Les techniques d'inspection par ultrasons les plus courantes impliquent l'utilisation d'ondes de volume, où les limites de la structure ne sont que des réflecteurs qui ne modifient pas fondamentalement le mode de propagation. Les ondes de volume ne possèdent que deux modes : longitudinal et transversal, et sont généralement utilisées pour inspecter les zones proches du transducteur.
Le contrôle par ondes guidées (GW), quant à lui, est une technique dans laquelle les ondes ultrasonores se propagent à travers les limites d'une structure, ces limites influençant activement le mode de propagation. Contrairement aux ondes de volume, il peut exister des centaines de modes d'ondes guidées avec des vitesses et des fréquences différentes sur une structure donnée. Le nombre de modes augmente de façon exponentielle la complexité de l'analyse, mais ouvre également la voie à d'innombrables nouvelles applications du contrôle ultrasonore.
Étant donné que les limites de la structure permettent aux ondes ultrasonores de parcourir de longues distances avec peu de perte d'énergie, l'une des applications les plus courantes des ondes guidées consiste à couvrir de longues étendues de matériau à partir d'un seul point d'inspection. Ces applications sont communément appelées LRUT (Long Range UT) et MRUT (Medium Range UT), selon la distance couverte. Dans cette classification, le contrôle ultrasonore courte portée est utilisé exclusivement pour les techniques d'ondes de volume (faisceau normal, faisceau incliné), car elles servent généralement à inspecter la zone située immédiatement sous ou à proximité immédiate du transducteur.
Le contrôle ultrasonore longue portée (LRUT) désigne l'utilisation d'ondes guidées pour l'inspection de structures cylindriques creuses, telles que les tuyaux et les tubes, à l'aide d'une couronne de transducteurs placée autour de la structure. L'interaction de tous les faisceaux provenant des différents transducteurs contenus dans la géométrie du tube crée un front d'onde unifié qui remplit la section du tube et permet de parcourir de longues distances. Selon le matériau du tube et les conditions aux limites de l'interface (par exemple, revêtements de tube, sol/ciment environnant, liquides ou solides à l'intérieur du tuyau), les anneaux LRUT peuvent être utilisés pour inspecter jusqu'à environ 100 m (300 pieds) devant et derrière l'anneau d'inspection.
Les deux types d'anneaux LRUT commerciaux disponibles sont piézoélectriques et EMAT magnétostrictifs. Dans le cas des systèmes piézoélectriques, les transducteurs sont couplés par pression ou collés sur le tuyau. Sur les systèmes EMAT magnétostrictifs, une fine bande hautement magnétostrictive en FeCo ou matériau similaire est également couplée par pression ou fixée par ruban adhésif/colle sur le tube, et une bobine EMAT est placée par-dessus pour générer les ultrasons sur la bande, qui sont ensuite transmis au composant.
Notre système VOLTA LRUT est conforme à l'appendice F de la partie 192 du Code of Federal Regulations — Critères pour la réalisation d'évaluations d'intégrité par contrôle ultrasonore par ondes guidées (GWUT).
Le contrôle ultrasonore à moyenne portée (MRUT) est un terme introduit au cours de la dernière décennie pour différencier les techniques d'ondes de volume (courte portée) du LRUT. Le MRUT utilise des modes de Lamb ou des ondes de cisaillement horizontal et peut être utilisé pour inspecter des tubes et des tuyaux, ainsi que des plaques, des réservoirs et d'autres structures non circulaires. Alors que le LRUT nécessite une analyse complexe de modes tubulaires multimodaux (flexionnels, longitudinaux et torsionnels), le MRUT utilise des formulations d'ondes guidées à capteur unique, beaucoup plus simples à calculer et à interpréter. La distance couverte par le MRUT varie en fonction de l'ouverture du capteur et du diamètre du tube, mais en raison de la divergence du faisceau, la couverture maximale est d'environ 2,7 m (9 pieds) dans les tubes, et de 5 m (16 pieds) dans les plaques et les réservoirs. Outre une interprétation plus aisée, les principaux avantages du MRUT par rapport au LRUT sont une zone morte plus réduite (généralement inférieure à 50 mm contre 1 à 2 m pour le LRUT) et une résolution ainsi que des capacités de détection des défauts supérieures, pouvant être jusqu'à dix fois plus élevées que celles du LRUT.
Il n'existe pas de limite théorique quant à l'épaisseur maximale pouvant être inspectée par ondes guidées, mais pour des raisons pratiques, la limite est souvent fixée à environ 1 pouce (25 mm). Des épaisseurs allant jusqu'à 1,5 pouce (37 mm) sont possibles, mais la présence de modes multiples peut rendre l'interprétation difficile.
Les ultrasons dans les ondes guidées EMAT peuvent être générés selon deux méthodes :
Comme expliqué dans la section Technologie EMAT, pour les ondes guidées par force de Lorentz, des ondes ultrasonores sont induites dans un objet à tester grâce à deux champs magnétiques interagissant au sein du capteur EMAT. Un champ à haute fréquence (RF) généré par des bobines électriques interagit avec un champ basse fréquence ou statique généré par des aimants pour produire une force de Lorentz, de manière similaire à un moteur électrique.
Cette perturbation est transmise au réseau cristallin du matériau, produisant une onde élastique. Dans un processus réciproque, l'interaction des ondes élastiques en présence d'un champ magnétique induit des courants dans le circuit de la bobine EMAT réceptrice.
