CA3039923A1 - Procede d'inspection automatique d'un cordon de soudure depose dans un chanfrein forme entre deux pieces metalliques a assembler - Google Patents
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Abstract
L'invention concerne un procédé d'inspection automatique d'un cordon de soudure (24) déposé en plusieurs passes dans un chanfrein (18) formé entre deux pièces (20, 22) à assembler, comprenant les étapes suivantes : positionner au moins un capteur électromagnéto-acoustique d'émission d'ondes ultrasonores (2) d'un côté du chanfrein et au moins un capteur électromagnéto-acoustique de réception de signaux ultrasonores (2) d'un côté opposé du chanfrein, le capteur d'émission d'ondes ultrasonores étant configuré pour émettre des ondes surfaciques de Rayleigh; au cours du dépôt d'une passe, déplacer de façon automatique les capteurs en suivant le déplacement des électrodes de soudage le long du chanfrein; activer les capteurs pendant leur déplacement pour permettre au capteur d'émission de générer et d'émettre des ondes de Rayleigh en direction de la passe du cordon de soudure en cours de dépôt, le capteur de réception réceptionnant les signaux ultrasonores transmis et/ou réfléchis dans ladite passe; et réitérer l'opération pour l'ensemble de la passe du cordon de soudure.
Description
Titre de l'invention Procédé d'inspection automatique d'un cordon de soudure déposé dans un chanfrein formé entre deux pièces métalliques à assembler Arrière-plan de l'invention La présente invention se rapporte au domaine général du contrôle non destructif d'un cordon de soudure déposé dans un chanfrein formé entre deux pièces métalliques à assembler.
Un domaine d'application non limitatif de l'invention est celui de l'inspection d'un cordon de soudure annulaire déposé entre deux conduites tubulaires mises bout à bout, en particulier entre deux éléments tubulaires d'une conduite sous-marine destinée au transport d'hydrocarbures.
Les techniques d'inspection en contrôle non destructif sont notamment utilisées dans l'industrie pétrolière pour permettre de révéler la présence de défauts dans un cordon de soudure déposé en particulier par soudage à l'arc entre deux éléments tubulaires de conduite, tels que des manques de fusion, des fissurations, des inclusions ou des porosités, et éventuellement de les quantifier.
L'une des techniques actuellement utilisée dans l'industrie pétrolière pour inspecter un cordon de soudure déposé entre deux éléments tubulaires de conduite lors des phases à terre de préfabrication de la conduite ou lors de sa pose en S ou en J est la radiographie.
Cette technique est notamment employée pour inspecter les soudures bout-à-bout de tubes plaqués intérieurement par une couche d'alliage résistant à la corrosion (par exemple de l'Incone1 ).
Typiquement, cette couche d'alliage présente une épaisseur comprise entre 2,5mm et 5mm et revêt intérieurement la surface interne du tube en acier carbone afin d'améliorer ses propriétés mécaniques et chimiques.
Pour revêtir la surface interne de tubes en acier carbone d'une couche d'alliage anticorrosion, l'une des techniques, principalement utilisée lorsque la conduite est soumise à des contraintes de fatigue importantes, consiste à laminer à chaud la couche d'alliage anticorrosion sur une tôle en acier carbone afin d'obtenir une liaison métallurgique entre les deux matériaux. Une autre technique consiste à recharger la surface interne d'un tube en acier carbone avec l'alliage anticorrosion par dépôts successifs.
Un domaine d'application non limitatif de l'invention est celui de l'inspection d'un cordon de soudure annulaire déposé entre deux conduites tubulaires mises bout à bout, en particulier entre deux éléments tubulaires d'une conduite sous-marine destinée au transport d'hydrocarbures.
Les techniques d'inspection en contrôle non destructif sont notamment utilisées dans l'industrie pétrolière pour permettre de révéler la présence de défauts dans un cordon de soudure déposé en particulier par soudage à l'arc entre deux éléments tubulaires de conduite, tels que des manques de fusion, des fissurations, des inclusions ou des porosités, et éventuellement de les quantifier.
L'une des techniques actuellement utilisée dans l'industrie pétrolière pour inspecter un cordon de soudure déposé entre deux éléments tubulaires de conduite lors des phases à terre de préfabrication de la conduite ou lors de sa pose en S ou en J est la radiographie.
Cette technique est notamment employée pour inspecter les soudures bout-à-bout de tubes plaqués intérieurement par une couche d'alliage résistant à la corrosion (par exemple de l'Incone1 ).
Typiquement, cette couche d'alliage présente une épaisseur comprise entre 2,5mm et 5mm et revêt intérieurement la surface interne du tube en acier carbone afin d'améliorer ses propriétés mécaniques et chimiques.
Pour revêtir la surface interne de tubes en acier carbone d'une couche d'alliage anticorrosion, l'une des techniques, principalement utilisée lorsque la conduite est soumise à des contraintes de fatigue importantes, consiste à laminer à chaud la couche d'alliage anticorrosion sur une tôle en acier carbone afin d'obtenir une liaison métallurgique entre les deux matériaux. Une autre technique consiste à recharger la surface interne d'un tube en acier carbone avec l'alliage anticorrosion par dépôts successifs.
2 Les exigences de construction de la conduite deviennent cependant de plus en en plus contraignantes s'agissant notamment de l'inspection des soudures bout-à-bout de tubes plaqués intérieurement. En particulier, ces exigences imposent, en plus d'une radiographie finale des cordons de soudure, une radiographie intermédiaire afin de s'assurer de l'absence de défauts dans la soudure à l'endroit du plaquage. La productivité s'en trouve alors affectée puisque l'inspection doit s'effectuer en deux temps. Il en résulte un temps de cycle augmenté de 15 à 20 min par soudure dû uniquement à l'exigence de pratiquer une radiographie supplémentaire.
Une autre technique employée pour inspecter les soudures bout-à-bout de tubes plaqués intérieurement par une couche d'alliage résistant à la corrosion est le contrôle ultrasonore automatisé (également désigné par l'acronyme AUT pour Automated Ultrasonic Testing en anglais). Cette technique utilise des palpeurs ultrasonores multiéléments (dits Phased Array en anglais), c'est-à-dire des palpeurs comportant une matrice de capteurs ultrasonores mono-éléments utilisés pour l'inspection. Ces capteurs à ultrasons peuvent à la fois émettre et recevoir des ultrasons. Il s'agit en général de capteurs piézoélectriques convertissant une onde ultrasonore en courant électrique et vice-versa.
Cette technique présente toutefois l'inconvénient de ne pouvoir être mise en oeuvre qu'une fois la soudure complétée et refroidie à une température inférieure à 90 C. En effet, l'effet piézoélectrique de ces capteurs disparaît au-delà de 200 C. De plus, l'eau étant usuellement utilisée comme couplant ultrasonore entre les capteurs et la surface de la pièce à inspecter, la température en surface de cette pièce peut difficilement dépasser 100 C. Enfin, les sabots associés à ces capteurs et à
l'intérieur desquels les ondes ultrasonores sont générées, voient leurs caractéristiques mécaniques évoluer avec la température. Cela entraine des variations de vitesses des ondes, qui dégradent les performances de l'inspection ultrasonore.
On connaît ainsi du document US 4,588,873 la divulgation d'un procédé d'inspection ultrasonore en temps réel d'un cordon de soudure W
mono-passe déposé dans un chanfrein formé de deux pièces PI, Pli. A cet effet, il prévoit de recourir à deux capteurs acoustiques d'émission et de réception d'ondes ultrasonores de volume PRA, PRB positionnés de part et
Une autre technique employée pour inspecter les soudures bout-à-bout de tubes plaqués intérieurement par une couche d'alliage résistant à la corrosion est le contrôle ultrasonore automatisé (également désigné par l'acronyme AUT pour Automated Ultrasonic Testing en anglais). Cette technique utilise des palpeurs ultrasonores multiéléments (dits Phased Array en anglais), c'est-à-dire des palpeurs comportant une matrice de capteurs ultrasonores mono-éléments utilisés pour l'inspection. Ces capteurs à ultrasons peuvent à la fois émettre et recevoir des ultrasons. Il s'agit en général de capteurs piézoélectriques convertissant une onde ultrasonore en courant électrique et vice-versa.
Cette technique présente toutefois l'inconvénient de ne pouvoir être mise en oeuvre qu'une fois la soudure complétée et refroidie à une température inférieure à 90 C. En effet, l'effet piézoélectrique de ces capteurs disparaît au-delà de 200 C. De plus, l'eau étant usuellement utilisée comme couplant ultrasonore entre les capteurs et la surface de la pièce à inspecter, la température en surface de cette pièce peut difficilement dépasser 100 C. Enfin, les sabots associés à ces capteurs et à
l'intérieur desquels les ondes ultrasonores sont générées, voient leurs caractéristiques mécaniques évoluer avec la température. Cela entraine des variations de vitesses des ondes, qui dégradent les performances de l'inspection ultrasonore.
On connaît ainsi du document US 4,588,873 la divulgation d'un procédé d'inspection ultrasonore en temps réel d'un cordon de soudure W
mono-passe déposé dans un chanfrein formé de deux pièces PI, Pli. A cet effet, il prévoit de recourir à deux capteurs acoustiques d'émission et de réception d'ondes ultrasonores de volume PRA, PRB positionnés de part et
3 d'autre du chanfrein. Les ondes ultrasonores de volume (transversales ou longitudinales) générées et réceptionnées par ces deux mêmes capteurs sont envoyées en temps réel à un dispositif de commande qui permet de régler certains paramètres de soudage pour corriger l'apparition de défauts dans l'étape de soudage.
Le procédé d'inspection tel que décrit dans le document US
Le procédé d'inspection tel que décrit dans le document US
4,588,873 présente cependant de nombreux inconvénients. En effet, la propagation des ondes ultrasonores dans la pièce à inspecter nécessite l'emploi d'un fluide de couplage entre le capteur et la surface de la pièce.
.. Ce couplant se présente sous forme de gel ou eau (liquide). Or, ce fluide de couplage peut couler dans le chanfrein et engendrer l'apparition de défauts (i.e. porosités, fissuration, ... etc.) dans le cordon de soudure final.
En raison du positionnement des capteurs, ce fluide de couplage peut impacter négativement la microstructure du cordon de soudage (détérioration des propriétés mécaniques telles que la dureté, l'élasticité, ...) par un refroidissement (trempe) trop rapide de celui-ci lors de l'inspection en temps réel. De plus, l'utilisation de palpeurs ultrasonores conventionnels limite l'inspection à des températures supérieures à 100 C.
Enfin, les capteurs ultrasonores conventionnels tels que ceux présentés dans le document US 4,588,873 génèrent des ondes ultrasonores de volume (compression et/ou cisaillement) se limitant à fonctionner en mode pulse-echo lors de l'inspection. Avec cette méthodologie d'inspection, l'interprétation des signaux ultrasonores est perturbée par la géométrie du chanfrein partiellement rempli. De plus, l'inspection en temps réel nécessite de modifier l'angle de pénétration des ondes ultrasonores de volume, afin de cibler et d'inspecter en temps réel chaque cordon de soudure successif.
