FR2791137A1 - Procede et dispositif de controle ultrasonore d'un element de forme allongee et utilisation - Google Patents

Abstract

Le dispositif de contrôle comporte une première et une seconde sondes constituées d'un support ayant une surface active de révolution (9'a, 9'b) et d'une pluralité d'éléments transducteurs d'ultrasons (8') fixés sur la surface active (9'a, 9'b) du support de la sonde (6'a, 6'b), les sondes étant placées dans des dispositions espacées suivant une direction axiale (1'), de manière que les surfaces actives (9'a, 9'b) des sondes (6'a, 6'b) soient dirigées l'une vers l'autre. Une cloison acoustique est disposée entre la première et la seconde sonde (6'a, 6'b) pour arrêter des ondes ultrasonores susceptibles de se propager directement entre la première et la seconde sondes (6'a, 6'b). On réalise la détection de défauts circonférentiels de l'élément de forme allongée, par exemple un tube (1), par une méthode pulse-écho en utilisant la première sonde (6'a) et la seconde sonde (6'b) pour effectuer des tirs de faisceaux ultrasonores dans un sens et dans l'autre, dans la direction axiale (1'). On réalise une détection de défauts longitudinaux de l'élément allongé (1) par transmission de faisceaux d'ondes ultrasonores entre la première sonde (6'a) et la seconde sonde (6'b).

Description

L'invention concerne un dispositif et un procédé de contrôle non des-

tructif par ultrasons d'un élément de forme allongée s'étendant suivant un axe et à section transversale sensiblement constante et en particulier, d'un

élément tubulaire.

A la sortie des lignes de fabrication de tubes métalliques, il peut être nécessaire d'effectuer un contrôle non destructif, suivant toute la longueur des tubes produits, pour vérifier si ces tubes ne présentent pas de défauts

tels que des fissures disposées en particulier dans une direction longitudi-

nale, c'est-à-dire parallèle à l'axe du tube ou encore de défauts de direction circonférentielle, au voisinage de la surface externe ou au voisinage de la

surface interne du tube. Les tubes peuvent présenter des dimensions varia-

bles et en particulier un diamètre qui peut être compris entre 15 et 90 mm et une épaisseur de paroi comprise entre 1 et 17,5 mm. Il peut être nécessaire

d'identifier des défauts de types différents, par exemple des défauts de di-

rection longitudinale situés au voisinage de la surface interne ou de la sur-

face externe du tube ou encore des défauts circonférentiels situés au voisi-

nage de la surface interne ou au voisinage de la surface externe du tube.

Ces défauts peuvent être à une profondeur sous la surface du tube allant

jusqu'à 4% de l'épaisseur du tube.

Il est connu d'effectuer le contrôle non destructif de pièces métalli-

ques, par exemple en sortie de fabrication, par des méthodes mettant en

oeuvre des ultrasons.

On utilise alors une ou plusieurs sondes comportant un ou plusieurs

transducteurs d'ultrasons, généralement constitués par des éléments piézo-

électriques capables d'émettre un faisceau d'ultrasons lorsqu'ils sont excités

par un courant électrique et de recueillir des faisceaux d'ultrasons qui don-

nent naissance à des courants électriques permettant d'obtenir des enregis-

trements ou des mesures de défauts tels que des fissures.

Les éléments dont on effectue le contrôle peuvent être amenés à se * 30 déplacer par rapport aux sondes ou au contraire les sondes peuvent être déplacées par rapport aux éléments à contrôler. Dans le cas de tubes, les sondes peuvent être placées à l'extérieur du tube de manière à diriger vers

la surface extérieure du tube, un ou plusieurs faisceaux d'ondes ultrasono-

res.

Les tubes en sortie de fabrication peuvent se déplacer dans la direc-

tion axiale à une vitesse élevée, par exemple une vitesse supérieure à 1,5m/s. Les sondes ultrasonores de contrôle peuvent alors être placées sur le trajet du tube, de manière à effectuer un contrôle en continu suivant la

longueur du tube.

Le faisceau d'ondes ultrasonores, lorsqu'il est réfléchi par un défaut, peut être recueilli soit par un transducteur de la sonde ayant émis le faisceau ultrasonore, la sonde étant alors une sonde émettrice et réceptrice, soit par un transducteur d'une seconde sonde, la première sonde étant une sonde

émettrice et la seconde sonde une sonde réceptrice.

Dans le cas de la recherche et de la détection de défauts longitudi-

naux et de défauts circonférentiels sur des tubes, il peut être nécessaire, de

manière à caractériser les défauts, d'effectuer le tir des faisceaux ultrasono-

res, dans un sens et dans l'autre suivant la direction axiale du tube et, laté-

ralement, dans un sens horaire ou dans un sens anti-horaire, en considérant une propagation des ultrasons dans la paroi du tube. Les tirs d'ultrasons sont réalisés en particulier dans les deux sens axiaux pour la recherche et

I'identification des défauts circonférentiels et, latéralement dans le sens ho-

raire et dans le sens anti-horaire, pour la recherche de défauts longitudi-

naux.

Il peut être également nécessaire de réaliser un contrôle dimension-

nel du tube, par exemple un contrôle de diamètre et d'épaisseur en mesu-

rant le temps de propagation d'ondes ultrasonores émises à partir de points d'émission situés sur un même diamètre du tube. Dans tous les cas o l'on

effectue un contrôle non destructif ou une mesure sur un tube, il est néces-

saire de réaliser un balayage de toute la paroi du tube dans la direction cir-

conférentielle et dans la direction axiale.

Pour réaliser le balayage circonférentiel, une solution consiste à utili-

ser des têtes de contrôle montées rotatives autour de l'axe du tube portant

une ou plusieurs sondes ultrasonores.

Pour effectuer la détection de défauts longitudinaux et de défauts cir-

conférentiels dans des tubes, suivant deux directions de tir du faisceau ul-

trasonore, et un contrôle dimensionnel du tube, il est nécessaire d'utiliser une tête tournante portant six transducteurs ou sondes permettant de fournir chacune une voie de contrôle ou de mesure. Pour la détection des défauts circonférentiels, deux sondes ou voies de contrôle sont nécessaires, de manière à diriger un premier faisceau vers la paroi du tube, dans une direction inclinée dans un premier sens axial et

un second faisceau incliné dans un second sens axial. La détection est réa-

lisée par une méthode pulse-écho, le faisceau réfléchi par un défaut de type

circonférentiel étant renvoyé sur la sonde émettrice.

Deux voies ou transducteurs sont également utilisés pour la détection des défauts longitudinaux en ondes transverses. Les transducteurs et les

faisceaux émis par ces transducteurs sont dans un plan transversal perpen-

diculaire à l'axe du tube et orientés dans des sens opposés, de part et

d'autre d'un plan diamétral du tube, de manière que les faisceaux ultrasono-

res se déplacent dans la paroi du tube, suivant une direction circonféren-

tielle, dans un sens horaire ou dans un sens anti-horaire. On utilise égale-

ment la méthode pulse-écho, le faisceau ultrasonore réfléchi par un défaut

étant renvoyé sur le transducteur d'émission.

Il est également nécessaire de prévoir deux voies de contrôle dimen-

sionnel comportant deux transducteurs de part et d'autre du tube, dans des

dispositions alignées suivant un diamètre du tube.

Les faisceaux d'ondes ultrasonores sont envoyés dans la paroi du tube en incidence normale pour réaliser la mesure du diamètre interne et du

diamètre externe du tube par réflexion du faisceau ultrasonore sur les surfa-

ces du tube. Il peut être également nécessaire d'utiliser un capteur de réfé-

rence supplémentaire pour mesurer la vitesse du liquide de couplage entre

les transducteurs et le tube.

