EP3529607A1 - Method for automatically inspecting a weld bead deposited in a chamfer formed between two metal pieces to be assembled - Google Patents

Method for automatically inspecting a weld bead deposited in a chamfer formed between two metal pieces to be assembled

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EP3529607A1
EP3529607A1 EP17793989.9A EP17793989A EP3529607A1 EP 3529607 A1 EP3529607 A1 EP 3529607A1 EP 17793989 A EP17793989 A EP 17793989A EP 3529607 A1 EP3529607 A1 EP 3529607A1
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EP
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chamfer
electro
acoustic
pass
weld bead
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Withdrawn
Application number
EP17793989.9A
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German (de)
French (fr)
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Nicolas FEUILLY
Marco Aurelio OCCHILUPO
Eric Kerdiles
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Saipem SA
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Saipem SA
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Publication date
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Definitions

  • the present invention relates to the general field of non-destructive testing of a weld bead deposited in a chamfer formed between two metal parts to be assembled.
  • a non-limiting field of application of the invention is that of the inspection of an annular weld bead deposited between two tubular conduits placed end to end, in particular between two tubular elements of an underwater pipe intended for transport. hydrocarbons.
  • the non-destructive inspection inspection techniques are used in the petroleum industry to reveal the presence of defects in a weld bead deposited in particular by arc welding between two tubular pipe elements, such as gaps. melting, cracking, inclusions or porosities, and possibly quantifying them.
  • This technique is particularly used to inspect end-to-end welds of tubes internally plated with a corrosion resistant alloy layer (eg Inconel ® ).
  • a corrosion resistant alloy layer eg Inconel ®
  • this alloy layer has a thickness of between 2.5 mm and 5 mm and internally lining the inner surface of the carbon steel tube in order to improve its mechanical and chemical properties.
  • Another technique used to inspect end-to-end welds of tubes internally plated with a corrosion resistant alloy layer is automated ultrasonic testing (also referred to as AUT for Automated Ultrasonic Testing).
  • This technique uses ultrasonic phased array probes ("Phased Array” in English), that is to say probes comprising a matrix of ultrasonic sensors mono-elements used for inspection. These ultrasonic sensors can both emit and receive ultrasound. These are generally piezoelectric sensors converting an ultrasonic wave into an electric current and vice versa.
  • US 4,588,873 discloses the disclosure of a real-time ultrasonic inspection method of a weld bead W single-pass deposited in a chamfer formed by two pieces PI, PII. To this end, it plans to use two acoustic transducers for transmitting and receiving ultrasonic waves of volume PRA, PRB positioned on the one hand and on the other hand, the chamfer.
  • the ultrasonic waves of volume (transverse or longitudinal) generated and received by these same two sensors are sent in real time to a control device that adjusts certain welding parameters to correct the appearance of defects in the welding step.
  • EMAT Electro-Magneto-Acoustic Transducer
  • the general principle of ultrasonic emission by EMAT is as follows: a coil, traversed by an alternating electric current and placed close to the weld bead to be controlled, induces surface-distributed currents, called “eddy currents", in an area where a permanent magnetic field has been established. Magnetic field interaction Permanent eddy currents give rise to Lorentz forces and magnetostriction on the surface of the metal which themselves result in a displacement of particles of the same metal, thus generating ultrasonic waves propagating directly in the material being inspected. These ultrasonic waves thus make it possible to highlight the existence of defects in the weld bead and to characterize these defects as a function of the alterations that the ultrasonic waves have undergone during their propagation.
  • Document WO 2004/007138 thus discloses the application of the EMAT principle for the inspection of an annular weld bead deposited between two tubular elements.
  • this document describes an inspection apparatus which is mounted around the weld bead to be inspected and which remains fixed with respect thereto during the actual inspection operation, this apparatus comprising two electromagnetic sensors -acoustics positioned above and below the weld seam at a distance of 2mm from it.
  • the EMAT inspection method described in publication WO 2004/007138 has numerous drawbacks. Indeed, the inspection apparatus being fixed relative to the weld bead, the inspection can be performed once the weld bead fully deposited in the chamfer between the two tubular elements.
  • the inspection method described in this document uses cross-wave emission to inspect the weld seam. However, the use of this type of wave does not allow to inspect the complete volume of a multi-pass weld.
  • the detection of certain defects present in the weld bead such as melting defects or porosities, may not be detected, because of their low dimension or their spatial orientation.
  • the present invention therefore has the main purpose of providing a method of inspection of a weld bead which does not have the aforementioned drawbacks.
  • this object is achieved thanks to a method of automatic inspection of a weld bead deposited in several passes in a chamfer formed between two metal parts to be assembled, the different passes of the weld bead being deposited by means of welding electrodes moving along the chamfer, the method comprising the following steps:
  • electro-acoustic emission sensor ultrasonic waves being configured to emit Rayleigh surface waves
  • the electro-acoustic sensors during their displacement to allow the electro-acoustic emission sensor to generate and emit Rayleigh surface waves in the direction of the pass of the weld bead being deposited, the electro-acoustic sensor of reception receiving ultrasonic signals transmitted and / or reflected in said pass;
  • the inspection method according to the invention is remarkable in particular because it allows an inspection of the different passes of the weld bead during their deposit in the chamfer.
  • electromagnetic-acoustic sensors EMAT are movable relative to the metal parts to be assembled (which remain fixed) and move following the movement of the welding electrodes.
  • EMAT electromagnetic-acoustic sensors
  • the inspection method according to the invention is also remarkable in that the electromagnetic-acoustic sensors generate ultrasonic waves directly in the part to be inspected and do not require the use of a shoe or that of a coupling fluid which allows ultrasonic inspection of the workpiece at surface temperatures of up to at least 310 ° C.
  • the inspection method according to the invention is also remarkable in that the electro-acoustic ultrasonic wave emission sensors are configured to emit Rayleigh surface waves, that is to say surface waves combining both longitudinal and transverse modes to create an elliptical orbit movement which, as it propagates, follows the surface of the material to be inspected.
  • the inspection method according to the invention has many advantages over the X-ray inspection technique. Indeed, this method makes it possible to overcome the problems of radiation protection and to eliminate the security and environmental risks. Compared with conventional X-ray or ultrasonic inspection techniques, the inspection time of a weld is also considerably reduced, which is a significant advantage in the oil field for assembling the tubular elements of the transport pipes. hydrocarbons.
  • the method can be implemented at high temperature, which avoids having to wait for the cooling of the weld seam to inspect it.
  • the inspection is carried out in real time during the deposition of the different passes of the weld seam, which considerably reduces the cycle time and improves the productivity of the welding and inspection steps. Furthermore, the method according to the invention is particularly well suited to the control of annular welding beads deposited between two plated tubes.
  • the method further comprises, on reception of ultrasonic signals characteristic of a defect in the current pass deposition by the electromagnetic-acoustic sensor, the modification during the pass of certain welding parameters in order to correct said defect.
  • the modification during the pass of certain welding parameters can be performed by an operator.
  • the modification during the pass of certain welding parameters is advantageously performed automatically according to an automatic learning mode classes and examples of welding defects.
  • a closed-loop control method for welding and inspection operations is envisaged which uses machine learning. From a self-refreshing data library consisting of imperfections observed in the past welds, the ultrasonic signals recorded by the inspection method according to the invention are processed so as to favorably adapt the welding parameters. to correct the presence of imperfection and to facilitate the decision-making of the operator in order to initiate any corrective action.
  • the Rayleigh surface waves generated by the electro-acoustic ultrasonic wave emission sensor are waves emitted at a frequency between 200 kHz and 4.5 MHz. Such a frequency corresponds to the emission of surface waves of the Rayleigh wave type.
  • the process steps are repeated for each pass of the weld bead deposited in the chamfer. It is thus possible to detect the presence of possible defects throughout the thickness of the weld bead, not only at the level of the last pass.
  • the electromagnetic-acoustic sensors are kept in permanent contact with a surface of one of the two parts to be assembled so as to avoid any loss of signal during the inspection.
  • the parts to be assembled are tubular conduits placed end to end, the chamfer having an annular shape.
  • the method may advantageously furthermore comprise, during the entire duration of the inspection, the acquisition of the angular position of the electro-acoustic sensors with respect to the axis of revolution of the chamfer so as to determine the circumferential location of any defect in the weld bead pass being deposited.
  • the acquisition of the angular position of the electro-acoustic sensors can be achieved by means of a rotary encoder coupled to a movable carriage carrying the electro-acoustic sensors.
  • the mobile carriage carrying the electro-acoustic sensors can thus be connected to a carriage carrying the welding electrodes to move therewith during the deposition of a weld bead pass.
  • the mobile carriage carrying the electro-acoustic sensors can move in a circumferential direction about the axis of revolution of the chamfer along an annular guide strip positioned on one of the tubular conduits, in particular by the intermediate of an electric motor, while being able to be held stationary in any angular position.
  • the electro-acoustic sensors may comprise an electro-acoustic ultrasonic signal receiving sensor and an electro-acoustic ultrasonic wave emission sensor positioned on one side of the chamfer, and another electro-acoustic ultrasonic signal receiving sensor. positioned on the opposite side of the chamfer.