Encore une autre technique employée pour inspecter les soudures bout-à-bout consiste à remplacer les capteurs piézoélectriques par des capteurs électromagnéto-acoustiques (cette technologie porte l'acronyme EMAT pour Electro-Magneto-Acoustic Transducer en anglais). Le principe général de l'émission ultrasonore par EMAT est le suivant : une bobine, parcourue par un courant électrique alternatif et placée à proximité du cordon de soudure à contrôler, y induit des courants répartis en surface, dits courant de Foucault , dans une zone où a été
établi un champ magnétique permanent. L'interaction champ magnétique permanent-courants de Foucault donne naissance à des forces de Lorentz et de magnétostriction à la surface du métal qui se traduisent elles-mêmes par un déplacement des particules de ce même métal, engendrant ainsi des ondes ultrasonores se propageant directement dans le matériau inspecté. Ces ondes ultrasonores permettent ainsi de mettre en évidence l'existence de défauts dans le cordon de soudure et de caractériser ces défauts en fonction des altérations que les ondes ultrasonores auront subies lors de leur propagation.
On connait ainsi du document WO 2004/007138 l'application du principe [MAT pour l'inspection d'un cordon de soudure annulaire déposé
entre deux éléments tubulaires. A cet effet, ce document décrit un appareil d'inspection qui vient se monter autour du cordon de soudure à
inspecter et qui reste fixe par rapport à celui-ci lors de l'opération d'inspection proprement dite, cet appareil comprenant deux capteurs électromagnéto-acoustiques positionnés au-dessus et en-dessous du cordon de soudure à distance de 2mm de celui-ci.
Le procédé d'inspection [MAT décrit dans la publication WO
2004/007138 présente cependant de nombreux inconvénients. En effet, l'appareil d'inspection étant fixe par rapport au cordon de soudure, l'inspection ne peut être réalisée qu'une fois le cordon de soudure entièrement déposé dans le chanfrein entre les deux éléments tubulaires.
Le procédé d'inspection décrit dans ce document utilise l'émission d'ondes transversales pour inspecter le cordon de soudure. Or, l'utilisation de ce type d'ondes ne permet pas d'inspecter le volume complet d'une soudure multi-passes. De plus, selon la fréquence des ondes transversales utilisées ou selon leur angle d'émission, la détection de certains défauts présents dans le cordon de soudure tels que des manques de fusion ou des porosités, peuvent ne pas être détectés, en raison de leur faible dimension ou de leur orientation spatiale.
Objet et résumé de l'invention La présente invention a donc pour but principal de proposer un procédé d'inspection d'un cordon de soudure qui ne présente pas les inconvénients précités.
Conformément à l'invention, ce but est atteint grâce à un procédé d'inspection automatique d'un cordon de soudure déposé en plusieurs passes dans un chanfrein formé entre deux pièces métalliques à
assembler, les différentes passes du cordon de soudure étant déposées au moyen d'électrodes de soudage se déplaçant le long du chanfrein, le procédé comprenant les étapes suivantes :
.. Ce couplant se présente sous forme de gel ou eau (liquide). Or, ce fluide de couplage peut couler dans le chanfrein et engendrer l'apparition de défauts (i.e. porosités, fissuration, ... etc.) dans le cordon de soudure final.
En raison du positionnement des capteurs, ce fluide de couplage peut impacter négativement la microstructure du cordon de soudage (détérioration des propriétés mécaniques telles que la dureté, l'élasticité, ...) par un refroidissement (trempe) trop rapide de celui-ci lors de l'inspection en temps réel. De plus, l'utilisation de palpeurs ultrasonores conventionnels limite l'inspection à des températures supérieures à 100 C.
Enfin, les capteurs ultrasonores conventionnels tels que ceux présentés dans le document US 4,588,873 génèrent des ondes ultrasonores de volume (compression et/ou cisaillement) se limitant à fonctionner en mode pulse-echo lors de l'inspection. Avec cette méthodologie d'inspection, l'interprétation des signaux ultrasonores est perturbée par la géométrie du chanfrein partiellement rempli. De plus, l'inspection en temps réel nécessite de modifier l'angle de pénétration des ondes ultrasonores de volume, afin de cibler et d'inspecter en temps réel chaque cordon de soudure successif.
Encore une autre technique employée pour inspecter les soudures bout-à-bout consiste à remplacer les capteurs piézoélectriques par des capteurs électromagnéto-acoustiques (cette technologie porte l'acronyme EMAT pour Electro-Magneto-Acoustic Transducer en anglais). Le principe général de l'émission ultrasonore par EMAT est le suivant : une bobine, parcourue par un courant électrique alternatif et placée à proximité du cordon de soudure à contrôler, y induit des courants répartis en surface, dits courant de Foucault , dans une zone où a été
établi un champ magnétique permanent. L'interaction champ magnétique permanent-courants de Foucault donne naissance à des forces de Lorentz et de magnétostriction à la surface du métal qui se traduisent elles-mêmes par un déplacement des particules de ce même métal, engendrant ainsi des ondes ultrasonores se propageant directement dans le matériau inspecté. Ces ondes ultrasonores permettent ainsi de mettre en évidence l'existence de défauts dans le cordon de soudure et de caractériser ces défauts en fonction des altérations que les ondes ultrasonores auront subies lors de leur propagation.
On connait ainsi du document WO 2004/007138 l'application du principe [MAT pour l'inspection d'un cordon de soudure annulaire déposé
entre deux éléments tubulaires. A cet effet, ce document décrit un appareil d'inspection qui vient se monter autour du cordon de soudure à
inspecter et qui reste fixe par rapport à celui-ci lors de l'opération d'inspection proprement dite, cet appareil comprenant deux capteurs électromagnéto-acoustiques positionnés au-dessus et en-dessous du cordon de soudure à distance de 2mm de celui-ci.
Le procédé d'inspection [MAT décrit dans la publication WO
2004/007138 présente cependant de nombreux inconvénients. En effet, l'appareil d'inspection étant fixe par rapport au cordon de soudure, l'inspection ne peut être réalisée qu'une fois le cordon de soudure entièrement déposé dans le chanfrein entre les deux éléments tubulaires.
Le procédé d'inspection décrit dans ce document utilise l'émission d'ondes transversales pour inspecter le cordon de soudure. Or, l'utilisation de ce type d'ondes ne permet pas d'inspecter le volume complet d'une soudure multi-passes. De plus, selon la fréquence des ondes transversales utilisées ou selon leur angle d'émission, la détection de certains défauts présents dans le cordon de soudure tels que des manques de fusion ou des porosités, peuvent ne pas être détectés, en raison de leur faible dimension ou de leur orientation spatiale.
Objet et résumé de l'invention La présente invention a donc pour but principal de proposer un procédé d'inspection d'un cordon de soudure qui ne présente pas les inconvénients précités.
Conformément à l'invention, ce but est atteint grâce à un procédé d'inspection automatique d'un cordon de soudure déposé en plusieurs passes dans un chanfrein formé entre deux pièces métalliques à
assembler, les différentes passes du cordon de soudure étant déposées au moyen d'électrodes de soudage se déplaçant le long du chanfrein, le procédé comprenant les étapes suivantes :
5 positionner au moins un capteur électromagnéto-acoustique d'émission d'ondes ultrasonores d'un côté du chanfrein et au moins un capteur électromagnéto-acoustique de réception de signaux ultrasonores d'un côté opposé du chanfrein, le capteur électromagnéto-acoustique d'émission d'ondes ultrasonores étant configuré pour émettre des ondes surfaciques de Rayleigh ;
au cours du dépôt d'une passe de cordon de soudure par les électrodes de soudage, déplacer de façon automatique les capteurs électromagnéto-acoustiques en suivant le déplacement des électrodes de soudage le long du chanfrein ;
activer les capteurs électromagnéto-acoustiques pendant leur déplacement pour permettre au capteur électromagnéto-acoustique d'émission de générer et d'émettre des ondes surfaciques de Rayleigh en direction de la passe du cordon de soudure en cours de dépôt, le capteur électromagnéto-acoustique de réception réceptionnant les signaux ultrasonores transmis et/ou réfléchis dans ladite passe ; et réitérer l'opération pour l'ensemble de la passe du cordon de soudure.
Le procédé d'inspection selon l'invention est remarquable notamment parce qu'il permet de réaliser une inspection des différentes passes du cordon de soudure au cours de leur dépôt dans le chanfrein. En effet, les capteurs électromagnéto-acoustiques ([MAT) sont mobiles par rapport aux pièces métalliques à assembler (qui restent fixes) et se déplacent en suivant le déplacement des électrodes de soudage. Ainsi, il est possible de détecter en temps réel la présence d'éventuels défauts dans les différentes passes du cordon de soudure au cours de leur dépôt.
Le procédé d'inspection selon l'invention est également remarquable en ce que les capteurs électromagnéto-acoustiques génèrent des ondes ultrasonores directement dans la pièce à inspecter et ne nécessitent ni l'utilisation d'un sabot, ni celle d'un fluide de couplage, ce qui permet l'inspection ultrasonore de la pièce à des températures en surface pouvant aller au moins jusqu'à 310 C.
au cours du dépôt d'une passe de cordon de soudure par les électrodes de soudage, déplacer de façon automatique les capteurs électromagnéto-acoustiques en suivant le déplacement des électrodes de soudage le long du chanfrein ;
activer les capteurs électromagnéto-acoustiques pendant leur déplacement pour permettre au capteur électromagnéto-acoustique d'émission de générer et d'émettre des ondes surfaciques de Rayleigh en direction de la passe du cordon de soudure en cours de dépôt, le capteur électromagnéto-acoustique de réception réceptionnant les signaux ultrasonores transmis et/ou réfléchis dans ladite passe ; et réitérer l'opération pour l'ensemble de la passe du cordon de soudure.
Le procédé d'inspection selon l'invention est remarquable notamment parce qu'il permet de réaliser une inspection des différentes passes du cordon de soudure au cours de leur dépôt dans le chanfrein. En effet, les capteurs électromagnéto-acoustiques ([MAT) sont mobiles par rapport aux pièces métalliques à assembler (qui restent fixes) et se déplacent en suivant le déplacement des électrodes de soudage. Ainsi, il est possible de détecter en temps réel la présence d'éventuels défauts dans les différentes passes du cordon de soudure au cours de leur dépôt.
Le procédé d'inspection selon l'invention est également remarquable en ce que les capteurs électromagnéto-acoustiques génèrent des ondes ultrasonores directement dans la pièce à inspecter et ne nécessitent ni l'utilisation d'un sabot, ni celle d'un fluide de couplage, ce qui permet l'inspection ultrasonore de la pièce à des températures en surface pouvant aller au moins jusqu'à 310 C.