Les têtes tournantes utilisées pour le contrôle ou la mesure du tube sont d'une réalisation complexe, dans la mesure o elles comportent un support de sondes monté mobile en rotation, des moyens d'entraînement en rotation des sondes et au moins six sondes ou transducteurs qui doivent être

alimentés en courant électrique et dont les signaux correspondant à la ré-

ception des faisceaux ultrasonores doivent être récupérés et exploités.

On a proposé, en particulier dans le FR-2-670.898, un dispositif de contrôle non destructif par ultrasons d'éléments allongés tels que des tubes qui ne comporte pas de partie tournante. Un tel dispositif de contrôle est réalisé sous la forme d'une sonde multi-éléments comportant un support pour des éléments transducteurs de

petite dimension, généralement constitués par des éléments piézoélectri-

ques, qui sont placés de manière adjacente et séquentielle, suivant une di-

rection circulaire ayant pour axe l'axe du tube, sur une surface active du

support, par exemple une surface conique, dirigée vers la surface du tube.

Les éléments piézoélectriques de la sonde multi-éléments sont ali-

mentés de manière séquentielle en courant électrique et les signaux électri-

ques des éléments piézoélectriques sont également recueillis de manière séquentielle. On réalise ainsi un balayage électronique circonférentiel du

tube, de sorte que le contrôle du tube peut être effectué par simple dépla-

cement axial du tube par rapport à la sonde, sans faire tourner la sonde au-

tour de l'axe du tube. Le moyen de pilotage électronique des transducteurs de la sonde permet également de synthétiser un faisceau focalisé dans la

paroi du tube à contrôler, en excitant simultanément un groupe de trans-

ducteurs d'ultrasons avec une loi de retard appropriée. Des ondes ultrasono-

res sont également dirigées vers la paroi du tube, avec l'incidence requise pour engendrer des ondes transverses. Des faisceaux d'ondes ultrasonores réfléchis par les défauts sont recueillis par la sonde multi-éléments qui est à

la fois émettrice et réceptrice.

Pour éviter d'utiliser une surface active portant les éléments piézoé-

lectriques de forme courbe, par exemple conique, on a proposé, dans le FR-

2-738.636, de fixer les transducteurs ou éléments piézoélectriques, sur une surface active plane annulaire d'un support de sonde entourant l'axe du tube

et de disposer, en vis-à-vis de la surface active plane, la surface réfléchis-

sante d'un miroir annulaire incliné, par exemple de forme conique, permet-

tant de renvoyer les faisceaux d'ondes ultrasonores émis dans une direction axiale par les transducteurs portés par la surface plane de la sonde, vers la

paroi du tube, avec une incidence requise pour produire des ondes trans-

verses de détection des défauts circonférentiels. Les ondes ultrasonores réfléchies par le défaut sont renvoyées par la surface du miroir vers les

transducteurs de la sonde multi-éléments.

Les sondes multi-éléments qui ont été décrites et qui comportent ou non un miroir de renvoi des faisceaux ultrasonores fonctionnent donc en mode pulse-écho et le faisceau est focalisé électroniquement dans un plan

transversal perpendiculaire à l'axe du tube.

Dans le cas d'un défaut situé en peau interne, c'est-à-dire au voisi-

nage de la surface intérieure du tube, le faisceau ultrasonore est réfléchi par le défaut avant d'être réfléchi par la surface intérieure du tube. Au contraire, dans le cas d'un défaut en peau externe, c'est-à- dire au voisinage de la surface extérieure du tube, le faisceau ultrasonore est réfléchi par le défaut,

après réflexion sur la surface intérieure du tube.

Le nombre d'éléments de la sonde correspond généralement au

nombre de points de mesure. La finesse du pas du réseau d'éléments pié-

zoélectriques de la sonde est suffisante pour obtenir les performances de focalisation attendues des faisceaux ultrasonores, en déterminant le nombre d'éléments nécessaires en fonction des points de mesure. Généralement on choisi un pas correspondant à cinq à six longueurs d'ondes. Dans le cas d'une sonde ayant un diamètre de 140 mm destinée à l'inspection par l'extérieur, de tubes d'un diamètre de 90 à 100 mm, avec une fréquence des ondes de 5 MHz, on doit utiliser une sonde multiéléments comportant 250 à 300 éléments piézoélectriques. Une telle sonde permet d'obtenir facilement

les performances de focalisation nécessaires des faisceaux ultrasonores.

Pour réaliser la détection de défauts longitudinaux dans les tubes, il est nécessaire de défléchir les faisceaux d'ondes ultrasonores latéralement dans un sens et dans l'autre, dans un plan transversal perpendiculaire à

l'axe du tube.

On peut utiliser une sonde multi-éléments dont la surface active est

sensiblement cylindrique, pour réaliser la détection des défauts longitudi-

naux par la méthode pulse-écho. Dans le cas o le contrôle du tube est réa-

lisé par l'extérieur, la sonde multi-éléments est une sonde encerclante dont la surface active cylindrique concave est dirigée vers la surface extérieure

du tube.

On peut également utiliser une sonde dont la surface active est plane et de forme annulaire qui comporte de plus un miroir permettant de renvoyer le faisceau dans un plan perpendiculaire à l'axe du tube. Dans le cas o le

contrôle est effectué par l'extérieur du tube, le support de sondes compor-

tant la surface active plane annulaire est disposé d'une manière encerclante

autour du tube en vis-à-vis d'un miroir annulaire dont la surface réfléchis-

sante est inclinée par rapport à l'axe du tube.

Pour effectuer la détection de dfauts longitudinaux, il est nécessaire

de défléchir les faisceaux ultrasonores latéralement, dans un plan transver-

sal perpendiculaire à l'axe du tube dans un sens et dans l'autre. La déflexion

des faisceaux ultrasonores produits par les transducteurs est réalisée élec-

troniquement. Pour obtenir une déflexion électronique du faisceau dans un plan

transversal perpendiculaire à l'axe du tube, avec une qualité acoustique suf-

fisante, c'est-à-dire avec des lobes d'énergie parasite acceptables, il faut disposer d'un réseau d'éléments piézoélectriques extrêmement dense, avec un pas très fin entre les éléments piézoélectriques, ce pas étant de l'ordre

de deux ou trois longueurs d'ondes. Dans le cas d'une sonde ayant un dia-

mètre de 140 mm utilisée pour l'inspection par l'extérieur de tubes d'un dia-

mètre de 90 mm à 100 mm, I'inspection étant réalisée dans l'eau à une fré-

quence de 5 MHz, il est nécessaire d'utiliser un nombre d'éléments piézoé-

lectriques de l'ordre de 500 à 700.

Les sondes multi-éléments utilisées pour les contrôles de défauts longitudinaux peuvent être également utilisées pour effectuer les contrôles

dimensionnels des tubes. Le faisceau d'ondes ultrasonores est alors sim-

plement focalise dans le tube en incidence normale, c'est-à-dire sans dé-

flexion. L'excitation alternative de deux groupes d'éléments à 180 de la

sonde multi-éléments permet d'obtenir l'équivalent de deux voies à 180 uti-

lisées dans le cas de têtes de mesure tournantes.

