Procédé d'enregistrement par ultrasons des défauts des parois interne et externe,
d'un tube très mince
La présente invention concerne un procédé d'enregistrement par ultrasons sur deux voies séparées, des défauts de la paroi interne et des défauts de la paroi externe d'un tube très mince, à l'aide d'un unique traducteur émetteur-récepteur et d'un générateur équipé d'un oscilloscope dont l'entrée reçoit un signal issu du traducteur et qui comporte un amplificateur agencé de manière telle que son gain, qui détermine le rapport entre l'amplitude du signal amené à l'entrée de l'oscilloscope et l'amplitude de la déflection correspondante sur l'écran de l'oscilloscope dans une des directions de coordonnées, soit réglable à différents niveaux pour différentes valeurs de la déflection de base de temps dans l'autre direction de coordonnées.
Le but de l'invention est de fournir un procédé qui présente l'avantage de permettre d'enregistrer sur deux voies séparées, mais avec un unique traducteur-émetteur récepteur d'ultrasons, les défauts de la paroi interne, d'une part, et les défauts de la paroi externe, d'autre part, d'un tube très mince de faible diamètre.
Le procédé selon l'invention est caractérisé par le fait que le tube à examiner, rempli d'air, est immergé dans l'eau et est animé d'un mouvement de rotation autour de son axe longitudinal, que l'on règle l'angle d'incidence du faisceau d'ultrasons par rapport au tube de manière à obtenir sur l'écran de l'oscilloscope, pour un défaut de la paroi interne, une succession d'échos équidistants décroissants, que l'on règle le gain de l'amplificateur à un niveau faible pour les valeurs de déflection de base de temps correspondant à la zone de l'écran où apparaît l'écho unique de forte amplitude correspondant à un défaut de la paroi externe du tube,
tandis que l'on règle ce gain à un niveau élevé pour les valeurs de déflection de base de temps correspondant à la zone de l'écran où apparaissent les échos de faible amplitude de la succession d'échos correspondant au défaut de la paroi interne, et que l'on établit deux circuits-portes, agencés pour s'ouvrir en dépendance desdites valeurs de déflection de base de temps et à l'entrée desquels est amené le signal représentatif des échos, de manière telle que le premier de ces circuits-portes s'ouvre pour les valeurs de déflection de base de temps correspondant à la zone de l'écran où apparaît ledit écho unique correspondant à un défaut externe,
tandis que le second de ces circuits-portes s'ouvre pour les valeurs de déflection de base de temps correspondant à la zone de l'écran où apparaît l'un desdits échos de faible amplitude correspondant au défaut interne, ces deux circuits-portes débouchant sur deux voies séparées destinées respectivement à enregistrer ledit défaut externe et à enregistrer ledit défaut interne.
Ce procédé est applicable aux tubes métalliques et, d'une façon générale, aux tubes en un matériau susceptible d'être examiné par ultrasons, d'une épaisseur pouvant ne pas dépasser quelques dixièmes de millimètre, les défauts à examiner étant par exemple des fissures ou des pailles. Il n'exige aucun appareillage particulier et fait appel simplement à un émetteur-récepteur d'ultrasons équipé d'un amplificateur à gain variable le long de la base de temps, un tel montage étant généralement destiné à compenser l'atténuation dans les matériaux lors de l'examen de parois très épaisses.
Le dessin annexé représente à titre d'exemple une forme de mise en oeuvre du procédé selon l'invention
La fig. 1 représente, schématiquement, suivant une coupe perpendiculaire à son axe longitudinal, un tube à examiner et le traducteur émetteur récepteur d'ultrasons;
la fig. 2 est un oscillogramme montrant l'écho de défaut de la paroi externe;
la fig. 3 est un oscillogramme montrant la succession des échos de défaut de la paroi interne;
la fig. 4 montre l'oscillogramme de la fig. 2 après réduction du gain de l'amplificateur dans la zone où apparaît l'écho de défaut externe. Enfin
la fig. 5 montre l'oscillogramme de la fig. 3 après réduction du gain de l'amplificateur dans la zone où apparaît l'écho défaut externe.
Comme représenté sur la fig. 1, le tube 1 d'axe longitudinal 0, rempli d'air et immergé dans de l'eau, tourne autour de cet axe suivant le sens de la flèche F.
La vitesse de rotation du tube 1 peut prendre toutes les valeurs imposées par la cadence de contrôle ou par la mécanique d'entraînement. Au cours des essais, on a adapté une vitesse angulaire de l'ordre de 500 tours minute. Un traducteur émetteur-récepteur d'ultrasons 2 émet un faisceau d'ultrasons 3 dont l'axe tombe sur le tube suivant un angle a. Ce traducteur a, par exemple, une fréquence de 4 MIIz, valeur nullement impérative.