6 Le procédé d'inspection selon l'invention est également remarquable en ce que les capteurs électromagnéto-acoustiques d'émission d'ondes ultrasonores sont configurés pour émettre des ondes surfaciques de Rayleigh, c'est-à-dire des ondes de surface combinant à la fois des modes longitudinaux et transversaux pour créer un mouvement d'orbite elliptique qui, lorsqu'il se propage, suit la surface du matériau à
inspecter. L'intérêt de ce type d'ondes, combiné à une inspection en temps réel lors du dépôt de chaque passe du cordon de soudure, est qu'il permet de mettre en évidence l'ensemble des défauts de soudage possibles présents dans le volume entier de chaque passe, et donc finalement dans toute l'épaisseur du cordon de soudure constitué de l'ensemble des passes successives. L'ensemble des données qui composent un signal ultrasonore telles que le temps de parcours de l'onde ultrasonore, mais également les énergies transmises et réfléchies par l'onde et les ondes résultantes ainsi que leurs fréquences est utilisé pour détecter et caractériser les indications potentiellement présentes dans la soudure inspectée.
Le procédé d'inspection selon l'invention présente de nombreux avantages par rapport à la technique d'inspection par radiographie. En effet, ce procédé permet de s'affranchir des problèmes de radioprotection et d'éliminer les risques sécurité et environnement. Par rapport aux techniques d'inspection conventionnelles par radiographie ou par ultrasons, le temps d'inspection d'une soudure est également considérablement réduit, ce qui constitue un avantage important dans le domaine pétrolier pour l'assemblage des éléments tubulaires des conduites de transport d'hydrocarbures. De plus, le procédé peut être mis en oeuvre à haute température, ce qui évite d'avoir à attendre le refroidissement du cordon de soudure pour l'inspecter. En outre, l'inspection est réalisée en temps réel pendant le dépôt des différentes passes du cordon de soudure, ce qui réduit considérablement le temps de cycle et permet d'améliorer la productivité des étapes de soudage et d'inspection. Par ailleurs, le procédé selon l'invention est particulièrement bien adapté au contrôle des cordons de soudure annulaires déposés entre deux tubes plaqués.
De préférence, le procédé comprend en outre, sur réception de signaux ultrasonores caractéristiques d'un défaut dans la passe en cours
inspecter. L'intérêt de ce type d'ondes, combiné à une inspection en temps réel lors du dépôt de chaque passe du cordon de soudure, est qu'il permet de mettre en évidence l'ensemble des défauts de soudage possibles présents dans le volume entier de chaque passe, et donc finalement dans toute l'épaisseur du cordon de soudure constitué de l'ensemble des passes successives. L'ensemble des données qui composent un signal ultrasonore telles que le temps de parcours de l'onde ultrasonore, mais également les énergies transmises et réfléchies par l'onde et les ondes résultantes ainsi que leurs fréquences est utilisé pour détecter et caractériser les indications potentiellement présentes dans la soudure inspectée.
Le procédé d'inspection selon l'invention présente de nombreux avantages par rapport à la technique d'inspection par radiographie. En effet, ce procédé permet de s'affranchir des problèmes de radioprotection et d'éliminer les risques sécurité et environnement. Par rapport aux techniques d'inspection conventionnelles par radiographie ou par ultrasons, le temps d'inspection d'une soudure est également considérablement réduit, ce qui constitue un avantage important dans le domaine pétrolier pour l'assemblage des éléments tubulaires des conduites de transport d'hydrocarbures. De plus, le procédé peut être mis en oeuvre à haute température, ce qui évite d'avoir à attendre le refroidissement du cordon de soudure pour l'inspecter. En outre, l'inspection est réalisée en temps réel pendant le dépôt des différentes passes du cordon de soudure, ce qui réduit considérablement le temps de cycle et permet d'améliorer la productivité des étapes de soudage et d'inspection. Par ailleurs, le procédé selon l'invention est particulièrement bien adapté au contrôle des cordons de soudure annulaires déposés entre deux tubes plaqués.
De préférence, le procédé comprend en outre, sur réception de signaux ultrasonores caractéristiques d'un défaut dans la passe en cours
7 de dépôt par le capteur électromagnéto-acoustique, la modification au cours de la passe de certains paramètres du soudage afin de corriger ledit défaut.
Dans ce cas, la modification au cours de la passe de certains paramètres du soudage peut être réalisée par un opérateur.
Alternativement, la modification au cours de la passe de certains paramètres du soudage est avantageusement réalisée de façon automatique selon un mode d'apprentissage automatique des classes et exemples de défauts de soudage.
Cette caractéristique est ainsi remarquable en ce qu'elle permet d'adapter favorablement et en temps réel les paramètres de soudage (la vitesse d'avance du fil de soudage, vitesse d'avance de la ou des torches de soudage, leur position, leur oscillation, l'intensité et la tension nécessaire à la création de l'arc de soudage, etc.) en fonction des signaux ultrasonores reçus. Un procédé de commande en boucle fermée des opérations de soudage et d'inspection est envisagé qui utilise l'apprentissage automatique, (en anglais, machine-learning ). A partir d'une bibliothèque de données auto-ré-actualisable constituée d'imperfections observées dans les soudures passées, les signaux ultrasonores enregistrés par le procédé d'inspection selon l'invention sont traités de manière à auto-adapter favorablement les paramètres de soudage pour corriger la présence d'imperfection et à faciliter la prise de décision de l'opérateur afin d'engager toute action corrective.
De préférence également, les ondes surfaciques de Rayleigh générées par le capteur électromagnéto-acoustique d'émission d'ondes ultrasonores sont des ondes émises à une fréquence comprise entre 200 kHz et 4,5 MHz. Une telle fréquence correspond à l'émission d'ondes de surface du type ondes de Rayleigh.
De préférence encore, les étapes du procédé sont répétées pour chaque passe du cordon de soudure déposé dans le chanfrein. Il est ainsi possible de détecter la présence d'éventuels défauts dans toute l'épaisseur du cordon de soudure, pas uniquement au niveau de la dernière passe.
De préférence encore, les capteurs électromagnéto-acoustiques sont maintenus en contact permanent avec une surface de l'une des deux pièces à assembler de façon à éviter toute perte de signal pendant l'inspection.
Dans ce cas, la modification au cours de la passe de certains paramètres du soudage peut être réalisée par un opérateur.
Alternativement, la modification au cours de la passe de certains paramètres du soudage est avantageusement réalisée de façon automatique selon un mode d'apprentissage automatique des classes et exemples de défauts de soudage.
Cette caractéristique est ainsi remarquable en ce qu'elle permet d'adapter favorablement et en temps réel les paramètres de soudage (la vitesse d'avance du fil de soudage, vitesse d'avance de la ou des torches de soudage, leur position, leur oscillation, l'intensité et la tension nécessaire à la création de l'arc de soudage, etc.) en fonction des signaux ultrasonores reçus. Un procédé de commande en boucle fermée des opérations de soudage et d'inspection est envisagé qui utilise l'apprentissage automatique, (en anglais, machine-learning ). A partir d'une bibliothèque de données auto-ré-actualisable constituée d'imperfections observées dans les soudures passées, les signaux ultrasonores enregistrés par le procédé d'inspection selon l'invention sont traités de manière à auto-adapter favorablement les paramètres de soudage pour corriger la présence d'imperfection et à faciliter la prise de décision de l'opérateur afin d'engager toute action corrective.
De préférence également, les ondes surfaciques de Rayleigh générées par le capteur électromagnéto-acoustique d'émission d'ondes ultrasonores sont des ondes émises à une fréquence comprise entre 200 kHz et 4,5 MHz. Une telle fréquence correspond à l'émission d'ondes de surface du type ondes de Rayleigh.
De préférence encore, les étapes du procédé sont répétées pour chaque passe du cordon de soudure déposé dans le chanfrein. Il est ainsi possible de détecter la présence d'éventuels défauts dans toute l'épaisseur du cordon de soudure, pas uniquement au niveau de la dernière passe.
De préférence encore, les capteurs électromagnéto-acoustiques sont maintenus en contact permanent avec une surface de l'une des deux pièces à assembler de façon à éviter toute perte de signal pendant l'inspection.
8 Dans un exemple d'application, les pièces à assembler sont des conduites tubulaires mises bout à bout, le chanfrein ayant une forme annulaire.
Dans cet exemple d'application, le procédé peut avantageusement comprendre en outre, pendant toute la durée de l'inspection, l'acquisition de la position angulaire des capteurs électromagnéto-acoustiques par rapport à l'axe de révolution du chanfrein de façon à déterminer l'emplacement circonférentiel d'un éventuel défaut dans la passe du cordon de soudure en cours de dépôt.
Dans ce cas, l'acquisition de la position angulaire des capteurs électromagnéto-acoustiques peut être réalisée par l'intermédiaire d'un encodeur rotatif couplé à un chariot mobile portant les capteurs électromagnéto-acoustiques.
Le chariot mobile portant les capteurs électromagnéto-acoustiques peut ainsi être relié à un chariot portant les électrodes de soudage pour se déplacer avec celui-ci lors du dépôt d'une passe de cordon de soudure. De plus, le chariot mobile portant les capteurs électromagnéto-acoustiques peut se déplacer selon une direction circonférentielle autour de l'axe de révolution du chanfrein le long d'une bande annulaire de guidage positionnée sur l'une des conduites tubulaires, notamment par l'intermédiaire d'un moteur électrique, tout en étant apte à être maintenu stationnaire dans n'importe quelle position angulaire.
Les capteurs électromagnéto-acoustiques peuvent comprendre un capteur électromagnéto-acoustique de réception de signaux ultrasonores et un capteur électromagnéto-acoustique d'émission d'ondes ultrasonores positionnés d'un côté du chanfrein, et un autre capteur électromagnéto-acoustique de réception de signaux ultrasonores positionné du côté opposé du chanfrein.
Alternativement, les capteurs électromagnéto-acoustiques peuvent comprendre un capteur électromagnéto-acoustique de réception de signaux ultrasonores et un capteur électromagnéto-acoustique d'émission d'ondes ultrasonores positionnés d'un côté du chanfrein, et un autre capteur électromagnéto-acoustique de réception de signaux ultrasonores et un autre capteur électromagnéto-acoustique d'émission d'ondes ultrasonores positionnés du côté opposé du chanfrein.
Dans cet exemple d'application, le procédé peut avantageusement comprendre en outre, pendant toute la durée de l'inspection, l'acquisition de la position angulaire des capteurs électromagnéto-acoustiques par rapport à l'axe de révolution du chanfrein de façon à déterminer l'emplacement circonférentiel d'un éventuel défaut dans la passe du cordon de soudure en cours de dépôt.
Dans ce cas, l'acquisition de la position angulaire des capteurs électromagnéto-acoustiques peut être réalisée par l'intermédiaire d'un encodeur rotatif couplé à un chariot mobile portant les capteurs électromagnéto-acoustiques.
Le chariot mobile portant les capteurs électromagnéto-acoustiques peut ainsi être relié à un chariot portant les électrodes de soudage pour se déplacer avec celui-ci lors du dépôt d'une passe de cordon de soudure. De plus, le chariot mobile portant les capteurs électromagnéto-acoustiques peut se déplacer selon une direction circonférentielle autour de l'axe de révolution du chanfrein le long d'une bande annulaire de guidage positionnée sur l'une des conduites tubulaires, notamment par l'intermédiaire d'un moteur électrique, tout en étant apte à être maintenu stationnaire dans n'importe quelle position angulaire.