  • the electro-acoustic sensors may comprise an electromagnetic-acoustic sensor for receiving ultrasonic signals and an electro-acoustic transducer for emitting ultrasonic waves positioned on one side of the chamfer, and another electro-acoustic transducer for receiving ultrasound signals. ultrasonic signals and another electro-acoustic ultrasonic wave emitting sensor positioned on the opposite side of the chamfer.
  • FIGS. 1A and 1B show an example of an electromagnetic-acoustic sensor used for the implementation of the inspection method according to the invention, respectively in front view and side view;
  • FIGS. 2A to 2C illustrate the propagation of the surface waves implemented by the inspection method according to the invention during the deposition respectively, of the first pass, of an intermediate pass and of the last pass of a cord. welding in a V-shaped chamfer;
  • FIGS. 3A to 3D schematically illustrate different configurations of electromagnetic and acoustic sensors for implementing the inspection method according to the invention
  • FIGS. 4 and 5 show schematically, respectively in top view and in side view, an exemplary implementation of the method according to the invention in the case of the inspection of an annular weld bead deposited between two tubular conduits placed end to end;
  • FIG. 6 schematically shows a top view of an alternative embodiment of the example of FIGS. 4 and 5;
  • FIGS. 7 and 8 are curves showing a possible representation of the ultrasonic signal received by the EMAT sensors implemented by the inspection method according to the invention.
  • the invention applies to the inspection (or non-destructive testing) of any weld bead deposited in one or more passes in a chamfer (for example V or J) formed between two metal parts to be assembled.
  • the inspection reveals the presence of defects in the weld bead, these defects may be including cracks, inclusions, porosities or lack of fusion.
  • One non-limiting field of application of the invention is that of the inspection of an annular weld bead deposited by electric arc welding in one or more passes in a chamfer formed between two tubular elements placed end to end to form an underwater pipe for the transport of hydrocarbons.
  • the tubular elements may be tubes that are internally plated with a corrosion-resistant alloy layer.
  • the method according to the invention applies to the inspection of other types of weld bead deposited in one or more passes in a chamfer, and in particular to weld beads which are rectilinear.
  • the inspection method according to the invention provides for the use of electro-acoustic sensors for transmitting and receiving ultrasonic waves.
  • These electromagnetic-acoustic sensors are called in the following description "EMAT sensors” (for "Electro-Magneto-Acoustic Transducer”).
  • FIGS. 1A and 1B show an example of such an EMAT sensor 2 used for carrying out the inspection method according to the invention, respectively in front view and side view.
  • the EMAT sensor 2 is positioned inside a casing 4 of substantially parallelepiped shape.
  • this housing 4 is provided with a connector 6 intended to be connected to a power supply system and to a data acquisition and processing unit using automatic learning, itself connected to the possibly self-adaptive welding system (not shown in the figures).
  • the casing comprises wheels 8 intended to allow movement of the sensor on the surface of the parts to be assembled and to ensure permanent contact with this surface to avoid any loss of signal during inspection.
  • the EMAT sensor 2 itself consists of a flat coil 10 which is placed at the bottom surface of the housing 4 and which is held flat on the surface of the parts to be assembled by means of rollers 12.
  • the EMAT sensor also comprises an electromagnetic coil 14 and a protective film 16.
  • the flat coil 10 traversed by an alternating electric current and placed close to the weld bead to be controlled, induces surface-distributed currents, called "eddy current", in an area where a permanent magnetic field through the electromagnetic coil 14.
  • the permanent magnetic field-eddy currents interaction gives rise to Lorentz forces and magnetostriction on the surface of the metal which themselves result in a displacement of the particles, thus generating ultrasonic waves propagating in the metal.
  • These ultrasonic waves thus make it possible to highlight the existence of defects in the weld bead and to characterize these defects as a function of the alterations that the ultrasonic waves have undergone during their propagation.
  • the EMAT sensor 2 can operate in transmission or reception of ultrasonic waves.
  • the EMAT sensors for emitting in the weld bead material to examine ultrasonic waves are illustrated by the reference 2-T, while the EMAT sensors for receiving the transmitted and / or reflected ultrasonic signals. by the material of the weld seam bear the reference 2-R.
  • the EMAT 2-T sensors are configured to emit surface ultrasonic waves of the Rayleigh surface wave type, that is to say surface waves combining both longitudinal and transverse modes to create a elliptical orbit movement which, when propagated, follows the surface of the material to be inspected.
  • the penetration depth in the material to be inspected by these Rayleigh waves is directly correlated to the pitch of the EMAT 2-T flat coil 10 and the frequency of the transmitted waves.
  • a transmission frequency of the ultrasonic waves between 200 kHz and 4.5 MHz will be used.
  • the inspection method according to the invention provides for positioning these sensors on either side of a chamfer formed between the two parts to be assembled, with at least one EMAT 2-T sensor placed on one side of the chamfer and at least one EMAT 2-R sensor placed on the other side (ie on the opposite side) of the chamfer.
  • FIG. 2A An example of positioning of these sensors EMAT 2-T, 2-R on either side of a chamfer (V-shaped in the example) 18 formed between two parts to be assembled 20, 22 is shown schematically on the Figure 2A. Specifically, in this example, a single EMAT 2-T ultrasonic wave transmitter and a single EMAT 2-R sensor reception of ultrasonic signals are positioned on either side of the chamfer 18.
  • the inspection method provides, during the filing of a pass welding bead by the welding electrodes in the chamfer, to automatically move the EMAT sensors following the movement of the welding electrodes along the chamfer, while activating the EMAT sensors during their movement to allow the EMAT sensor to 2-T emission to generate and emit Rayleigh waves in the direction of the weld bead pass during deposition, the 2-R receiving EMAT sensor receiving ultrasonic signals transmitted and / or reflected in said pass. This operation is repeated for the entire weld bead pass, then for all the passes deposited in the chamfer.
  • FIG. 2A also represents the propagation of the ultrasonic waves 0 emitted by the EMAT 2-T sensor and received by the EMAT 2-R sensor in the case where the first pass P 1 of a weld bead is in the process of being filed in chamfer 18.
  • the ultrasonic wave 0 'that arrives at the sensor EMAT 2-R receiving ultrasonic signals has a lower energy than the wave O emitted.
  • this defect When a fault is present in the first pass P1, this defect will generate a reflection and a dispersion of the ultrasonic wave O which passes through the first pass, so that the detection of this defect will be directly correlated to the amount of energy the ultrasonic signal received by the EMAT 2-R sensor.
  • the characterization of the defect and its dimensioning will be correlated to the data set constituting the ultrasonic signal received: travel time of the ultrasonic wave, amount of energy received, frequency, etc.
  • FIG. 2B also shows the propagation of the ultrasonic waves 0 emitted and received by the EMAT 2-T, 2-R sensors in the case where an intermediate pass P-I of the weld bead is being deposited in the chamfer 18.
  • the propagation of the wave 0 emitted by the EMAT 2-T emitter of ultrasonic waves is similar to that described for the case of FIG. 2A: the energy of the wave 0 propagates essentially the along the upper part of the face 18-F1 of the chamfer 18 passes through the intermediate pass PI before going up along the upper part of the other face 18-F2 of the chamfer to finally reach the EMAT 2-R sensor.
  • the detection of a possible fault in the intermediate pass P-I will be detected according to the amount of energy transmitted by the wave 0 'and received by the sensor EMAT 2-R.
  • the characterization of the defect and its dimensioning will be correlated with all the data constituting the received ultrasonic signal: travel time of the ultrasonic wave, amount of energy received, frequency, etc.
  • FIG. 2C again represents the propagation of the ultrasonic waves O emitted and received by the EMAT 2-T, 2-R sensors in the case of the deposition of the last pass (or final pass) P-F of the weld bead.
  • the propagation of the wave O emitted by the ultrasonic wave emitting sensor EMAT 2-T is as follows: the energy of the wave O propagates essentially directly from an upper corner 18-S1 of the chamfer 18 to the opposite corner 18-S2 crossing right through the final pass PF weld seam.
  • the detection of a possible fault in this final pass P-F will be detected as a function of the amount of energy transmitted by the wave O 'and received by the sensor EMAT 2-R.
  • the characterization of the defect and its dimensioning will be correlated with all the data constituting the received ultrasonic signal: travel time of the ultrasonic wave, amount of energy received, frequency, etc.
  • the inspection method according to the invention makes it possible to ensure control of the cord of solder for each pass of it.
  • the inspection is not simply limited to the final pass PF but to all the passes deposited in the chamfer to form the weld seam.
  • the invention thus makes it possible to detect and dimension with the same sharpness any possible defect present in all the successive passes of the weld bead, from the first pass P1 to the final pass PF.
  • the advantage of this inspection method is that the axial position of the EMAT 2-T, 2-R sensors does not need to be modified to inspect all the passes deposited to form the weld bead. .
  • the inspection method according to the invention requires positioning at least one EMAT 2-T ultrasonic wave emission sensor on one side of the chamfer and at least one EMAT 2-R signal receiving sensor. ultrasound on the opposite side of the chamfer.
  • FIG. 3A provides for positioning an EMAT sensor for receiving 2-R ultrasonic signals and an EMAT emission sensor for ultrasonic waves 2-T on one side of the chamfer 18 formed between the two parts 20, 22 to be assembled, and another EMAT sensor for receiving 2-R ultrasonic signals on the opposite side of the chamfer (2-R / 2-T / 2-R configuration).
