FR2999290A1 - Procede et dispositif de controle volumique par ultrasons de la presence de defauts dans une soudure - Google Patents

Abstract

Ce procédé comprend une étape d'étude métallographique de la soudure (10) ; une étape de partitionnement de la soudure (10) en une pluralité de blocs théoriques et de détermination couplée d'un tenseur élastique de Hooke pour chaque bloc théorique ; une étape de simulation par calcul de la propagation d'au moins une onde ultrasonore incidente (73) dans la soudure (10); une étape de simulation d'au moins une onde ultrasonore diffractée de référence; une étape d'émission d'au moins une onde ultrasonore incidente (73) dans la soudure (10) ; une étape de mesure de chaque onde ultrasonore diffractée (75) ; et une étape de comparaison de chaque onde ultrasonore diffractée de référence avec chaque onde ultrasonore diffractée (75) mesurée.

Description

Procédé et dispositif de contrôle volumique par ultrasons de la présence de défauts dans une soudure La présente invention concerne le domaine du contrôle non destructif de défauts par voie ultrasonore, appliqué à certaines zones d'appareils industriels, par exemple des réacteurs nucléaires. La présente invention concerne plus particulièrement un procédé de contrôle volumique par ultrasons de la présence de défauts dans une soudure. La présente invention concerne également un dispositif de contrôle volumique par ultrasons de la présence de défauts dans une soudure.

On connaît de l'état de la technique des procédés de contrôle volumique du type précité. De tels procédés permettent de détecter la présence de défauts dans une soudure et de dimensionner sous certaines conditions ces défauts, par exemple par des techniques de type TOFD (acronyme de « lime Of Flight Diffraction » en anglais). Ces procédés sont basés sur le principe de la diffraction d'un faisceau d'ondes ultrasonores occasionnée par la présence d'un défaut perpendiculaire à la surface de la soudure et situé sur le trajet des ondes. Dans ce type de procédés, un émetteur d'ondes ultrasonores et un récepteur sont placés en surface, près de la soudure, de telle sorte que leur faisceau respectif soit suffisamment divergeant pour couvrir une partie notable de la soudure. Le récepteur mesure alors le temps de parcours du plus court chemin des ondes ultrasonores émises par l'émetteur et se propageant au sein de la soudure. Le temps de parcours correspond au temps séparant l'émission des ondes par l'émetteur de leur réception par le récepteur. Si un défaut plan est présent au sein de la soudure, ce défaut diffracte une partie des ondes émises. Le récepteur reçoit les ondes diffractées par le défaut et mesure le temps de parcours du plus court chemin de ces ondes. La comparaison entre les temps de parcours respectifs des ondes diffractées et des ondes non diffractées permet alors de détecter le défaut. L'application de formules trigonométriques permet ensuite de localiser le défaut dans la soudure, voire de caractériser certaines de ses dimensions, telles que sa longueur ou sa profondeur par exemple.