Les capteurs électromagnéto-acoustiques peuvent comprendre un capteur électromagnéto-acoustique de réception de signaux ultrasonores et un capteur électromagnéto-acoustique d'émission d'ondes ultrasonores positionnés d'un côté du chanfrein, et un autre capteur électromagnéto-acoustique de réception de signaux ultrasonores positionné du côté opposé du chanfrein.
Alternativement, les capteurs électromagnéto-acoustiques peuvent comprendre un capteur électromagnéto-acoustique de réception de signaux ultrasonores et un capteur électromagnéto-acoustique d'émission d'ondes ultrasonores positionnés d'un côté du chanfrein, et un autre capteur électromagnéto-acoustique de réception de signaux ultrasonores et un autre capteur électromagnéto-acoustique d'émission d'ondes ultrasonores positionnés du côté opposé du chanfrein.
9 Brève description des dessins D'autres caractéristiques et avantages de la présente invention ressortiront de la description faite ci-dessous, en référence aux dessins annexés qui en illustrent un exemple de réalisation dépourvu de tout caractère limitatif. Sur les figures :
- les figures lA et 1B représentent un exemple de capteur électromagnéto-acoustique utilisé pour la mise en oeuvre du procédé
d'inspection selon l'invention, respectivement en vue de face et de côté ;
- les figures 2A à 2C illustrent la propagation des ondes de surface mises en oeuvre par le procédé d'inspection selon l'invention lors du dépôt respectivement, de la première passe, d'une passe intermédiaire et de la dernière passe d'un cordon de soudure dans un chanfrein en V;
- les figures 3A à 3D illustrent de façon schématique différentes configurations de capteurs électromagnéto-acoustiques pour la mise en oeuvre du procédé d'inspection selon l'invention ;
- les figures 4 et 5 représentent de façon schématique, respectivement en vue de dessus et en vue de côté, un exemple de mise en oeuvre du procédé selon l'invention dans le cas de l'inspection d'un cordon de soudure annulaire déposé entre deux conduites tubulaires mises bout à bout ;
- la figure 6 représente de façon schématique en vue de dessus une variante de réalisation de l'exemple des figures 4 et 5 ; et - les figures 7 et 8 sont des courbes montrant une représentation possible du signal ultrasonore reçu par les capteurs [MAT
mis en oeuvre par le procédé d'inspection selon l'invention.
Description détaillée de l'invention L'invention s'applique à l'inspection (ou contrôle non destructif) de tout cordon de soudure déposé en une ou plusieurs passes dans un chanfrein (par exemple en V ou en J) formé entre deux pièces métalliques à assembler. L'inspection permet de révéler la présence de défauts dans le cordon de soudure, ces défauts pouvant être notamment des fissurations, des inclusions, des porosités ou des manques de fusion.
Un domaine d'application non limitatif de l'invention est celui de l'inspection d'un cordon de soudure annulaire déposé par soudage à l'arc électrique en une ou plusieurs passes dans un chanfrein formé entre deux éléments tubulaires mis bout à bout pour former une conduite sous-marine destinée au transport d'hydrocarbures. A titre d'exemple, les éléments tubulaires peuvent être des tubes plaqués intérieurement par une couche d'alliage résistant à la corrosion.
5 Bien entendu, et de manière plus générale, le procédé selon l'invention s'applique à l'inspection à d'autres types de cordon de soudure déposé en une ou plusieurs passes dans un chanfrein, et notamment à
des cordons de soudure qui sont rectilignes.
Le procédé d'inspection selon l'invention prévoit d'utiliser des
- les figures lA et 1B représentent un exemple de capteur électromagnéto-acoustique utilisé pour la mise en oeuvre du procédé
d'inspection selon l'invention, respectivement en vue de face et de côté ;
- les figures 2A à 2C illustrent la propagation des ondes de surface mises en oeuvre par le procédé d'inspection selon l'invention lors du dépôt respectivement, de la première passe, d'une passe intermédiaire et de la dernière passe d'un cordon de soudure dans un chanfrein en V;
- les figures 3A à 3D illustrent de façon schématique différentes configurations de capteurs électromagnéto-acoustiques pour la mise en oeuvre du procédé d'inspection selon l'invention ;
- les figures 4 et 5 représentent de façon schématique, respectivement en vue de dessus et en vue de côté, un exemple de mise en oeuvre du procédé selon l'invention dans le cas de l'inspection d'un cordon de soudure annulaire déposé entre deux conduites tubulaires mises bout à bout ;
- la figure 6 représente de façon schématique en vue de dessus une variante de réalisation de l'exemple des figures 4 et 5 ; et - les figures 7 et 8 sont des courbes montrant une représentation possible du signal ultrasonore reçu par les capteurs [MAT
mis en oeuvre par le procédé d'inspection selon l'invention.
Description détaillée de l'invention L'invention s'applique à l'inspection (ou contrôle non destructif) de tout cordon de soudure déposé en une ou plusieurs passes dans un chanfrein (par exemple en V ou en J) formé entre deux pièces métalliques à assembler. L'inspection permet de révéler la présence de défauts dans le cordon de soudure, ces défauts pouvant être notamment des fissurations, des inclusions, des porosités ou des manques de fusion.
Un domaine d'application non limitatif de l'invention est celui de l'inspection d'un cordon de soudure annulaire déposé par soudage à l'arc électrique en une ou plusieurs passes dans un chanfrein formé entre deux éléments tubulaires mis bout à bout pour former une conduite sous-marine destinée au transport d'hydrocarbures. A titre d'exemple, les éléments tubulaires peuvent être des tubes plaqués intérieurement par une couche d'alliage résistant à la corrosion.
5 Bien entendu, et de manière plus générale, le procédé selon l'invention s'applique à l'inspection à d'autres types de cordon de soudure déposé en une ou plusieurs passes dans un chanfrein, et notamment à
des cordons de soudure qui sont rectilignes.
Le procédé d'inspection selon l'invention prévoit d'utiliser des
10 capteurs électromagnéto-acoustiques pour l'émission et la réception d'ondes ultrasonores. Ces capteurs électromagnéto-acoustiques sont appelés dans la suite de la description capteurs [MAT (pour Electro-Magneto-Acoustic Transducer en anglais).
Les figures 1A et 1B représentent un exemple d'un tel capteur [MAT 2 utilisé pour la mise en oeuvre du procédé d'inspection selon l'invention, respectivement en vue de face et de côté.
Comme représenté sur ces figures, le capteur [MAT 2 est positionné à l'intérieur d'un boîtier 4 de forme sensiblement parallélépipédique. Au niveau de sa surface supérieure, ce boîtier 4 est muni d'un connecteur 6 destiné à être relié à un système d'alimentation et à une unité d'acquisition et de traitement de données utilisant l'apprentissage automatique, elle-même reliée au système de soudage possiblement auto-adaptatif (non représentés sur les figures). Au niveau de sa surface inférieure, le boîtier comprend des roues 8 destinées à
permettre un déplacement du capteur sur la surface des pièces à
assembler et à assurer un contact permanent avec cette surface pour éviter toute perte de signal pendant l'inspection.
Le capteur [MAT 2 proprement dit se compose d'une bobine plate 10 qui est placée au niveau de la surface inférieure du boîtier 4 et qui est maintenue à plat sur la surface des pièces à assembler par l'intermédiaire de rouleaux 12. Le capteur [MAT comprend également une bobine électromagnétique 14 et un film protecteur 16.
Le fonctionnement d'un tel capteur [MAT est le suivant : la bobine plate 10, parcourue par un courant électrique alternatif et placée à
proximité du cordon de soudure à contrôler, y induit des courants répartis en surface, dits courant de Foucault , dans une zone où a été établi un
Les figures 1A et 1B représentent un exemple d'un tel capteur [MAT 2 utilisé pour la mise en oeuvre du procédé d'inspection selon l'invention, respectivement en vue de face et de côté.
Comme représenté sur ces figures, le capteur [MAT 2 est positionné à l'intérieur d'un boîtier 4 de forme sensiblement parallélépipédique. Au niveau de sa surface supérieure, ce boîtier 4 est muni d'un connecteur 6 destiné à être relié à un système d'alimentation et à une unité d'acquisition et de traitement de données utilisant l'apprentissage automatique, elle-même reliée au système de soudage possiblement auto-adaptatif (non représentés sur les figures). Au niveau de sa surface inférieure, le boîtier comprend des roues 8 destinées à
permettre un déplacement du capteur sur la surface des pièces à
assembler et à assurer un contact permanent avec cette surface pour éviter toute perte de signal pendant l'inspection.
Le capteur [MAT 2 proprement dit se compose d'une bobine plate 10 qui est placée au niveau de la surface inférieure du boîtier 4 et qui est maintenue à plat sur la surface des pièces à assembler par l'intermédiaire de rouleaux 12. Le capteur [MAT comprend également une bobine électromagnétique 14 et un film protecteur 16.
Le fonctionnement d'un tel capteur [MAT est le suivant : la bobine plate 10, parcourue par un courant électrique alternatif et placée à
proximité du cordon de soudure à contrôler, y induit des courants répartis en surface, dits courant de Foucault , dans une zone où a été établi un
11 champ magnétique permanent par l'intermédiaire de la bobine électromagnétique 14. L'interaction champ magnétique permanent-courants de Foucault donne naissance à des forces de Lorentz et de magnétostriction à la surface du métal qui se traduisent elles-mêmes par un déplacement des particules, engendrant ainsi des ondes ultrasonores se propageant dans le métal. Ces ondes ultrasonores permettent ainsi de mettre en évidence l'existence de défauts dans le cordon de soudure et de caractériser ces défauts en fonction des altérations que les ondes ultrasonores auront subies lors de leur propagation.
Le capteur [MAT 2 peut fonctionner en émission ou en réception d'ondes ultrasonores. Sur les figures 2A à 2C, les capteurs [MAT
destinés à émettre dans le matériau du cordon de soudure à examiner des ondes ultrasonores sont illustrés par la référence 2-T, tandis que les capteurs [MAT destinés à recevoir les signaux ultrasonores transmis et/ou réfléchis par le matériau du cordon de soudure portent la référence 2-R.
Selon l'invention, les capteurs [MAT 2-T sont configurés pour émettre des ondes ultrasonores de surface du type ondes surfaciques de Rayleigh, c'est-à-dire des ondes de surface combinant à la fois des modes longitudinaux et transversaux pour créer un mouvement d'orbite elliptique qui, lorsqu'il se propage, suit la surface du matériau à inspecter.
La profondeur de pénétration dans le matériau à inspecter de ces ondes de Rayleigh est directement corrélée au pas de la bobine plate 10 du capteur [MAT 2-T et à la fréquence des ondes émises.
Typiquement, on utilisera une fréquence d'émission des ondes ultrasonores comprises entre 200 kHz et 4,5 MHz.
A partir de capteurs [MAT 2-T, 2-R tels que décrits précédemment, le procédé d'inspection selon l'invention prévoit de positionner ces capteurs de part et d'autre d'un chanfrein formé entre les deux pièces à assembler, avec au moins un capteur [MAT 2-T placé d'un côté du chanfrein et au moins un capteur [MAT 2-R placé de l'autre côté
(i.e. du côté opposé) du chanfrein.
