Plane Wave Imaging : la voie simple et directe pour les inspections de soudures

Avec les avancées des technologies ultrasonores telles que le PAUT, le FMC-TFM et le PWI, l’industrie s’éloigne progressivement des inspections radiographiques — autrefois la norme pour l’évaluation des soudures — au profit de méthodes ultrasonores plus sûres, plus efficaces et tout aussi fiables, éliminant ainsi de nombreux défis en matière de santé, sécurité et logistique.

Figure 1: Fondations en acier d’une éolienne

La grande majorité des inspections non destructives actuelles concernent les soudures circonférentielles ou de tuyauterie en acier carbone. Historiquement, ces soudures étaient inspectées soit par radiographie, soit par ultrasons. Mais pourquoi continuer à utiliser la radiographie comme méthode d’inspection privilégiée ? Et comment améliorer les inspections ultrasonores pour éliminer définitivement le recours à la radiographie ?

Nous connaissons tous les contraintes associées à la planification d’une inspection radiographique : exigences strictes en matière de sécurité, de santé et d’environnement (SSE), travail de nuit, ou encore évacuation des zones de travail. Si la radiographie constituait autrefois une meilleure solution d’inspection, ce temps est révolu. Les progrès constants des technologies ultrasonores, notamment le PAUT, le FMC-TFM et le PWI, ont complètement redéfini les standards du secteur.

S’appuyant sur des décennies d’innovation en matière de technologie multiéléments, le PWI représente la prochaine étape dans l’évolution des essais ultrasonores. Cette méthode offre une imagerie haute résolution, rapide et en temps réel qui, combinée au TOFD et au système de pointe Cypher^®, établit une nouvelle référence en matière d’inspections de soudures efficaces, précises et rentables.

Figure 2: Cypher expliqué

Cypher représente la nouvelle génération d’inspection ultrasonore portable, fusionnant les capacités éprouvées du Gekko™ et du TOPAZ dans une plateforme unifiée. Conçu pour la fiabilité, la rapidité et la facilité d’utilisation, Cypher surpasse ses prédécesseurs en matière d’agilité et de puissance de traitement.

Son matériel se distingue notamment par ses doubles connecteurs IPEX, éliminant le besoin de séparateurs et donc le bruit additionnel qu’ils introduisent — améliorant ainsi le rapport signal/bruit (SNR). L’unité dispose également de 4 canaux conventionnels pouvant être utilisés en émission et réception, permettant la connexion de 2 paires TOFD lors d’inspections critiques sur des matériaux épais. Lorsqu’on utilise les sondes Eddyfi Technologies, celles-ci sont automatiquement reconnues par le logiciel et leurs paramètres sont configurés automatiquement.

D’autres caractéristiques notables incluent un grand écran tactile capacitif de 12,1 pouces, une grande molette rotative pour une navigation intuitive, ainsi qu’un système de refroidissement passif et actif permettant une utilisation dans tous types d’environnements. Pour les inspections à distance, les batteries doubles échangeables à chaud offrent une autonomie allant jusqu’à 5 heures.

Le logiciel Cypher est également disponible en version PC, avec les mêmes fonctionnalités que la version portable. L’interface utilisateur a été repensée pour combiner la convivialité du Gekko et la flexibilité du TOPAZ. Les données générées par le logiciel ont une structure ouverte et sont compatibles avec Ultravision^® permettant une analyse avancée bidirectionnelle entre les deux plateformes.

Le développement le plus récent en essais ultrasonores est le Plane Wave Imaging (PWI). Il s’agit de l’évolution naturelle des techniques multiéléments apparues dans les années 1990, combinant imagerie haute résolution et efficacité accrue. Les équipements PAUT modernes se distinguent par l’utilisation de composants électroniques de pointe, permettant la mise en œuvre de différentes techniques d’inspection à grande vitesse et avec un traitement de données en temps réel.

Pour augmenter encore la probabilité de détection (POD), la combinaison du PAUT ou du PWI avec le TOFD est essentielle. Le TOFD améliore la détection des défauts plans, tels que les fissures dans les soudures, tout en offrant des capacités de dimensionnement en hauteur beaucoup plus fiables. Un traitement de données en temps réel à partir de plusieurs techniques exige une grande puissance de calcul et une conception matérielle avancée — des caractéristiques incarnées par Cypher^® d’Eddyfi Technologies.

Sur le plan technique, Cypher offre des performances de pointe en PAUT, TOFD, FMC-TFM, PWI et PCI, le tout possible en configuration multigroupe. Cela présente un avantage majeur pour les inspections de soudures, car il devient possible de scanner une soudure des deux côtés à l’aide de deux sondes PA, tout en combinant cette configuration avec le TOFD — le tout en un seul passage à l’aide d’un scanner de soudure. Cypher intègre des commandes de communication directe avec les contrôleurs de scanner, ce qui permet une acquisition synchronisée dans des zones difficiles d’accès.

Figure 3: Cypher dans les applications pétrole et gaz

L’utilisation combinée de Cypher avec PWI et TOFD, comparée à la radiographie, offre une meilleure détection des défauts, à une vitesse beaucoup plus élevée, tout en réduisant considérablement les coûts et les risques. Une étude récente montre que l’investissement initial (CAPEX) pour un système PAUT avancé est 50 % inférieur à celui de la radiographie, tandis que les coûts d’exploitation (OPEX) peuvent être réduits de 60 %.

En termes de productivité, une inspection PWI+TOFD peut être réalisée 2,5 fois plus rapidement qu’une inspection radiographique.

Un choix évident lorsqu’il s’agit de sélectionner la méthode et l’équipement d’inspection pour vos prochaines soudures de tuyauterie.

Principe du Plane Wave Imaging

Le Plane Wave Imaging (PWI) repose sur le pilotage électronique du faisceau pour transmettre plusieurs ondes planes à différents angles à l’aide de l’ouverture complète d’une sonde multiéléments. Contrairement aux techniques classiques de PAUT basées sur des faisceaux focalisés séquentiels (balayage sectoriel), le PWI excite la sonde avec un petit nombre d’ondes planes non focalisées et enregistre les données matricielles complètes pour chaque émission. Ces données sont ensuite reconstruites par compositage cohérent, produisant des images à haute résolution.

Ce procédé permet une acquisition de données beaucoup plus rapide et un meilleur rapport signal/bruit, idéal pour l’imagerie en temps réel.

Intégration avec le TOFD

Le TOFD complète le PWI en exploitant les signaux diffractés provenant des extrémités des fissures plutôt que les échos réfléchis, ce qui permet un dimensionnement précis et indépendant de l’amplitude. Combinés, PWI et TOFD offrent une imagerie volumétrique haute résolution, idéale pour la détection, le dimensionnement et la caractérisation des défauts.

Le TOFD fournit une localisation précise des fissures et une mesure fiable de leur profondeur. Ensemble, ces techniques offrent une évaluation complète et redondante, détectant aussi bien les défauts plans que volumétriques avec une précision exceptionnelle.