Le recours à ce type de procédés pour une soudure en matériau métallurgique présentant une taille de grain de l'ordre de la longueur d'onde utilisée conduit toutefois à des résultats difficilement interprétables, la structure d'une telle soudure perturbant la propagation du faisceau ultrasonore. Cela est par exemple le cas pour une soudure dont le métal d'apport est un acier inoxydable austénitique ou un alliage base nickel. Les procédés de l'art antérieur de type TOFD ne permettent alors pas une caractérisation fine des défauts de la soudure. D'autres procédés de contrôle sont utilisés pour ce type de soudure, par exemple des procédés par radiographie, moins précis quant au dimensionnement des défauts et nécessitant des précautions d'utilisation du fait des rayonnements ionisants utilisés. Un but de l'invention est donc de proposer un procédé de contrôle volumique par ultrasons permettant d'obtenir une détection et une caractérisation fine des défauts d'une soudure, avec une précision suffisante quelque soit la taille des grains du matériau métallique de la soudure. A cet effet, l'invention a pour objet un procédé de contrôle volumique par ultrasons de la présence de défauts dans une soudure, comprenant : - une étape d'étude métallographique de la soudure, - une étape expérimentale de partitionnement, sur la base de l'étude métallographique, de la soudure en une pluralité de blocs théoriques, et de détermination couplée d'un tenseur élastique de Hooke uniforme pour chaque bloc théorique, les blocs théoriques étant choisis pour que le tenseur élastique de Hooke de chaque bloc soit sensiblement homogène et anisotrope dans ce bloc ; - une étape de simulation par calcul de la propagation d'au moins une onde ultrasonore incidente dans la soudure en utilisant les bloc théoriques et les tenseurs élastiques de Hooke déterminés expérimentalement, chaque onde ultrasonore incidente formant après avoir traversé la soudure une onde ultrasonore diffractée ; - une étape de détermination d'au moins une onde ultrasonore diffractée de référence en fonction de la propagation simulée au cours de l'étape de simulation ; - une étape d'émission d'au moins une onde ultrasonore incidente dans la soudure; - une étape de mesure de chaque onde ultrasonore diffractée en au moins un point prédéterminé ; et - une étape de comparaison de chaque onde ultrasonore diffractée de référence avec chaque onde ultrasonore diffractée mesurée, pour en déduire si la soudure présente un défaut ou non. Avantageusement, le procédé de contrôle volumique selon l'invention permet de dimensionner complètement un défaut présent dans une soudure et ne nécessite aucune précaution d'utilisation particulière de la part d'un opérateur. Suivant d'autres aspects avantageux de l'invention, le procédé de contrôle volumique comprend une ou plusieurs des caractéristiques suivantes, prises isolément ou suivant toutes les combinaisons techniquement possibles : - lors de l'étape de simulation par calcul de la propagation de la ou des ondes ultrasonores incidentes, on modélise des types de défauts d'une soudure par des modèles de défauts, chaque modèle de défaut comprenant des caractéristiques associées à un type de défaut respectif ; - on encapsule chaque modèle de défaut dans un conteneur logiciel, le conteneur logiciel comportant en outre une empreinte de mesures simulées associée audit type de défaut, chaque conteneur logiciel étant propre à être stocké dans une base de données ; - chaque onde ultrasonore diffractée de référence est associée à un conteneur logiciel, le procédé comportant en outre une étape de caractérisation d'un défaut, au cours de laquelle un défaut détecté lors de l'étape de comparaison est caractérisé, et une étape d'affichage des résultats, au cours de laquelle le défaut caractérisé est restitué sous la forme d'une donnée d'affichage indicative d'un type de défaut, et d'une donnée d'affichage indicative d'un niveau de pertinence de présence associé ; - l'étape expérimentale comprend l'émission d'au moins une onde acoustique d'identification par famille de blocs théoriques ; - la fréquence de chaque onde d'identification varie pendant l'émission ; - une pluralité d'ondes acoustiques d'identification sont émises, les fréquences des ondes d'identification émises étant différentes deux à deux ; - chaque bloc théorique présente un volume supérieur à 0,1 mm3. L'invention a également pour objet un dispositif de contrôle volumique par ultrasons de la présence de défauts dans une soudure, la soudure comprenant une pluralité de blocs théoriques, le dispositif comprenant : - des moyens d'émission d'au moins une onde ultrasonore incidente dans la soudure, chaque onde ultrasonore incidente formant après avoir traversé la soudure une onde ultrasonore diffractée ; - des moyens de mesure de la ou des ondes ultrasonores diffractées en au moins un point prédéterminé ; - une unité de traitement d'informations reliée aux moyens d'émission, l'unité de traitement étant propre à déterminer au moins une onde ultrasonore diffractée de référence, à comparer chaque onde ultrasonore diffractée de référence avec chaque onde ultrasonore diffractée mesurée, et à en déduire si la soudure présente un défaut ou non, l'unité de traitement comportant des moyens de traitement propres à déterminer expérimentalement les blocs théoriques de la soudure, ainsi que des tenseurs élastiques de Hooke associés aux blocs théoriques, à simuler par calcul la propagation de la ou des ondes ultrasonores incidentes en utilisant les tenseurs élastiques de Hooke déterminés expérimentalement et à en déduire chaque onde ultrasonore diffractée de référence.

