n° …. Vérification de l'atténuation : selon la méthode par comparaison de l'amplitude d'un écho de fond à parcours ultrasonore identique entre la pièce à contrôler et le bloc de référence n° …. Caractérisation des indications : Localisation Evaluation du pouvoir réfléchissant maximum Evaluation de la longueur de l'indication : méthode conventionnelle à -6 dB Seuil de notation: PR ≥ 50 % de la CAD (après correction de l'atténuation)
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3) Contrôle de la soudure b) Contrôle en ondes transversales Etendue du contrôle : accès:….. Longueur : 100 % de la longueur soudée à contrôler Largeur de la zone de balayage : 0 - 1 bond (voir Annexe 1) Traducteurs :…… Etalonnage de la base de temps pour chaque traducteur: ………………….. ………………….. Etalonnage en sensibilité : tracé des CAD sur le bloc de référence n° …. Détermination de la correction de transfert : selon la méthode en "V" dite par transmission entre la pièce à contrôler et le bloc de référence n° …. Caractérisation des indications : Localisation Evaluation du pouvoir réfléchissant maximum Evaluation de la longueur de l'indication : méthode conventionnelle à -6 dB Classification des indications volumique / non volumique : voir Document B IS.US.319.21 Seuil de notation: PR ≥ 25 % de la CAD (après correction de l'atténuation)
4) Rédaction du PV d'examen Le rapport d'examen devra faire apparaître les éléments suivants : - les caractéristiques de l'assemblage contrôlé - le matériel utilisé - les codes ou spécifications qui régissent le contrôle - les conditions d'exécution - le relevé cartographique des indications détectées ainsi que toutes les caractéristiques permettant d'appliquer ultérieurement les critères d'acceptation, à savoir : le pouvoir réfléchissant, la dimension et la nature
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ANNEXE 1
MSEB4
MSEB4
20
MWB 70,45
côté 1
MWB 70,45
côté 2
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CHAPITRE 5 FICHE D'EVOLUTION DES DEFAUTS
1 Pièce soumise à des sollicitations cycliques alternées
Compression / traction Torsion Flexion
2
Pièce ayant fait l’objet de modifications
Elimination du défaut Réparation Remplacement de la pièce
3
Pièce ayant pu subir une :
Une forte corrosion Un grenaillage Un martelage
4
Pièce soumise à une sollicitation dynamique
Choc mécanique Onde de choc
5
Pièce soumise à une sollicitation thermique
Choc thermique
0
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