Un exemple de positionnement de ces capteurs [MAT 2-T, 2-R
de part et d'autre d'un chanfrein (en V sur l'exemple) 18 formé entre deux pièces à assembler 20, 22 est représenté de façon schématique sur la figure 2A. Plus précisément, dans cet exemple, un seul capteur [MAT 2-T
de transmission d'ondes ultrasonores et un seul capteur [MAT 2-R de
Le capteur [MAT 2 peut fonctionner en émission ou en réception d'ondes ultrasonores. Sur les figures 2A à 2C, les capteurs [MAT
destinés à émettre dans le matériau du cordon de soudure à examiner des ondes ultrasonores sont illustrés par la référence 2-T, tandis que les capteurs [MAT destinés à recevoir les signaux ultrasonores transmis et/ou réfléchis par le matériau du cordon de soudure portent la référence 2-R.
Selon l'invention, les capteurs [MAT 2-T sont configurés pour émettre des ondes ultrasonores de surface du type ondes surfaciques de Rayleigh, c'est-à-dire des ondes de surface combinant à la fois des modes longitudinaux et transversaux pour créer un mouvement d'orbite elliptique qui, lorsqu'il se propage, suit la surface du matériau à inspecter.
La profondeur de pénétration dans le matériau à inspecter de ces ondes de Rayleigh est directement corrélée au pas de la bobine plate 10 du capteur [MAT 2-T et à la fréquence des ondes émises.
Typiquement, on utilisera une fréquence d'émission des ondes ultrasonores comprises entre 200 kHz et 4,5 MHz.
A partir de capteurs [MAT 2-T, 2-R tels que décrits précédemment, le procédé d'inspection selon l'invention prévoit de positionner ces capteurs de part et d'autre d'un chanfrein formé entre les deux pièces à assembler, avec au moins un capteur [MAT 2-T placé d'un côté du chanfrein et au moins un capteur [MAT 2-R placé de l'autre côté
(i.e. du côté opposé) du chanfrein.
Un exemple de positionnement de ces capteurs [MAT 2-T, 2-R
de part et d'autre d'un chanfrein (en V sur l'exemple) 18 formé entre deux pièces à assembler 20, 22 est représenté de façon schématique sur la figure 2A. Plus précisément, dans cet exemple, un seul capteur [MAT 2-T
de transmission d'ondes ultrasonores et un seul capteur [MAT 2-R de
12 réception de signaux ultrasonores sont positionnés de part et d'autre du chanfrein 18.
Une fois les capteurs [MAT 2-T, 2-R positionnés de part et d'autre d'un chanfrein formé entre les deux pièces à assembler, le procédé
d'inspection selon l'invention prévoit, au cours du dépôt d'une passe de cordon de soudure par les électrodes de soudage dans le chanfrein, de déplacer de façon automatique les capteurs [MAT en suivant le déplacement des électrodes de soudage le long du chanfrein, tout en activant les capteurs [MAT pendant leur déplacement pour permettre au capteur [MAT d'émission 2-T de générer et d'émettre des ondes de Rayleigh en direction de la passe du cordon de soudure en cours de dépôt, le capteur [MAT de réception 2-R réceptionnant les signaux ultrasonores transmis et/ou réfléchis dans ladite passe. Cette opération est réitérée pour l'ensemble de la passe du cordon de soudure, puis pour toutes les passes déposées dans le chanfrein.
Selon ce procédé d'inspection, la figure 2A représente également la propagation des ondes ultrasonores 0 émises par le capteur [MAT 2-T et réceptionnées par le capteur [MAT 2-R dans le cas où la première passe P-1 d'un cordon de soudure est en cours de dépôt dans le chanfrein 18.
Comme représenté sur cette figure 2A, lorsque l'onde ultrasonore 0 émise par le capteur [MAT 2-T rencontre le coin supérieur 18-S1 du chanfrein 18, une onde de surface réfléchie se propage mais la majorité de l'énergie continue de suivre la face 18-F1 du chanfrein jusqu'à
atteindre la première passe P-1 du cordon de soudure qu'elle traverse de part en part avant de remonter le long de l'autre face 18-F2 du chanfrein vers le coin supérieur opposé 18-S1 du chanfrein pour atteindre le capteur [MAT 2-R.
L'onde ultrasonore 0' qui arrive au capteur [MAT 2-R de réception de signaux ultrasonores possède une énergie moindre que l'onde 0 émise. Lorsqu'un défaut est présent dans la première passe P-1, ce défaut va engendrer une réflexion et une dispersion de l'onde ultrasonore 0 qui traverse la première passe, de sorte que la détection de ce défaut sera directement corrélée à la quantité d'énergie du signal ultrasonore réceptionné par le capteur [MAT 2-R. La caractérisation du défaut et son dimensionnement seront corrélés à l'ensemble des données
Une fois les capteurs [MAT 2-T, 2-R positionnés de part et d'autre d'un chanfrein formé entre les deux pièces à assembler, le procédé
d'inspection selon l'invention prévoit, au cours du dépôt d'une passe de cordon de soudure par les électrodes de soudage dans le chanfrein, de déplacer de façon automatique les capteurs [MAT en suivant le déplacement des électrodes de soudage le long du chanfrein, tout en activant les capteurs [MAT pendant leur déplacement pour permettre au capteur [MAT d'émission 2-T de générer et d'émettre des ondes de Rayleigh en direction de la passe du cordon de soudure en cours de dépôt, le capteur [MAT de réception 2-R réceptionnant les signaux ultrasonores transmis et/ou réfléchis dans ladite passe. Cette opération est réitérée pour l'ensemble de la passe du cordon de soudure, puis pour toutes les passes déposées dans le chanfrein.
Selon ce procédé d'inspection, la figure 2A représente également la propagation des ondes ultrasonores 0 émises par le capteur [MAT 2-T et réceptionnées par le capteur [MAT 2-R dans le cas où la première passe P-1 d'un cordon de soudure est en cours de dépôt dans le chanfrein 18.
Comme représenté sur cette figure 2A, lorsque l'onde ultrasonore 0 émise par le capteur [MAT 2-T rencontre le coin supérieur 18-S1 du chanfrein 18, une onde de surface réfléchie se propage mais la majorité de l'énergie continue de suivre la face 18-F1 du chanfrein jusqu'à
atteindre la première passe P-1 du cordon de soudure qu'elle traverse de part en part avant de remonter le long de l'autre face 18-F2 du chanfrein vers le coin supérieur opposé 18-S1 du chanfrein pour atteindre le capteur [MAT 2-R.
L'onde ultrasonore 0' qui arrive au capteur [MAT 2-R de réception de signaux ultrasonores possède une énergie moindre que l'onde 0 émise. Lorsqu'un défaut est présent dans la première passe P-1, ce défaut va engendrer une réflexion et une dispersion de l'onde ultrasonore 0 qui traverse la première passe, de sorte que la détection de ce défaut sera directement corrélée à la quantité d'énergie du signal ultrasonore réceptionné par le capteur [MAT 2-R. La caractérisation du défaut et son dimensionnement seront corrélés à l'ensemble des données
13 constituant le signal ultrasonore reçu : temps de parcours de l'onde ultrasonore, quantité d'énergie reçue, fréquence, ... etc.
La figure 28 représente également la propagation des ondes ultrasonores 0 émises et réceptionnées par les capteurs [MAT 2-T, 2-R
dans le cas où une passe intermédiaire P-I du cordon de soudure est en cours de dépôt dans le chanfrein 18.
La propagation de l'onde 0 émise par le capteur [MAT 2-T
d'émission d'ondes ultrasonores est similaire à celle décrite pour le cas de la figure 2A : l'énergie de l'onde 0 se propage pour l'essentiel le long de la partie supérieure de la face 18-F1 du chanfrein 18, traverse la passe intermédiaire P-I avant de remonter le long de la partie supérieure de l'autre face 18-F2 du chanfrein pour finalement atteindre le capteur [MAT
2-R. Ici également, la détection d'un éventuel défaut dans la passe intermédiaire P-I sera détectée en fonction de la quantité d'énergie transmise par l'onde 0' et reçue par le capteur [MAT 2-R. La caractérisation du défaut et son dimensionnement seront corrélés à
l'ensemble des données constituant le signal ultrasonore reçu : temps de parcours de l'onde ultrasonore, quantité d'énergie reçue, fréquence, ...
etc.
La figure 2C représente encore la propagation des ondes ultrasonores 0 émises et réceptionnées par les capteurs [MAT 2-T, 2-R
dans le cas du dépôt de la dernière passe (ou passe finale) P-F du cordon de soudure.
La propagation de l'onde 0 émise par le capteur [MAT 2-T
d'émission d'ondes ultrasonores est la suivante : l'énergie de l'onde 0 se propage pour l'essentiel directement d'un coin supérieur 18-S1 du chanfrein 18 vers le coin opposé 18-S2 en traversant de part en part la passe finale P-F du cordon de soudure. La détection d'un éventuel défaut dans cette passe finale P-F sera détectée en fonction de la quantité
d'énergie transmise par l'onde 0' et reçue par le capteur [MAT 2-R. La caractérisation du défaut et son dimensionnement seront corrélés à
l'ensemble des données constituant le signal ultrasonore reçu : temps de parcours de l'onde ultrasonore, quantité d'énergie reçue, fréquence, ...
etc.
On comprend aisément de ce qui précède que le procédé
d'inspection selon l'invention permet d'assurer un contrôle du cordon de
La figure 28 représente également la propagation des ondes ultrasonores 0 émises et réceptionnées par les capteurs [MAT 2-T, 2-R
dans le cas où une passe intermédiaire P-I du cordon de soudure est en cours de dépôt dans le chanfrein 18.
La propagation de l'onde 0 émise par le capteur [MAT 2-T
d'émission d'ondes ultrasonores est similaire à celle décrite pour le cas de la figure 2A : l'énergie de l'onde 0 se propage pour l'essentiel le long de la partie supérieure de la face 18-F1 du chanfrein 18, traverse la passe intermédiaire P-I avant de remonter le long de la partie supérieure de l'autre face 18-F2 du chanfrein pour finalement atteindre le capteur [MAT
2-R. Ici également, la détection d'un éventuel défaut dans la passe intermédiaire P-I sera détectée en fonction de la quantité d'énergie transmise par l'onde 0' et reçue par le capteur [MAT 2-R. La caractérisation du défaut et son dimensionnement seront corrélés à
l'ensemble des données constituant le signal ultrasonore reçu : temps de parcours de l'onde ultrasonore, quantité d'énergie reçue, fréquence, ...
etc.
La figure 2C représente encore la propagation des ondes ultrasonores 0 émises et réceptionnées par les capteurs [MAT 2-T, 2-R
dans le cas du dépôt de la dernière passe (ou passe finale) P-F du cordon de soudure.
La propagation de l'onde 0 émise par le capteur [MAT 2-T
d'émission d'ondes ultrasonores est la suivante : l'énergie de l'onde 0 se propage pour l'essentiel directement d'un coin supérieur 18-S1 du chanfrein 18 vers le coin opposé 18-S2 en traversant de part en part la passe finale P-F du cordon de soudure. La détection d'un éventuel défaut dans cette passe finale P-F sera détectée en fonction de la quantité
d'énergie transmise par l'onde 0' et reçue par le capteur [MAT 2-R. La caractérisation du défaut et son dimensionnement seront corrélés à
l'ensemble des données constituant le signal ultrasonore reçu : temps de parcours de l'onde ultrasonore, quantité d'énergie reçue, fréquence, ...
etc.