Suivant d'autres aspects avantageux de l'invention, le dispositif de contrôle volumique comprend une ou plusieurs des caractéristiques suivantes, prises isolément ou suivant toutes les combinaisons techniquement possibles : - l'unité de traitement comporte des moyens de mémorisation propres à stocker une base de données comprenant une pluralité de conteneurs logiciels ; - chaque conteneur logiciel comporte un modèle de défaut comprenant des caractéristiques associées à un type de défaut, et une empreinte de mesures simulées associée au dit type de défaut ; et - le dispositif comporte des moyens de caractérisation des défauts détectés et des moyens d'affichage des résultats du contrôle. Ces caractéristiques et avantages de l'invention apparaîtront à la lecture de la description qui va suivre, donnée uniquement à titre d'exemple non limitatif, et faite en référence aux dessins annexés, sur lesquels : - la figure 1 est une représentation schématique d'un dispositif de contrôle volumique selon l'invention, propre à détecter la présence de défauts dans une soudure ; - la figure 2 est un organigramme représentant le procédé de contrôle volumique selon l'invention mis en oeuvre par le dispositif de contrôle volumique de la figure 1 ; et - la figure 3 est une représentation schématique de la soudure de la figure 1, partitionnée au cours du procédé de contrôle volumique en plusieurs blocs théoriques anisotropes et sensiblement homogènes. Dans la suite de la description, les termes « droite », « gauche », « haut », « bas », « longitudinal » et « transversal » s'entendent par référence au système d'axes orthogonal représenté sur les figures et possédant : - un axe longitudinal X dirigé du bas vers le haut, et - un axe transversal Y dirigé de la gauche vers la droite. Un dispositif 1 de contrôle volumique de la présence de défauts dans une soudure 10 est illustré schématiquement sur la figure 1. Une telle soudure 10 est par exemple présente dans une zone d'un réacteur nucléaire, notamment dans un équipement pressurisé en contact avec le fluide primaire de refroidissement du coeur du réacteur. La soudure 10 est formée d'un agrégat tridimensionnel de grains de matériau métallique joints les uns aux autres. Dans l'exemple de réalisation représenté, le matériau métallique est un acier inoxydable austénitique dont les grains sont des aiguilles, chaque aiguille présentant un diamètre sensiblement égal à 100 pm et une longueur sensiblement égale à 1 mm. La soudure 10 présente une forme sensiblement parallélépipédique. La hauteur de la soudure 10 est définie comme étant la dimension de la soudure parallèle à l'axe X, la largeur étant définie comme la dimension de la soudure parallèle à l'axe Y. La soudure 10 présente une hauteur par exemple sensiblement égale à 10 cm et une largeur par exemple sensiblement égale à 1 cm. Sur la figure 1 la soudure 10 est vue selon une coupe dans le plan X-Y et comporte un défaut 14, par exemple une fissure. Seule une surface extérieure 12 de la soudure 10 est visible depuis l'extérieur, la surface 12 s'étendant dans un plan transversal, perpendiculairement à l'axe X. La fissure 14 s'étend par exemple dans le plan X-Y, perpendiculairement à la surface 12. Le dispositif de contrôle volumique 1 selon l'invention comporte un émetteur 16 d'ultrasons, un récepteur 18 d'ultrasons, et un dispositif 20 de traitement d'informations, relié à l'émetteur 16 et au récepteur 18. L'émetteur 16 est par exemple un traducteur à ondes longitudinales fonctionnant en émission. L'émetteur 16 est propre à émettre en direction de la soudure 10 des ondes ultrasonores longitudinales. Il est propre notamment à émettre des ondes dont la longueur d'onde est de l'ordre de la longueur des grains du matériau métallique, autrement dit de fréquence par exemple sensiblement égale à 3 MHz dans l'exemple de réalisation. Le récepteur 18 est par exemple un traducteur à ondes longitudinales fonctionnant en réception. Le récepteur 18 est propre à recevoir en un point prédéterminé des ondes ultrasonores émises par la soudure 10 et à transformer ces ondes en un signal numérique de réponse Sr(t). Il est propre notamment à recevoir en un point prédéterminé des ondes ultrasonores diffractées par le défaut 14 de la soudure 10. Le récepteur 18 est propre en outre à mesurer le temps de parcours du plus court chemin d'une onde ultrasonore émise par l'émetteur 16 et se propageant au sein de la soudure 10, jusqu'au récepteur 18. Le dispositif 20 de traitement d'informations comporte un périphérique 21 d'entrée de données, une interface de restitution 22 et une unité 24 de traitement d'informations, reliée au périphérique 21 et à l'interface 22. Le dispositif de traitement 20 est, par exemple, un ordinateur portable propre à être utilisé par un opérateur au voisinage de la soudure 10. Le dispositif de traitement 20 est propre à commander l'émetteur 16 en lui transmettant un signal de commande correspondant à une ou plusieurs ondes acoustiques à émettre.

Le périphérique 21 d'entrée de données est, par exemple, un terminal de saisie de données. Le périphérique d'entrée 21 est notamment propre à permettre la saisie par un opérateur de caractéristiques relatives à une soudure, telles qu'un type de soudure, une forme de soudure, ou encore une dimension par exemple. Le périphérique d'entrée 21 est propre également à permettre la saisie, par un opérateur, de caractéristiques relatives à un type de défaut donné, telles que la dimension du défaut ou encore l'orientation du défaut par exemple.