  • FIG. 3C shows the positioning of an EMAT sensor for receiving 2-R ultrasonic signals and an EMAT emission sensor for ultrasonic waves 2-T on one side of the chamfer 18 formed between the two parts. , 22 to assemble, and another 2-T EMAT emission sensor of ultrasonic waves and another sensor EMAT for receiving 2-R ultrasonic signals on the opposite side of the chamfer (2-R / 2-T / 2-T / 2-R configuration).
  • FIG. 3 is close to that of FIG. 3C with the same number of EMAT sensors on either side of the chamfer, with a reversal in the positioning order of each side of the chamfer (configuration 2- T / 2-R / 2 R / 2-T).
  • annular weld bead 24 deposited in several passes is inspected in a chamfer 18 (also annular) formed between two tubular conduits 20, 22 placed end to end.
  • the method implements four EMAT sensors 2, arranged with respect to the weld bead according to one or the other of the configurations of FIGS. 3C or 3D.
  • the EMAT sensors 2 are more precisely carried by a carriage 28 which is movable relative to the pipes 20, 22 (and therefore with respect to the weld bead 24).
  • the carriage 28 carrying the EMAT sensors moves automatically in a circumferential direction (relative to the axis of revolution XX of the chamfer 18) following the movement of a carriage carrying the welding electrodes. arc (not shown in the figures) so as to inspect the pass being deposited in the chamfer.
  • the EMAT ultrasonic wave emitting sensors emit ultrasonic waves toward the pass portion of the electrode. welding which has just been deposited and the ultrasonic signal receiving sensors EMAT receive the ultrasonic signals transmitted and / or reflected in said pass portion.
  • the carriage 28 carrying the EMAT sensors is moved via an electric motor 29 automatically and synchronously with respect to the mobile carriage carrying the arc welding electrodes so as to follow the circumferential movement thereof.
  • the carriage 28 carrying the EMAT sensors moves in a circumferential direction about the axis of revolution XX of the chamfer along an annular guide strip 30 which is positioned on one of the tubular conduits ( here driving 20).
  • this guide strip 30 makes it possible to maintain a perfect alignment of the EMAT sensors with respect to the chamfer 18.
  • This guide strip also makes it possible to maintain the carriage 28 (and therefore the EMAT sensors 2) in any angular position around the axis XX.
  • the carriage 28 carrying the EMAT sensors is advantageously coupled to a rotary encoder 32 so as to obtain the angular position of the EMAT sensors with respect to the axis of revolution X-X of the chamfer.
  • the acquisition of this data makes it possible to determine the precise circumferential location of a defect detected in the pass of the weld bead being deposited.
  • FIG. 6 represents an alternative embodiment of the implementation of the method according to the invention for the inspection of an annular weld bead 24 deposited in several passes in a chamfer 18 formed between two tubular conduits 20, 22 put end to end.
  • the method can implement four EMAT sensors 2 (arranged with respect to the weld bead according to one or other of the configurations of FIGS. 3C or 3D) which are carried by a mobile carriage 28 'by relative to the lines 20, 22.
  • this carriage 28 ' also carries the arc welding electrodes 34. More specifically, the EMAT sensors 2 are arranged upstream with respect to the arc welding electrodes 34 (in the circumferential direction of the carriage 280-
  • This carriage 28 ' moves automatically via an electric motor 29' in a circumferential direction with respect to the axis of revolution XX of the chamfer 18 so as to allow, on the one hand, the welding electrodes to the arc to deposit a weld bead pass in the chamfer, and secondly to the EMAT sensors to inspect in real time the pass being filed.
  • the EMAT sensors move with the arc welding electrodes, necessarily having the same speed of displacement as these (and keeping the same angular distance with respect thereto).
  • the welding electrodes 34 deposit a weld bead pass in the chamfer and, at the same time, the EMAT ultrasonic wave emitting sensors emit ultrasonic waves towards the portion of the weld pass that has just been deposited while the ultrasonic signal receiving EMAT sensors receive ultrasonic signals transmitted and / or reflected in said pass portion. It is thus possible to carry out a real-time inspection of each pass of the weld bead during their deposition and to detect and dimension in real time any defects present in the passes successively deposited in the chamfer.
  • the carriage 28 ' moves in a circumferential direction around the axis of revolution XX of the chamfer along an annular guide strip 30' which is positioned on one of the tubular conduits ( here driving 20).
  • the inspection method according to the invention advantageously provides different actions in case of detection of a defect in a weld bead pass during deposition.
  • Rayleigh type surface waves makes it possible to detect various defects in a weld bead pass, namely in particular: the lack of penetration, the lack of melting on the chamfer or between the different passes, the cracks and the porosities.
  • the characteristics of the detected defects namely in particular the type of defect and its dimensions, can be obtained in a manner known per se by the analysis of the ultrasonic signals received by the ultrasonic signal receiving sensors EMAT.
  • FIGS. 7 and 8 each show an exemplary representation of the ultrasonic signals received by the ultrasonic signal receiving sensors EMAT during the implementation of the previously described inspection method applied to a cord of weld deposited in several passes in an annular chamfer formed between two tubular conduits placed end to end.
  • curve C which is a representation of the energy level (in decibel or in energy ratio) of these ultrasonic signals by the receiving EMAT sensors with respect to the circumferential position of the EMAT sensor around the axis of revolution of the annular chamfer.
  • two energy threshold level lines are also represented, namely a low threshold line I_i and a high threshold line L 2 .
  • the operator or the welding system receives an alert signal indicating that a defect is being created in the weld pass being filed.
  • the curve C passes below the high threshold line L 2 (case for the dark parts in FIG. 7)
  • the operator or the system receives another signal enabling it to conclude that the EMAT sensors have detected an anomaly and a defect has been created in the weld pass being filed.
  • These threshold level lines Li, L 2 can be obtained by feedback or simulation, and can be adapted according to the principle of machine-learning, which can be applied to the processing of ultrasonic signals. recorded.
  • two other energy threshold level lines are also represented, namely a low threshold line L'i and a high threshold line L ' 2 .
  • these threshold lines are not rectilinear but curved, since they follow and adapt to the fluctuations of the curve C, in addition to self-adapting to the data obtained by feedback or by simulation according to the machine-learning principle applicable to the recorded ultrasound signals.
  • the operator or the welding system automatically receives an alert message.
  • This warning message can then trigger (either automatically or through the operator) an adapted modification of some of the welding parameters in order to correct in real time the drop in the energy level of the curve C , and thus remedy the corresponding defect in the pass being filed.
  • the non-point reception of half of the energy emitted by an EMAT probe will potentially be representative of a lack of fusion failure, linked to an unsuitable speed or oscillation of the welding electrode.
  • This real-time modification (either automatically or through the operator) of certain parameters of the welding process may include modifications of the following parameters: amperage (intensity) and voltage (voltage) of the electric arc , welding speed, oscillation (ie positioning) of the welding electrode, and inert gas flow injected to create a protective halo.
  • This modification can thus make it possible to remedy the defect detected during the inspection by modifying the welding parameters which are linked to the creation of such a defect.
  • the welding operation can also be interrupted (either automatically or through the operator) to allow the operator or a mechanized system to remove the last filed pass (which has the fault that has triggered issuing the alert message).

Abstract

The invention relates to a method for automatically inspecting a weld bead (24) deposited, in several passes, in a chamfer (18) formed between two parts (20, 22) to be assembled, comprising the following steps: positioning at least one electromagnetic acoustic sensor that emits ultrasound waves (2) on one side of the chamfer and at least one electromagnetic acoustic sensor that receives ultrasound signals (2) on an opposite side of the chamfer, the sensor that emits ultrasound waves being configured to emit Rayleigh surface waves; during the deposit of one pass, automatically moving the sensors by following the movement of the welding electrodes along the chamfer; activating the sensors during their movement to allow the emitting sensor to generate and emit Rayleigh waves in the direction of the pass of the weld bead being deposited, the receiving sensor receiving the ultrasound signals transmitted and/or reflected in said pass; and repeating the operation for the entire pass of the weld bead.

Description

Titre de l'invention  Title of the 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  A method of automatically inspecting a weld bead deposited in a chamfer formed between two metal parts to be assembled Background of the 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.  The present invention relates to the general field of non-destructive testing of a weld bead deposited in a chamfer formed between two metal parts to be assembled.
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.  A non-limiting field of application of the invention is that of the inspection of an annular weld bead deposited between two tubular conduits placed end to end, in particular between two tubular elements of an underwater pipe intended for transport. hydrocarbons.
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.  The non-destructive inspection inspection techniques are used in the petroleum industry to reveal the presence of defects in a weld bead deposited in particular by arc welding between two tubular pipe elements, such as gaps. melting, cracking, inclusions or porosities, and possibly quantifying them.
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.  One of the techniques currently used in the petroleum industry to inspect a weld bead deposited between two tubular pipe elements during the precast phase of the pipeline or when it is laid in S or J is X-ray.
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'Inconel®). 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. This technique is particularly used to inspect end-to-end welds of tubes internally plated with a corrosion resistant alloy layer (eg Inconel ® ). Typically, this alloy layer has a thickness of between 2.5 mm and 5 mm and internally lining the inner surface of the carbon steel tube in order to improve its mechanical and chemical properties.
