Tuyau en acier au carbone dont la corrosion peut être cartographiée au moyen d’un scanner
Résumé
La cartographie de la corrosion est une méthode d’inspection utilisée pour contrôler l’état de l’acier au carbone. Pour cette application, Olympus offre plusieurs produits qui tirent profit de la technologie par ultrasons multiéléments. Afin d’élargir la gamme des solutions offertes, Olympus a démontré l’efficacité du scanner RollerFORM®, combiné à l’appareil de recherche de défauts OmniScan®, pour cartographier la corrosion de l’acier au carbone.
Le scanner RollerFORM a été choisi en raison du matériau unique et souple de sa roue qui procure une inspection ultrasonore de haute qualité selon des conditions qui rappellent celles de l’immersion. Il est conçu pour offrir un excellent couplage et un signal fort, avec une faible pression et peu de couplant, et ce, même dans les positions de balayage les plus complexes.
L’efficacité du scanner RollerFORM® pour effectuer la cartographie de la corrosion a été démontrée grâce à une série de tests :
- Qualité de la résolution près de la surface
- Taille des plus petites indications pouvant être décelées
- Température de surface maximale possible
- Possibilité de balayage axial des tuyaux
- Contre-vérification de l’inspection d’une pièce corrodée
Enjeux
La cartographie de la corrosion de l’acier au carbone peut s’effectuer à l’aide de deux solutions : le scanner HydroFORM® et la sonde Dual Linear Array™ (DLA) pour l’inspection de la corrosion. Toutefois, selon l’application, ces solutions peuvent imposer certaines limitations :
|  Scanner HydroFORM d’Olympus |  Sonde DLA pour l’inspection de la corrosion d’Olympus |
En raison des limitations qu’imposent ces technologies couramment utilisées, un besoin évident se fait sentir de pouvoir recourir à une méthode simple et rapide pour inspecter les zones de taille moyenne sans qu’un système d’alimentation en eau soit nécessaire.
EnjeuxLe scanner RollerFORM a été retenu comme la solution prometteuse pour cartographier la corrosion de l’acier au carbone en raison de sa facilité de déploiement et de sa roue souple adaptable à différentes courbures de surface. Il peut inspecter rapidement tant les zones de taille moyenne que les zones étroites sur la longueur d’un tuyau. Des tests ont été conçus et effectués pour évaluer la possibilité d’utiliser cette solution dans le cadre de la cartographie de la corrosion de l’acier au carbone. |  Scanner RollerFORM d’Olympus |
Résultat des tests
Résolution de surface |  Bloc étalon 30 FBH |
- 1,175 mm
- 1,980 mm
- 3,175 mm
Tous les tests ont été effectués de la façon suivante : trou à fond plat d’un diamètre de 3,175 mm, balayage par ondes longitudinales à 0° et quatre éléments pour chaque loi focale. La résolution de balayage était de 1 mm × 1 mm avec une largeur de balayage de 48,5 mm
Dans des conditions de test optimales, il était possible d’obtenir une résolution de surface de 2,75 mm. Dans le cadre du travail quotidien, on peut raisonnablement s’attendre à obtenir une résolution de surface de 3 mm dans l’acier au carbone. Pour déceler les défauts moins profonds, il faut avoir recours au C-scan d’amplitude (voir ci-dessous). De cette façon, il a été possible de visualiser l’atténuation de l’écho de fond générée par une indication peu profonde. Néanmoins, pour rechercher les indications critiques, il est recommandé d’utiliser une méthode d’inspection plus précise, par exemple une sonde DLA pour l’inspection de la corrosion, le scanner HydroFORM ou un mesureur d’épaisseur.
 Inspection de trous à fond plat à l’aide du scanner RollerFORM |  C-scan d’amplitude obtenu avec l’appareil de recherche de défauts OmniScan |
Taille des plus petites indications pouvant être décelées
Les fréquences élevées sont généralement préférables pour détecter les très petites indications. Comme les polymères tendent à filtrer les hautes fréquences, il a été établi que le scanner RollerFORM pouvait fonctionner avec une fréquence de sonde de 5 MHZ. Pour établir la taille des plus petites indications pouvant être détectée par le scanner, les tests ont été effectués sur le bloc étalon 30 FBH.