La valeur de l'angle d'incidence a est fonction du matériau du tube, de son épaisseur et de la fréquence du traducteur.
En 4 et 5 sont représentés schématiquement un défaut externe et un défaut interne du tube, c'est-à-dire respectivement un défaut qui débouche sur la paroi externe et un défaut qui débouche sur la paroi interne.
L'incidence a est réglée de façon que l'on obtienne (fig. 3) pour le défaut interne 5 une succession d'échos équidistante a, b, c, d, e, qui correspondent à une réflexion vue lorsque l'énergie a fait un certain nombre de tours de la section du tube 1.
Les oscillogrammes (fig. 2, 3, 4 et 5) comprennent également des échos fixes A, B, ou échos de réflexions parasites qui ne sont nullement dus à des défauts du tube 1 et qui proviennent, par exemple, de la paroi de la cuve renfermant l'eau dans laquelle est immergé le tube.
Enfin, l'oscillogramme de la fig. 2 comprend un écho C de très forte amplitude qui est le seul écho correspondant au défaut 4 de la paroi externe du tube.
Cet écho C, en raison de l'insuffisance du pouvoir de résolution de l'appareil, apparaît comme presque confondu avec l'écho fixe A de sorte qu'il n'est pas possible de le prélever tel quel en vue de l'enregistrement.
Le procédé décrit permet précisément d'en effectuer l'enregistrement. Il utilise un oscilloscope qui comporte un amplificateur agencé de manière telle que son gain, qui détermine le rapport entre l'amplitude du signal amené à l'entrée de l'oscilloscope et l'amplitude de la déflection correspondante sur l'écran de l'oscilloscope dans une des directions de coordonnées, soit réglable à différents niveaux pour différentes valeurs de la déflection de base de temps dans l'autre direction de coordonnées.
Ainsi, on peut diminuer considérablement le gain de l'amplitude dans la zone où apparaît l'écho C de très forte amplitude, qui est le seul écho correspondant au défaut externe et on fait disparaître de l'écran de l'oscilloscope les échos a, b, dont l'amplitude est trop faible pour qu'ils continuent d'apparaître sur l'écran.
I1 ne subsiste plus sur l'écran (fig. 4) que le sommet de l'écho C et le sommet de l'écho fixe A; l'écho C est alors suffisamment distinct de l'écho fixe A pour pouvoir être détecté.
Par contre, on conserve un gain important de l'amplificateur dans la zone où apparaissent les échos c, d, e, qui sont les échos de plus faible amplitude de la succession d'échos correspondant au défaut 5 de la paroi interne (fig. 5).
On dispose une porte de sélection D au niveau de l'écho unique C de forte amplitude (fig. 4) et une porte de sélection E au niveau de l'écho e (fig. 5), ce qui permet d'enregistrer sur deux voies séparées les défauts 4 et 5 du tube. L'appareillage permettant d'atteindre ce résultat est connu et couramment utilisé dans les installations de commande automatique. I1 s'agit d'un sélecteur d'échos qui donne en sortie une tension continue proportionnelle à l'amplitude de l'écho choisi.
Le procédé décrit a été utilisé avec succès sur des tubes de zirconium-cuivre, d'un diamètre extérieur de 15 mm et d'une épaisseur variant entre 0,75 mm et 1,2 mu, et également sur des tubes d'acier inoxydable d'un diamètre extérieur de 6,35mm et d'une épaisseur de 0,35 mm.
Ultrasonic recording process of internal and external wall defects,
from a very thin tube
The present invention relates to a method for recording by ultrasound on two separate channels, internal wall defects and external wall defects of a very thin tube, using a single transceiver and transducer translator. '' a generator equipped with an oscilloscope whose input receives a signal from the translator and which comprises an amplifier arranged in such a way that its gain, which determines the ratio between the amplitude of the signal brought to the input of the oscilloscope and the magnitude of the corresponding deflection on the oscilloscope screen in one of the coordinate directions, is adjustable to different levels for different values of the time base deflection in the other coordinate direction.
The aim of the invention is to provide a method which has the advantage of making it possible to record on two separate channels, but with a single ultrasound transducer-transceiver, the defects of the internal wall, on the one hand, and the defects of the outer wall, on the other hand, of a very thin tube of small diameter.
