Qu’est-ce que le test par ultrasons

Qu’est-ce que le test par ultrasons – Une méthode CND pour voir à l’intérieur des matériaux

Le contrôle par ultrasons ou également appelé UT est une méthode de contrôle non destructif (CND) volumétrique. Contrairement aux méthodes d’inspection de surface, l’UT permet de trouver des défauts à l’intérieur du matériau. Des ondes sonores à haute fréquence sont envoyées dans le matériau avec un transducteur à ultrasons. Les ultrasons qui se reflètent sur les défauts du matériau sont rendus visibles dans un graphique. Les tests par ultrasons donnent un aperçu de la profondeur, de la taille, de la nature et de l’orientation des indications détectées. L’épaisseur du matériau, telle que l’épaisseur de paroi des tuyaux, peut également être mesurée. 

U machine

Comment fonctionne le test par ultrasons ?

Dans les tests par ultrasons, un transducteur à ultrasons connecté à une machine de diagnostic est passé sur l’objet inspecté. Le transducteur est généralement séparé de l’objet à tester par un couplant (tel que de l’huile) ou par de l’eau, comme dans les tests d’immersion.

Cependant, lorsque les tests par ultrasons sont effectués avec un transducteur acoustique électromagnétique (EMAT), l’utilisation de couplant n’est pas requise.

Principe des tests par ultrasons (UT)

Comme on le voit dans la figure ci-dessous, côté gauche : Une sonde UT envoie une onde sonore (ondes ultrasonores) dans le matériau. Il y a deux indications, l’une provenant de l’impulsion initiale de la sonde et la seconde due à l’écho de paroi arrière généré par la sonde. En présence d’un défaut qui tombe dans les ondes sonores envoyées par la sonde (comme indiqué dans la figure ci-dessous, côté droit) un défaut crée une troisième indication et réduit simultanément l’amplitude de l’indication de la paroi arrière. La profondeur du défaut est déterminée par le rapport D/Ep. Ici, Ep est l’épaisseur du matériau et son épaisseur correspondante est affichée sur l’écran de la machine UT, comme nous pouvons le voir sur l’image ci-dessous.

Principe des tests par ultrasons (UT)

Types d’ondes ultrasonores

Les ondes sonores utilisées en UT ont quatre types principaux :

1. Les ondes longitudinales  oscillent dans le même sens que la propagation de l’onde. La densité de ces ondes fluctue au fur et à mesure qu’elles se déplacent. Ces ondes peuvent traverser des liquides, des gaz et des solides par des mouvements de compression et d’expansion.

2. Les ondes de cisaillement  sont également appelées ondes transversales. Dans ce type, les particules vibrent et se déplacent à angle droit par rapport à la direction de propagation de l’onde. Ces ondes sont plus fortes dans les solides que dans les autres états de la matière, bien qu’elles soient généralement plus faibles par rapport aux ondes longitudinales.

3. Les ondes de surface sont également appelées ondes de Rayleigh. La vibration des particules de ces ondes se présente sous la forme d’une orbite elliptique. Ces ondes sont extrêmement sensibles aux irrégularités et défauts de surface. Ils sont également bons pour suivre les courbes et sont utiles dans les endroits où les autres vagues ne peuvent pas atteindre.

4. Les ondes d’agneau sont également appelées ondes de plaque. Elles sont similaires aux ondes de Rayleigh, mais ne peuvent pas être générées en morceaux épais. Ils nécessitent des pièces plates qui n’ont que quelques longueurs d’onde d’épaisseur.

Types de balayage dans les tests par ultrasons

Les données ultrasonores peuvent être collectées et affichées dans un certain nombre de formats différents. Les trois formats les plus courants sont connus dans le monde des END sous le nom de   présentations A-scan ,  B-scan  et  C-scan . Chaque mode de présentation offre une manière différente de regarder et d’évaluer la région du matériel inspecté. Les systèmes de balayage à ultrasons informatisés modernes peuvent afficher les données sous les trois formes de présentation simultanément.

Avantages et limites des tests par ultrasons

Avantages des tests par ultrasons :

  1. Pouvoir pénétrant élevé
  2. Haute sensibilité
  3. Habituellement, une seule surface doit être accessible
  4. Aperçu de la taille, de l’orientation, de la forme et de la nature des défauts
  5. Non dangereux pour les opérations ou le personnel à proximité
  6. Équipement portatif
  7. Peut être utilisé dans une configuration automatisée
  8. Résultats immédiats des tests

Limites des tests par ultrasons :

  1. La surface doit être accessible pour transmettre les ultrasons
  2. Habituellement, un couplant (gel ou huile) est nécessaire pour permettre un transfert sans interférence des ultrasons
  3. Les objets qui ont une surface rugueuse ou qui sont très petits, minces ou non homogènes sont difficiles à inspecter
  4. La fonte et autres matériaux à gros grains sont difficiles à inspecter en raison de la faible transmission du son et du bruit de signal élevé
  5. Les défauts linéaires orientés parallèlement à la direction du faisceau sonore peuvent passer inaperçus
  6. Des étalons de référence sont nécessaires pour l’étalonnage des équipements et pour la caractérisation des défauts