Pour effectuer le contrôle de tubes d'un diamètre de l'ordre de 100 mm, avec une sonde multi-éléments à balayage électronique équivalente à

une tête tournante de contrôle et de mesure de tube, il faudrait donc pré-

voir: - deux sondes comportant de 150 à 300 éléments piézoélectriques pour la détection des défauts circonférentiels des tubes dans les deux sens et - une sonde comportant de 500 à 700 éléments pour la détection

des défauts longitudinaux dans les deux sens axiaux et pour ef-

fectuer le contrôle dimensionnel des tubes.

En définitive, le dispositif doit comporter trois sondes ayant un nom-

bre total de voies électroniques compris entre 800 et 1300. Un tel dispositif

de contrôle est complexe et coûteux et d'une utilisation délicate.

L'utilisation de miroirs associés à des éléments piézoélectriques portés par un support de la sonde multi-éléments permet de simplifier et de

standardiser la réalisation des sondes dont les surfaces actives sont planes.

On peut également diminuer le diamètre de la partie active, pour une épais-

seur d'eau imposée, puisque le parcours des ondes ultrasonores passe par

le miroir qui défléchit le faisceau en direction du tube.

Le but de l'invention est donc de proposer un dispositif de contrôle

non destructif par ultrasons d'un élément de forme allongée s'étendant sui-

vant un axe et à section transversale sensiblement constante et en particu-

lier, d'un élément tubulaire, comportant au moins une sonde constituée d'un support ayant une surface active de révolution et d'une pluralité d'éléments transducteurs d'ultrasons fixés sur la surface active du support de la sonde

autour d'un axe du support disposé suivant l'axe de l'élément de forme al-

longée pendant le contrôle, dans des dispositions adjacentes, ainsi que des moyens d'excitation électrique des éléments transducteurs pour l'émission d'ondes ultrasonores et de recueil de signaux électriques des éléments transducteurs, commandes de manière à réaliser un balayage électronique de l'élément de forme allongée, autour de son axe, ce dispositif permettant de détecter des défauts circonférentiels s'étendant autour de l'axe de

l'élément de forme allongée et des défauts longitudinaux s'étendant parallè-

lement à cet axe, avec deux sens de tirs des faisceaux ultrasonores, tout en

ayant une structure simple comportant un nombre limité d'éléments trans-

ducteurs piézoélectriques.

Dans ce but, le dispositif suivant l'invention comporte: -une première et une seconde sondes fixées l'une par rapport à I'autre dans des dispositions espacées suivant une direction axiale commune aux supports de la première et de la seconde sondes, de manière à ce que les surfaces actives des supports de sondes soient dirigées l'une vers l'autre et, une cloison acoustique entre la première et la seconde sonde, pour

arrêter des ondes ultrasonores susceptibles de se propager di-

rectement entre la première et la seconde sonde.

L'invention est également relative à un procédé de contrôle non destructif par ultrasons d'un élément de forme allongée s'étendant suivant un axe longitudinal et à section transversale sensiblement constante et en

particulier, d'un élément tubulaire, en utilisant au moins une sonde consti-

tuée d'un support ayant une surface active de révolution et une pluralité d'éléments transducteurs d'ultrasons fixés dans des dispositions adjacentes

sur la surface active du support de la sonde, autour d'un axe du support dis-

posé suivant l'axe de l'élément allongé pendant le contrôle et comportant des moyens d'alimentation électriques des éléments transducteurs ainsi que

des moyens de recueil des signaux des transducteurs, commandés de ma-

nière à réaliser un balayage électronique d'une zone de l'élément allongé, de révolution autour de l'axe, caractérisé par le fait: - qu'on réalise la détection de défauts circonférentiels de l'élément de forme allongée, c'est-à-dire de défauts s'étendant autour de l'axe, par une méthode pulse-écho, avec tirs de faisceaux d'ultrasons en direction de l'élément de forme allongée, dans un premier et dans un second sens axial, en utilisant une première et une seconde sondes dont les supports sont espacés l'un de l'autre dans une direction axiale commune aux deux supports de sonde et à l'élément de forme allongée et comportant des surfaces actives en vis-à-vis et, - qu'on réalise une détection de défauts longitudinaux de l'élément de forme allongée, c'est-à-dire de défauts s'étendant parallèlement à

l'axe de l'élément, par transmission dans un sens et dans l'autre en-

tre la première et la seconde sondes de faisceaux d'électrons déviés latéralement par rapport à un plan de symétrie axiale de l'élément allongé, de manière que les faisceaux ultrasonores soient d'abord dirigés par une première sonde vers une surface de l'élément de

forme allongée, puis réfléchis par les défauts longitudinaux éven-

tuels vers une seconde sonde.

Afin de bien faire comprendre l'invention, on va maintenant décrire, à titre d'exemples non limitatifs, en se référant aux figures jointes en annexe, un mode de réalisation d'un dispositif de contrôle suivant l'invention et son

utilisation pour détecter des défauts circonférentiels et des défauts longitudi-

naux dans un tube et pour effectuer un contrôle dimensionnel du tube.

La figure 1 est une vue en coupe axiale d'un tube et d'un dispositif de contrôle suivant l'invention et suivant un premier mode de réalisation,

pendant le contrôle du tube par l'extérieur.

La figure 2A est une vue en coupe axiale d'un tube et d'un dispositif

de contrôle ultrasonore selon l'invention et selon un second mode de réali-

sation, pendant le contrôle du tube par l'extérieur.

La figure 2B est une vue en coupe axiale d'un tube et d'un dispositif de contrôle ultrasonore selon l'invention et selon une variante du second

mode de réalisation.

La figure 1A est une vue de face d'une sonde du dispositif de con-

trôle ultrasonore suivant A de la figure 1 ou de la figure 2A ou 2B.

La figure 3 est une vue en coupe axiale d'un tube et d'un dispositif

de contrôle ultrasonore, au cours du contrôle du tube par l'intérieur.

La figure 4 est une vue en coupe axiale d'un tube et d'un dispositif

de contrôle utilisé pour la détection d'un défaut circonférentiel.

Les figures 5A et 5B sont des vues en coupe axiale d'un tube et d'un dispositif de contrôle ultrasonore suivant l'invention utilisé pour la détection

de défauts longitudinaux, respectivement en peau interne et en peau ex-

terne. La figure 5A est relative à la détection d'un défaut longitudinal en

peau interne du tube.

La figure 5B est relative à la détection d'un défaut longitudinal en

peau externe du tube.

La figure 5C est une vue en coupe transversale du tube et du dispo-

sitif de contrôle utilisé pour la détection d'un défaut longitudinal.

La figure 5D est une vue en coupe axiale d'un dispositif de contrôle

ultrasonore suivant l'invention, montrant le parcours d'un faisceau ultraso-

nore, en présence d'un défaut longitudinal et en l'absence de défaut dans un

tube dont on réalise le contrôle.

La figure 6 est une vue en coupe axiale d'un tube et d'un dispositif de contrôle ultrasonore utilisé pour effectuer le contrôle dimensionnel du tube. Sur la figure 1 et sur les figures 2A et 2B, on a représenté un tube 1 qui se déplace dans la direction de son axe 1', dans le sens donné par la flèche 2. Le tube est un tube métallique sur lequel on effectue un contrôle

non destructif au défilé, par exemple à la sortie d'une installation de fabrica-

tion ou de traitement de tubes.

Le contrôle non destructif effectué sur le tube vise en particulier à détecter la présence éventuelle de défauts circonférentiels et de défauts longitudinaux en peau interne ou en peau externe du tube, c'est- à-dire au voisinage de la surface interne la ou au voisinage de la surface externe 1 b

du tube. Le contrôle non destructif peut également être un contrôle dimen-

sionnel du tube, permettant de mesurer en continu les diamètres externe et interne et l'épaisseur de paroi du tube. Les contrôles et mesures doivent être

effectués suivant toute la périphérie de la paroi du tube 1.

