PipeWIZARD

SYSTÈME AUTOMATISÉ D’INSPECTION PAR ULTRASONS MULTIÉLÉMENTS DES SOUDURES CIRCONFÉRENTIELLES DES PIPELINES
Égale ou dépasse les exigences des codes ASTM E-1961, DNV2000 OS-F101 et API 1104

• Inspection à haute vitesse : 100 mm/s
• Durée de l’inspection de soudure à soudure, inférieure à quatre minutes pour les tuyaux de 36 pouces
• S’adapte facilement à des diamètres de tuyaux, à des épaisseurs et à des profils de soudures différents
• Frais d’exploitation minimes
• Grande fiabilité
• « Taille unique »
• Parfait pour les balayages spéciaux

PipeWIZARD®
Aperçu du système d’inspection des soudures circonférentielles
Les gazoducs sont fabriqués avec de l’acier à haute résistance et fonctionnent à un pourcentage significatif de la force de rupture. Les tuyaux sont soudés les uns aux autres sur place, en ayant généralement recours au soudage automatisé. Ils sont ensuite rapidement inspectés, enduits et enterrés. Étant donné la cadence exigeante de la construction, il est important de repérer et d’analyser très rapidement tout défaut de soudure.
Au cours des dernières années, le contrôle automatisé par ultrasons a commencé à supplanter la radiographie comme technique d’inspection des soudures circonférentielles des gazoducs partout dans le monde. Le contrôle automatisé par ultrasons donne de meilleurs résultats de repérage et de dimensionnement, avec un taux de rejets moindre.
Il y a un certain nombre de contraintes particulières au cycle de construction :
1. Durée des inspections : Sur la terre ferme, le cycle des inspections (installer le scanneur, faire le balayage, retourner, retirer le scanneur et se déplacer jusqu’à la soudure suivante) dure moins de quatre minutes. En mer, la durée se réduit à deux minutes seulement, mais le déplacement n’est pas nécessaire.
2. Analyse des données : Il faut analyser les données avant d’aller à la soudure suivante. Cela veut dire rendre un verdict de soudure « bonne » ou de soudure « à rejeter » presque en temps réel.
3. Mise en mémoire des données : Il est essentiel de mettre les données en mémoire au cours du cycle d’inspection, à des fins réglementaires
Le contrôle automatisé par ultrasons répond à toutes ces contraintes particulières.

Codes

Bloc étalon contenant des trous à fond plat et d’autres réflecteurs de référence (ASTM 1997)

En 1998, l’American Society for Testing and Materials (ASTM) publiait le code ASTM E-1961-98.Ce code comprend les caractéristiques les plus importantes du contrôle automatisé par ultrasons des soudures circonférentielles : discrimination de zones, interprétation rapide des données, blocs étalons spécialisés, procédures de réglages. E-1961 cible l’usage de l’Engineering Critical Assessment. En 1999, l’American Petroleum Institute (API) publiait la 19e version de l’API 1104, qui couvre le contrôle par ultrasons mécanisé des soudures circonférentielles et des radiographies.
Tous les produits PipeWIZARD® satisfont au code ASTM E-1961 et, par conséquent, au code API 1104.De même, PipeWIZARD satisfait au code DNV2000 OS-F101, qui constitue le code de contrôle automatisé par ultrasons en mer. Dans certaines circonstances, les caractéristiques des entreprises peuvent outrepasser les codes, généralement en exigeant des dimensionnements améliorés et de meilleures résolutions.

Avantages et caractéristiques principales du contrôle automatisé par ultrasons

Dans le domaine des inspections des soudures circonférentielles, le contrôle automatisé par ultrasons est en train de remplacer la radiographie partout dans le monde. Les avantages du contrôle automatisé par ultrasons sont clairs :
1. Il n’y a aucun danger lié aux radiations.
2. Un meilleur contrôle du processus de soudage, avec des taux de rejets moindres
3. Une plus grande acceptation des défauts grâce à l’Engineering Critical Assessment, ce qui donne aussi des taux de rejets moindres
4. Des inspections plus rapides
5. Interprétation rapide et fiable des données, à partir d’un affichage particulier des résultats
6. Dans l’ensemble, la technologie par ultrasons mécanisée sur la terre ferme offre une meilleure solution d’inspection avec un taux de rejets moindre que la radiographie.
7. Les contrôles par ultrasons multiéléments offrent des avantages significatifs sur les contrôles automatisés par ultrasons conventionnels.