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. 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. In order to coat the inner surface of carbon steel tubes with a layer of anticorrosive alloy, one of the techniques, mainly used when the pipe is subjected to high fatigue stresses, is to heat-roll the anticorrosive alloy layer. on a carbon steel sheet to obtain a metallurgical bond between the two materials. Another technique is to reload the inner surface of a carbon steel tube with the anticorrosive alloy by successive deposits. However, the construction requirements of the pipe are becoming more and more stringent, particularly with regard to the inspection of end-to-end welds of internally plated tubes. In particular, these requirements require, in addition to a final radiography of the weld beads, an intermediate radiography to ensure the absence of defects in the weld at the location of the plating. Productivity is then affected because the inspection must be done in two stages. This results in an increased cycle time of 15 to 20 minutes per weld due solely to the requirement for additional radiography.
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.  Another technique used to inspect end-to-end welds of tubes internally plated with a corrosion resistant alloy layer is automated ultrasonic testing (also referred to as AUT for Automated Ultrasonic Testing). This technique uses ultrasonic phased array probes ("Phased Array" in English), that is to say probes comprising a matrix of ultrasonic sensors mono-elements used for inspection. These ultrasonic sensors can both emit and receive ultrasound. These are generally piezoelectric sensors converting an ultrasonic wave into an electric current and vice versa.
Cette technique présente toutefois l'inconvénient de ne pouvoir être mise en œuvre 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.  However, this technique has the disadvantage of being able to be implemented only after the welding completed and cooled to a temperature below 90 ° C. Indeed, the piezoelectric effect of these sensors disappears above 200 ° C. In addition, since water is usually used as an ultrasonic coupling between the sensors and the surface of the part to be inspected, the surface temperature of this part can hardly exceed 100 ° C. Finally, the hooves associated with these sensors and within which the ultrasonic waves are generated, see their mechanical characteristics evolve with temperature. This causes variations in wave speeds, which degrade the performance of ultrasonic inspection.
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, PII. 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 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. US 4,588,873 discloses the disclosure of a real-time ultrasonic inspection method of a weld bead W single-pass deposited in a chamfer formed by two pieces PI, PII. To this end, it plans to use two acoustic transducers for transmitting and receiving ultrasonic waves of volume PRA, PRB positioned on the one hand and on the other hand, the chamfer. The ultrasonic waves of volume (transverse or longitudinal) generated and received by these same two sensors are sent in real time to a control device that adjusts certain welding parameters to correct the appearance of defects in the welding step.
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.  The inspection method as described in US 4,588,873, however, has many disadvantages. Indeed, the propagation of ultrasound waves in the part to be inspected requires the use of a coupling fluid between the sensor and the surface of the part. This couplant is in the form of gel or water (liquid). However, this coupling fluid can flow into the chamfer and cause the appearance of defects (i.e. porosity, cracking, etc. etc.) in the final weld bead. Due to the positioning of the sensors, this coupling fluid can negatively impact the microstructure of the welding bead (deterioration of the mechanical properties such as hardness, elasticity, etc.) by a too rapid cooling (quenching) thereof. during the real-time inspection. In addition, the use of conventional ultrasonic probes limits inspection to temperatures above 100 ° C. Finally, conventional ultrasonic sensors such as those presented in US 4,588,873 generate ultrasonic waves of volume (compression and / or shear) limited to operating in "pulse-echo" mode during inspection. With this inspection methodology, the interpretation of the ultrasonic signals is disturbed by the partially filled chamfer geometry. In addition, real-time inspection requires changing the penetration angle of volume ultrasonic waves, in order to target and inspect in real time each successive weld bead.
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. Yet another technique used to inspect end-to-end welds is to replace piezoelectric sensors with electro-acoustic sensors (this technology is known as EMAT for "Electro-Magneto-Acoustic Transducer"). The general principle of ultrasonic emission by EMAT is as follows: a coil, traversed by an alternating electric current and placed close to the weld bead to be controlled, induces surface-distributed currents, called "eddy currents", in an area where a permanent magnetic field has been established. Magnetic field interaction Permanent eddy currents give rise to Lorentz forces and magnetostriction on the surface of the metal which themselves result in a displacement of particles of the same metal, thus generating ultrasonic waves propagating directly in the material being inspected. These ultrasonic waves thus make it possible to highlight the existence of defects in the weld bead and to characterize these defects as a function of the alterations that the ultrasonic waves have undergone during their propagation.
On connaît ainsi du document WO 2004/007138 l'application du principe EMAT 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.  Document WO 2004/007138 thus discloses the application of the EMAT principle for the inspection of an annular weld bead deposited between two tubular elements. For this purpose, this document describes an inspection apparatus which is mounted around the weld bead to be inspected and which remains fixed with respect thereto during the actual inspection operation, this apparatus comprising two electromagnetic sensors -acoustics positioned above and below the weld seam at a distance of 2mm from it.
Le procédé d'inspection EMAT 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.  However, the EMAT inspection method described in publication WO 2004/007138 has numerous drawbacks. Indeed, the inspection apparatus being fixed relative to the weld bead, the inspection can be performed once the weld bead fully deposited in the chamfer between the two tubular elements. The inspection method described in this document uses cross-wave emission to inspect the weld seam. However, the use of this type of wave does not allow to inspect the complete volume of a multi-pass weld. In addition, depending on the frequency of the transverse waves used or their angle of emission, the detection of certain defects present in the weld bead such as melting defects or porosities, may not be detected, because of their low dimension or their spatial orientation.
Objet et résumé de l'invention Object and summary of the 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.  The present invention therefore has the main purpose of providing a method of inspection of a weld bead which does not have the aforementioned drawbacks.
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 : According to the invention, this object is achieved thanks to a method of automatic inspection of a weld bead deposited in several passes in a chamfer formed between two metal parts to be assembled, the different passes of the weld bead being deposited by means of welding electrodes moving along the chamfer, the method comprising the following steps:
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 ;  positioning at least one electro-acoustic ultrasonic wave emission sensor on one side of the chamfer and at least one electro-acoustic ultrasonic signal receiving sensor on an opposite side of the chamfer, the electro-acoustic emission sensor ultrasonic waves being configured to emit Rayleigh surface waves;
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 ;  during the deposition of a weld bead pass by the welding electrodes, automatically moving the electro-acoustic sensors following the movement of the welding electrodes along the chamfer;
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  activate the electro-acoustic sensors during their displacement to allow the electro-acoustic emission sensor to generate and emit Rayleigh surface waves in the direction of the pass of the weld bead being deposited, the electro-acoustic sensor of reception receiving ultrasonic signals transmitted and / or reflected in said pass; and
réitérer l'opération pour l'ensemble de la passe du cordon de soudure.  repeat the operation for the entire weld bead pass.
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 (EMAT) 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.  The inspection method according to the invention is remarkable in particular because it allows an inspection of the different passes of the weld bead during their deposit in the chamfer. Indeed, electromagnetic-acoustic sensors (EMAT) are movable relative to the metal parts to be assembled (which remain fixed) and move following the movement of the welding electrodes. Thus, it is possible to detect in real time the presence of possible defects in the different passes of the weld bead during their deposit.
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. 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. The inspection method according to the invention is also remarkable in that the electromagnetic-acoustic sensors generate ultrasonic waves directly in the part to be inspected and do not require the use of a shoe or that of a coupling fluid which allows ultrasonic inspection of the workpiece at surface temperatures of up to at least 310 ° C. The inspection method according to the invention is also remarkable in that the electro-acoustic ultrasonic wave emission sensors are configured to emit Rayleigh surface waves, that is to say surface waves combining both longitudinal and transverse modes to create an elliptical orbit movement which, as it propagates, follows the surface of the material to be inspected. The interest of this type of wave, combined with a real-time inspection during the deposition of each pass of the weld bead, is that it makes it possible to highlight all the possible welding defects present in the entire volume. of each pass, and thus ultimately throughout the thickness of the weld bead consists of all successive passes. The set of data that make up an ultrasonic signal such as the travel time of the ultrasonic wave, but also the energies transmitted and reflected by the wave and the resulting waves and their frequencies is used to detect and characterize the indications potentially present in the weld inspected.
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 œuvre 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.  The inspection method according to the invention has many advantages over the X-ray inspection technique. Indeed, this method makes it possible to overcome the problems of radiation protection and to eliminate the security and environmental risks. Compared with conventional X-ray or ultrasonic inspection techniques, the inspection time of a weld is also considerably reduced, which is a significant advantage in the oil field for assembling the tubular elements of the transport pipes. hydrocarbons. In addition, the method can be implemented at high temperature, which avoids having to wait for the cooling of the weld seam to inspect it. In addition, the inspection is carried out in real time during the deposition of the different passes of the weld seam, which considerably reduces the cycle time and improves the productivity of the welding and inspection steps. Furthermore, the method according to the invention is particularly well suited to the control of annular welding beads deposited between two plated tubes.
De préférence, le procédé comprend 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. Preferably, the method further comprises, on reception of ultrasonic signals characteristic of a defect in the current pass deposition by the electromagnetic-acoustic sensor, the modification during the pass of certain welding parameters in order to correct said defect.
Dans ce cas, la modification au cours de la passe de certains paramètres du soudage peut être réalisée par un opérateur.  In this case, the modification during the pass of certain welding parameters can be performed by an operator.
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.  Alternatively, the modification during the pass of certain welding parameters is advantageously performed automatically according to an automatic learning mode classes and examples of welding defects.