L’image ci-dessous montre que le C-scan d’épaisseur a pu détecter les trous à fond plat d’une profondeur de 1,980 mm et de 3,175 mm (lignes 2 et 3). Toutefois, il a été impossible de détecter le plus petit des trous à fond plat (1,175). En revanche, il a été possible de détecter ce trou en utilisant le C-scan d’amplitude de l’OmniScan®. L’utilisation du scanner HydroFORM® ou de la sonde DLA pour l’inspection de la corrosion pourrait aussi être envisagée comme technique de remplacement pour balayer les zones critiques.
Taille des plus petites indications pouvant être décelées à l’aide du C-scan d’épaisseur
Détermination de la température de fonctionnement
Les inspections de la corrosion en service sont souvent effectuées sur des pièces à température élevée. Un test a été effectué pour établir la température maximale à laquelle le scanner RollerFORM pouvait entrer en contact avec la pièce inspectée, même brièvement, sans qu’aucun de ses composants ne se détériore. Ce test a permis d’établir que le composant du scanner le plus sensible à la température était le pneu de polymère. Plusieurs tests effectués sur des pièces chaudes ont permis de déterminer que le scanner peut être utilisé sur des surfaces à une température allant jusqu’à 80 °C pendant une durée maximale de deux minutes. Après ce temps, il faut laisser l’appareil refroidir avant la prochaine utilisation. Le cycle de service se base sur une température ambiante maximale de 25 °C. Les inspecteurs doivent déterminer minutieusement leur propre cycle de service en fonction de leurs conditions d’inspection si la température ambiante excède les 25 °C. |  Inspection de tuyaux à l’aide d’un scanner RollerFORM. |
Inspections sur la longueur d’un tuyau
Le scanner RollerFORM s’est avéré utile pour les longs balayages sur la direction axiale des tuyaux. La surface souple du pneu et la roue centrale réglable permettent de l’utiliser sur une surface courbe (diamètre minimal de 102 mm) ou plate. Le logiciel MXU 4.4 (ou version ultérieure) a permis de générer les lois focales directement dans l’appareil de recherche de défauts OmniScan. L’assistant « Pièce et soudure » a permis de générer une surface courbe et de choisir l’orientation axiale du balayage. L’appareil de recherche de défauts OmniScan est ensuite parvenu à générer automatiquement des faisceaux ultrasonores restant perpendiculaires à la surface.
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Plan de balayage axial (à gauche), inspection (au centre) et roue centrale réglable (à droite)
Contre-vérification de l’inspection d’une pièce corrodée
Un échantillon de test a été coupé sur un tuyau d’un diamètre de 508 mm et d’une épaisseur de 9 mm. La corrosion était considérable sur la surface interne et peu importante sur la surface externe. Le balayage a été effectué sur l’axe circonférentiel de la surface externe. La surface a été inspectée selon une résolution de 1 mm × 1 mm.
Les images du S-scan et du C-scan montrent des signes évidents de corrosion (voir image de droite ci-dessous). La partie bleue du C-scan représente l’épaisseur nominale. L’importance de la corrosion peut être affichée au moyen d’une palette de couleurs personnalisable s’étendant du jaune au rouge.
 Échantillon de test – Surface courbe corrodée |  Données obtenues de l’inspection de la pièce corrodée |
Conclusion
Même si les paramètres acoustiques limitent la résolution de surface à 3 mm et qu’il est impossible de déceler des indications plus petites que 2 mm, le scanner RollerFORM a démontré son efficacité pour cartographier la corrosion dans l’acier au carbone.Facile à installer et à utiliser, il ne requiert aucun système d’alimentation en eau. De plus, il permet d’effectuer des balayages rapides sur la direction axiale des tuyaux.