Avantages des ultrasons multiéléments pour l’inspection des soudures circonférentielles

• Plateaux à traducteurs plus petits et plus légers avec possibilité de réduction (jusqu’à 2 pouces)
• Un seul PipeWIZARD® peut inspecter des tuyaux de 2 pouces jusqu’à 56 pouces de diamètre en ne changeant que la bande, le fichier de réglages et le sabot.
• Le PipeWIZARD standard peut inspecter les parois des tuyaux de 6 mm à 50 mm d’épaisseur.
• Un plus grand nombre de zones permet une meilleure détection et un meilleur dimensionnement vertical.
• La durée de balayage est réduite de plusieurs secondes en raison du plateau à traducteurs plus étroit.
• On peut inspecter tout profil de soudure, tout diamètre de tuyau ou toute épaisseur de paroi ; il suffit de rappeler les fichiers de réglages appropriés.
• On peut programmer les traducteurs multiéléments pour qu’ils effectuent d’authentiques vérifications de couplage au moyen du fond.
• L’assistant de réglage permet les réglages automatiques.
• Applications particulières (voir à la page suivante)

Affichage des données presque en temps réel

• L’affichage défilant est conçu pour que l’utilisateur puisse faire rapidement une interprétation et une analyse des données.
• La soudure est « étalée » afin de montrer les côtés en amont et en aval.
• Chaque zone s’affiche comme une représentation temporelle des portes jumelles, avec l’amplitude et le temps de vol.
• Les B-scans montrent la porosité de la racine et du cordon de la soudure, et en établissent les caractéristiques.
• L’affichage de la diffraction en temps de vol (en option) améliore le repérage des défauts mal orientés et le dimensionnement des défauts.
• Des représentations temporelles en couleurs, sur la droite de l’écran, montrent le statut du couplage.
• Il est possible d’aller jusqu’à 128 canaux.

Discrimination de zones d’un profil de soudure de type biseau en J dans un bloc étalon de 19,1 mm

Que sont les ultrasons multiéléments ?
Les ultrasons multiéléments se servent de la formation du faisceau électronique pour produire et pour recevoir des ultrasons. Chaque élément du traducteur multiélément reçoit individuellement une pulsation et un délai afin de produire un vaste éventail d’angles des faisceaux et de distances focales.
Une série de lois focales se met en place, ce qui permet le balayage de la soudure d’une façon similaire à ce qui se passe avec les ultrasons conventionnels, mais avec seulement deux traducteurs multiéléments et avec une flexibilité de beaucoup supérieure. Les réglages s’effectuent en chargeant un fichier, non pas en ajustant la position du traducteur. Le balayage électronique permet de personnaliser l’inspection des soudures, y compris la diffraction en temps de vol à angles multiples, l’imagerie avancée et l’inspection détaillée.

Logiciel d’interprétation automatique

Affichage des données de la soudure, avec des défauts

Analyse des défauts

• Les données d’amplitude sont codées en couleurs pour avertir l’utilisateur lorsqu’un signal traverse le seuil de rejet.
• Les défauts peuvent être dimensionnés rapidement en comptant le nombre de zones lorsqu’un signal est détecté.
• La longueur des défauts peut se mesurer directement à l’écran.
• On peut préciser l’emplacement du défaut dans la soudure en se basant sur les informations du temps de vol (bande en couleurs)
• L’établissement des caractéristiques se fait au moyen des données de l’amplitude, des zones et du temps de vol, à partir des zones appropriées et de la diffraction en temps de vol.
  La discrimination complète de zones s’accomplit avec deux traducteurs multiéléments de 60 éléments, un de chaque côté de la soudure. La diffraction en temps de vol et d’autres balayages peuvent s’accomplir au moyen des mêmes ensembles ou des traducteurs spécialisés. Le plateau à traducteurs a été conçu pour accueillir les traducteurs supplémentaires nécessaires pour réaliser les inspections transversales. Des techniques de dimensionnement supplémentaires peuvent être mises à contribution, comme la diffraction en temps de vol ou les techniques pondérées en fonction de l’amplitude.

Soudures à inspecter

Le scanneur annulaire couvre une étendue de 2 po à 16 po (de 51 mm à 406 mm).

