Evident LogoOlympus Logo
Documentation
Notes d’application
Retour aux ressources

Inspection par ultrasons à température élevée


Contexte : La plupart du temps, la recherche de défauts par ultrasons et les mesures d’épaisseur sont effectuées à des températures ambiantes normales. Toutefois, le matériau à inspecter est parfois très chaud. Ces situations se présentent le plus souvent dans l’industrie de processus où il est impératif d’inspecter des tuyaux et des réservoirs métalliques chauds sans interrompre leur utilisation pour les laisser refroidir. L’industrie de la fabrication doit aussi gérer ces contraintes. En effet, on y inspecte des matériaux chauds, comme des tuyaux en plastique extrudé ou du plastique thermoformé immédiatement après la fabrication, ou des lingots de métal ou de fonte avant qu’ils ne soient complètement refroidis. Les sondes à ultrasons conventionnels supportent des températures aussi élevées que 50 °C. À plus haute température encore, elles finissent par subir des dommages permanents causés par un décollement interne par expansion thermique. Si l’inspection vise des matériaux d’une température supérieure à 50 °C, il faut utiliser des sondes et des techniques d’inspection spécifiques.

La présente note d’application contient des renseignements faciles à consulter sur la sélection de sondes et de couplants destinés à l’inspection à température élevée, ainsi que d’importantes considérations sur leur utilisation. Elle passe en revue l’inspection par ultrasons conventionnels à des températures s’élevant jusqu’à environ 500 °C. Pour les applications de recherche impliquant des températures encore plus élevées, on utilise des techniques par ondes guidées très spécialisées. Ces techniques n’entrent pas dans le cadre de la présente note d’application.

1. Sondes
Les sondes pour l’inspection à température élevée d’Olympus appartiennent à deux catégories : les sondes à émission-réception séparées et les sondes à lignes à retard. Dans les deux cas, le matériau des lignes à retard (placé à l’intérieur pour les sondes à émission-réception séparées) sert d’isolant thermique entre l’élément actif de la sonde et la surface chaude de la pièce à inspecter. Pour des raisons de conception, la gamme de produits standard ne comporte pas de sondes pour l’inspection à température élevée ou de sondes d’immersion. Les sondes à lignes à retard et à émission-réception séparées pour l’inspection à température élevée sont offertes pour les applications de recherche de défaut et les mesures d’épaisseur. Comme pour toute inspection par ultrasons, le choix de la meilleure sonde à utiliser pour une application précise dépend des exigences spécifiques de l’inspection : matériau, gamme d’épaisseurs, température ; pour la recherche de défauts, il faut s’appuyer sur le type et la taille des défauts recherchés.

(a) Mesure d’épaisseur
Les applications les plus courantes en matière de mesure d’épaisseur à haute température sont le contrôle de la corrosion et la mesure de l’épaisseur résiduelle de la paroi métallique de tuyaux et de réservoirs chauds à l’aide de mesureurs d’épaisseur comme le 38DL PLUS et le 45MG. La plupart des sondes conçues pour les mesureurs d’épaisseur de la corrosion d’Olympus conviennent aux inspections à température élevée. Très populaires, les sondes de la série D790 résistent à des températures aussi élevées que 500 °C. Pour accéder à la liste complète de sondes à émission-réception séparées destinées à la mesure d’épaisseur de la corrosion, incluant les spécifications en matière de températures, cliquez sur le lien suivant : Sondes à émission-réception séparées pour la mesure de la corrosion.

Pour les applications de précision à l’aide des appareils 38DL PLUS ou 45MG avec option logicielle pour sonde monoélément, comme la mesure des plastiques chauds, toutes les sondes à lignes à retard Microscan standard de la série M200 (y compris les sondes par défaut M202, M206, M207 et M208) peuvent être équipées de lignes à retard spécialement conçues pour les températures élevées. Les lignes à retard DLHT-1, -2 et -3 peuvent être utilisées sur des surfaces d’une température maximale de 260 °C. Les lignes à retard DLHT-101, -201 et -301 peuvent être utilisées sur des surfaces d’une température maximale de 175 °C. Ces lignes à retard sont énumérées dans le tableau d’option des lignes à retard.