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.  This characteristic is thus remarkable in that it makes it possible to adapt favorably and in real time the welding parameters (the speed of advance of the welding wire, the speed of advance of the welding torch or torches, their position, their oscillation, intensity and voltage required to create the welding arc, etc.) as a function of the received ultrasonic signals. A closed-loop control method for welding and inspection operations is envisaged which uses machine learning. From a self-refreshing data library consisting of imperfections observed in the past welds, the ultrasonic signals recorded by the inspection method according to the invention are processed so as to favorably adapt the welding parameters. to correct the presence of imperfection and to facilitate the decision-making of the operator in order to initiate any corrective action.
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.  Also preferably, the Rayleigh surface waves generated by the electro-acoustic ultrasonic wave emission sensor are waves emitted at a frequency between 200 kHz and 4.5 MHz. Such a frequency corresponds to the emission of surface waves of the Rayleigh wave type.
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.  More preferably, the process steps are repeated for each pass of the weld bead deposited in the chamfer. It is thus possible to detect the presence of possible defects throughout the thickness of the weld bead, not only at the level of the last pass.
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 un exemple d'application, les pièces à assembler sont des conduites tubulaires mises bout à bout, le chanfrein ayant une forme annulaire. More preferably, the electromagnetic-acoustic sensors are kept in permanent contact with a surface of one of the two parts to be assembled so as to avoid any loss of signal during the inspection. In an exemplary application, the parts to be assembled are tubular conduits placed end to end, the chamfer having an annular shape.
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.  In this application example, the method may advantageously furthermore comprise, during the entire duration of the inspection, the acquisition of the angular position of the electro-acoustic sensors with respect to the axis of revolution of the chamfer so as to determine the circumferential location of any defect in the weld bead pass being deposited.
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.  In this case, the acquisition of the angular position of the electro-acoustic sensors can be achieved by means of a rotary encoder coupled to a movable carriage carrying the electro-acoustic sensors.
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.  The mobile carriage carrying the electro-acoustic sensors can thus be connected to a carriage carrying the welding electrodes to move therewith during the deposition of a weld bead pass. In addition, the mobile carriage carrying the electro-acoustic sensors can move in a circumferential direction about the axis of revolution of the chamfer along an annular guide strip positioned on one of the tubular conduits, in particular by the intermediate of an electric motor, while being able to be held stationary in any angular position.
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.  The electro-acoustic sensors may comprise an electro-acoustic ultrasonic signal receiving sensor and an electro-acoustic ultrasonic wave emission sensor positioned on one side of the chamfer, and another electro-acoustic ultrasonic signal receiving sensor. positioned on the opposite side of the chamfer.
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. Brève description des dessins Alternatively, the electro-acoustic sensors may comprise an electromagnetic-acoustic sensor for receiving ultrasonic signals and an electro-acoustic transducer for emitting ultrasonic waves positioned on one side of the chamfer, and another electro-acoustic transducer for receiving ultrasound signals. ultrasonic signals and another electro-acoustic ultrasonic wave emitting sensor positioned on the opposite side of the chamfer. Brief description of the drawings
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 :  Other features and advantages of the present invention will emerge from the description given below, with reference to the accompanying drawings which illustrate an embodiment having no limiting character. In the figures:
- les figures 1A et 1B représentent un exemple de capteur électromagnéto-acoustique utilisé pour la mise en œuvre du procédé d'inspection selon l'invention, respectivement en vue de face et de côté ;  FIGS. 1A and 1B show an example of an electromagnetic-acoustic sensor used for the implementation of the inspection method according to the invention, respectively in front view and side view;
- les figures 2A à 2C illustrent la propagation des ondes de surface mises en œuvre 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 ;  FIGS. 2A to 2C illustrate the propagation of the surface waves implemented by the inspection method according to the invention during the deposition respectively, of the first pass, of an intermediate pass and of the last pass of a cord. welding in a V-shaped chamfer;
- les figures 3A à 3D illustrent de façon schématique différentes configurations de capteurs électromagnéto-acoustiques pour la mise en œuvre du procédé d'inspection selon l'invention ;  FIGS. 3A to 3D schematically illustrate different configurations of electromagnetic and acoustic sensors for implementing the inspection method according to the 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 œuvre 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 ;  FIGS. 4 and 5 show schematically, respectively in top view and in side view, an exemplary implementation of the method according to the invention in the case of the inspection of an annular weld bead deposited between two tubular conduits placed end to end;
- la figure 6 représente de façon schématique en vue de dessus une variante de réalisation de l'exemple des figures 4 et 5 ; et  FIG. 6 schematically shows a top view of an alternative embodiment of the example of FIGS. 4 and 5; and
- les figures 7 et 8 sont des courbes montrant une représentation possible du signal ultrasonore reçu par les capteurs EMAT mis en œuvre par le procédé d'inspection selon l'invention.  FIGS. 7 and 8 are curves showing a possible representation of the ultrasonic signal received by the EMAT sensors implemented by the inspection method according to the invention.
Description détaillée de l'invention Detailed description of the 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.  The invention applies to the inspection (or non-destructive testing) of any weld bead deposited in one or more passes in a chamfer (for example V or J) formed between two metal parts to be assembled. The inspection reveals the presence of defects in the weld bead, these defects may be including cracks, inclusions, porosities or lack of 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. One non-limiting field of application of the invention is that of the inspection of an annular weld bead deposited by electric arc welding in one or more passes in a chamfer formed between two tubular elements placed end to end to form an underwater pipe for the transport of hydrocarbons. By way of example, the tubular elements may be tubes that are internally plated with a corrosion-resistant alloy layer.
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.  Of course, and more generally, the method according to the invention applies to the inspection of other types of weld bead deposited in one or more passes in a chamfer, and in particular to weld beads which are rectilinear.
Le procédé d'inspection selon l'invention prévoit d'utiliser des 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 EMAT » (pour « Electro- Magneto-Acoustic Transducer » en anglais).  The inspection method according to the invention provides for the use of electro-acoustic sensors for transmitting and receiving ultrasonic waves. These electromagnetic-acoustic sensors are called in the following description "EMAT sensors" (for "Electro-Magneto-Acoustic Transducer").
Les figures 1A et 1B représentent un exemple d'un tel capteur EMAT 2 utilisé pour la mise en œuvre du procédé d'inspection selon l'invention, respectivement en vue de face et de côté.  FIGS. 1A and 1B show an example of such an EMAT sensor 2 used for carrying out the inspection method according to the invention, respectively in front view and side view.
Comme représenté sur ces figures, le capteur EMAT 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.  As shown in these figures, the EMAT sensor 2 is positioned inside a casing 4 of substantially parallelepiped shape. At its upper surface, this housing 4 is provided with a connector 6 intended to be connected to a power supply system and to a data acquisition and processing unit using automatic learning, itself connected to the possibly self-adaptive welding system (not shown in the figures). At its lower surface, the casing comprises wheels 8 intended to allow movement of the sensor on the surface of the parts to be assembled and to ensure permanent contact with this surface to avoid any loss of signal during inspection.
Le capteur EMAT 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 EMAT comprend également une bobine électromagnétique 14 et un film protecteur 16.  The EMAT sensor 2 itself consists of a flat coil 10 which is placed at the bottom surface of the housing 4 and which is held flat on the surface of the parts to be assembled by means of rollers 12. The EMAT sensor also comprises an electromagnetic coil 14 and a protective film 16.
Le fonctionnement d'un tel capteur EMAT 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 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. The operation of such an EMAT sensor is as follows: the flat coil 10, traversed by an alternating electric current and placed close to the weld bead to be controlled, induces surface-distributed currents, called "eddy current", in an area where a permanent magnetic field through the electromagnetic coil 14. The permanent magnetic field-eddy currents interaction gives rise to Lorentz forces and magnetostriction on the surface of the metal which themselves result in a displacement of the particles, thus generating ultrasonic waves propagating in the metal. These ultrasonic waves thus make it possible to highlight the existence of defects in the weld bead and to characterize these defects as a function of the alterations that the ultrasonic waves have undergone during their propagation.
Le capteur EMAT 2 peut fonctionner en émission ou en réception d'ondes ultrasonores. Sur les figures 2A à 2C, les capteurs EMAT 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 EMAT destinés à recevoir les signaux ultrasonores transmis et/ou réfléchis par le matériau du cordon de soudure portent la référence 2-R.  The EMAT sensor 2 can operate in transmission or reception of ultrasonic waves. In FIGS. 2A-2C, the EMAT sensors for emitting in the weld bead material to examine ultrasonic waves are illustrated by the reference 2-T, while the EMAT sensors for receiving the transmitted and / or reflected ultrasonic signals. by the material of the weld seam bear the reference 2-R.
Selon l'invention, les capteurs EMAT 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.  According to the invention, the EMAT 2-T sensors are configured to emit surface ultrasonic waves of the Rayleigh surface wave type, that is to say surface waves combining both longitudinal and transverse modes to create a elliptical orbit movement which, when propagated, follows the surface of the material to be inspected.
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 EMAT 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.  The penetration depth in the material to be inspected by these Rayleigh waves is directly correlated to the pitch of the EMAT 2-T flat coil 10 and the frequency of the transmitted waves. Typically, a transmission frequency of the ultrasonic waves between 200 kHz and 4.5 MHz will be used.
