Cinq méthodes pour détecter les défauts de surface dans les tubes en acier carrés et rectangulaires

Section creuse carrée (SHS) et section creuse rectangulaire (RHS) passent par le formage, le soudage et le traitement thermique avant d'atteindre un tube fini - et chacune de ces étapes peut introduire un défaut : un chevauchement roulé-, un défaut de soudure-, une fissure superficielle due au travail à froid ou une inclusion souterraine provenant de la bobine. Laissés non détectés, ces défauts peuvent se propager sous charge, provoquer une défaillance prématurée d'un joint soudé ou déclencher un rejet lors de l'inspection structurelle longtemps après que le tube a été transformé en une structure finie.

Il n’existe pas de méthode de détection unique couvrant simultanément chaque type de défaut, chaque géométrie de tube et chaque exigence de vitesse de production.Le choix de la bonne méthode - ou de la bonne combinaison de méthodes - dépend de l'endroit où le défaut est susceptible de se trouver, de la manière dont le tube est magnétisé (ou non), de la vitesse à laquelle l'inspection doit s'effectuer et de l'état de surface du tube.Cet article présente les cinq méthodes de détection les plus couramment utilisées sur les tubes en acier carrés et rectangulaires, ce que chacune mesure réellement et comment décider laquelle correspond à vos exigences d'inspection.

Tests par courants de Foucault (ECT)fonctionne en faisant passer un courant alternatif à travers une bobine maintenue près de la surface du tube. Cette bobine induit des courants de « Foucault » circulant à l’intérieur du métal par induction électromagnétique. Lorsque le courant induit traverse une région sans défaut-, il forme une boucle prévisible et uniforme. Lorsqu'il rencontre un défaut de surface ou près de la surface - - une fissure, un recouvrement, une section de paroi amincie - la boucle de courants de Foucault se déforme, et cette distorsion apparaît comme un changement mesurable dans le signal électrique de la bobine.

Les tests par courants de Foucault ne constituent pas une technique fixe unique - ; ils couvrent plusieurs types de mise en œuvre, chacun adapté à différents besoins d'inspection :

• Tests par courants de Foucault conventionnels (standard)- la méthode de base, utilisant une bobine à fréquence unique-pour la détection générale des défauts de surface et à proximité de-surface
• Tests par courants de Foucault sur site distant (RFEC)- utilise une bobine émettrice et réceptrice séparée le long du tube, permettant une détection à travers la paroi intérieure et extérieure en un seul passage, utile lorsque l'accès est limité à un côté du tube.
• Tests par courants de Foucault multi-fréquences- exécute plusieurs fréquences simultanément, permettant à l'inspecteur de séparer les signaux de différentes profondeurs de défauts ou de supprimer les interférences liées aux conditions de surface.
• Test par courants de Foucault pulsés- utilise une impulsion à large bande plutôt qu'une onde continue, ce qui permet d'extraire davantage d'informations sur la profondeur à partir d'une seule mesure.
• Les points forts des tests par courants de Foucault en font une méthode de première ligne courante-sur les lignes de production :la précision et la sensibilité de la détection sont toutes deux élevées, la vitesse d'inspection est suffisamment rapide pour fonctionner en ligne-pendant la production des tubes, et elle peut détecter à la fois les défauts de surface et souterrains (près de-la surface). Il tolère également assez bien la contamination de surface -un film d'huile ou de légers résidus de surface sur le tube ne perturbent généralement pas le signal, ce qui est important dans un atelier de production où les tubes sortent directement d'une ligne de formage et de soudage.

Le compromis-estspécificité. Les tests par courants de Foucault sont sensibles à tout changement dans la réponse électromagnétique du matériau, ce qui signifie qu'ils peuvent signaler des caractéristiques géométriques, une rugosité de surface mineure ou une variation des propriétés du matériau comme s'il s'agissait de défauts -augmenter le taux de fausses-détectionspar rapport aux méthodes qui produisent une indication physique plus directe. Il propose égalementflexibilité limitée dans l’ajustement de la résolution de détection, de sorte qu'une configuration par courants de Foucault réglée pour une taille de défaut et une plage de profondeur peut ne pas être le réglage optimal pour un profil de défaut différent sans reconfigurer la sonde ou la fréquence.

Tests par ultrasons (UT)utilise la façon dont les ondes sonores traversent le métal solide. Un transducteur envoie une impulsion ultrasonore à haute-fréquence dans la paroi du tube. Tant que le matériau est continu, l’onde se propage de manière prévisible ; lorsqu'il atteint un défaut interne - un vide, une inclusion, un manque-de-fusion dans le cordon de soudure - une partie de cette énergie est réfléchie vers le transducteur. En mesurant le délai et l'amplitude du signal réfléchi, l'équipement d'inspection peut calculerà la fois l'emplacement et la taille approximative du défaut dans l'épaisseur de la paroi, pas seulement sa présence.

Le principal avantage des tests par ultrasons est la précision :Parmi les cinq méthodes présentées ici, c'est généralement la plus précise pour déterminer exactement où se trouve un défaut dans la paroi du tube et quelle est approximativement sa taille. Cela en fait une méthode standard pour vérifier l'intégrité des cordons de soudure-sur les produits tubulaires et les composants forgés, où la connaissance de la profondeur d'un défaut - et pas seulement de son existence - détermine si la pièce est acceptable.