Étalonnage
Le bloc étalon est complexe : il contient des réflecteurs qui simulent les défauts auxquels on s’attend sur le site. Pour un profil de soudure CRC-Evans :

• Des encoches utilisées pour la racine et pour le cordon de soudure
• Des trous à fond plat percés obliquement utilisés pour (LCP), pour les remplissages et pour les soudures de deuxième passe (hot passes)
• Des perforations verticales utilisées pour le positionnement

Discrimination de zones au moyen des ultrasons

• La soudure est divisée en zones, chacune de 1 mm à 3 mm de profondeur : la racine, le LCP, les remplissages et les soudures de deuxième passe (hot passes).
• Les soudures sont inspectées en amont et en aval pour assurer une couverture à 100 %.
• Chaque zone de soudure est inspectée au moyen de la technique par échos ou en tandem.
• Le chevauchement du faisceau est minimal d’une zone à l’autre.
• Les réflecteurs repérés dans une zone particulière peuvent être précisément dimensionnés à 2 mm ou moins.
• Des portes jumelles servent à chaque canal pour l’amplitude et le temps de vol.

Défauts types à repérer

• Manque de fusion (à la surface ou sous la surface)
• Pénétration incomplète
• Fissure de solidification de la ligne centrale
• Porosité du cordon et du remplissage
• Dénivelé dans la soudure (alignement défectueux, décalage)
• Raté dans la soudure
• Perçage par brûlure dans la soudure
• Porosité de la racine
• Caniveau à la racine

Applications particulières

• Tuyaux épais
• Tuyaux de faible diamètre
• Stratification de métaux
• Tuyaux sans soudure
• Armatures de précontrainte
• Tubes prolongateurs
• Doublage
• Profils de soudures compliqués

Applications en service
PipeWIZARD® a servi à de nombreuses applications à terre et en mer et il a dépassé les 200 000 inspections de soudures et balayages à ce jour. Les applications de plus grande envergure où il a été utilisé sont le projet Blue Stream de Saipem, où il a exécuté 65 000 inspections de soudures et 130 000 balayages, et le projet WEPP, en Chine, de 4000 km. Au cours du projet Blue Stream, PipeWIZARD a fonctionné pendant plusieurs mois sans interruption. PipeWIZARD a fonctionné sans défaillir dans des climats chauds et froids, dans les conditions de grande humidité, de grande sécheresse ou de grande salinité.

PipeWIZARD® offre

• L’affichage et l’analyse des données en temps réel
• L’enregistrement automatique des données
• Les balayages de la diffraction en temps de vol qui améliorent le repérage et de dimensionnement des défauts
• Le dimensionnement précis des défauts à la profondeur d’une zone (de 1 mm à 3 mm) ou un meilleur usage de la diffraction en temps de vol
• Une mesure précise de la longueur des défauts
• La localisation des défauts dans la ligne de fusion ou dans la ligne centrale de la soudure
• L’établissement des caractéristiques précises du défaut
• Des balayages spéciaux pour des défauts particuliers : des B-scans pour la porosité et des traducteurs en tandem pour les fissures de la ligne centrale
• Des vues de dessus, de côté et de face, ou d’autres types d’affichage

PipeWIZARD®: System Specifications

DESCRIPTION DU SYSTÈME

• Plateau à traducteurs aux dimensions réduites, avec deux rangées de traducteurs
• Pilote mécanisé qui se referme sur le cordon de la soudure
• Gros câble de liaison qui relie les traducteurs et les codeurs aux appareils, qui comprend l’alimentation électrique et les canalisations d’eau pour le couplant
• Console des appareils qui comprend un pilote pour un ordinateur, pour les émetteurs et pour le moteur
• Contenant à couplant, pompe et unité de récupération

PLATEAU À TRADUCTEURS

• Le plateau à traducteurs comprend deux rangées de traducteurs.
• Des modules supplémentaires font l’inspection transversale ou l’inspection par diffraction en temps de vol.
• Le couplant est de l’eau que l’on pompe ou, par temps froid, de l’eau additionnée de méthanol.
• Le levier de levage permet la rotation rapide et minimise les risques de bris.
• Le codeur qui circule sur le cordon de soudure donne la position circonférentielle.

APPAREILLAGE

Les éléments de l’appareillage sont les suivants :

• une unité de pilote de moteur (motorisé)
• une unité Tomoscan FOCUS™ 32:128 multiélément
• un ordinateur industriel
• le logiciel PipeWIZARD® qui fonctionne sur Microsoft® Windows NT® pour faire l’acquisition et l’analyse des données, et les rapports
• le marquage automatique des indications qui dépassent le seuil de rejet, afin d’aider l’utilisateur
• des rapports d’inspection et une liste des défauts adaptés aux exigences du client
• l’enregistrement automatique et en temps réel des données, dans deux unités séparées