Nouvelle technique Ultrasons, le TOFD (Time Of Flight Diffraction) est particulièrement pertinent dans le contrôle de soudures.

1.Principe

TOFD est l'acronyme de ''Time-of-Flight Diffraction'', c’est-à-dire ''mesure du temps de vol de l’onde diffractée''. Le phénomène de diffraction existe dans tous les contrôles par Ultrasons (UT) classiques mais comme l’amplitude de cette onde diffractée est très faible (environ 6% par rapport à une onde réfléchie), elle passe inaperçue.

Cette technique consiste à mesurer le temps de parcours du plus court chemin de l’onde ultrasonore émise par le palpeur d’émission, en passant par le sommet d’un défaut plan qui à cet endroit émet une onde diffractée arrivant au palpeur de réception.

2.Domaine d'application

  • En premier lieu, cette technique est utilisée pour le contrôle d’aciers au carbone faiblement alliés. Le contrôle de soudures à géométrie plus complexe ou sur de plus fortes épaisseurs est possible mais il est important de valider la technique soit par simulation soit sur des maquettes.
  • Le contrôle TOFD sur des soudures en acier austénitique par exemple aura les mêmes limitations que pour le contrôle UT manuel.
  • On utilise cette technique également en recherche de corrosion en paroi opposée.

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3.Intérêt de la méthode

La technique TOFD a été développée en premier pour les contrôles de maintenance des centrales nucléaires à partir de 1985 pour détecter et surtout mesurer la hauteur des défauts plans perpendiculaires aux surfaces. Des défauts qui ne sont pas facilement détectables en contrôle ultrasons manuel classique.

On peut retenir les principaux avantages suivants :

  • La détection d’une indication n’est quasiment pas soumise à son orientation
  • Technique sans rayonnement ionisant
  • La détection des défauts ne dépend pas de l’amplitude du défaut
  • Les données ultrasonores sont conservées et permettent une relecture par un tiers

Cette technique présente les limites suivantes :

  • Un seul balayage peut ne pas être suffisant pour contrôler une soudure correctement
  • Les réglages UT et électroniques, la mise en place des balayages et l’étalonnage sont à définir précisément
  • La détection de défauts débouchants ou placés juste sous les surfaces est critique du fait du peu de différence de temps de vol entre les différentes ondes.
  • Chaque image nécessite une analyse de son signal, elle doit être faite par un contrôleur ayant une forte expérience.

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4.Formations, habilitations, certifications...

Une formation UT standard n’est pas suffisante pour le choix de l’équipement, l’étalonnage, le contrôle et surtout l’analyse des signaux. Une formation spécifique à la technique TOFD est indispensable. Elle doit comprendre des phases théoriques et pratiques et un examen d’évaluation pour valider cette formation.

Une expérience est également nécessaire à l’obtention de l’habilitation que délivrera l’employeur.

Certains pays européens considèrent cette technique comme une méthode et ont mis en place une certification TOFD selon l’EN 473. En France, la certification TOFD est disponible depuis début 2011.

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Ouvrages de référence

  • Engineering Application of Ultrasonic Time-of-Flight-Diffraction par J.P Charlesworth & J.A.G. Temple - 2è édition 2007 - Research Studies Press.
  • Le TOFD en pratique par J. Rivenez, avec la collaboration du SNCT - Cetim
  • Guide des alternatives Ir192 - Contrôle en fabrication des soudures de tuyauterie par l'Institut de Soudure