La méthode présente de réelles contraintes pratiques sur tube carré et rectangulaire.Il n’est pas bien adapté aux géométries complexes ou irrégulières- les faces plates d'un SHS/RHS fonctionnent raisonnablement bien, mais les coins et les zones de transition peuvent déformer le chemin du son et compliquer l'interprétation.La surface du tube a besoin d'un certain niveau de douceurpour que l'accouplement fonctionne correctement, car le contrôle par ultrasons nécessite unagent de couplage - généralement un gel ou un milieu à base d'huile - - appliqué entre la sonde et la surface du tubepour éliminer l'entrefer et maintenir la transmission du signal stable. Les surfaces rugueuses, entartrées ou fortement enduites doivent être préparées avant que les tests par ultrasons donnent une lecture fiable.

Test de particules magnétiques (MPT)s'applique spécifiquement aux tubes ferromagnétiques - carbone et acier de construction faiblement allié-, mais pas aux matériaux non-magnétiques. Le tube est magnétisé, soit avec une culasse, une bobine ou un courant continu traversant le matériau, ce qui établit un champ magnétique traversant l'acier.Lorsqu'un défaut de surface ou proche de la surface- interrompt ce champ - une fissure, une couture, un manque de fusion - les lignes de champ magnétique se déforment localement et "fuient" hors de la surface, créant un champ de fuite localisé exactement à l'emplacement du défaut.

De fines particules magnétiques (poudre sèche ou suspension humide) sont ensuite appliquées sur la surface magnétisée.Le champ de fuite attire et retient les particules sur le site du défaut, formant une ligne ou un amas visible qui trace la forme du défaut.- une fissure apparaît sous la forme d'une ligne de particules suivant le chemin de la fissure ; une inclusion arrondie apparaît comme un amas de particules.

L’attrait du test par magnétoscopie réside dans sa simplicité et son coût :l'investissement en équipement est relativement faible, l'indication physique est très fiable là où elle s'applique et le défaut est directement visible plutôt que déduit d'un signal électronique - un inspecteur peut voir la forme et l'étendue réelles du défaut. Les inconvénients concernent en grande partie le travail et la précision :l'application d'un courant magnétisant, de particules et l'interprétation du motif est un processus manuel, ce qui augmente le coût de la main d'œuvre par rapport à une méthode-automatique en ligne. C'est aussine peut pas distinguer le type de défaut ou le degré de gravité avec la même précision que les tests par ultrasons ou par courants de Foucault- il vous indique qu'un défaut existe et à peu près où, mais pas nécessairement sa profondeur ou sa classification exacte - et le débit global a tendance à êtreRalentissezque les alternatives automatisées.

Les tests infrarouges sur les surfaces des tubes sont généralement mis en œuvre sous forme de thermographie par induction., et le principe est distinct des quatre autres méthodes : il détecte les défauts par un échauffement localisé plutôt que par un signal magnétique ou acoustique. Une bobine d'induction haute-fréquence passe près de la surface du tube, générant un courant électrique induit directement sur la couche superficielle du tube. Lorsque le matériau est sain, le courant induit circule uniformément et se dissipe uniformément sous forme de chaleur.Lorsqu'un défaut existe, la résistance électrique locale change et la région du défaut consomme plus d'énergie électrique car elle transporte le courant induit -, produisant une température locale mesurablement plus élevée.

Une caméra ou un capteur infrarouge lit ce modèle de température sur la surface.Étant donné que le taux et le modèle de dissipation thermique sont liés à la profondeur du défaut, la signature thermique résultante peut être utilisée pour estimer la profondeur du défaut., pas seulement la présence - qui est une capacité qu'aucune des méthodes d'indication purement superficielles- (comme les tests de particules magnétiques) ne fournit directement.

La limitation pratique est géométrique :cette méthode n'est généralement efficace que sur des surfaces planes et droites, où la bobine d'induction peut maintenir une distance et un couplage constants et uniformes avec la surface du tube tout au long du balayage.Il n’est pas bien adapté aux surfaces métalliques inégales ou irrégulières- un rayon de coin, un capuchon de soudure rugueux ou une couche de calamine inégale perturbe la distribution du courant induit et compromet la fiabilité de la lecture thermique. Sur les tubes carrés et rectangulaires, cela limite généralement la thermographie infrarouge/induction aux faces planes plutôt qu'à la section complète.

Les tests de fuite de flux magnétique (MFL) partagent presque entièrement leur physique sous-jacente avec les tests de particules magnétiques- à la fois magnétisent un tube ferromagnétique et s'appuient sur le fait qu'un défaut déforme le champ magnétique, produisant un champ de fuite localisé au niveau du défaut. La différence réside dans la façon dont ce champ de fuite est lu : au lieu d'appliquer des particules magnétiques et de s'appuyer sur un modèle visuel,MFL utilise des capteurs électroniques - généralement des capteurs à effet Hall-à effet Hall ou à bobine-- pour détecter et mesurer directement le champ de fuite., le convertissant en un signal électronique plutôt qu'en une trace de particule visible.

Ce passage d’une lecture manuelle et visuelle à une mesure électronique directe est ce qui donne au MFL son avantage pratique :sa plage d'application, sa sensibilité et sa fiabilité sont généralement supérieures à celles des tests de particules magnétiques.Étant donné que le champ de fuite est mesuré électroniquement plutôt que visuellement inspecté, le MFL peut être automatisé et exécuté à la vitesse de la chaîne de production-, et sa sensibilité dépend moins de la capacité d'un inspecteur à interpréter correctement un motif de particules dans des conditions d'éclairage ou de surface variables. Comme le magnétoscopie, il reste limité àtube ferromagnétiqueLes - matériaux non-magnétiques ne peuvent être inspectés par aucune des deux méthodes.

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