The method according to the invention is characterized in that the tube to be examined, filled with air, is immersed in water and is driven in a rotational movement around its longitudinal axis, which is adjusted. angle of incidence of the ultrasound beam with respect to the tube so as to obtain on the oscilloscope screen, for a defect in the internal wall, a succession of decreasing equidistant echoes, that the gain of the amplifier at a low level for the time base deflection values corresponding to the area of the screen where the single high amplitude echo appears corresponding to a defect in the external wall of the tube,
while this gain is adjusted to a high level for the time base deflection values corresponding to the area of the screen where the low amplitude echoes of the succession of echoes corresponding to the defect of the internal wall appear, and that two gate circuits are established, arranged to open in dependence on said time base deflection values and at the input of which the signal representative of the echoes is brought, in such a way that the first of these circuits- doors opens for the time base deflection values corresponding to the area of the screen where said single echo appears corresponding to an external fault,
while the second of these gate circuits opens for the time base deflection values corresponding to the area of the screen where one of said low amplitude echoes corresponding to the internal fault appears, these two gate circuits opening on two separate channels intended respectively to record said external fault and to record said internal fault.
This process is applicable to metal tubes and, in general, to tubes made of a material capable of being examined by ultrasound, of a thickness which may not exceed a few tenths of a millimeter, the defects to be examined being for example cracks. or straws. It does not require any particular equipment and simply uses an ultrasound transceiver equipped with an amplifier with variable gain along the time base, such an arrangement being generally intended to compensate for the attenuation in the materials during examination of very thick walls.
The appended drawing represents by way of example an embodiment of the method according to the invention.
Fig. 1 represents, schematically, in a section perpendicular to its longitudinal axis, a tube to be examined and the transducer emitting receiver of ultrasound;
fig. 2 is an oscillogram showing the fault echo of the outer wall;
fig. 3 is an oscillogram showing the succession of defect echoes of the internal wall;
fig. 4 shows the oscillogram of FIG. 2 after reducing the amplifier gain in the area where the external fault echo appears. Finally
fig. 5 shows the oscillogram of FIG. 3 after reduction of the amplifier gain in the zone where the external fault echo appears.
As shown in fig. 1, the tube 1 of longitudinal axis 0, filled with air and immersed in water, rotates around this axis in the direction of arrow F.
The speed of rotation of the tube 1 can take all the values imposed by the control rate or by the drive mechanism. During the tests, an angular speed of the order of 500 rpm was adapted. An ultrasound transceiver translator 2 emits an ultrasound beam 3, the axis of which falls on the tube at an angle α. This translator has, for example, a frequency of 4 MIIz, which is in no way imperative.
The value of the angle of incidence a depends on the material of the tube, its thickness and the frequency of the translator.
At 4 and 5 are shown schematically an external defect and an internal defect of the tube, that is to say respectively a defect which leads to the outer wall and a defect which leads to the inner wall.
The incidence a is adjusted so that one obtains (fig. 3) for the internal defect 5 a succession of equidistant echoes a, b, c, d, e, which correspond to a reflection seen when the energy a makes a number of turns of the tube section 1.
The oscillograms (fig. 2, 3, 4 and 5) also include fixed echoes A, B, or parasitic reflection echoes which are in no way due to defects in tube 1 and which originate, for example, from the wall of the tube. tank containing the water in which the tube is immersed.
Finally, the oscillogram of FIG. 2 comprises an echo C of very high amplitude which is the only echo corresponding to the defect 4 of the external wall of the tube.
This echo C, due to the insufficient resolving power of the apparatus, appears to be almost confused with the fixed echo A so that it is not possible to take it as it is for recording. .
The method described makes it possible precisely to record it. It uses an oscilloscope which has an amplifier arranged in such a way that its gain, which determines the ratio between the amplitude of the signal brought to the input of the oscilloscope and the amplitude of the corresponding deflection on the screen of the oscilloscope in one of the coordinate directions, ie adjustable at different levels for different values of the time base deflection in the other coordinate direction.
Thus, the gain of the amplitude can be considerably reduced in the zone where the echo C of very high amplitude appears, which is the only echo corresponding to the external fault, and the echoes a are made to disappear from the oscilloscope screen. , b, whose amplitude is too low to continue to appear on the screen.
All that remains on the screen (fig. 4) is the top of the echo C and the top of the fixed echo A; the echo C is then sufficiently distinct from the fixed echo A to be able to be detected.
On the other hand, a significant gain of the amplifier is preserved in the zone where the echoes c, d, e appear, which are the echoes of lower amplitude of the succession of echoes corresponding to the defect 5 of the internal wall (fig. 5).
There is a selection gate D at the level of the single high amplitude echo C (fig. 4) and a selection gate E at the level of the echo e (fig. 5), which makes it possible to record on two separate lanes 4 and 5 of the tube. The apparatus making it possible to achieve this result is known and commonly used in automatic control installations. I1 is an echo selector which outputs a DC voltage proportional to the amplitude of the chosen echo.
The described process has been used successfully on zirconium-copper tubes, with an outside diameter of 15 mm and a thickness varying between 0.75 mm and 1.2 mu, and also on stainless steel tubes. with an outer diameter of 6.35mm and a thickness of 0.35mm.