Pour effectuer le contrôle du tube par l'extérieur, par le procédé se-

lon l'invention, on peut utiliser, comme représenté sur les figures 1 et 1A un

dispositif de contrôle suivant l'invention et suivant un premier mode de réali-

sation qui est désigné de manière générale par le repère 3.

Le dispositif de contrôle non destructif 3 comporte un boîtier 4 ex-

terne qui peut présenter une forme tubulaire cylindrique et qui est partielle-

ment fermé à ses extrémités par un premier et par un second éléments d'un dispositif de centrage qui peuvent être constitués par des disques dont le diamètre de l'ouverture centrale est très légèrement supérieur au diamètre extérieur du tube 1. Le tube 1 dont on effectue le contrôle est guidé, à l'intérieur du dispositif de contrôle ultrasonore 3, par le dispositif de centrage dont les éléments 5a et 5b constituent des pièces de guidage et de centrage

du tube.

Le dispositif de contrôle ultrasonore comporte une première sonde 6a et une seconde sonde 6b qui sont réalisées l'une et l'autre sous la forme de sondes multi-éléments permettant de réaliser un balayage circonférentiel

du tube 1 en défilement à l'intérieur du dispositif de contrôle.

Les sondes 6a et 6b comportent un support respectif annulaire 7a

ou 7b fixé sur le boîtier 3, de manière que la distance axiale entre les sup-

ports 7a et 7b des sondes 6a et 6b soit fixe ou réglable.

Les supports 7a et 7b de forme annulaire présentent un axe com-

mun qui est confondu avec l'axe 1' du tube dans la position de service du

dispositif de contrôle dans lequel le tube 1 passe en défilement. Les sup-

ports 7a et 7b des sondes 6a et 6b comportent une surface tronconique

ayant pour axe l'axe du support, sur laquelle sont fixés des éléments piezo-

électriques 8 constituant des éléments transducteurs d'ultrasons. Les surfa-

ces tronconiques 9a et 9b sur lesquelles sont fixés les éléments piézoelec-

triques 8 constituent les faces actives des sondes 6a et 6b.

Comme il est visible sur la figure 1A, les éléments piézoélectriques 8 sont fixés sur la surface active 9a du support 7a de la sonde 6a dans des dispositions adjacentes successives, autour de l'axe du support 7a de la sonde 6a. Bien entendu, les éléments piézoélectriques 8 sont également

fixés de la même manière sur la surface active 9b de la sonde 6b.

Les surfaces 9a et 9b des sondes 6a et 6b sont dirigées l'une vers

l'autre et se trouvent en vis-à-vis à l'intérieur du dispositif de contrôle ultra-

sonore 3.

Entre les supports 6a et 6b des sondes 7a et 7b, le boîtier 4 du dis-

positif de contrôle ultrasonore porte sur sa surface interne une cloison acoustique 10 interdisant le passage direct d'ondes ultrasonores entre la

sonde 6a et la sonde 6b. -

Chacun des éléments piézoélectriques constituant un élément transducteur 8 de l'une des sondes 6a ou 6b est relié par des conducteurs électriques à une unité 11 de traitement du dispositif ultrasonore. L'unité de

traitement 11 assure l'alimentation en courant électrique des éléments pié-

zoélectriques 8 constituant les éléments transducteurs des sondes et le re-

cueil des signaux émis par les transducteurs excités par des ondes ultraso-

nores en retour. L'unité de traitement 11 permet de commander l'alimentation des éléments transducteurs 8 de manière à réaliser un balayage électronique du tube 1, autour de l'axe 1' du tube. L'unité permet également d'exciter un groupe d'éléments simultanément de manière à réaliser la synthèse d'un faisceau focalisé et/ou défléchi dans la paroi du tube. L'unité de traitement 11 permet également d'afficher, de garder en mémoire ou d'imprimer des

résultats du contrôle ultrasonore.

Sur les figures 2A et 2B qui représentent deux variantes d'un second

mode de réalisation de l'invention, les éléments correspondants sont dési-

gnés par les mêmes repères.

* Le dispositif de contrôle ultrasonore 3' représenté sur les figures 2A

et 2B présente une structure d'ensemble sensiblement analogue à la struc-

ture du dispositif 3 représenté sur la figure 1, mis à part le fait que les son-

des 6'a et 6'b comportent des surfaces actives respectives 9'a et 9'b sur les-

quelles sont fixés des éléments piézoélectriques 8' qui sont planes et de forme annulaire, en remplacement de la forme tronconique des surfaces 9a et 9b des sondes 6a et 6b du dispositif 3 représenté sur la figure 1. Dans le

cas du dispositif 3 représenté sur la figure 1, I'inclinaison des surfaces tron- coniques 9a et 9b dirigée vers la surface du tube 1 en défilement est

néces-

saire pour effectuer le tir de faisceaux ultrasonores en direction de la surface

extérieure du tube 1.

La réalisation de telles surfaces tronconiques de forme très précise

sur les supports 7a et 7b des sondes et la fixation d'éléments piézoélectri-

ques 8 de petite dimension sur ces surfaces tronconiques peut présenter

des difficultés techniques de réalisation. La réalisation de surfaces annulai-

res planes telles que 9'a et 9'b et la fixation d'éléments piézoélectriques 8' sur ces surfaces planes annulaires permet de simplifier la réalisation des

sondes 6'a et 6'b. Comme précédemment, les supports 7'a et 7'b des son-

des 6'a et 6'b sont fixés sur la surface intérieure du boîtier 4' du dispositif de contrôle ultrasonore 3', de manière que les supports 7'a et 7'b des sondes et leurs surfaces actives 9'a et 9'b soient de révolution et présentent un axe

commun qui est confondu avec l'axe 1' du tube introduit à l'intérieur du dis-

positif de contrôle ultrasonore 3'. Dans une disposition située entre les supports 7'a et 7'b des sondes

6'a et 6'b et généralement dans une position médiane, le boitier 4' du dispo-

sitif de contrôle ultrasonore porte une cloison acoustique 10' sur laquelle

sont fixés un premier miroir 12a dont la surface réfléchissante 13a est diri-

gée vers la surface active 9'a de la sonde 6'a et un second miroir 12b dont la

surface réfléchissante 13b est dirigée vers la surface active 9'b de la se-

conde sonde 6'b.

Les éléments piézoélectriques transducteurs 8' sont disposés sur les surfaces actives 9'a et 9'b des sondes 6'a et 6'b, de la même manière que les éléments piézoélectriques transducteurs 8 sur les surfaces actives 9a et

9b des sondes 6a et 6b.

Les éléments piézoélectriques transducteurs 8' sont reliés, de la même manière que les éléments transducteurs 8, à une unité de traitement

11 qui permet de réaliser une alimentation séquentielle des éléments trans-

ducteurs 8' et un recueil des signaux émis par les éléments piézoélectriques transducteurs. L'alimentation et le recueil des signaux sont commandés de

manière qu'on réalise un balayage circonférentiel complet du tube 1 en dé-

filement, autour de son axe 1'.

Les éléments piézoélectriques transducteurs 8' émettent des fais-

ceaux ultrasonores dirigés sensiblement dans une direction parallèle à l'axe 1' commun aux transducteurs et au tube 1, ces faisceaux ultrasonores étant ensuite réfléchis par les surfaces réfléchissantes 13a et 13b des miroirs 12a

et 12b en direction de la surface externe du tube 1.