On comprend aisément de ce qui précède que le procédé
d'inspection selon l'invention permet d'assurer un contrôle du cordon de
14 soudure pour chaque passe de celui-ci. En particulier, l'inspection n'est pas simplement limitée à la passe finale P-F mais à l'ensemble des passes déposées dans le chanfrein pour former le cordon de soudure. L'invention permet ainsi de détecter et de dimensionner avec la même acuité tout éventuel défaut présent dans toutes les passes successives du cordon de soudure, depuis la première passe P-1 jusqu'à la passe finale P-F.
Par ailleurs, l'intérêt de ce procédé d'inspection est que la position axiale des capteurs [MAT 2-T, 2-R n'a pas besoin d'être modifiée pour inspecter l'ensemble des passes déposées pour former le cordon de soudure.
Comme décrit précédemment, le procédé d'inspection selon l'invention nécessite de positionner au moins un capteur [MAT 2-T
d'émission d'ondes ultrasonores d'un côté du chanfrein et au moins un capteur [MAT 2-R de réception de signaux ultrasonores du côté opposé
du chanfrein.
Différentes configurations illustrées de façon schématique sur les figures 3A à 3D sont ainsi envisageables pour la mise en oeuvre du procédé d'inspection selon l'invention.
Ainsi, la configuration de la figure 3A prévoit de positionner un capteur [MAT de réception de signaux ultrasonores 2-R et un capteur d'émission [MAT d'ondes ultrasonores 2-T d'un côté du chanfrein 18 formé entre les deux pièces 20, 22 à assembler, et un autre capteur [MAT
de réception de signaux ultrasonores 2-R du côté opposé du chanfrein (configuration 2-R/2-T/2-R).
La configuration de la figure 38 est similaire à celle de la figure 3A par son nombre de capteurs [MAT de réception et d'émission d'ondes ultrasonores (à savoir un capteur [MAT de réception 2-R et un capteur [MAT d'émission 2-T d'un côté du chanfrein 18, et un seul capteur [MAT
de réception 2-R de l'autre côté du chanfrein), avec une inversion dans l'ordre de la disposition des capteurs [MAT 2-T et 2-R positionnés du même côté du chanfrein (configuration 2-T/2-R/2-R).
La configuration illustrée par la figure 3C montre le positionnement d'un capteur [MAT de réception de signaux ultrasonores 2-R et un capteur d'émission [MAT d'ondes ultrasonores 2-T d'un côté du chanfrein 18 formé entre les deux pièces 20, 22 à assembler, et un autre capteur d'émission [MAT d'ondes ultrasonores 2-T et un autre capteur [MAT de réception de signaux ultrasonores 2-R du côté opposé du chanfrein (configuration 2-R/2-T/2-T/2-R).
Enfin, la configuration de la figure 3D est proche de celle de la figure 3C avec le même nombre de capteurs EMAT de part et d'autre du 5 chanfrein, avec une inversion dans l'ordre de positionnement de chaque côté du chanfrein (configuration 2-T/2-R/2-R/2-T).
En liaison avec les figures 4 et 5, on décrira maintenant un exemple de mise en oeuvre du procédé selon l'invention à l'inspection d'un cordon de soudure annulaire 24 déposé en plusieurs passes dans un 10 chanfrein 18 (également annulaire) formé entre deux conduites tubulaires 20, 22 mises bout à bout.
Dans cet exemple de réalisation, le procédé met en oeuvre quatre capteurs [MAT 2, disposés par rapport au cordon de soudure selon l'une ou l'autre des configurations des figures 3C ou 3D.
Par ailleurs, l'intérêt de ce procédé d'inspection est que la position axiale des capteurs [MAT 2-T, 2-R n'a pas besoin d'être modifiée pour inspecter l'ensemble des passes déposées pour former le cordon de soudure.
Comme décrit précédemment, le procédé d'inspection selon l'invention nécessite de positionner au moins un capteur [MAT 2-T
d'émission d'ondes ultrasonores d'un côté du chanfrein et au moins un capteur [MAT 2-R de réception de signaux ultrasonores du côté opposé
du chanfrein.
Différentes configurations illustrées de façon schématique sur les figures 3A à 3D sont ainsi envisageables pour la mise en oeuvre du procédé d'inspection selon l'invention.
Ainsi, la configuration de la figure 3A prévoit de positionner un capteur [MAT de réception de signaux ultrasonores 2-R et un capteur d'émission [MAT d'ondes ultrasonores 2-T d'un côté du chanfrein 18 formé entre les deux pièces 20, 22 à assembler, et un autre capteur [MAT
de réception de signaux ultrasonores 2-R du côté opposé du chanfrein (configuration 2-R/2-T/2-R).
La configuration de la figure 38 est similaire à celle de la figure 3A par son nombre de capteurs [MAT de réception et d'émission d'ondes ultrasonores (à savoir un capteur [MAT de réception 2-R et un capteur [MAT d'émission 2-T d'un côté du chanfrein 18, et un seul capteur [MAT
de réception 2-R de l'autre côté du chanfrein), avec une inversion dans l'ordre de la disposition des capteurs [MAT 2-T et 2-R positionnés du même côté du chanfrein (configuration 2-T/2-R/2-R).
La configuration illustrée par la figure 3C montre le positionnement d'un capteur [MAT de réception de signaux ultrasonores 2-R et un capteur d'émission [MAT d'ondes ultrasonores 2-T d'un côté du chanfrein 18 formé entre les deux pièces 20, 22 à assembler, et un autre capteur d'émission [MAT d'ondes ultrasonores 2-T et un autre capteur [MAT de réception de signaux ultrasonores 2-R du côté opposé du chanfrein (configuration 2-R/2-T/2-T/2-R).
Enfin, la configuration de la figure 3D est proche de celle de la figure 3C avec le même nombre de capteurs EMAT de part et d'autre du 5 chanfrein, avec une inversion dans l'ordre de positionnement de chaque côté du chanfrein (configuration 2-T/2-R/2-R/2-T).
En liaison avec les figures 4 et 5, on décrira maintenant un exemple de mise en oeuvre du procédé selon l'invention à l'inspection d'un cordon de soudure annulaire 24 déposé en plusieurs passes dans un 10 chanfrein 18 (également annulaire) formé entre deux conduites tubulaires 20, 22 mises bout à bout.
Dans cet exemple de réalisation, le procédé met en oeuvre quatre capteurs [MAT 2, disposés par rapport au cordon de soudure selon l'une ou l'autre des configurations des figures 3C ou 3D.
15 Les capteurs [MAT 2 sont plus précisément portés par un chariot 28 qui est mobile par rapport aux conduites 20, 22 (et donc par rapport au cordon de soudure 24).
De façon plus précise, le chariot 28 portant les capteurs [MAT
se déplace de façon automatique selon une direction circonférentielle (par rapport à l'axe de révolution X-X du chanfrein 18) en suivant le déplacement d'un chariot portant les électrodes de soudage à l'arc (non représenté sur les figures) de façon à inspecter la passe en cours de dépôt dans le chanfrein.
Au fur et à mesure du déplacement circonférentiel des électrodes de soudage à l'arc autour du chanfrein pour déposer une passe de cordon de soudure, les capteurs [MAT d'émission d'ondes ultrasonores émettent des ondes ultrasonores en direction de la portion de passe de soudage qui vient d'être déposée et les capteurs [MAT de réception de signaux ultrasonores réceptionnent les signaux ultrasonores transmis et/ou réfléchis dans ladite portion de passe. Ainsi, il est possible de réaliser une inspection en temps réel de chaque passe du cordon de soudure 24 au cours de leur dépôt et de détecter et de dimensionner en temps réel d'éventuels défauts présents dans les passes.
Le déplacement du chariot 28 portant les capteurs [MAT
s'effectue par l'intermédiaire d'un moteur électrique 29 de façon automatique et synchronisée par rapport au chariot mobile portant les
De façon plus précise, le chariot 28 portant les capteurs [MAT
se déplace de façon automatique selon une direction circonférentielle (par rapport à l'axe de révolution X-X du chanfrein 18) en suivant le déplacement d'un chariot portant les électrodes de soudage à l'arc (non représenté sur les figures) de façon à inspecter la passe en cours de dépôt dans le chanfrein.
Au fur et à mesure du déplacement circonférentiel des électrodes de soudage à l'arc autour du chanfrein pour déposer une passe de cordon de soudure, les capteurs [MAT d'émission d'ondes ultrasonores émettent des ondes ultrasonores en direction de la portion de passe de soudage qui vient d'être déposée et les capteurs [MAT de réception de signaux ultrasonores réceptionnent les signaux ultrasonores transmis et/ou réfléchis dans ladite portion de passe. Ainsi, il est possible de réaliser une inspection en temps réel de chaque passe du cordon de soudure 24 au cours de leur dépôt et de détecter et de dimensionner en temps réel d'éventuels défauts présents dans les passes.
Le déplacement du chariot 28 portant les capteurs [MAT
s'effectue par l'intermédiaire d'un moteur électrique 29 de façon automatique et synchronisée par rapport au chariot mobile portant les
16 électrodes de soudage à l'arc de façon à suivre le déplacement circonférentiel de celui-ci.
Par ailleurs, on notera que le chariot 28 portant les capteurs [MAT se déplace selon une direction circonférentielle autour de l'axe de révolution X-X du chanfrein le long d'une bande annulaire de guidage 30 qui est positionnée sur l'une des conduites tubulaires (ici la conduite 20).
La présence de cette bande de guidage 30 permet de maintenir un alignement parfait des capteurs [MAT par rapport au chanfrein 18.
Cette bande de guidage permet également d'assurer un maintien du chariot 28 (et donc des capteurs [MAT 2) dans n'importe quelle position angulaire autour de l'axe X-X.
De plus, le chariot 28 portant les capteurs [MAT est avantageusement couplé à un encodeur rotatif 32 de façon à obtenir la position angulaire des capteurs [MAT par rapport à l'axe de révolution X-X
du chanfrein. L'acquisition de cette donnée permet de déterminer l'emplacement circonférentiel précis d'un défaut détecté dans la passe du cordon de soudure en cours de dépôt.
La figure 6 représente une variante de réalisation de la mise en oeuvre du procédé selon l'invention à l'inspection d'un cordon de soudure annulaire 24 déposé en plusieurs passes dans un chanfrein 18 formé entre deux conduites tubulaires 20, 22 mises bout à bout.
Dans cette variante de réalisation, le procédé peut mettre en oeuvre quatre capteurs [MAT 2 (disposés par rapport au cordon de soudure selon l'une ou l'autre des configurations des figures 3C ou 3D) qui sont portés par un chariot mobile 28' par rapport aux conduites 20, 22.