Pour les applications difficiles nécessitant l’utilisation de sondes à basse fréquence permettant une bonne pénétration, il est aussi possible d’utiliser les sondes amovibles Vidéoscan et les lignes à retard appropriées à la température élevée avec les appareils 38DL PLUS et 45MG équipés de l’option logicielle de haute pénétration. Des configurations de sondes personnalisées seront requises. Les lignes à retard standard pour cette gamme de sondes peuvent être utilisées sur des surfaces d’une température maximale de 480 °C. Pour accéder à la liste complète de sondes et de lignes à retard, cliquez sur le lien suivant : Sondes à lignes à retard amovibles.

(b) Recherche de défauts
Les applications de recherche de défauts à température élevée, tout comme les applications de mesure d’épaisseur à température élevée, utilisent généralement des sondes à émission-réception séparées ou à lignes à retard. Toutes les sondes Olympus destinées à la recherche de défauts offrent la capacité d’inspection à température élevée. Les sondes à émission-réception séparées à étendue élargie, celles manipulées avec l’index ou celles munies d’un protecteur de connecteurs placé au ras du boîtier qui ont une fréquence maximale de 5 MHz peuvent être utilisées jusqu’à une température approximative de 425 °C; les sondes ayant une fréquence supérieure à 5 MHz (7,5 et 10 MHz) peuvent être utilisées jusqu’à une température approximative de 175 °C. Pour accéder à la liste complète de sondes de cette catégorie, cliquez sur le lien suivant : Sondes à émission-réception séparées pour la recherche de défauts.

Toutes les sondes à ligne à retard amovible Vidéoscan peuvent être utilisées avec les lignes à retard appropriées à l’inspection à température élevée lors d’applications de recherche de défauts. Les lignes à retard proposées pour cette gamme de sondes peuvent être utilisées sur des surfaces d’une température maximale de 480 °C. Pour accéder à la liste complète de sondes et de lignes à retard appropriées à différentes températures maximales, cliquez sur le lien suivant : Sondes à ligne à retard amovible.

Il est préférable d’utiliser les sondes à lignes à retard de la série V200 (généralement la V202, la V206, la V207 et la V208) pour les applications comportant des matériaux minces. Toutes ces sondes peuvent être équipées de lignes à retard pour l’inspection à température élevée. Les lignes à retard DLHT-1, -2 et -3 peuvent être utilisées sur des surfaces d’une température maximale de 260 °C. Les lignes à retard DLHT-101, -201 et -301 peuvent être utilisées sur des surfaces d’une température maximale de 175 °C. Ces sondes et lignes à retard sont énumérées dans la liste de sondes à lignes à retard.

Nous offrons aussi des sabots destinés à l’inspection à température élevée. Ces sabots s’utilisent avec les sondes d’angles : la série ABWHT pour des températures maximales de 260 °C et la série ABWVHT pour des températures maximales de 480 °C. Vous pouvez obtenir de l’information détaillée concernant les tailles existantes auprès du service des ventes.

2. Couplants
La plupart des couplants utilisés pour l’inspection par ultrasons, tels que le propylèneglycol, la glycérine et les gels, s’évaporent rapidement s’ils sont utilisés sur des surfaces dont la température dépasse 100 °C. Par conséquent, il faut utiliser des couplants spéciaux pour les inspections à températures élevées. Ces couplants doivent rester liquides ou en pâte, ne pas s’évaporer par ébullition, brûler ou produire des fumées toxiques. Il est important de connaître la gamme de températures dans laquelle ils peuvent être utilisés et de respecter ces spécifications. Si un couplant est utilisé à des températures pour lesquelles il n’est pas conçu, cela peut diminuer sa performance acoustique, voire créer des risques de sécurité.

À des températures très élevées, même les couplants spécialisés pour ces applications doivent être utilisés rapidement, puisqu’ils ont tendance à sécher ou à se solidifier et à ce moment ils ne transmettent plus l’énergie ultrasonore. Vous devez retirer tout résidu de couplant séché de la surface à inspecter et de la sonde avant d’effectuer la mesure suivante.