Les surfaces réfléchissantes 13a et 13b des miroirs 12a et 12b peu-

vent présenter une forme conique, comme représenté sur la figure 2A ou en variante, comme représenté sur la figure 2B, les surfaces réfléchissantes

13'a et 13'b des miroirs 12'a et 12'b peuvent présenter une forme de para-

boloïde ou une forme conique et produite, du fait de leur forme concave ou

convexe, une certaine focalisation des faisceaux d'ultrasons.

1) Dans le cas des dispositifs de contrôle ultrasonore représentés sur les figures 1, 2A et 3, la focalisation des faisceaux d'ondes ultrasonores provenant d'un groupe d'éléments transducteurs 8 est réalisée uniquement

de manière électronique et réalisée par commande des transducteurs à par-

tir de l'unité de traitement 1 1.

Sur la figure 3, on a représenté, à l'intérieur du tube 1 d'axe 1', un

dispositif de contrôle ultrasonore 3" permettant d'effectuer le contrôle ultra-

sonore du tube 1 par l'intérieur.

Dans ce cas, le tube 1 est immobile et le dispositif de contrôle ultra-

sonore 3" est déplacé dans la direction de l'axe 1' à l'intérieur du tube, par exemple par poussée ou traction sur un câble ou une tige 14 assurant la liaison du dispositif de contrôle 3" avec une zone extérieure au tube dans laquelle se trouve placée l'unité d'alimentation et de traitement du dispositif

de contrôle ultrasonore.

Le dispositif 3" de contrôle ultrasonore par l'intérieur du tube com-

porte un support 4" sur lequel sont fixés deux centreurs annulaires 5"a et "b permettant de centrer et de guider la tête du dispositif de contrôle ultra- sonore 3" à l'intérieur du tube 1. Le support 4" porte également deux sondes multi-éléments 6"a et 6"b espacées l'une de l'autre suivant la direction

axiale 1' et comportant des surfaces actives respectives 9"a et 9"b sur les-

quelles sont fixés des éléments piézoélectriques transducteurs 8", dirigées

l'une vers l'autre.

Les sondes 6"a et 6"b sont reliées à des éléments conducteurs permettant d'assurer l'alimentation en courant électrique des éléments transducteurs piézoélectriques 8" et le recueil des signaux de ces éléments transducteurs. Le câble 14 assure le passage des éléments conducteurs reliés aux sondes 6"a et 6"b vers la zone située à l'extérieur du tube dans laquelle est placée l'unité de traitement à laquelle sont reliées les extrémités

des conducteurs d'alimentation et de recueil des signaux.

Les éléments piézoélectriques transducteurs 8" sont disposés de manière adjacente et successive sur les surfaces actives 9"a et 9"b des sondes 6"a et 6"b, de la même manière que les éléments piézoélectriques 8

ou 8' représentés sur la figure 1A.

Une cloison acoustique 10", solidaire du support 4" dans sa partie

centrale, entre les sondes 6"a et 6"b permet d'éviter une transmission di-

recte d'ondes ultrasonores entre les transducteurs 6"a et 6"b. De part et d'autre de la cloison 10" sont fixés un premier miroir 12"a disposé du côté de la sonde 6"a et un second miroir 12"b disposé du côté

de la seconde sonde 6"b.

Les miroirs 12"a et 12"b comportent des surfaces réfléchissantes respectives qui peuvent être tronconiques 13"a et 13"b ayant pour l'axe

l'axe 1' commun au dispositif de contrôle 3" et au tube 1' dirigées respecti-

vement vers la surface active 9"a de la sonde 6"a et vers la surface active

9"b de la sonde 6"b.

Les éléments piézoélectriques 8", lorsqu'ils sont alimentés en cou-

rant électrique, émettent des ondes ultrasonores dans une direction sensi-

blement parallèle à l'axe 1' du tube, ces faisceaux d'ondes ultrasonores

étant réfléchis vers la surface intérieure du tube 1 par les surfaces de ré-

flexion 13"a et 13"b des miroirs 12"a et 12"b.

Sur la figure 4, on a représenté de manière très schématique, un dispositif de contrôle ultrasonore 3' du type représenté sur la figure 2A qui comporte en particulier deux sondes multi-éléments 6'a et 6'b et entre les deux sondes multi-éléments 6'a et 6'b dont les faces actives 9'a et 9'b sont dirigées l'une vers l'autre, une cloison acoustique 10' de part et d'autre de

laquelle sont placés deux miroirs 12a et 12b ayant des surfaces réfléchis-

santes dirigées vers la surface extérieure du tube 1 en défilement dans la

direction axiale 1' à l'intérieur du dispositif de contrôle ultrasonore 3'.

Dans le cas o un défaut 15, par exemple une fissure, de direction circonférentielle autour de l'axe 1' du tube 1 en défilement à l'intérieur du dispositif de contrôle ultrasonore 3' vient dans une zone recevant le tir de faisceaux ultrasonores 16a et 16b par les sondes 6'a et 6'b, les faisceaux 16a et 16b incidents sur une surface du défaut 15 sont réfléchis par le défaut en direction de la surface réfléchissante du miroir correspondant 12'a ou 12'b pour être renvoyés vers la sonde 6'a ou 6'b d'émission du faisceau 16a

ou 16b.

Le traitement et l'enregistrement du faisceau réfléchi permet de réa-

liser la détection du défaut circonférentiel 15. Le défaut circonférentiel 15 est détecté par méthode pulse-écho, le faisceau ultrasonore ou 16a ou 16b

étant réfléchi par le défaut (et par la surface réfléchissante du miroir) en di-

rection de la sonde 6'a ou 6'b ayant émis le faisceau. Le faisceau d'ondes ultrasonores généré par un groupe d'éléments transducteurs adjacents 8' de la sonde 6'a ou 6'b qui peut être focalisé de manière électronique du fait de ses conditions d'émission est émis en direction de la surface réfléchissante

du miroir qui assure la déflexion du faisceau d'ondes ultrasonores en direc-

tion du tube et impose un angle de propagation du faisceau dans le tube permettant d'assurer la détection des défauts circonférentiels par réflexion du faisceau sur ces défauts. L'orientation de la surface réfléchissante des miroirs par rapport au tube, qui permet d'imposer l'orientation du faisceau d'ondes ultrasonores, est réglée de manière très précise, dans une partie de la surface du miroir dirigée vers la sonde destinée à recevoir les faisceaux incidents. La réception du faisceau ultrasonore en retour vers la sonde 6'a ou

6'b après réflexion par le défaut est assurée par le groupe d'éléments trans-

ducteurs ayant produit l'émission du faisceau ultrasonore ou par un groupe

d'éléments transducteurs distinct activé pour la réception du faisceau ultra-

sonore au retour. On détecte ainsi le signal provenant de défauts ou indica-

tions éventuelles sur la peau interne ou sur la peau externe du tube.

Par utilisation des sondes 6'a et 6'b, respectivement, on produit des tirs de faisceaux ultrasonores dans une première direction axiale donnée par la flèche 17'a sur la figure 4 et dans une seconde direction axiale donnée par la flèche 17'b sur la figure 4. On peut ainsi détecter et caractériser de

manière très précise, le défaut circonférentiel 15.

Sur les figures 5A, 5B, 5C et 5D, on a représenté, dans le cas du

contrôle d'un tube 1 d'axe longitudinal 1' en défilement à l'intérieur d'un dis-

positif de contrôle ultrasonore 3' du type décrit plus haut et représenté sur la figure 2A, le parcours de faisceaux ultrasonores permettant de réaliser la

détection de défauts longitudinaux dans le tube.