L'interface de restitution 22 est formée par tout type de moyen d'affichage d'informations, tel que par exemple un écran d'affichage. De façon classique, l'unité de traitement 24 est formée d'une mémoire 26 associée à un processeur de données 28. La mémoire 26 est notamment propre à stocker une base de données 30 comprenant plusieurs conteneurs logiciels 32. La mémoire 26 est propre en outre à stocker un premier logiciel 34 propre à mettre en oeuvre des étapes de contrôle de la soudure 10, et un deuxième logiciel 36 de tracé de rayon élastodynamique en milieu hétérogène. Chaque conteneur logiciel 32 comprend un modèle de défaut 38 et une empreinte de mesures simulées associée. Chaque modèle de défaut 38 comprend un ensemble de données associées à un type de défaut donné, telles que par exemple la dimension du défaut ou encore l'orientation du défaut. L'ensemble des données d'un modèle de défaut 38 permet de caractériser complètement le type de défaut associé. Par empreinte de mesures, on entend un ensemble de listes 40 de données relatives à un même type de défaut, chaque liste 40 étant associée à une mesure simulée et comprenant plusieurs paramètres caractéristiques relatifs à cette mesure. Le premier logiciel 34 permet, sur la base de plusieurs mesures d'ondes, de mettre en oeuvre des étapes de partitionnement de la soudure 10 en blocs théoriques avec détermination de tenseurs élastiques de Hooke uniformes dans chaque bloc théorique, de détermination d'ondes ultrasonores de référence, de comparaison des ondes ultrasonores de référence avec des ondes ultrasonores mesurées, de caractérisation des défauts et d'affichage des résultats. Ces étapes seront décrites par la suite en regard de la figure 2. Le deuxième logiciel 36 est propre à mettre en oeuvre une étape de simulation de la propagation d'ondes ultrasonores dans la soudure 10, comme décrit également par la suite en regard de la figure 2. Le processeur de données 28 est relié à l'émetteur 16, au récepteur 18, au périphérique d'entrée 21 et à l'interface de restitution 22 et est propre à mettre en oeuvre les logiciels 34, 36. En variante de réalisation, le dispositif de contrôle volumique 1 comporte plusieurs émetteurs 16 et plusieurs récepteurs 18, chaque émetteur 16 étant associé à un seul récepteur 18 respectif, et réciproquement. Chaque émetteur 16 et chaque récepteur 18 est relié au dispositif 20 de traitement d'informations. En variante encore, le dispositif 20 de traitement d'informations n'est pas relié au récepteur 18. Selon cette variante de réalisation, le périphérique d'entrée 21 est propre en outre à permettre la saisie, par un opérateur, de données relatives à des mesures d'ondes ultrasonores émises par l'émetteur 16, traversant la soudure 10 et reçues par le récepteur 18. Le périphérique d'entrée 21 est par exemple propre à permettre la saisie, par un opérateur, du temps de parcours du plus court chemin de ces ondes. Le procédé de contrôle volumique de la soudure 10 selon l'invention va maintenant être décrit en regard de la figure 2.

Lors d'une étape préalable d'étude 60, un opérateur effectue une étude métallographique de plusieurs soudures-types, par exemple en prélevant un échantillon de chaque soudure, puis en analysant chaque échantillon au moyen d'une méthode d'analyse métallographique et de visualisation de la structure en grains connue en soi, par exemple une méthode de type EBSD (acronyme de « Electron Back Scattering Diffraction » en anglais). Par soudure-type on entend une soudure caractéristique d'un type de soudure donné, chaque type de soudure se distinguant par la nature des matériaux employés et/ou par le procédé de soudage utilisé et/ou par la forme de la soudure. Cette étape est par exemple effectuée dans un laboratoire adapté pour la réalisation de ce type d'analyses. Au cours de cette étape d'étude 60, l'opérateur effectue en particulier une étude métallographique du type de soudure correspondant à la soudure 10. L'opérateur utilise ensuite les résultats de l'analyse métallographique pour identifier une dimension caractéristique L relative à la soudure 10. La dimension caractéristique L permet de partitionner la soudure 10 en des blocs théoriques 65 approximativement homogènes pour la propagation d'ondes, comme détaillé par la suite. Au cours de cette même étape d'étude 60, l'opérateur se munit du dispositif de contrôle volumique 1 et saisit dans le périphérique d'entrée 21 du dispositif 1, pour chaque soudure-type étudiée, la dimension caractéristique L des blocs théoriques pour cette soudure-type. La dimension caractéristique L des blocs pour chaque soudure-type étudiée est alors transmise à la mémoire 26 de l'unité de traitement 24, qui la stocke. La dimension caractéristique L des blocs dépend généralement de la dimension de la soudure dans une même direction que celle dans laquelle est mesurée la dimension caractéristique L, notamment la direction parallèle à l'axe X. Par exemple, la dimension L est comprise entre 1% et 10% de ladite dimension de la soudure dans la même direction.