Il est aussi à noter que le couplage des ondes transversales à incidence normale est généralement impossible à des températures élevées, car les couplants commerciaux spécifiques à ces applications se liquéfient et perdent ainsi la très haute viscosité nécessaire à la transmission de ces ondes.

Nous offrons deux types de couplant pour l’inspection à température élevée :

Couplant G — Couplant pour l’inspection à des températures moyennes maximales de 315 °C.

Couplant H — Couplant pour l’inspection à des températures élevées pouvant être utilisé dans les environnements ouverts à une température maximale de 510 °C.

Il faut souligner que les couplants pour l’inspection à des températures moyennes ou élevées ne doivent pas être utilisés dans des zones non ventilées, car il existe un petit risque d’auto-inflammation des vapeurs. Contactez Olympus  pour en savoir plus.

Pour accéder à la liste complète de couplants offerts par Olympus, ainsi que des notes connexes, veuillez consulter la note application sur les couplants pour l’inspection par ultrasons.

3. Techniques d’inspection
Vous devez toujours tenir compte des éléments suivants quand vous établissez la procédure d’inspection pour une application à température élevée :

Temps d’utilisation : Toutes les sondes destinées à l’inspection à température élevée sont conçues pour un certain temps d’utilisation. Même si la ligne à retard isole l’intérieur de la sonde, un contact prolongé avec des surfaces très chaudes causera une accumulation significative de chaleur pouvant entraîner des dommages irréversibles à la sonde si la température intérieure devient trop élevée. Pour la plupart des sondes à émission-réception séparées et à ligne à retard, le temps d’utilisation recommandé lors de l’inspection de surfaces d’une température variant entre 90 °C et 425 °C ne doit pas dépasser dix secondes de contact avec la surface chaude (cinq secondes étant recommandées), suivi d’un temps de refroidissement d’une minute. Soulignons qu’il ne s’agit ici que de lignes directrices. Le rapport entre le temps de contact et la durée de refroidissement est encore plus critique dans la limite supérieure de l’étendue des températures de la sonde. En règle générale, si le boîtier de la sonde devient trop chaud pour être tenu avec la main, cela veut dire que la température interne atteint une température qui risque de l’endommager. Vous devez alors laisser refroidir la sonde avant de continuer l’inspection. Certains utilisateurs utilisent un système de refroidissement à l’eau pour accélérer le processus. Toutefois, Olympus n’a pas de directives officielles concernant ce type de refroidissement et c’est à l’utilisateur d’évaluer si cela est approprié.

Les appareils de recherche de défauts Epoch d’Olympus et tous les mesureurs d’épaisseur sont dotés de fonctions de gel qui peuvent servir à figer le A-scan et la lecture affichés. Cette fonction est très utile pour les mesures à température élevée, car elle permet à l’opérateur de capter une lecture et d’enlever rapidement la sonde de la surface chaude. Avec les mesureurs, il faut utiliser le mode de mise à jour rapide de l’écran pour minimiser le temps de contact.

Technique de couplage : Les exigences du temps d’utilisation et la tendance des couplants à se solidifier ou à s’évaporer par ébullition quand ils sont utilisés à des températures s’approchant de leur limite supérieure obligent l’opérateur à travailler rapidement. Certains utilisateurs trouvent que le meilleur moyen d’y arriver est d’appliquer une goutte de couplant sur la sonde, et puis de l’appuyer fermement sur la surface à inspecter, sans la tourner ou la frotter pour éviter de l’user. Tout résidu de couplant séché doit être enlevé de la sonde entre les différentes mesures.

Augmentation du gain : Les mesureurs 38DL PLUS et 45MG sont dotés de fonctions d’augmentation du gain réglables par l’utilisateur, tout comme les appareils de recherche de défauts EPOCH. En raison des niveaux élevés d’atténuation liés aux mesures prises à températures élevées, il est souvent utile d’augmenter le gain de procéder.