Par rapport au mode de réalisation des figures 4 et 5, ce chariot 28' porte également les électrodes de soudage à l'arc 34. Plus précisément, les capteurs [MAT 2 sont disposés en amont par rapport aux électrodes de soudage à l'arc 34 (dans le sens de déplacement circonférentiel du chariot 28').
Ce chariot 28' se déplace de façon automatique par l'intermédiaire d'un moteur électrique 29' selon une direction circonférentielle par rapport à l'axe de révolution X-X du chanfrein 18 de façon à permettre, d'une part aux électrodes de soudage à l'arc de déposer une passe de cordon de soudure dans le chanfrein, et d'autre part aux capteurs [MAT d'inspecter en temps réel la passe en cours de dépôt.
Par ailleurs, on notera que le chariot 28 portant les capteurs [MAT se déplace selon une direction circonférentielle autour de l'axe de révolution X-X du chanfrein le long d'une bande annulaire de guidage 30 qui est positionnée sur l'une des conduites tubulaires (ici la conduite 20).
La présence de cette bande de guidage 30 permet de maintenir un alignement parfait des capteurs [MAT par rapport au chanfrein 18.
Cette bande de guidage permet également d'assurer un maintien du chariot 28 (et donc des capteurs [MAT 2) dans n'importe quelle position angulaire autour de l'axe X-X.
De plus, le chariot 28 portant les capteurs [MAT est avantageusement couplé à un encodeur rotatif 32 de façon à obtenir la position angulaire des capteurs [MAT par rapport à l'axe de révolution X-X
du chanfrein. L'acquisition de cette donnée permet de déterminer l'emplacement circonférentiel précis d'un défaut détecté dans la passe du cordon de soudure en cours de dépôt.
La figure 6 représente une variante de réalisation de la mise en oeuvre du procédé selon l'invention à l'inspection d'un cordon de soudure annulaire 24 déposé en plusieurs passes dans un chanfrein 18 formé entre deux conduites tubulaires 20, 22 mises bout à bout.
Dans cette variante de réalisation, le procédé peut mettre en oeuvre quatre capteurs [MAT 2 (disposés par rapport au cordon de soudure selon l'une ou l'autre des configurations des figures 3C ou 3D) qui sont portés par un chariot mobile 28' par rapport aux conduites 20, 22.
Par rapport au mode de réalisation des figures 4 et 5, ce chariot 28' porte également les électrodes de soudage à l'arc 34. Plus précisément, les capteurs [MAT 2 sont disposés en amont par rapport aux électrodes de soudage à l'arc 34 (dans le sens de déplacement circonférentiel du chariot 28').
Ce chariot 28' se déplace de façon automatique par l'intermédiaire d'un moteur électrique 29' selon une direction circonférentielle par rapport à l'axe de révolution X-X du chanfrein 18 de façon à permettre, d'une part aux électrodes de soudage à l'arc de déposer une passe de cordon de soudure dans le chanfrein, et d'autre part aux capteurs [MAT d'inspecter en temps réel la passe en cours de dépôt.
17 Dans cette variante de réalisation, les capteurs [MAT se déplacent avec les électrodes de soudage à l'arc en ayant nécessairement la même vitesse de déplacement que celles-ci (et en gardant la même distance angulaire par rapport à celles-ci).
Au fur et à mesure du déplacement circonférentiel du chariot 28', les électrodes de soudage 34 déposent une passe de cordon de soudure dans le chanfrein et, parallèlement, les capteurs [MAT d'émission d'ondes ultrasonores émettent des ondes ultrasonores en direction de la portion de passe de soudage qui vient d'être déposée tandis que les capteurs [MAT de réception de signaux ultrasonores réceptionnent les signaux ultrasonores transmis et/ou réfléchis dans ladite portion de passe.
Il est ainsi possible de réaliser une inspection en temps réel de chaque passe du cordon de soudure au cours de leur dépôt et de détecter et de dimensionner en temps réel d'éventuels défauts présents dans les passes successivement déposées dans le chanfrein.
Dans cette variante, on notera que le chariot 28' se déplace selon une direction circonférentielle autour de l'axe de révolution X-X du chanfrein le long d'une bande annulaire de guidage 30' qui est positionnée sur l'une des conduites tubulaires (ici la conduite 20).
Quel que soit le mode de réalisation, le procédé d'inspection selon l'invention prévoit avantageusement différentes actions en cas de détection d'un défaut dans une passe de cordon de soudure en cours de dépôt.
Le recours à des ondes de surface de type Rayleigh permet en effet de détecter différents défauts dans une passe de cordon de soudure, à savoir notamment : les manques de pénétration, les manques de fusion sur le chanfrein ou entre les différentes passes, les fissures et les porosités.
De plus, les caractéristiques des défauts détectés, à savoir notamment le type de défaut et ses dimensions, peuvent être obtenues de manière connue en soi par l'analyse des signaux ultrasonores réceptionnés par les capteurs [MAT de réception de signaux ultrasonores.
Les figures 7 et 8 montrent chacune un exemple de représentation des signaux ultrasonores réceptionnés par les capteurs [MAT de réception de signaux ultrasonores au cours de la mise en oeuvre du procédé d'inspection précédemment décrite appliqué à un cordon de
Au fur et à mesure du déplacement circonférentiel du chariot 28', les électrodes de soudage 34 déposent une passe de cordon de soudure dans le chanfrein et, parallèlement, les capteurs [MAT d'émission d'ondes ultrasonores émettent des ondes ultrasonores en direction de la portion de passe de soudage qui vient d'être déposée tandis que les capteurs [MAT de réception de signaux ultrasonores réceptionnent les signaux ultrasonores transmis et/ou réfléchis dans ladite portion de passe.
Il est ainsi possible de réaliser une inspection en temps réel de chaque passe du cordon de soudure au cours de leur dépôt et de détecter et de dimensionner en temps réel d'éventuels défauts présents dans les passes successivement déposées dans le chanfrein.
Dans cette variante, on notera que le chariot 28' se déplace selon une direction circonférentielle autour de l'axe de révolution X-X du chanfrein le long d'une bande annulaire de guidage 30' qui est positionnée sur l'une des conduites tubulaires (ici la conduite 20).
Quel que soit le mode de réalisation, le procédé d'inspection selon l'invention prévoit avantageusement différentes actions en cas de détection d'un défaut dans une passe de cordon de soudure en cours de dépôt.
Le recours à des ondes de surface de type Rayleigh permet en effet de détecter différents défauts dans une passe de cordon de soudure, à savoir notamment : les manques de pénétration, les manques de fusion sur le chanfrein ou entre les différentes passes, les fissures et les porosités.
De plus, les caractéristiques des défauts détectés, à savoir notamment le type de défaut et ses dimensions, peuvent être obtenues de manière connue en soi par l'analyse des signaux ultrasonores réceptionnés par les capteurs [MAT de réception de signaux ultrasonores.
Les figures 7 et 8 montrent chacune un exemple de représentation des signaux ultrasonores réceptionnés par les capteurs [MAT de réception de signaux ultrasonores au cours de la mise en oeuvre du procédé d'inspection précédemment décrite appliqué à un cordon de
18 soudure déposé en plusieurs passes dans un chanfrein annulaire formé
entre deux conduites tubulaires mises bout à bout.
Ces figures montrent une courbe C qui est une représentation du niveau d'énergie (en décibel ou en ratio d'énergies) de ces signaux ultrasonores par les capteurs [MAT de réception par rapport à la position circonférentielle du capteur [MAT autour de l'axe de révolution du chanfrein annulaire.
Sur la figure 7, deux lignes de niveau de seuil d'énergie sont également représentées, à savoir une ligne de seuil bas L1 et une ligne de seuil haut L2. Lorsque la courbe C passe en-dessous de la ligne de seuil bas L1, l'opérateur ou le système de soudage reçoit un signal d'alerte lui indiquant qu'un défaut est en cours de création dans la passe de soudure en cours de dépôt. Lorsque la courbe C passe en dessous de la ligne de seuil haut L2 (cas pour les parties en foncé sur la figure 7), l'opérateur ou le système reçoit un autre signal lui permettant d'en conclure que les capteurs [MAT ont détecté une anomalie et qu'un défaut a été créé dans la passe de soudure en cours de dépôt. Ces lignes de niveau de seuil 1-1, L2 peuvent être obtenues par un retour d'expérience ou par simulation, et peuvent être adaptées selon le principe de l'apprentissage automatique (machine-learning) qui peut s'appliquer au traitement des signaux ultrasonores enregistrés.
Sur la figure 8, deux autres lignes de niveau de seuil d'énergie sont également représentées, à savoir une ligne de seuil bas L'1 et une ligne de seuil haut L'2. Par rapport à la figure 7, ces lignes de seuil ne sont pas rectilignes mais courbes, puisqu'elles suivent et s'adaptent aux fluctuations de la courbe C, en plus de s'auto-adapter aux données obtenues par retour d'expérience ou par simulation selon le principe de l'apprentissage automatique (machine-learning) applicable aux signaux ultrasonores enregistrés.
Lorsque la courbe C passe en-dessous de la ligne de niveau de seuil bas L'1, l'opérateur ou le système de soudage est alerté par un signal d'alerte qu'un défaut est en cours de formation dans la passe en cours de dépôt. Lorsque la courbe C dépasse la ligne de niveau de seuil haut L'2, l'opérateur ou le système de soudage en conclut que les capteurs [MAT
ont détecté une anomalie et qu'un défaut a été créé dans la passe de
entre deux conduites tubulaires mises bout à bout.
Ces figures montrent une courbe C qui est une représentation du niveau d'énergie (en décibel ou en ratio d'énergies) de ces signaux ultrasonores par les capteurs [MAT de réception par rapport à la position circonférentielle du capteur [MAT autour de l'axe de révolution du chanfrein annulaire.
Sur la figure 7, deux lignes de niveau de seuil d'énergie sont également représentées, à savoir une ligne de seuil bas L1 et une ligne de seuil haut L2. Lorsque la courbe C passe en-dessous de la ligne de seuil bas L1, l'opérateur ou le système de soudage reçoit un signal d'alerte lui indiquant qu'un défaut est en cours de création dans la passe de soudure en cours de dépôt. Lorsque la courbe C passe en dessous de la ligne de seuil haut L2 (cas pour les parties en foncé sur la figure 7), l'opérateur ou le système reçoit un autre signal lui permettant d'en conclure que les capteurs [MAT ont détecté une anomalie et qu'un défaut a été créé dans la passe de soudure en cours de dépôt. Ces lignes de niveau de seuil 1-1, L2 peuvent être obtenues par un retour d'expérience ou par simulation, et peuvent être adaptées selon le principe de l'apprentissage automatique (machine-learning) qui peut s'appliquer au traitement des signaux ultrasonores enregistrés.
Sur la figure 8, deux autres lignes de niveau de seuil d'énergie sont également représentées, à savoir une ligne de seuil bas L'1 et une ligne de seuil haut L'2. Par rapport à la figure 7, ces lignes de seuil ne sont pas rectilignes mais courbes, puisqu'elles suivent et s'adaptent aux fluctuations de la courbe C, en plus de s'auto-adapter aux données obtenues par retour d'expérience ou par simulation selon le principe de l'apprentissage automatique (machine-learning) applicable aux signaux ultrasonores enregistrés.