Par exemple, pour une soudure s'étendant sur une hauteur de 70 mm, la dimension caractéristique L est par exemple sensiblement égale à 3 mm. La dimension caractéristique L est de préférence supérieure à 0,5 mm. Par conséquent, le volume de chaque bloc théorique est de préférence supérieur à 0,1 mm3. Les étapes du procédé mises en oeuvre par le dispositif 1 vont maintenant être décrites.

Au cours d'une étape d'expérimentation 64 suivante, l'opérateur dispose le dispositif de contrôle volumique 1 à proximité du haut de la soudure 10, en regard de la surface extérieure 12. L'émetteur 16 et le récepteur 18 sont disposés à égale distance de la soudure 10, de part et d'autre de la soudure 10, comme illustré sur la figure 1.

L'opérateur saisit ensuite dans le périphérique d'entrée 21 du dispositif de contrôle volumique 1 le type et la forme de la soudure 10. A partir du type et de la forme de la soudure saisies dans le périphérique d'entrée 21, le processeur de données 28 identifie la dimension caractéristique L des blocs théoriques de la soudure 10, par correspondance avec les valeurs de dimensions caractéristiques stockées dans la mémoire 26. Le processeur de données 28 génère ensuite une partition de la soudure 10 en blocs théoriques 65, comme illustré sur la figure 3, puis met en oeuvre le premier logiciel 34. Le dispositif 20 de traitement d'informations envoie alors à l'émetteur 16 un signal de commande d'émission de plusieurs ondes acoustiques d'identification. L'émetteur 16 insonifie ensuite l'ensemble de la soudure 10 avec les ondes acoustiques d'identification. De préférence, la fréquence de chaque onde d'identification émise varie au cours de l'émission de ces ondes. Elle passe par exemple d'une valeur sensiblement égale à 1 MHz en début d'émission à une valeur sensiblement égale à 10 MHz en fin d'émission. Dans la variante selon laquelle le dispositif de contrôle volumique 1 comporte plusieurs émetteurs 16 et plusieurs récepteurs 18, il est également possible de réaliser cette étape d'émission d'ondes en émettant plusieurs ondes acoustiques d'identification, les fréquences des ondes d'identification émises étant différentes deux à deux. Chaque onde acoustique est émise puis réceptionnée par un couple émetteur-récepteur distinct. Selon cette variante, le nombre de couples émetteur-récepteur est adapté au nombre de traces acoustiques nécessaires. Le récepteur 18 reçoit ensuite les ondes émises par l'émetteur 16 après leur propagation dans la soudure 10, et détermine un signal numérique de réponse Srl(t). Le récepteur 18 transmet le signal numérique de réponse 5r1(t) à l'unité 24 de traitement d'informations.

Dans la variante selon laquelle le dispositif 20 de traitement d'informations n'est pas relié au récepteur 18, l'opérateur saisit dans le périphérique d'entrée 21 des données mesurées par le récepteur 18, ces données étant relatives aux ondes émises par l'émetteur 16 et se propageant dans la soudure 10. L'opérateur saisit par exemple dans le périphérique d'entrée 21 le temps de parcours du plus court chemin des ondes émises.

Le processeur 28 met alors en oeuvre le premier logiciel 34. Sur instruction d'un algorithme du premier logiciel 34, le processeur 28 identifie la meilleure partition de la soudure 10 en blocs théoriques 65 de taille caractéristique L identifiée au préalable, et détermine, de façon couplée, un tenseur de Hooke uniforme pour chaque bloc. Les blocs théoriques 65 présentent une dimension caractéristique L sensiblement identique.