Variation de la vitesse de propagation : La vitesse de propagation des ondes ultrasonores change selon la température, et ce, dans tous les matériaux. En effet, elle diminue au fur et à mesure que la température monte. Par conséquent, il est important de procéder à un nouvel étalonnage de la vitesse de propagation pour garantir l’exactitude des mesures sur les matériaux chauds. Dans l’acier, la vitesse change d’environ 1 % par tranche de 55 °C de variation. La valeur exacte varie selon l’alliage. Dans les plastiques et les autres polymères, la variation est bien plus grande et peut s’approcher de 50 % par tranche de 55 °C de variation jusqu’au point de fusion. S’il n’existe pas de tracé de température ou de vitesse de propagation, alors vous devez effectuer un étalonnage de vitesse sur un échantillon du matériau à inspecter à la température réelle d’inspection. La fonction logicielle de compensation de la température du 38DL PLUS peut servir à régler automatiquement la vitesse pour des températures élevées connues selon une constante de température et de vitesse de propagation programmée.

Nouvel étalonnage zéro : Lorsque vous effectuez des mesures d’épaisseur avec des sondes à émission-réception séparées, rappelez-vous que la valeur du décalage zéro de la sonde change au fur et à mesure que la température de la sonde augmente. Ce changement est attribuable à des modifications du temps de transit à travers la ligne à retard. C’est pourquoi il est nécessaire de refaire l’étalonnage de zéro régulièrement pour assurer l’exactitude des mesures. Pour vous aider, nous avons équipé les mesureurs d’épaisseur d’Olympus d’une fonction d’étalonnage zéro automatique. Appuyez simplement sur les touches 2nd Function > DO ZERO.

Atténuation accrue : Dans tous les matériaux, l’atténuation du son augmente avec la température. Cet effet est encore plus prononcé dans le plastique que dans les métaux et les céramiques. Dans les alliages d’acier au carbone à grains fins, l’atténuation à 5 MHz à température ambiante est d’environ 2 dB par 100 mm de trajet sonore, soit un aller-retour de 50 mm dans chaque direction. À 500 °C, l’atténuation augmente d’environ 15 dB par 100 mm de trajet sonore. De ce fait, il peut être nécessaire d’utiliser un gain bien plus élevé lors d’inspections avec de longs trajets sonores à des températures élevées. Il peut aussi être nécessaire d’ajuster les courbes DAC ou TVG qui ont été préparées à température ambiante.

Les effets de la température et de l’atténuation dans les polymères dépendent en grande partie des matériaux. Toutefois, ils seront généralement plusieurs fois supérieurs à ceux de l’acier. En particulier, les longues lignes à retard chaudes pour l’inspection à température élevée peuvent représenter une source importante de l’atténuation totale d’une inspection.

Variation d’angle dans les sabots : La vitesse de propagation dans le matériau d’un sabot destiné à l’inspection à température élevée diminuera au fur et à mesure que la température monte. L’angle de réfraction dans les métaux augmentera donc en même temps. Si cette caractéristique a des incidences sur l’inspection, vous devez vérifier l’angle de réfraction à la température réelle de fonctionnement. En pratique, les variations de température pendant l’inspection compliquent souvent la détermination précise de l’angle de réfraction réel.

Olympus IMS

Produits utilisés pour cette application
L’EPOCH 650 est un appareil de recherche de défauts par ultrasons conventionnels très performant adapté à un grand nombre d’applications. Cet appareil intuitif et robuste remplace le populaire appareil de recherche de défauts EPOCH 600. Il est aussi doté de fonctionnalités supplémentaires.
Le 45MG est un mesureur d’épaisseur à ultrasons de pointe équipé de série de multiples fonctions de mesure et d’options logicielles. Cet outil de mesure d’épaisseur unique est compatible avec notre gamme complète de sondes de mesure d’épaisseur monoéléments et à émission-réception séparées.
Polyvalent, le mesureur d’épaisseur 38DL PLUS peut être combiné à des sondes à émission-réception séparées pour la mesure de l’épaisseur de tuyaux corrodés, ou à une sonde monoélément pour la mesure très précise de l’épaisseur de matériaux minces ou multicouches.
Le 27MG est un mesureur d’épaisseur à ultrasons de base conçu pour prendre des mesures d’épaisseur précises à partir d’un seul côté des tuyaux ou des pièces métalliques corrodés ou érodés de l’intérieur. Il est léger et robuste, et son design ergonomique permet une utilisation sans effort à une seule main.
Sorry, this page is not available in your country
Let us know what you're looking for by filling out the form below.
Sorry, this page is not available in your country