Sur la figure 5A, on a représenté, en " projection " dans un plan

axial, c'est-à-dire un plan passant par l'axe 1' du tube, le parcours d'un fais-

ceau ultrasonore 18a permettant de déceler un défaut longitudinal 19a situé

au voisinage de la surface interne du tube 1.

Sur la figure 5B, on a représenté, en projection axiale, le parcours d'un faisceau ultrasonore 18b permettant de réaliser la détection d'un défaut

longitudinal 19b au voisinage de la surface externe du tube 1.

Sur la figure 5C, on a représenté, en projection dans un plan trans-

versal perpendiculaire à l'axe 1' du tube 1, deux faisceaux d'ondes ultraso-

nores 18 et 18' (qui peuvent être des faisceaux tels que 18a émis par la sonde 6a ou tels que 18b émis par la sonde 6b permettant de détecter un

défaut longitudinal tel que 19a ou 19b dans la paroi du tube 1.

Les faisceaux 18 et 18' (ou 18a et 18b) sont déviés latéralement d'un côté ou de l'autre d'un plan axial 20 de symétrie du tube 1 du dispositif

de contrôle ultrasonore 3'.

Comme il est visible sur les figures 5A et 5B, les faisceaux ultraso-

nores 18a et 18b sont défléchis par les surfaces réfléchissantes du miroir 12a ou du miroir 12b de manière à être dirigés vers la surface du tube 1 et à pénétrer dans la paroi du tube 1 avec une incidence assurant la détection de défauts longitudinaux en peau interne ou en peau externe tels que 19a ou 19b. Comme représenté sur la figure 5C, à l'angle de déflexion imposé par le miroir dans le plan axial, on superpose un angle de déflexion latéral dans un plan transversal, d'un côté ou de l'autre d'un plan de symétrie axiale du tube 20. De cette manière, le faisceau d'ondes ultrasonores tel que 18a

ou 18b rencontre le défaut 19a ou 19b qui réfléchit le faisceau dans une di-

rection symétrique par rapport à un plan transversal.

Dans le cas d'un défaut 19a situé au voisinage de la surface interne du tube 1 ou défaut en peau interne, le faisceau incident 18a est renvoyé en direction de la surface réfléchissante du miroir 12b qui assure la réflexion du faisceau 18a dans une direction sensiblement parallèle à l'axe 1' du tube

vers la surface active 9'b de la sonde 6'b.

Dans le cas d'un défaut longitudinal 19b au voisinage de la surface externe du tube 1 ou défaut en peau externe du tube, comme représenté sur la figure 5B, le faisceau d'ondes ultrasonores 18b réfléchi par le miroir 12a en direction du tube 1 est ensuite réfléchi une première fois par la surface

interne du tube, puis par le défaut 19b, une seconde fois par la surface in-

terne du tube 1, avant d'être renvoyé vers la surface réfléchissante du miroir 12b qui réfléchit le faisceau d'ondes ultrasonores en direction de la surface active 9'b de la seconde sonde 6'b. Dans le premier cas, le faisceau d'ondes ultrasonores 18a effectue un demi bond à l'intérieur de la paroi du tube et dans le second cas, le faisceau d'ondes ultrasonores 18b effectue un bond

complet à l'intérieur de la paroi du tube pour détecter le défaut en peau ex-

terne. Dans les deux cas, le faisceau ultrasonore émis par la première sonde 6'a est récupéré, après réflexion sur le défaut par la seconde sonde

6'b. La détection des défauts est donc réalisée par transmission des fais-

ceaux d'ondes ultrasonores entre une première et une seconde sondes.

On effectue des tirs ultrasonores aussi bien à partir de la première sonde 6'a, ces faisceaux d'ondes ultrasonores étant transmis par le défaut

entre la première sonde et la seconde sonde, que des tirs à partir de la se-

conde sonde 6'b, de faisceaux ultrasonores qui sont transmis par réflexion sur le défaut à la première sonde ultrasonore 6'a. On obtient ainsi des tirs de faisceaux ultrasonores dans les deux sens, dans la direction axiale, ce qui

permet de mieux détecter et de caractériser les défauts longitudinaux.

Comme représenté sur la figure 5D, sur laquelle on n'a fait figurer que le contour du tube 1 en traits mixtes, pour rendre visible le parcours des faisceaux d'ultrasons 21, 21a, 21b, le faisceau 21 émis par un ensemble de transducteurs d'une ouverture de tir 20a de la sonde 6'a est renvoyé, après réflexion sur le miroir 12a et sur un défaut longitudinal 19c, sur le miroir 12b qui renvoie le faisceau réfléchi 21a sur un ensemble de transducteurs d'une ouverture de réception 20b de la sonde 6'b. La sonde 6'b émet un signal

représentatif du défaut.

En l'absence d'un défaut tel que 19c, dans le tube 1, le faisceau 21 réfléchi une première fois par la surface réfléchissante 13a du miroir 12a est renvoyé par la surface réfléchissante 13b du miroir 12b (faisceau 21b) vers

la sonde 6'b, le faisceau 21b qui n'est pas recueilli par l'ouverture de récep-

tion 20b de la sonde 6'b ne produit pas de signal sur la sonde 6'b. Dans le cas o le faisceau émis par l'une des sondes 6'a ou 6'b ne rencontre pas de défaut en peau externe ou en peau interne du tube, aucun signal n'est donc reçu par la seconde sonde disposée en vis-à-vis de la

première sonde ayant émis le faisceau ultrasonore.

Contrairement au cas de la détection de défaut circonférentiel comme décrit plus haut, les faisceaux ultrasonores ne sont pas renvoyés, dans le cas d'un défaut longitudinal, vers la sonde ayant réalisé l'émission

du faisceau mais au contraire vers la seconde sonde.

Dans le premier cas la détection est de type pulse-écho et dans le

second cas la détection est effectuée en transmission.

Dans le cas de la détection d'un défaut circonférentiel, la discrimina-

tion entre défaut en peau interne et en peau externe est réalisée par mesure du temps de parcours ou du temps de vol du faisceau ultrasonore entre son

émission et sa réception.

Dans le cas de la détection de défauts longitudinaux en particulier, le parcours des ondes ultrasonores qui permet de détecter un défaut interne (figure 5A) est plus court que celui qui permet de détecter un défaut externe (figure 5B), le parcours pour la détection d'un défaut externe comprenant un rebond supplémentaire à l'intérieur du tube. On peut ainsi réaliser facilement

la discrimination entre les défauts internes et les défauts externes.

Comme il est visible en comparant les figures 5A et 5B, les défauts

en peau interne se traduisent par une utilisation de zones actives des élé-

ments transducteurs des sondes 6'a et 6'b situées à la partie interne de la

surface active des sondes, c'est-à-dire la partie de ces surfaces actives si-

tuée le plus près de l'axe 1'. Au contraire, la détection de défauts en peau externe met en oeuvre une partie des éléments transducteurs des sondes

6'a et 6'b situées vers l'extérieur des surfaces actives des sondes. Bien en-

tendu, plus l'épaisseur du tube est importante et plus les faisceaux de dé-

tection de défauts en peau interne et en peau externe sont écartés. La hau-

teur des éléments transducteurs piézoélectriques des sondes doit être choi-

sie en fonction de l'épaisseur du tube à contrôler, pour pouvoir détecter si-

multanément les défauts en peau interne et en peau externe.

L'écartement des miroirs 12a et 12b doit être optimisé en fonction du diamètre du tube. On peut régler par exemple l'écartement des miroirs en

changeant la paroi 10' constituant la cloison acoustique.