En variante, les blocs théoriques 65 peuvent présenter des dimensions caractéristiques variables suivant les zones de la soudure 10 envisagées. Dans ce cas, la dimension caractéristique L est connue et prédéterminée pour chaque zone de la soudure 10. De préférence, les blocs théoriques présentent chacun une forme sensiblement hexaédrique et la dimension caractéristique L est la hauteur du bloc, c'est-à-dire sa dimension parallèle à l'axe X. La détermination de la taille des blocs théoriques est effectuée de sorte que le tenseur élastique de Hooke de chaque bloc soit sensiblement homogène et anisotrope. En d'autres termes, la structure des vitesses de propagation d'ondes ultrasonores est sensiblement homogène dans chaque bloc.

L'algorithme du premier logiciel 34 est par exemple un algorithme utilisé dans des méthodes classiques de tomographie acoustique. Le processeur 28 transmet les valeurs des tenseurs de Hooke uniformes des blocs théoriques 65 à la mémoire 26, qui les stocke. Les étapes d'envoi d'ondes d'identification, de réception des ondes résultantes, puis de traitement du signal transmis sont par exemple des étapes classiques d'une méthode de tomographie acoustique connue en soi. La détermination préalable de la dimension caractéristique L de la soudure 10 au cours de l'étape d'étude 60 fournit une information a priori qui permet ainsi de faciliter l'identification des blocs théoriques 65 de la soudure et des tenseurs de Hooke uniformes. En complément, au cours d'une étape de simulation 66 suivante, l'opérateur saisit dans le périphérique d'entrée 21 du dispositif de contrôle volumique 1 des caractéristiques relatives à plusieurs types de défauts distincts. L'unité 24 de traitement d'informations modélise ensuite chaque type de défaut par un modèle de défaut 38, chaque modèle de défaut 38 comprenant les caractéristiques associées à un type de défaut particulier, notamment les dimensions et l'orientation du défaut. L'unité de traitement 24 encapsule alors chaque modèle de défaut 38 dans un conteneur logiciel 32. Le processeur de données 28 met ensuite en oeuvre le deuxième logiciel 36. Pour chaque modèle de défaut 38 stocké, le processeur 28 simule la propagation d'au moins une onde ultrasonore au sein de la soudure 10, ainsi que l'influence du défaut sur la propagation de chaque onde. Pour ce faire, le processeur 28 utilise les blocs théoriques 65 et les valeurs des tenseurs élastiques de Hooke déterminées expérimentalement lors de l'étape précédente, et stockées dans la mémoire 26.

Lors d'une étape 70 de détermination d'ondes de références suivante, le processeur 28 met en oeuvre le premier logiciel 34. Sur instruction du premier logiciel 34, le processeur 28 déduit, à partir des simulations effectuées à l'étape 66, des données 40 représentatives d'ondes ultrasonores de référence. Chaque onde ultrasonore de référence est obtenue pour un type de défaut donné. Chaque onde ultrasonore de référence présente les mêmes caractéristiques qu'une onde qui, après sa propagation dans la soudure 10, serait diffractée par le défaut si la soudure comprenait le défaut en question. Pour chaque modèle de défaut 38 stocké dans un conteneur logiciel 32, et pour chaque simulation effectuée, la mémoire 26 stocke dans le conteneur logiciel correspondant une liste des données 40 associées à la simulation. Ainsi, à l'issue de l'étape de détermination 70, chaque conteneur logiciel 32 comporte un ensemble de listes 40 de données relatives à un type de défaut donné, aussi appelé empreinte de mesures simulées associée au défaut. Par conséquent, chaque onde ultrasonore de référence est associée, dans la mémoire 26, à un conteneur logiciel 32.

Lors d'une étape d'émission 72 suivante, le dispositif 20 de traitement d'informations envoie à l'émetteur 16 un signal de commande d'émission d'ondes ultrasonores incidentes 73 en direction de la soudure 10. La fréquence de chaque onde incidente 73 émise est par exemple sensiblement égale à 3 MHz. Le faisceau des ondes ultrasonores incidentes 73 émises se propage alors au sein de la soudure 10, comme cela est représenté sur la figure 1. Chaque onde ultrasonore incidente 73 forme, après avoir traversé la soudure 10, une onde ultrasonore diffractée 75. Dans l'exemple de réalisation, une partie des ondes ultrasonores diffractées 75 est diffractée par le défaut 14. Lors d'une étape de mesure 74 suivante, le récepteur 18 reçoit les ondes ultrasonores diffractées 75. Dans l'exemple de réalisation, le récepteur 18 reçoit notamment des ondes ultrasonores diffractées par le défaut 14 de la soudure 10. Le récepteur 18 détermine un signal numérique de réponse 5r2(t) et transmet le signal numérique de réponse 5r2(t) à l'unité 24 de traitement d'informations. Dans la variante selon laquelle le dispositif 20 de traitement d'informations n'est pas relié au récepteur 18, l'opérateur saisit dans le périphérique d'entrée 21 des données mesurées par le récepteur 18, ces données étant relatives aux ondes ultrasonores diffractées 75. Les étapes d'émission 72 et de mesure 74 sont par exemple des étapes classiques d'une méthode de type TOFD de l'art antérieur, connue en soi.