Les techniques utilisant les forces de Lorentz (telles que la technique MRUT-Lamb) nécessitent que les capteurs soient à proximité immédiate de la pièce, mais elles peuvent tolérer un certain décollement dû aux revêtements ou à la contamination. Bien que cela varie en fonction de la fréquence, les techniques MRUT-Lamb peuvent généralement supporter un décollement allant jusqu'à 3 mm.
La méthode brevetée d'ondes guidées d'Innerspec, qui utilise la magnétostriction pour produire des ondes ultrasonores, nécessite l'adhérence d'une bande magnétostrictive (en FeCo) sur la pièce inspectée. Cette bande peut être couplée par pression ou fixée à l'aide d'un ruban adhésif ou de colle sur la pièce.
Avec le capteur magnétostrictif, l'inspecteur fait glisser un aimant permanent sur la bande magnétostrictive (dans la direction d'inspection du capteur). Cette action génère un champ magnétique polarisé sur la bande. L'interaction entre ce champ magnétique polarisé et le champ dynamique induit par le flux de courant tangentiel dans la bobine du capteur crée des contraintes magnétostrictives sur la bande. À son tour, cette contrainte induit des ondes ultrasonores dans la bande magnétostrictive, qui sont ensuite transférées au réseau cristallin du matériau inspecté.
Les techniques magnétostrictives (telles que la technique MRUT avec modes d'ondes de cisaillement horizontal) nécessitent l'application d'une bande sur le matériau de base. Le matériau peut être recouvert de peinture ou d'époxy, à condition que le revêtement soit dur et fortement adhérent à la pièce. Une fois la bande correctement appliquée sur le tuyau, l'épaisseur du revêtement n'a plus d'importance.
La technique MRUT-Lamb est une méthode à ondes guidées utilisant les ondes de Lamb pour générer des balayages ultrasonores. Les ondes de Lamb sont générées par la force de Lorentz EMAT. La technique MRUT-Lamb peut être utilisée selon deux configurations différentes :
Caractéristiques de la technique MRUT-Lamb :
• Portée | Jusqu'à environ 5 pi de chaque côté du capteur.
• Vitesse de balayage | Jusqu'à 1” par seconde.
• Revêtements | Inspection de revêtements jusqu'à 0,125” (3,0 mm).
La technique MRUT-SH est une méthode à ondes guidées utilisant des ondes de cisaillement horizontales (SH) pour générer des balayages ultrasonores. Les ondes SH sont générées par force magnétostrictive, grâce à l'application d'une bande magnétostrictive (bande MS). Comme un seul capteur est utilisé à la fois pour l'émission et la réception (mode écho-impulsion), il détecte les réflexions provenant des défauts le long du matériau.
La technique MRUT-SH offre une augmentation de 30 à 40 dB en amplitude par rapport à la technique MRUT-Lamb.
Caractéristiques de la technique MRUT-SH :
• Portée | Jusqu'à environ 3 m (~10 pi) de chaque côté du capteur.
• Vitesse de balayage | Jusqu'à 1” par seconde.
• Revêtements | Inspection de revêtements jusqu'à 0,030” (0,75 mm).
Consultez ce document pour en savoir plus sur l'inspection par techniques MRUT :
Les options LRUT (Long Range UT) d'Innerspec incluent une version simplifiée avec un simple ruban circonférentiel pour la transmission et la réception axisymétriques, ainsi qu'une version plus sophistiquée offrant une focalisation synthétique via un scanner pour la réception. Ces modes d'ondes sont optimisés pour l'inspection longue distance des canalisations.
Contrairement aux bagues conventionnelles, l'outil LRUT d'Innerspec ne crée pas de modes de flexion lors de la transmission grâce à la charge uniforme sur la circonférence générée par le ruban.
Lors de la réception, en revanche, les défauts généreront naturellement des modes de flexion puisqu'ils ne sont pas répartis uniformément sur la circonférence. Le scanner LRUT d'Innerspec est capable d'effectuer des arrêts discrets en fonction du nombre maximal de modes de flexion torsionnelle pouvant exister selon la géométrie et la fréquence du tuyau. Les données complètes issues des « n » arrêts sont utilisées pour résoudre le maximum de modes de flexion possibles, offrant ainsi une focalisation et une résolution bien supérieures.
À titre d'exemple, une bague traditionnelle haute densité à 16 canaux pourra offrir une résolution maximale de 22,5º (45º pour une bague conventionnelle à 8 canaux), tandis que sur un tuyau de 8 pouces, le scanner LRUT d'Innerspec effectuera 40 arrêts, ce qui équivaut à une résolution circonférentielle de 9º. En plus d'une meilleure focalisation, le mode d'onde axisymétrique offrira également une zone morte plus réduite et une plus grande pénétration. Lors d'expériences, des défauts typiques de 1,5 % de la section transversale (CSA) et moins peuvent être détectés dans des conditions idéales.
MRUT :
LRUT :
Oui, l'onde peut se propager au-delà des coudes. Cependant, la précision, la résolution et la sensibilité sont affectées, selon la technique utilisée.
Oui, l'une des fonctionnalités les plus importantes de VOLTA est la possibilité de combiner les techniques :
En appliquant un délai séquentiel entre les impulsions de deux bobines :
La technique MRUT-SH nécessite l'application d'une bande magnétostrictive (bande MS) afin de générer la force magnétostrictive requise. La bande MS peut être fixée selon la méthode suivante :
Options de collage de la bande MS
Ruban adhésif double face – Standard (Réf. 027V0086)
Ruban adhésif double face – Matériau rugueux (Réf. 027V0083)
Époxy (Réf. 116V0052)