A partir de capteurs EMAT 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 EMAT 2-T placé d'un côté du chanfrein et au moins un capteur EMAT 2-R placé de l'autre côté (i.e. du côté opposé) du chanfrein.  From sensors EMAT 2-T, 2-R as described above, the inspection method according to the invention provides for positioning these sensors on either side of a chamfer formed between the two parts to be assembled, with at least one EMAT 2-T sensor placed on one side of the chamfer and at least one EMAT 2-R sensor placed on the other side (ie on the opposite side) of the chamfer.
Un exemple de positionnement de ces capteurs EMAT 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 EMAT 2-T de transmission d'ondes ultrasonores et un seul capteur EMAT 2-R de réception de signaux ultrasonores sont positionnés de part et d'autre du chanfrein 18. An example of positioning of these sensors EMAT 2-T, 2-R on either side of a chamfer (V-shaped in the example) 18 formed between two parts to be assembled 20, 22 is shown schematically on the Figure 2A. Specifically, in this example, a single EMAT 2-T ultrasonic wave transmitter and a single EMAT 2-R sensor reception of ultrasonic signals are positioned on either side of the chamfer 18.
Une fois les capteurs EMAT 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 EMAT en suivant le déplacement des électrodes de soudage le long du chanfrein, tout en activant les capteurs EMAT pendant leur déplacement pour permettre au capteur EMAT 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 EMAT 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.  Once the EMAT 2-T, 2-R sensors are positioned on either side of a chamfer formed between the two parts to be assembled, the inspection method according to the invention provides, during the filing of a pass welding bead by the welding electrodes in the chamfer, to automatically move the EMAT sensors following the movement of the welding electrodes along the chamfer, while activating the EMAT sensors during their movement to allow the EMAT sensor to 2-T emission to generate and emit Rayleigh waves in the direction of the weld bead pass during deposition, the 2-R receiving EMAT sensor receiving ultrasonic signals transmitted and / or reflected in said pass. This operation is repeated for the entire weld bead pass, then for all the passes deposited in the chamfer.
Selon ce procédé d'inspection, la figure 2A représente également la propagation des ondes ultrasonores 0 émises par le capteur EMAT 2-T et réceptionnées par le capteur EMAT 2-R dans le cas où la première passe P-l d'un cordon de soudure est en cours de dépôt dans le chanfrein 18.  According to this inspection method, FIG. 2A also represents the propagation of the ultrasonic waves 0 emitted by the EMAT 2-T sensor and received by the EMAT 2-R sensor in the case where the first pass P 1 of a weld bead is in the process of being filed in chamfer 18.
Comme représenté sur cette figure 2A, lorsque l'onde ultrasonore 0 émise par le capteur EMAT 2-T rencontre le coin supérieur 18-Sl 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-l 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-Sl du chanfrein pour atteindre le capteur EMAT 2-R.  As shown in this FIG. 2A, when the ultrasonic wave O emitted by the EMAT 2-T sensor encounters the upper corner 18-Sl of the chamfer 18, a reflected surface wave propagates but the majority of the energy continues to follow the 18-F1 face of the chamfer until reaching the first pass Pl of the weld bead that it passes right through before going up along the other face 18-F2 of the chamfer to the opposite upper corner 18-Sl of the chamfer to reach the EMAT 2-R sensor.
L'onde ultrasonore 0' qui arrive au capteur EMAT 2-R de réception de signaux ultrasonores possède une énergie moindre que l'onde O émise. Lorsqu'un défaut est présent dans la première passe P-l, ce défaut va engendrer une réflexion et une dispersion de l'onde ultrasonore O 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 EMAT 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. The ultrasonic wave 0 'that arrives at the sensor EMAT 2-R receiving ultrasonic signals has a lower energy than the wave O emitted. When a fault is present in the first pass P1, this defect will generate a reflection and a dispersion of the ultrasonic wave O which passes through the first pass, so that the detection of this defect will be directly correlated to the amount of energy the ultrasonic signal received by the EMAT 2-R sensor. The characterization of the defect and its dimensioning will be correlated to the data set constituting the ultrasonic signal received: travel time of the ultrasonic wave, amount of energy received, frequency, etc.
La figure 2B représente également la propagation des ondes ultrasonores 0 émises et réceptionnées par les capteurs EMAT 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.  FIG. 2B also shows the propagation of the ultrasonic waves 0 emitted and received by the EMAT 2-T, 2-R sensors in the case where an intermediate pass P-I of the weld bead is being deposited in the chamfer 18.
La propagation de l'onde 0 émise par le capteur EMAT 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 EMAT 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 EMAT 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.  The propagation of the wave 0 emitted by the EMAT 2-T emitter of ultrasonic waves is similar to that described for the case of FIG. 2A: the energy of the wave 0 propagates essentially the along the upper part of the face 18-F1 of the chamfer 18 passes through the intermediate pass PI before going up along the upper part of the other face 18-F2 of the chamfer to finally reach the EMAT 2-R sensor. Here also, the detection of a possible fault in the intermediate pass P-I will be detected according to the amount of energy transmitted by the wave 0 'and received by the sensor EMAT 2-R. The characterization of the defect and its dimensioning will be correlated with all the data constituting the received ultrasonic signal: travel time of the ultrasonic wave, amount of energy received, frequency, etc.
La figure 2C représente encore la propagation des ondes ultrasonores O émises et réceptionnées par les capteurs EMAT 2-T, 2-R dans le cas du dépôt de la dernière passe (ou passe finale) P-F du cordon de soudure.  FIG. 2C again represents the propagation of the ultrasonic waves O emitted and received by the EMAT 2-T, 2-R sensors in the case of the deposition of the last pass (or final pass) P-F of the weld bead.
La propagation de l'onde O émise par le capteur EMAT 2-T d'émission d'ondes ultrasonores est la suivante : l'énergie de l'onde O 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 O' et reçue par le capteur EMAT 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.  The propagation of the wave O emitted by the ultrasonic wave emitting sensor EMAT 2-T is as follows: the energy of the wave O propagates essentially directly from an upper corner 18-S1 of the chamfer 18 to the opposite corner 18-S2 crossing right through the final pass PF weld seam. The detection of a possible fault in this final pass P-F will be detected as a function of the amount of energy transmitted by the wave O 'and received by the sensor EMAT 2-R. The characterization of the defect and its dimensioning will be correlated with all the data constituting the received ultrasonic signal: travel time of the ultrasonic wave, amount of energy received, frequency, etc.
On comprend aisément de ce qui précède que le procédé d'inspection selon l'invention permet d'assurer un contrôle du cordon de 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-l jusqu'à la passe finale P-F. It is readily understood from the foregoing that the inspection method according to the invention makes it possible to ensure control of the cord of solder for each pass of it. In particular, the inspection is not simply limited to the final pass PF but to all the passes deposited in the chamfer to form the weld seam. The invention thus makes it possible to detect and dimension with the same sharpness any possible defect present in all the successive passes of the weld bead, from the first pass P1 to the final pass PF.
Par ailleurs, l'intérêt de ce procédé d'inspection est que la position axiale des capteurs EMAT 2-T, 2-R n'a pas besoin d'être modifiée pour inspecter l'ensemble des passes déposées pour former le cordon de soudure.  Furthermore, the advantage of this inspection method is that the axial position of the EMAT 2-T, 2-R sensors does not need to be modified to inspect all the passes deposited to form the weld bead. .
Comme décrit précédemment, le procédé d'inspection selon l'invention nécessite de positionner au moins un capteur EMAT 2-T d'émission d'ondes ultrasonores d'un côté du chanfrein et au moins un capteur EMAT 2-R de réception de signaux ultrasonores du côté opposé du chanfrein.  As described above, the inspection method according to the invention requires positioning at least one EMAT 2-T ultrasonic wave emission sensor on one side of the chamfer and at least one EMAT 2-R signal receiving sensor. ultrasound on the opposite side of the chamfer.
Différentes configurations illustrées de façon schématique sur les figures 3A à 3D sont ainsi envisageables pour la mise en œuvre du procédé d'inspection selon l'invention.  Different configurations illustrated schematically in FIGS. 3A to 3D are thus conceivable for the implementation of the inspection method according to the invention.
Ainsi, la configuration de la figure 3A prévoit de positionner un capteur EMAT de réception de signaux ultrasonores 2-R et un capteur d'émission EMAT d'ondes ultrasonores 2-T d'un côté du chanfrein 18 formé entre les deux pièces 20, 22 à assembler, et un autre capteur EMAT de réception de signaux ultrasonores 2-R du côté opposé du chanfrein (configuration 2-R/2-T/2-R).  Thus, the configuration of FIG. 3A provides for positioning an EMAT sensor for receiving 2-R ultrasonic signals and an EMAT emission sensor for ultrasonic waves 2-T on one side of the chamfer 18 formed between the two parts 20, 22 to be assembled, and another EMAT sensor for receiving 2-R ultrasonic signals on the opposite side of the chamfer (2-R / 2-T / 2-R configuration).