Lors d'une étape de comparaison 76 suivante, l'opérateur saisit dans le périphérique d'entrée 21 le type et la forme de la soudure 10. Le processeur 28 met ensuite en oeuvre le premier logiciel 34. Sur instruction du premier logiciel 34, le processeur 28 compare alors les données contenues dans le signal numérique de réponse 5r2(t) ou saisies par l'opérateur à chaque empreinte de mesures simulées stockée dans un conteneur logiciel 32.

En cas de concordance partielle ou totale entre les données et une empreinte de mesures simulées, une étape 78 suivante de caractérisation du défaut est mise en oeuvre. En cas de non concordance entre les données et les empreintes de mesures simulées, le processeur 28 commande à l'interface de restitution 22, au cours d'une étape d'affichage 80 suivante, l'affichage d'une donnée indiquant que la soudure contrôlée ne comporte pas de défaut. Le procédé de contrôle volumique se termine alors au cours d'une étape finale 82. Au cours de l'étape de caractérisation 78, sur instruction du premier logiciel 34, le processeur 28 interroge le conteneur logiciel 32 contenant l'empreinte de mesures identifiée lors de l'étape de comparaison 76. Le conteneur logiciel 32 correspondant retourne le modèle de défaut 38 qu'il comporte au processeur 28. Au cours d'une étape d'affichage des résultats 84 suivante, sur instruction du premier logiciel 34, le processeur 28 commande à l'interface de restitution 22 l'affichage d'une donnée indiquant la présence d'un défaut dans la soudure, et d'une donnée indiquant le niveau de pertinence de présence du défaut. Le niveau de pertinence affiché dépend du niveau de concordance déterminé précédemment lors de l'étape de comparaison 76. Dans l'exemple de réalisation, le processeur 28 commande à l'interface de restitution 22 l'affichage d'une donnée indiquant la présence du défaut 14 dans la soudure 10. Sur la base du modèle de défaut 38 déterminé lors de l'étape de caractérisation 78 précédente, le processeur 28 commande en outre à l'interface de restitution 22 l'affichage d'une donnée indiquant le type défaut détecté. Dans l'exemple de réalisation, le processeur 28 commande à l'interface de restitution 22 l'affichage d'une donnée indiquant le type du défaut 14, en l'occurrence un défaut de type fissure. L'étape 82 finale est ensuite mise en oeuvre.

On conçoit ainsi que le procédé de contrôle volumique selon l'invention permet d'obtenir une détection et une caractérisation fine des défauts d'une soudure, avec une précision suffisante quelque soit la taille des grains du matériau métallique de la soudure. En variante, les étapes de simulation 66 et de détermination 70 d"ondes de référence sont effectuées en parallèle des étapes d'émission 72 et de mesure 74, avant l'étape de comparaison 76.

Claims (12)