La cloison acoustique est nécessaire pour éviter de perturber les si-

gnaux enregistrés par les sondes, par des signaux produits par des fais-

ceaux provenant directement de la sonde située en vis-à-vis de la sonde de

réception, sans passage dans la paroi du tube.

Il est également possible d'utiliser le dispositif de contrôle ultraso-

nore selon l'invention, par exemple le dispositif 3' représenté sur la figure 2A pour réaliser en plus de la détection des défauts, un contrôle dimensionnel

du tube.

Sur la figure 6, on a représenté des caractéristiques du dispositif permettant d'effectuer un contrôle dimensionnel du tube et le parcours d'un

faisceau ultrasonore permettant d'effectuer un contrôle dimensionnel.

Le contrôle dimensionnel est réalisé en utilisant la sonde 6'a et le

miroir 12a de déflexion des faisceaux ultrasonores émis par la sonde 6'a.

La surface réfléchissante 13a du miroir 12a comporte une partie

d'extrémité externe 22 de forme tronconique dont les génératrices sont incli-

nées à 45 par rapport à l'axe 1' du dispositif de contrôle et du tube. La par-

tie restante de la surface réfléchissante 13a de forme tronconique présente

des génératrices dont l'inclinaison par rapport à l'axe 1' inférieur à 45 per-

met de défléchir les faisceaux d'ondes ultrasonores tels que 18a en direction du tube, pour atteindre la surface du tube sous une incidence permettant

d'effectuer un contrôle de défaut longitudinal ou circonférentiel.

Le faisceau d'ondes ultrasonores 18c émis au niveau d'une partie externe de la surface active de la sonde 6'a en direction de la partie externe 22 de la surface réfléchissante 13a est réfléchi en direction de la surface du tube sous une incidence normale, le faisceau ultrasonore étant focalisé soit sur la surface externe, soit sur la surface interne du tube. Le faisceau d'ondes ultrasonores est renvoyé sur la sonde 6'a. On mesure le temps de

vol ou temps de parcours des faisceaux d'ondes ultrasonores, simultané-

ment pour deux zones des sondes situées à 180 autour de l'axe commun aux sondes et aux tubes. Le balayage circonférentiel électronique du tube permet d'effectuer un contrôle dimensionnel en une pluralité de points du

tube répartis dans une direction circonférentielle.

La focalisation des faisceaux est réalisée de manière électronique, par commande de l'alimentation et de la réception des transducteurs et

éventuellement, de manière complémentaire, en mettant à profit une cour-

bure de la surface réfléchissante du miroir.

Il est à remarquer que la largeur de la surface active annulaire dans la direction radiale, de la sonde 6'a utilisée pour le contrôle dimensionnel est

supérieure à la largeur de la surface active de la sonde 6'b. La partie ex-

terne de la surface active 6'a peut comporter une ligne circonférentielle sup-

plémentaire de transducteurs utilisés pour l'émission et la réception des fais-

ceaux ultrasonores de contrôle dimensionnel.

Dans le cas de l'utilisation du procédé et du dispositif de contrôle suivant l'invention, on a montré qu'on pouvait réaliser en utilisant seulement

deux sondes ayant des surfaces actives en vis-à-vis sur lesquelles sont dis-

posés deux réseaux d'éléments de transducteurs, le contrôle des défauts

circonférentiels et le contrôle des défauts longitudinaux avec des tirs de fais-

ceaux d'ultrasons dans les deux sens axiaux. Le dispositif permet également de réaliser le contrôle dimensionnel du tube. Toutes les fonctions requises pour un dispositif de contrôle non destructif et dimensionnel d'un tube sont donc obtenues avec deux réseaux de transducteurs uniquement. De ce fait,

on réduit le nombre de transducteurs total nécessaire du dispositif de con-

trôle non destructif. On simplifie ainsi considérablement les moyens

d'alimentation, de réception et de traitement du dispositif de contrôle ultra-

sonore.

L'utilisation du dispositif en transmission pour la détection des dé-

fauts longitudinaux permet également de réduire de façon importante le

nombre de transducteurs nécessaires.

En effet, les lobes d'énergie parasites qui sont générés lorsque la

densité du réseau d'éléments est faible et qui contribuent, dans une configu-

ration en réflexion, à élever le niveau des signaux acoustiques parasites sur

le groupe d'éléments en réception, sont filtrés par le dispositif en transmis-

sion. Cela permet, pour un même rapport signal sur bruit donné, d'utiliser des réseaux de transducteurs moins denses dans le cas du dispositif suivant

l'invention en transmission que dans le cas d'un dispositif connu, en ré-

flexion par la méthode pulse écho.

En outre, en prévoyant un nombre d'éléments différents sur la pre-

mière et la seconde sonde du dispositif, on renforce significativement l'amplitude du lobe principale d'énergie par rapport à l'amplitude des lobes

d'énergie parasites par un effet de " moyennage " de ces lobes qui ne coïn-

cident pas entre eux du fait de la différence de périodicité des éléments en-

tre les deux sondes.

Dans le cas du dispositif suivant l'invention, les effets combinés du mode de détection en transmission et d'un nombre d'éléments différents sur

les deux sondes permettent d'obtenir un effet de déflexion latéral du fais-

ceau nécessaire pour détecter un défaut longitudinal avec un nombre très réduit de transducteurs par rapport au nombre nécessaire pour assurer cette

déflexion dans le cas d'une sonde par la méthode pulse écho.

Dans le cas du contrôle d'un tube d'un diamètre de 90 à 100 mm, on peut utiliser deux sondes 6'a et 6'b d'un dispositif de contrôle suivant l'invention dont le diamètre moyen de la surface active est de 140 mm. Sur

la surface active d'une première sonde, on place 64 éléments piézoélectri-

ques alignés dans une direction circonférentielle et sur la surface active de la seconde sonde 63 éléments piézoélectriques, le pas entre les éléments de la seconde sonde étant ainsi différent du pas entre les éléments de la

première sonde.

En utilisant ces deux sondes en transmission, on peut obtenir une déflexion d'un faisceau ultrasonore de l'ordre d'une dizaine de degrés dans

un plan transversal, ce qui est suffisant pour obtenir les angles de propaga-

tion recherchés dans la paroi du tube à contrôler.

Le procédé et le dispositif selon l'invention, lorsqu'on utilise des sondes ayant des nombres différents d'éléments transducteurs permettent

donc de limiter considérablement le nombre total d'éléments piézoélectri-

ques à utiliser dans le dispositif de contrôle.

En outre, le nombre de points de mesure réalisés suivant la circonfé-

rence du tube n'est pas limité au nombre d'éléments transducteurs, ce nom-

bre pouvant être égal à 2 ou 4 fois le nombre de transducteurs, si l'on

adopte des stratégies de tirs ultrasonores avec des groupes de transduc-

teurs composés alternativement d'un nombre pair ou impair d'éléments.

De manière générale, le procédé et le dispositif suivant l'invention permettent d'obtenir toutes les fonctions nécessaires pour le contrôle non

destructif et dimensionnel d'un tube par ultrasons avec un balayage électro-

nique circonférentiel du tube tout en utilisant un nombre réduit d'éléments

transducteurs et en conséquence des moyens d'alimentation et de traite-

ment simplifiés de ces transducteurs.

L'invention ne se limite pas strictement aux modes de réalisation qui

ont été décrits.