La configuration de la figure 3B est similaire à celle de la figure The configuration of Figure 3B is similar to that of Figure
3A par son nombre de capteurs EMAT de réception et d'émission d'ondes ultrasonores (à savoir un capteur EMAT de réception 2-R et un capteur EMAT d'émission 2-T d'un côté du chanfrein 18, et un seul capteur EMAT de réception 2-R de l'autre côté du chanfrein), avec une inversion dans l'ordre de la disposition des capteurs EMAT 2-T et 2-R positionnés du même côté du chanfrein (configuration 2-T/2-R/2-R). 3A by its number of ultrasonic wave reception and emission EMAT sensors (ie a 2-R receive EMAT sensor and a 2-T transmit EMAT sensor on one side of the bevel 18, and a single sensor 2-R receiving EMAT on the other side of the chamfer), with a reversal in the order of arrangement of the EMAT 2-T and 2-R sensors positioned on the same side of the chamfer (2-T / 2-R configuration / 2-R).
La configuration illustrée par la figure 3C montre le positionnement d'un capteur EMAT de réception de signaux ultrasonores 2-R et un capteur d'émission EMAT 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 EMAT d'ondes ultrasonores 2-T et un autre capteur EMAT de réception de signaux ultrasonores 2-R du côté opposé du chanfrein (configuration 2-R/2-T/2-T/2-R). The configuration illustrated in FIG. 3C shows the positioning of an EMAT sensor for receiving 2-R ultrasonic signals and an EMAT emission sensor for ultrasonic waves 2-T on one side of the chamfer 18 formed between the two parts. , 22 to assemble, and another 2-T EMAT emission sensor of ultrasonic waves and another sensor EMAT for receiving 2-R ultrasonic signals on the opposite side of the chamfer (2-R / 2-T / 2-T / 2-R configuration).
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 chanfrein, avec une inversion dans l'ordre de positionnement de chaque côté du chanfrein (configuration 2-T/2-R/2-R/2-T).  Finally, the configuration of FIG. 3 is close to that of FIG. 3C with the same number of EMAT sensors on either side of the chamfer, with a reversal in the positioning order of each side of the chamfer (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 œuvre du procédé selon l'invention à l'inspection d'un cordon de soudure annulaire 24 déposé en plusieurs passes dans un chanfrein 18 (également annulaire) formé entre deux conduites tubulaires 20, 22 mises bout à bout.  In connection with FIGS. 4 and 5, an example embodiment of the method according to the invention will now be described when an annular weld bead 24 deposited in several passes is inspected in a chamfer 18 (also annular) formed between two tubular conduits 20, 22 placed end to end.
Dans cet exemple de réalisation, le procédé met en œuvre quatre capteurs EMAT 2, disposés par rapport au cordon de soudure selon l'une ou l'autre des configurations des figures 3C ou 3D.  In this exemplary embodiment, the method implements four EMAT sensors 2, arranged with respect to the weld bead according to one or the other of the configurations of FIGS. 3C or 3D.
Les capteurs EMAT 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).  The EMAT sensors 2 are more precisely carried by a carriage 28 which is movable relative to the pipes 20, 22 (and therefore with respect to the weld bead 24).
De façon plus précise, le chariot 28 portant les capteurs EMAT 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.  More specifically, the carriage 28 carrying the EMAT sensors moves automatically in a circumferential direction (relative to the axis of revolution XX of the chamfer 18) following the movement of a carriage carrying the welding electrodes. arc (not shown in the figures) so as to inspect the pass being deposited in the chamfer.
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 EMAT 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 EMAT 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.  As the arc welding electrodes move circumferentially around the chamfer to deposit a weld bead pass, the EMAT ultrasonic wave emitting sensors emit ultrasonic waves toward the pass portion of the electrode. welding which has just been deposited and the ultrasonic signal receiving sensors EMAT receive the ultrasonic signals transmitted and / or reflected in said pass portion. Thus, it is possible to carry out a real-time inspection of each pass of the weld bead 24 during their deposition and to detect and dimension in real time any defects present in the passes.
Le déplacement du chariot 28 portant les capteurs EMAT s'effectue par l'intermédiaire d'un moteur électrique 29 de façon automatique et synchronisée par rapport au chariot mobile portant les électrodes de soudage à l'arc de façon à suivre le déplacement circonférentiel de celui-ci. The carriage 28 carrying the EMAT sensors is moved via an electric motor 29 automatically and synchronously with respect to the mobile carriage carrying the arc welding electrodes so as to follow the circumferential movement thereof.
Par ailleurs, on notera que le chariot 28 portant les capteurs EMAT 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).  Furthermore, it will be noted that the carriage 28 carrying the EMAT sensors moves in a circumferential direction about the axis of revolution XX of the chamfer along an annular guide strip 30 which is positioned on one of the tubular conduits ( here driving 20).
La présence de cette bande de guidage 30 permet de maintenir un alignement parfait des capteurs EMAT par rapport au chanfrein 18. Cette bande de guidage permet également d'assurer un maintien du chariot 28 (et donc des capteurs EMAT 2) dans n'importe quelle position angulaire autour de l'axe X-X.  The presence of this guide strip 30 makes it possible to maintain a perfect alignment of the EMAT sensors with respect to the chamfer 18. This guide strip also makes it possible to maintain the carriage 28 (and therefore the EMAT sensors 2) in any angular position around the axis XX.
De plus, le chariot 28 portant les capteurs EMAT est avantageusement couplé à un encodeur rotatif 32 de façon à obtenir la position angulaire des capteurs EMAT 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.  In addition, the carriage 28 carrying the EMAT sensors is advantageously coupled to a rotary encoder 32 so as to obtain the angular position of the EMAT sensors with respect to the axis of revolution X-X of the chamfer. The acquisition of this data makes it possible to determine the precise circumferential location of a defect detected in the pass of the weld bead being deposited.
La figure 6 représente une variante de réalisation de la mise en œuvre 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.  FIG. 6 represents an alternative embodiment of the implementation of the method according to the invention for the inspection of an annular weld bead 24 deposited in several passes in a chamfer 18 formed between two tubular conduits 20, 22 put end to end.
Dans cette variante de réalisation, le procédé peut mettre en œuvre quatre capteurs EMAT 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.  In this variant embodiment, the method can implement four EMAT sensors 2 (arranged with respect to the weld bead according to one or other of the configurations of FIGS. 3C or 3D) which are carried by a mobile carriage 28 'by relative to the lines 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 EMAT 2 sont disposés en amont par rapport aux électrodes de soudage à l'arc 34 (dans le sens de déplacement circonférentiel du chariot 280- With respect to the embodiment of FIGS. 4 and 5, this carriage 28 'also carries the arc welding electrodes 34. More specifically, the EMAT sensors 2 are arranged upstream with respect to the arc welding electrodes 34 (in the circumferential direction of the carriage 280-
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 EMAT d'inspecter en temps réel la passe en cours de dépôt. Dans cette variante de réalisation, les capteurs EMAT 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). This carriage 28 'moves automatically via an electric motor 29' in a circumferential direction with respect to the axis of revolution XX of the chamfer 18 so as to allow, on the one hand, the welding electrodes to the arc to deposit a weld bead pass in the chamfer, and secondly to the EMAT sensors to inspect in real time the pass being filed. In this variant embodiment, the EMAT sensors move with the arc welding electrodes, necessarily having the same speed of displacement as these (and keeping the same angular distance with respect thereto).
Au fur et à mesure du déplacement circonférentiel du chariot As the cart moves circumferentially
28', les électrodes de soudage 34 déposent une passe de cordon de soudure dans le chanfrein et, parallèlement, les capteurs EMAT 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 EMAT 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. 28 ', the welding electrodes 34 deposit a weld bead pass in the chamfer and, at the same time, the EMAT ultrasonic wave emitting sensors emit ultrasonic waves towards the portion of the weld pass that has just been deposited while the ultrasonic signal receiving EMAT sensors receive ultrasonic signals transmitted and / or reflected in said pass portion. It is thus possible to carry out a real-time inspection of each pass of the weld bead during their deposition and to detect and dimension in real time any defects present in the passes successively deposited in the chamfer.
Dans cette variante, on notera que le chariot 28' se déplace selon une direction circonférentiel le 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).  In this variant, it will be noted that the carriage 28 'moves in a circumferential direction around the axis of revolution XX of the chamfer along an annular guide strip 30' which is positioned on one of the tubular conduits ( here driving 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.  Whatever the embodiment, the inspection method according to the invention advantageously provides different actions in case of detection of a defect in a weld bead pass during deposition.
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.  The use of Rayleigh type surface waves makes it possible to detect various defects in a weld bead pass, namely in particular: the lack of penetration, the lack of melting on the chamfer or between the different passes, the cracks and the porosities.
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 EMAT de réception de signaux ultrasonores.  In addition, the characteristics of the detected defects, namely in particular the type of defect and its dimensions, can be obtained in a manner known per se by the analysis of the ultrasonic signals received by the ultrasonic signal receiving sensors EMAT.
Les figures 7 et 8 montrent chacune un exemple de représentation des signaux ultrasonores réceptionnés par les capteurs EMAT de réception de signaux ultrasonores au cours de la mise en œuvre du procédé d'inspection précédemment décrite appliqué à un cordon de soudure déposé en plusieurs passes dans un chanfrein annulaire formé entre deux conduites tubulaires mises bout à bout. FIGS. 7 and 8 each show an exemplary representation of the ultrasonic signals received by the ultrasonic signal receiving sensors EMAT during the implementation of the previously described inspection method applied to a cord of weld deposited in several passes in an annular chamfer formed between two tubular conduits placed end to end.