1. REVENDICATIONS1.- Procédé de contrôle volumique par ultrasons de la présence de défauts (14) dans une soudure (10), comprenant : - une étape (60) d'étude métallographique de la soudure (10), - une étape expérimentale (64) de partitionnement, sur la base de l'étude métallographique, de la soudure (10) en une pluralité de blocs théoriques (65), et de détermination couplée d'un tenseur élastique de Hooke uniforme pour chaque bloc théorique (65), les blocs théoriques (65) étant choisis pour que le tenseur élastique de Hooke de chaque bloc (65) soit sensiblement homogène et anisotrope dans ce bloc (65) ; - une étape (66) de simulation par calcul de la propagation d'au moins une onde ultrasonore incidente (73) dans la soudure (10) en utilisant les bloc théoriques (65) et les tenseurs élastiques de Hooke déterminés expérimentalement, chaque onde ultrasonore incidente (73) formant après avoir traversé la soudure (10) une onde ultrasonore diffractée (75) ; - une étape (70) de détermination d'au moins une onde ultrasonore diffractée de référence en fonction de la propagation simulée au cours de l'étape de simulation (66) ; - une étape (72) d'émission d'au moins une onde ultrasonore incidente (73) dans la soudure (10) ; - une étape (74) de mesure de chaque onde ultrasonore diffractée (75) en au moins un point prédéterminé ; et - une étape (76) de comparaison de chaque onde ultrasonore diffractée de référence avec chaque onde ultrasonore diffractée (75) mesurée, pour en déduire si la soudure (10) présente un défaut ou non.
2. 2.- Procédé selon la revendication 1, dans lequel lors de l'étape (66) de simulation par calcul de la propagation de la ou des ondes ultrasonores incidentes (73), on modélise des types de défauts d'une soudure par des modèles de défauts (38), chaque modèle de défaut (38) comprenant des caractéristiques associées à un type de défaut respectif.
3. 3.- Procédé selon la revendication 2, dans lequel on encapsule chaque modèle de défaut (38) dans un conteneur logiciel (32), le conteneur logiciel (32) comportant en outre une empreinte de mesures simulées associée audit type de défaut, chaque conteneur logiciel (32) étant propre à être stocké dans une base de données (30).
4. 4.- Procédé selon la revendication 3, dans lequel chaque onde ultrasonore diffractée de référence est associée à un conteneur logiciel (32), le procédé comportant en outre une étape (78) de caractérisation d'un défaut (14), au cours de laquelle un défaut (14) détecté lors de l'étape (76) de comparaison est caractérisé, et une étape (84)d'affichage des résultats, au cours de laquelle le défaut (14) caractérisé est restitué sous la forme d'une donnée d'affichage indicative d'un type de défaut, et d'une donnée d'affichage indicative d'un niveau de pertinence de présence associé.
5. 5.- Procédé selon l'une quelconque des revendications précédentes, dans lequel l'étape expérimentale (64) comprend l'émission d'au moins une onde acoustique d'identification par famille de blocs théoriques (65).
6. 6.- Procédé selon la revendication 5, dans lequel la fréquence de chaque onde d'identification varie pendant l'émission.
7. 7.- Procédé selon la revendication 5, dans lequel une pluralité d'ondes acoustiques d'identification sont émises, les fréquences des ondes d'identification émises étant différentes deux à deux.
8. 8.- Procédé selon l'une quelconque des revendications précédentes, dans lequel chaque bloc théorique (65) présente un volume supérieur à 0,1 mm3.
9. 9.- Dispositif (1) de contrôle volumique par ultrasons de la présence de défauts (14) dans une soudure (10), la soudure (10) comprenant une pluralité de blocs théoriques (65), le dispositif (1) comprenant : - des moyens (16) d'émission d'au moins une onde ultrasonore incidente (73) dans la soudure (10), chaque onde ultrasonore incidente (73) formant après avoir traversé la soudure (10) une onde ultrasonore diffractée (75) ; - des moyens (18) de mesure de la ou des ondes ultrasonores diffractées (75) en au moins un point prédéterminé ; - une unité de traitement d'informations (24) reliée aux moyens d'émission (16), l'unité de traitement (24) étant propre à déterminer au moins une onde ultrasonore diffractée de référence, à comparer chaque onde ultrasonore diffractée de référence avec chaque onde ultrasonore diffractée (75) mesurée, et à en déduire si la soudure (10) présente un défaut ou non, l'unité de traitement (24) comportant des moyens de traitement (28, 34, 36) propres à déterminer expérimentalement les blocs théoriques (65) de la soudure (10), ainsi que des tenseurs élastiques de Hooke associés aux blocs théoriques (65), à simuler par calcul la propagation de la ou des ondes ultrasonores incidentes (73) en utilisant les tenseurs élastiques de Hooke déterminés expérimentalement et à en déduire chaque onde ultrasonore diffractée de référence.
10. 10.- Dispositif (1) selon la revendication 9, dans lequel l'unité de traitement (24) comporte des moyens de mémorisation (26) propres à stocker une base de données (30) comprenant une pluralité de conteneurs logiciels (32).35
11. 11.- Dispositif (1) selon la revendication 10, dans lequel chaque conteneur logiciel (32) comporte un modèle de défaut (38) comprenant des caractéristiques associées à un type de défaut, et une empreinte de mesures simulées associée au dit type de défaut.
12. 12.- Dispositif (1) selon l'une des revendications 9 à 11, comportant des moyens (28, 34) de caractérisation des défauts (14) détectés et des moyens (22) d'affichage des résultats du contrôle.