Lorsque la courbe C passe en-dessous de la ligne de niveau de seuil bas L'1, l'opérateur ou le système de soudage est alerté par un signal d'alerte qu'un défaut est en cours de formation dans la passe en cours de dépôt. Lorsque la courbe C dépasse la ligne de niveau de seuil haut L'2, l'opérateur ou le système de soudage en conclut que les capteurs [MAT
ont détecté une anomalie et qu'un défaut a été créé dans la passe de
19 soudure en cours de dépôt. Ces lignes de niveau de seuil L'1, L'2 peuvent être obtenues par un retour d'expérience ou par simulation.
En cas de dépassement (vers le bas) de la ligne de niveau de seuil d'énergie L11 L2 (pour la figure 7) ou L'1, L'2 (pour la figure 8), l'opérateur ou le système de soudage reçoit de façon automatique un message d'alerte. Ce message d'alerte peut alors déclencher (soit de façon automatique, soit par l'intermédiaire de l'opérateur) une modification adaptée de certains des paramètres de soudage afin de corriger en temps réel la baisse du niveau d'énergie de la courbe C, et ainsi remédier au défaut correspondant dans la passe en cours de dépôt. Par exemple, la réception non ponctuelle de la moitié de l'énergie émise par un palpeur [MAT sera potentiellement représentative d'un défaut de manque de fusion, lié à une vitesse ou une oscillation inadaptée de l'électrode de soudage.
Cette modification en temps réel (soit de façon automatique, soit par l'intermédiaire de l'opérateur) de certains paramètres du procédé
de soudage peut comprendre les modifications des paramètres suivants :
ampérage (intensité) et voltage (tension) de l'arc électrique, vitesse de soudage, oscillation (i.e. positionnement) de l'électrode de soudage, et débit de gaz inerte injecté pour créer un halo protecteur. Cette modification peut ainsi permettre de remédier au défaut détecté au cours de l'inspection en modifiant les paramètres de soudage qui sont liés à la création d'un tel défaut.
De façon alternative, lorsqu'un message d'alerte est envoyé à
l'opérateur ou au système de soudage pour signaler un dépassement (vers le bas) de la ligne de niveau de seuil d'énergie haut L2 OU L'21 l'opération de soudage peut également être interrompue (soit de façon automatique, soit par l'intermédiaire de l'opérateur) pour permettre à l'opérateur ou à
un système mécanisé de retirer la passe déposée en dernier (et qui présente le défaut ayant déclenché l'émission du message d'alerte).
En cas de dépassement (vers le bas) de la ligne de niveau de seuil d'énergie L11 L2 (pour la figure 7) ou L'1, L'2 (pour la figure 8), l'opérateur ou le système de soudage reçoit de façon automatique un message d'alerte. Ce message d'alerte peut alors déclencher (soit de façon automatique, soit par l'intermédiaire de l'opérateur) une modification adaptée de certains des paramètres de soudage afin de corriger en temps réel la baisse du niveau d'énergie de la courbe C, et ainsi remédier au défaut correspondant dans la passe en cours de dépôt. Par exemple, la réception non ponctuelle de la moitié de l'énergie émise par un palpeur [MAT sera potentiellement représentative d'un défaut de manque de fusion, lié à une vitesse ou une oscillation inadaptée de l'électrode de soudage.
Cette modification en temps réel (soit de façon automatique, soit par l'intermédiaire de l'opérateur) de certains paramètres du procédé
de soudage peut comprendre les modifications des paramètres suivants :
ampérage (intensité) et voltage (tension) de l'arc électrique, vitesse de soudage, oscillation (i.e. positionnement) de l'électrode de soudage, et débit de gaz inerte injecté pour créer un halo protecteur. Cette modification peut ainsi permettre de remédier au défaut détecté au cours de l'inspection en modifiant les paramètres de soudage qui sont liés à la création d'un tel défaut.
De façon alternative, lorsqu'un message d'alerte est envoyé à
l'opérateur ou au système de soudage pour signaler un dépassement (vers le bas) de la ligne de niveau de seuil d'énergie haut L2 OU L'21 l'opération de soudage peut également être interrompue (soit de façon automatique, soit par l'intermédiaire de l'opérateur) pour permettre à l'opérateur ou à
un système mécanisé de retirer la passe déposée en dernier (et qui présente le défaut ayant déclenché l'émission du message d'alerte).
Claims (15)
1. Procédé d'inspection automatique d'un cordon de soudure (24) déposé en plusieurs passes (P) dans un chanfrein (18) formé entre deux pièces métalliques (20, 22) à assembler, les différentes passes du cordon de soudure étant déposées au moyen d'électrodes de soudage (34) se déplaçant le long du chanfrein, le procédé comprenant les étapes suivantes :
positionner au moins un capteur électromagnéto-acoustique d'émission d'ondes ultrasonores (2-T) d'un côté du chanfrein et au moins un capteur électromagnéto-acoustique de réception de signaux ultrasonores (2-R) d'un côté opposé du chanfrein, le capteur électromagnéto-acoustique d'émission d'ondes ultrasonores étant configuré pour émettre des ondes surfaciques de Rayleigh ;
au cours du dépôt d'une passe de cordon de soudure par les électrodes de soudage, déplacer de façon automatique les capteurs électromagnéto-acoustiques en suivant le déplacement des électrodes de soudage le long du chanfrein ;
activer les capteurs électromagnéto-acoustiques pendant leur déplacement pour permettre au capteur électromagnéto-acoustique d'émission de générer et d'émettre des ondes de Rayleigh en direction de la passe du cordon de soudure en cours de dépôt, le capteur électromagnéto-acoustique de réception réceptionnant les signaux ultrasonores transmis et/ou réfléchis dans ladite passe ;
et réitérer l'opération pour l'ensemble de la passe du cordon de soudure ;
le procédé comprenant en outre, sur réception de signaux ultrasonores caractéristiques d'un défaut dans la passe en cours de dépôt par le capteur électromagnéto-acoustique, la modification au cours de la passe de certains paramètres du soudage afin de corriger ledit défaut.
positionner au moins un capteur électromagnéto-acoustique d'émission d'ondes ultrasonores (2-T) d'un côté du chanfrein et au moins un capteur électromagnéto-acoustique de réception de signaux ultrasonores (2-R) d'un côté opposé du chanfrein, le capteur électromagnéto-acoustique d'émission d'ondes ultrasonores étant configuré pour émettre des ondes surfaciques de Rayleigh ;
au cours du dépôt d'une passe de cordon de soudure par les électrodes de soudage, déplacer de façon automatique les capteurs électromagnéto-acoustiques en suivant le déplacement des électrodes de soudage le long du chanfrein ;
activer les capteurs électromagnéto-acoustiques pendant leur déplacement pour permettre au capteur électromagnéto-acoustique d'émission de générer et d'émettre des ondes de Rayleigh en direction de la passe du cordon de soudure en cours de dépôt, le capteur électromagnéto-acoustique de réception réceptionnant les signaux ultrasonores transmis et/ou réfléchis dans ladite passe ;
et réitérer l'opération pour l'ensemble de la passe du cordon de soudure ;
le procédé comprenant en outre, sur réception de signaux ultrasonores caractéristiques d'un défaut dans la passe en cours de dépôt par le capteur électromagnéto-acoustique, la modification au cours de la passe de certains paramètres du soudage afin de corriger ledit défaut.
2. Procédé selon la revendication 1, dans lequel la modification au cours de la passe de certains paramètres du soudage est réalisée par un opérateur.
3. Procédé selon la revendication 1, dans lequel la modification au cours de la passe de certains paramètres du soudage est réalisée de façon automatique selon un mode d'apprentissage automatique des classes et exemples de défauts de soudage.
4. Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 3, dans lequel les ondes surfaciques de Rayleigh générées par le capteur électromagnéto-acoustique d'émission d'ondes ultrasonores sont des ondes émises à une fréquence comprise entre 200 kHz et 4,5 MHz.
5. Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 et 4, dans lequel les étapes du procédé sont répétées pour chaque passe (P) du cordon de soudure (24) déposé dans le chanfrein (18).
6. Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 5, dans lequel les capteurs électromagnéto-acoustiques (2-T, 2-R) sont maintenus en contact permanent avec une surface de l'une des deux pièces à assembler de façon à éviter toute perte de signal pendant l'inspection.
7. Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 6, comprenant en outre, sur réception de signaux ultrasonores caractéristiques d'un défaut dans la passe en cours de dépôt par le capteur électromagnéto-acoustique, l'émission automatique d'un signal d'alerte.
8. Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 7, dans lequel les pièces à assembler sont des conduites tubulaires mises bout à bout, le chanfrein ayant une forme annulaire.
9. Procédé selon la revendication 8, comprenant en outre, pendant toute la durée de l'inspection, l'acquisition de la position angulaire des capteurs électromagnéto-acoustiques par rapport à l'axe de révolution (X-X) du chanfrein (18) de façon à déterminer l'emplacement circonférentiel d'un éventuel défaut dans la passe du cordon de soudure en cours de dépôt.
10. Procédé selon la revendication 9, dans lequel l'acquisition de la position angulaire des capteurs électromagnéto-acoustiques est réalisée par l'intermédiaire d'un encodeur rotatif (32) couplé à un chariot mobile (28 ; 28') portant les capteurs électromagnéto-acoustiques.
11. Procédé selon la revendication 10, dans lequel le chariot mobile portant les capteurs électromagnéto-acoustiques est relié à un chariot portant les électrodes de soudage pour se déplacer avec celui-ci lors du dépôt d'une passe de cordon de soudure.
12. Procédé selon l'une des revendications 10 et 11, dans lequel le chariot mobile portant les capteurs électromagnéto-acoustiques se déplace selon une direction circonférentielle autour de l'axe de révolution du chanfrein le long d'une bande annulaire de guidage (30 ; 30') positionnée sur l'une des conduites tubulaires.
13. Procédé selon la revendication 12, dans lequel le chariot mobile portant les capteurs électromagnéto-acoustiques se déplace le long de la bande de guidage par l'intermédiaire d'un moteur électrique (29 ;
29') tout en étant apte à être maintenu stationnaire dans n'importe quelle position angulaire.
29') tout en étant apte à être maintenu stationnaire dans n'importe quelle position angulaire.
14. Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 13, dans lequel les capteurs électromagnéto-acoustiques comprennent un capteur électromagnéto-acoustique de réception de signaux ultrasonores et un capteur électromagnéto-acoustique d'émission d'ondes ultrasonores positionnés d'un côté du chanfrein, et un autre capteur électromagnéto-acoustique de réception de signaux ultrasonores positionné du côté
opposé du chanfrein.
opposé du chanfrein.
15. Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 13, dans lequel les capteurs électromagnéto-acoustiques comprennent un capteur électromagnéto-acoustique de réception de signaux ultrasonores et un capteur électromagnéto-acoustique d'émission d'ondes ultrasonores positionnés d'un côté du chanfrein, et un autre capteur électromagnéto-acoustique de réception de signaux ultrasonores et un autre capteur électromagnéto-acoustique d'émission d'ondes ultrasonores positionnés du côté opposé du chanfrein.
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