C'est ainsi qu'on peut utiliser des sondes ayant des surfaces actives en vis-à-vis d'une forme différente de celles qui ont été décrites. Ces sondes

peuvent être associées ou non à des miroirs de déflexion des faisceaux ul-

trasonores. Les miroirs peuvent avoir une surface réfléchissante de forme

adaptée pour effectuer uniquement la déflexion des faisceaux d'ondes ultra-

sonores ou pour effectuer également une focalisation des faisceaux d'ondes ultrasonores. La paroi d'isolation acoustique peut être réalisée en tout matériau

permettant d'obtenir les propriétés d'isolation voulue.

Dans le cas de tubes ou pièces tubulaires, le contrôle peut être ef-

fectué par l'extérieur ou par l'intérieur du tube.

Le procédé et le dispositif suivant l'invention peuvent également être

appliqués au contrôle non destructif et dimensionnel de barres pleines.

Claims (10)

REVENDICATIONS

1.- Dispositif de contrôle non destructif par ultrasons d'un élément 1 de forme allongée s'étendant suivant un axe (1') et à section transversale

sensiblement constante et en particulier d'un élément tubulaire (1), compor-

tant au moins une sonde (6a, 6b, 6'a, 6'b, 6"a, 6"b) constituée d'un support ayant une surface active de révolution (7a, 7b, 7'a, 7'b, 7"a, 7"b) et d'une pluralité d'éléments transducteurs d'ultrasons (8, 8', 8") fixés sur la surface active (9a, 9b, 9'a, 9'b, 9"a, 9"b) du support de la sonde, autour d'un axe du

support disposé suivant l'axe (1') de l'élément allongé (1) pendant le con-

trôle, dans des dispositions adjacentes, ainsi que des moyens (11) d'excitation électrique des éléments transducteurs (8, 8', 8") pour l'émission d'ondes ultrasonores et de recueil de signaux électriques des éléments transducteurs (8, 8', 8"), commandés de manière à réaliser un balayage

électronique de l'élément de forme allongée (1) autour de l'axe (1'), caracté-

risé par le fait qu'il comporte: - une première et une seconde sondes (6a, 6b, 6'a, 6'b, 6"a, 6"b) fixées l'une par rapport à l'autre dans des dispositions espacées

suivant une direction axiale (1') commune aux supports de la pre-

mière et de la seconde sonde, de manière que les surfaces acti-

ves (9a, 9b, 9'a, 9'b, 9"a, 9"b) des supports de sondes soient diri-

gées l'une vers l'autre et,

- une cloison acoustique (10, 10', 10") entre la première et la se-

conde sonde (6a, 6b, 6'a, 6'b, 6"a, 6"b) pour arrêter des ondes ul-

trasonores susceptibles de se propager directement entre la pre-

mière et la seconde sonde.

2. Dispositif de contrôle suivant la revendication 1, caractérisé par le fait que la première et la seconde sondes (6a, 6b) comportent une surface

active respective (9a, 9b) dirigée vers la surface de l'élément de forme al-

longée (1) à contrôler, pendant le contrôle.

3. Dispositif suivant la revendication 2, caractérisé par le fait que les surfaces actives (9a, 9b) de la première et de la seconde sonde (6a, 6b) ont

la forme de surfaces tronconiques ayant pour axe l'axe (1') commun au sup-

port des sondes (6a, 6b) et à l'élément allongé (1).

4. Dispositif de contrôle suivant la revendication 1, caractérisé par le

fait que les surfaces actives (9'a, 9'b, 9"a, 9"b) de la première et de la se-

conde sondes (6'a, 6'b, 6"a, 6"b) sont des surfaces planes annulaires et que le dispositif de contrôle comporte de plus, un premier miroir (12a, 12'a, 12"a) et un second miroir (12b, 12'b, 12"b) ayant des surfaces réfléchissantes respectives (13a, 13b, 13'a, 13'b, 13"a, 13"b) dirigées chacune vers une

surface active (9'a, 9'b) d'une sonde (6'a, 6'b).

5. Dispositif suivant la revendication 4, caractérisé par le fait que la surface réfléchissante (13'a, 13'b) des miroirs (12'a, 12'b) peut présenter une forme concave ou convexe, de manière à réaliser une focalisation de faisceaux d'ondes ultrasonores émis par les transducteurs (8') des sondes

(6'a, 6'b) dans une direction parallèle à l'axe (1') sur les surfaces réfléchis-

santes (13'a, 13'b) des miroirs (12'a, 12'b).

6. Dispositif suivant l'une quelconque des revendications 4 et 5, ca-

ractérisé par le fait que les miroirs (12a, 12b) de déflexion des ondes ultra-

sonores sont fixés de part et d'autre de la cloison acoustique (10', 10"), dans

la direction axiale (1').

7. Dispositif suivant l'une quelconque des revendications 1 à 6, ca-

ractérisé par le fait que, sur la surface active (9a, 9'a, 9"a) de la première sonde (6a, 6'a, 6"a), est fixé un nombre d'éléments transducteurs (8, 8', 8") différent du nombre d'éléments transducteurs (8, 8', 8") fixés sur la surface

active de la seconde sonde placée en vis-à-vis.

8. Procédé de contrôle non destructif par ultrasons d'un élément al-

longé (1) s'étendant suivant un axe longitudinal (1') et à section transversale

sensiblement constante et en particulier, d'un élément tubulaire (1), en utili-

sant au moins une sonde (6a, 6'a, 6b, 6'b, 6"a, 6"b) constituée d'un support

ayant une surface active de révolution (9a, 9'a, 9b, 9'b, 9"a, 9"b) et une plu-

ralité d'éléments transducteurs d'ultrasons (8, 8', 8") fixés dans des disposi-

tions adjacentes sur la surface active (9a, 9'a, 9b, 9'b, 9"a, 9"b) du support de la sonde, autour d'un axe du support disposé suivant l'axe (1') de l'élément allongé (1) pendant le contrôle et comportant des moyens (11) d'alimentation électrique des éléments transducteurs ainsi que des moyens de recueil des signaux des transducteurs, commandés de manière à réaliser un balayage électronique de l'élément allongé (1), de révolution autour de l'axe (1'), caractérisé par le fait: - qu'on réalise la détection de défauts circonférentiels de l'élément de forme allongée (1), c'est à dire de défauts s'étendant autour de I'axe (1'), par une méthode pulse-écho, avec tirs de faisceaux

d'ultrasons dans un premier et dans un second sens axial, en utili-

sant une première et une seconde sondes (6a, 6b, 6'a, 6'b, 6"a, 6"b) dont les supports sont espacés l'un de l'autre dans une direction

axiale (1') commune aux deux supports de sondes et à l'élément al-

longé (1) et comportant des surfaces actives (9a, 9'a, 9b, 9'b, 9"a, 9"b) en vis-à-vis, et - qu'on réalise une détection de défauts longitudinaux de l'élément allongé, c'est-a-dire de défauts s'étendant parallèlement à l'axe (1') de l'élément allongé (1), par transmission dans un sens et dans l'autre, entre la première et la seconde sondes, de faisceaux d'ultrasons déviés latéralement par rapport à un plan de symétrie axiale (20) de l'élément allongé (1), de manière que les faisceaux d'ultrasons soient d'abord dirigés par une première sonde vers une

surface de l'élément allongé puis réfléchis par les défauts longitudi-

naux éventuels vers la seconde sonde.

9. Utilisation du procédé suivant la revendication 8 pour effectuer le

contrôle de tubes (1) par l'extérieur des tubes.

10. Utilisation d'un procédé suivant la revendication 8 pour le con-

trôle de tubes (1) par l'intérieur des tubes.