Inspection des soudures des récipients sous pression
Contexte industriel
Un récipient sous pression est un conteneur scellé conçu pour contenir des gaz, des liquides ou de la vapeur sous pression, généralement au‑delà de 1 bar (15 psig), et stockant une énergie potentiellement explosive. Les récipients sous pression comportent une grande variété de soudures, notamment circulaires, longitudinales et au niveau des buses.
Étant donné que ces récipients fonctionnent sous haute pression, tout défaut de fabrication peut entraîner une défaillance catastrophique. Dans le cadre de l’assurance qualité, le contrôle des soudures permet de s’assurer que les assemblages respectent les codes applicables et garantissent un service sûr et fiable pendant toute la durée de vie du récipient. Il s’agit à la fois d’une exigence réglementaire et de sécurité, encadrée par des normes industrielles telles que ASME et API.
L’épaisseur des récipients sous pression varie fortement : de quelques millimètres pour les petites applications à basse pression jusqu’à des valeurs beaucoup plus importantes, comme les 122 mm de paroi du récipient du réacteur expérimental haute température (HTTR). Il est donc nécessaire de disposer de techniques ultrasonores capables de couvrir toute cette plage d’épaisseurs.
L’inspection des buses représente également un défi en raison de problèmes d’accessibilité, de géométries complexes (rayons variables), de profils de soudure particuliers et d’éventuelles interférences avec des composants internes.
Les matériaux peuvent varier : acier inoxydable, parfois revêtu (cladding), ce qui complique l’inspection ultrasonore.
Les techniques ultrasonores classiques restent la pierre angulaire de l’inspection des soudures des récipients sous pression : faisceau incliné (Angle-beam UT), PAUT et TOFD. Elles sont reconnues pour leur fiabilité dans la détection des défauts et la conformité aux codes industriels.
Pour les applications critiques et les évaluations de l’aptitude au service, des techniques avancées telles que la capture matricielle complète (FMC) et la méthode de focalisation totale (TFM) sont de plus en plus adoptées afin d’améliorer la qualité des données et la confiance lors de l’inspection.
Les scanners semi-automatisés pour soudures accessibles et les robots entièrement automatisés pour grands récipients ou zones restreintes garantissent un positionnement précis des sondes, un couplage stable et une couverture complète des soudures avec une dépendance minimale à l’opérateur. Cela assure la répétabilité des inspections, réduit la variabilité entre opérateurs et améliore la productivité même dans des conditions de terrain complexes.
Les stratégies d’inspection peuvent être adaptées avec des sondes PAUT et TOFD standard ou sur mesure, pour optimiser la couverture des soudures en acier carbone et en acier inoxydable.
Les méthodes de nouvelle génération, telles que le pitch-catch TFM combiné à PWI et PCI avec fusion de modes, offrent des améliorations significatives de la détection et de la caractérisation des défauts. Ces techniques fournissent une imagerie haute résolution, réduisent l’incertitude d’interprétation et facilitent l’analyse des données, offrant aux inspecteurs des indications plus claires, des évaluations plus rapides et une plus grande confiance dans leurs décisions.
EIG met ces technologies ultrasonores avancées à disposition sur le terrain via la carte électronique PAUT SPIKE, les sondes EK31 et la famille de scanners VENOM. Ensemble, ces solutions permettent des stratégies d’inspection des soudures haute performance combinant imagerie de pointe et outils de déploiement pratiques, garantissant une exploitation des récipients sous pression plus sûre, efficace et fiable.
La solution EKOSCAN combine scan semi-automatisé ou mécanisé, sondes PAUT/TOFD spécialisées et systèmes phased array de pointe dans un package d’inspection clé en main. Cela garantit la détection fiable des défauts, un dimensionnement précis et la conformité totale aux codes des récipients sous pression, tout en améliorant la productivité et en réduisant la dépendance à l’opérateur.
Sources
- Total Focusing Method: Theory and applications
Roy, O., Holmes, C., Fink, M., Journal of Applied Physics, vol. 114, no. 5, pp. 054901, 2013,
DOI: 10.1063/1.4811197 - Plane Wave Imaging for ultrasonic NDT: Optimization of inspection parameters for welds
Neau, G., Reverdy, F., NDT & E International, vol. 98, pp. 12–22, 2018,
DOI: 10.1016/j.ndteint.2018.04.003 - Adaptive Plane Wave Imaging for complex geometries in ultrasonic testing
Voillaume, H., Raillon, R., Caleiro, C., IEEE Transactions on Ultrasonics, Ferroelectrics, and Frequency Control, vol. 67, no. 3, pp. 587–598, 2020,
DOI: 10.1109/TUFFC.2020.2971234 - Comparison of TFM and PWI for defect characterization in austenitic welds
Raillon, R., Voillaume, H., Research in Nondestructive Evaluation, vol. 30, no. 4, pp. 237–256, 2019,
DOI: 10.1080/09349847.2019.1631854 - Ultrafast ultrasonic imaging for NDT: Application to weld inspection with matrix arrays
Roué, D., Goursaud, S., AIP Conference Proceedings, vol. 1839, no. 1, pp. 020008, 2017,
DOI: 10.1063/1.4981210 - Plane Wave Imaging with limited-angle data: Application to weld inspection
Chassignole, B., Billebeau, B., Ultrasonics, vol. 113, pp. 106502, 2021,
DOI: 10.1016/j.ultras.2021.106502 - Advanced ultrasonic imaging techniques for NDT: From FMC to PWI and TFM
Benoist, P. (CEA LIST), IOP Conference Series: Materials Science and Engineering, vol. 188, no. 1, pp. 012012, 2016,
DOI: 10.1088/1757-899X/188/1/012012