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 EMAT de réception par rapport à la position circonférentielle du capteur EMAT autour de l'axe de révolution du chanfrein annulaire.  These figures show a curve C which is a representation of the energy level (in decibel or in energy ratio) of these ultrasonic signals by the receiving EMAT sensors with respect to the circumferential position of the EMAT sensor around the axis of revolution of the annular chamfer.
Sur la figure 7, deux lignes de niveau de seuil d'énergie sont également représentées, à savoir une ligne de seuil bas l_i et une ligne de seuil haut L2. Lorsque la courbe C passe en-dessous de la ligne de seuil bas Li, 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 EMAT 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 Li, 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. In FIG. 7, two energy threshold level lines are also represented, namely a low threshold line I_i and a high threshold line L 2 . When the curve C passes below the low threshold line Li, the operator or the welding system receives an alert signal indicating that a defect is being created in the weld pass being filed. . When the curve C passes below the high threshold line L 2 (case for the dark parts in FIG. 7), the operator or the system receives another signal enabling it to conclude that the EMAT sensors have detected an anomaly and a defect has been created in the weld pass being filed. These threshold level lines Li, L 2 can be obtained by feedback or simulation, and can be adapted according to the principle of machine-learning, which can be applied to the processing of ultrasonic signals. recorded.
Sur la figure 8, deux autres lignes de niveau de seuil d'énergie sont également représentées, à savoir une ligne de seuil bas L'i 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. In FIG. 8, two other energy threshold level lines are also represented, namely a low threshold line L'i and a high threshold line L ' 2 . Compared to FIG. 7, these threshold lines are not rectilinear but curved, since they follow and adapt to the fluctuations of the curve C, in addition to self-adapting to the data obtained by feedback or by simulation according to the machine-learning principle applicable to the recorded ultrasound signals.
Lorsque la courbe C passe en-dessous de la ligne de niveau de seuil bas L'i, 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 EMAT 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 Ι_Ί, L'2 peuvent être obtenues par un retour d'expérience ou par simulation. When curve C goes below the low threshold level line i, the operator or welding system is alerted by a warning signal that a fault is being formed in the current pass deposit. When the curve C exceeds the high threshold level line L ' 2 , the operator or the welding system concludes that the EMAT sensors have detected an anomaly and a defect has been created in the pass of welding being filed. These threshold level lines Ι_Ί, L ' 2 can be obtained by feedback or simulation.
En cas de dépassement (vers le bas) de la ligne de niveau de seuil d'énergie Lu L2 (pour la figure 7) ou Ι_Ί, 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 EMAT sera potentiellement représentative d'un défaut de manque de fusion, lié à une vitesse ou une oscillation inadaptée de l'électrode de soudage. If the energy threshold level line L u L 2 (for Figure 7) or Ι_Ί, L 2 (for Figure 8) is exceeded (downwards), the operator or the welding system automatically receives an alert message. This warning message can then trigger (either automatically or through the operator) an adapted modification of some of the welding parameters in order to correct in real time the drop in the energy level of the curve C , and thus remedy the corresponding defect in the pass being filed. For example, the non-point reception of half of the energy emitted by an EMAT probe will potentially be representative of a lack of fusion failure, linked to an unsuitable speed or oscillation of the welding electrode.
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.  This real-time modification (either automatically or through the operator) of certain parameters of the welding process may include modifications of the following parameters: amperage (intensity) and voltage (voltage) of the electric arc , welding speed, oscillation (ie positioning) of the welding electrode, and inert gas flow injected to create a protective halo. This modification can thus make it possible to remedy the defect detected during the inspection by modifying the welding parameters which are linked to the creation of such a defect.
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'2, 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). Alternatively, when an alert message is sent to the operator or welding system to signal an overflow (downward) of the high energy threshold level line L 2 or L 2 , the welding operation can also be interrupted (either automatically or through the operator) to allow the operator or a mechanized system to remove the last filed pass (which has the fault that has triggered issuing the alert message).

Claims

REVENDICATIONS
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 : 1. A method of automatically inspecting a weld bead (24) deposited in several passes (P) in a chamfer (18) formed between two metal parts (20, 22) to be assembled, the different passes of the weld bead being deposited by means of welding electrodes (34) moving along the chamfer, the method comprising the following steps:
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 ;  positioning at least one electro-acoustic ultrasonic wave emission sensor (2-T) on one side of the chamfer and at least one electro-acoustic ultrasonic signal receiving sensor (2-R) on an opposite side of the chamfer, the electro-acoustic ultrasonic wave emitting sensor being configured to emit Rayleigh surface waves;
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 ;  during the deposition of a weld bead pass by the welding electrodes, automatically moving the electro-acoustic sensors following the movement of the welding electrodes along the chamfer;
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 ;  activate the electro-acoustic sensors during their movement to enable the electro-acoustic emission sensor to generate and emit Rayleigh waves in the direction of the pass of the weld bead being deposited, the electro-acoustic reception sensor receiving ultrasonic signals transmitted and / or reflected in said pass;
et and
réitérer l'opération pour l'ensemble de la passe du cordon de soudure.  repeat the operation for the entire weld bead pass.
2. Procédé selon la revendication 1, 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. Method according to claim 1, further comprising, on reception of ultrasonic signals characteristic of a defect in the pass being deposited by the electro-acoustic sensor, the modification during the pass of certain parameters of the welding in order to correct said defect.
3. Procédé selon la revendication 2, dans lequel la modification au cours de la passe de certains paramètres du soudage est réalisée par un opérateur. 3. The method of claim 2, wherein the change during the pass of certain welding parameters is performed by an operator.
4. Procédé selon la revendication 2, 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. 5. Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 4, 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 4,4. Method according to claim 2, wherein the change during the pass of certain welding parameters is performed automatically according to an automatic learning mode classes and examples of welding defects. 5. Method according to any one of claims 1 to 4, wherein the Rayleigh surface waves generated by the electro-acoustic ultrasonic wave emission sensor are waves transmitted at a frequency between 200 kHz and 4,
5 MHz. 5 MHz.
6. Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 et 5, dans lequel les étapes du procédé sont répétées pour chaque passe (P) du cordon de soudure (24) déposé dans le chanfrein (18). 6. A method according to any one of claims 1 and 5, wherein the process steps are repeated for each pass (P) of the weld bead (24) deposited in the chamfer (18).
7. Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 6, 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. Method according to any one of claims 1 to 6, wherein the electromagnetic-acoustic sensors (2-T, 2-R) are kept in permanent contact with a surface of one of the two parts to be assembled so as to avoid any loss of signal during the inspection.
8. Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 7, 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. Method according to any one of claims 1 to 7, further comprising, on reception of ultrasonic signals characteristic of a defect in the pass being deposited by the electro-acoustic sensor, the automatic transmission of a signal. alert.
9. Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 8, dans lequel les pièces à assembler sont des conduites tubulaires mises bout à bout, le chanfrein ayant une forme annulaire. 9. Method according to any one of claims 1 to 8, wherein the parts to be assembled are tubular conduits placed end to end, the chamfer having an annular shape.
10. Procédé selon la revendication 9, 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. The method of claim 9, further comprising, for the duration of the inspection, acquiring the angular position. electromagnetic-acoustic sensors with respect to the axis of revolution (XX) of the chamfer (18) so as to determine the circumferential location of a possible defect in the pass of the weld bead being deposited.
11. Procédé selon la revendication 10, 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 ; 280 portant les capteurs électromagnéto-acoustiques. The method according to claim 10, wherein the acquisition of the angular position of the electro-acoustic sensors is performed by means of a rotary encoder (32) coupled to a movable carriage (28; 280 carrying the electromagnetic sensors). acoustic.
12. Procédé selon la revendication 11, 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. The method of claim 11, wherein the carriage carrying the electromagnetic-acoustic sensors is connected to a carriage carrying the welding electrodes to move therewith during the deposition of a weld bead pass.
13. Procédé selon l'une des revendications 11 et 12, dans lequel le chariot mobile portant les capteurs électromagnéto-acoustiques se déplace selon une direction circonférentiel le 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. Method according to one of claims 11 and 12, wherein the movable carriage carrying the electromagnetic-acoustic sensors moves in a circumferential direction around the axis of revolution of the chamfer along an annular guide strip ( 30; 30 ') positioned on one of the tubular conduits.
14. Procédé selon la revendication 13, 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. 14. The method of claim 13, wherein the movable carriage carrying the electromagnetic-acoustic sensors moves along the guide strip via an electric motor (29; 29 ') while being able to be maintained. stationary in any angular position.
15. Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 14, 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. The method according to any one of claims 1 to 14, wherein the electro-acoustic sensors comprise an electromagnetic-acoustic transducer for receiving ultrasonic signals and an electro-acoustic transducer for emitting ultrasonic waves positioned on one side. chamfer, and another electro-acoustic transducer for receiving ultrasonic signals positioned on the opposite side of the chamfer.
16. Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 14, 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. The method according to any one of claims 1 to 14, wherein the electro-acoustic sensors comprise an electro-acoustic transducer for receiving ultrasonic signals and an electro-acoustic transducer for emitting ultrasonic waves positioned on one side. chamfer, and another electro-acoustic transducer for receiving ultrasonic signals and another electro-acoustic transducer for emitting ultrasonic waves positioned on the opposite side of the chamfer.
EP17793989.9A 2016-10-19 2017-10-10 Method for automatically inspecting a weld bead deposited in a chamfer formed between two metal pieces to be assembled Withdrawn EP3529607A1 (en)

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