Phased Array Contrôle par ultrasons of Welds — D1.1:2025 Annex H
Le Contrôle Ultrasons Multiéléments est régi par l'Annexe H de l'AWS D1.1:2025 — une annexe obligatoire couvrant les soudures sur chanfrein et les zones affectées thermiquement de 3/16 in à 8 in [5 mm à 200 mm] en utilisant un balayage linéaire encodé. Le personnel doit posséder une qualification CND Niveau 2 ou 3 et 320 heures d'expérience en CUM.
Qu'est-ce que le Contrôle Ultrasons Multiéléments
Le Contrôle Ultrasons Multiéléments (CUM) est une technique UT avancée qui utilise une sonde multiéléments au lieu d'un transducteur monoélément. Chaque élément est pulsé indépendamment avec des retards temporels contrôlés, définis par un fichier opérationnel multiéléments appelé loi focale. En faisant varier la loi focale, le système oriente électroniquement le faisceau sonore à travers une gamme d'angles ou le focalise à différentes profondeurs sans déplacer la sonde.
Ce contrôle électronique du faisceau permet des vues d'imagerie que l'UT conventionnel monoélément ne peut pas produire : amplitude A-scan vs. temps, axe ultrasonore B-scan vs. axe de mouvement de la sonde, vue en plan C-scan, et coupe sectorielle S-scan. Chaque vue est reconstruite à partir de la position encodée de la sonde le long de la soudure, offrant à l'inspecteur un enregistrement stocké et révisable de l'intégralité du balayage.
Pour l'Inspection du soudage, le CUM réduit le temps de balayage par rapport à l'UT conventionnel multi-angle et fournit une interprétation basée sur l'image qui est plus facile à communiquer à l'ingénieur ou au propriétaire. Les inconvénients sont le coût de l'équipement, la complexité du plan de balayage et l'exigence supplémentaire de 320 heures d'expérience du personnel de l'Annexe H4.1.
Quand le CUM s'applique selon D1.1:2025
L'Annexe H est une annexe obligatoire de l'AWS D1.1:2025 — lorsque le Contrôle Ultrasons Multiéléments est choisi à la place de l'UT conventionnel selon l'Article 8.15, toute l'Annexe H s'applique : introduction (H1), champ d'application (H2), définitions (H3), personnel (H4), équipement (H5), qualification de l'équipement (H6), plans de balayage (H7), étalonnage (H8), examen (H9 à H10), et acceptation (H11 à H12).
D1.1 autorise l'UT conventionnel et le CUM comme techniques ultrasonores alternatives sur les soudures sur chanfrein. Les variations dans les procédures d'essai, l'équipement ou les normes d'acceptation en dehors de la Partie F de l'Article 8 ne peuvent être utilisées qu'avec l'approbation de l'Ingénieur, et toute variation de ce type doit être enregistrée dans les dossiers d'inspection. Le CUM ne remplace pas l'UT conventionnel dans toutes les situations — le choix entre les deux dépend de la géométrie de la soudure, de l'épaisseur, de l'accessibilité du joint et des exigences du contrat.
L'UT lui-même (conventionnel ou multiéléments) n'est requis que s'il est spécifié dans les documents contractuels selon l'Article 8.15. Le CUM ne devient applicable que si l'Ingénieur spécifie l'UT pour la soudure et que l'Entrepreneur choisit le CUM comme technique.
“L'Annexe H est une annexe obligatoire — lorsque le CUM est choisi à la place de l'UT conventionnel, toutes les exigences de H1 à H14 s'appliquent. Il n'y a pas de ‘CUM-light’ selon D1.1.”
Annex H1 Introduction, AWS D1.1/D1.1M:2025
Champ d'application du CUM : Plage d'épaisseur et de joint
Selon l'Annexe H2, les procédures et normes de l'Annexe H régissent les examens CUM des soudures sur chanfrein, y compris les zones affectées thermiquement (ZAT), pour des épaisseurs comprises entre 3/16 in et 8 in [5 mm et 200 mm] en utilisant un balayage linéaire encodé. L'encodeur est ce qui suit la position de la sonde le long de la soudure afin que les données de balayage puissent être reconstruites et révisées par la suite — le CUM manuel non encodé n'entre pas dans le champ d'application de l'Annexe H.
L'Annexe H exclut explicitement l'examen CUM des soudures de raccordement tubulaires en T, Y et K. Pour ces géométries de joint, les techniques alternatives nécessitent une qualification distincte et l'approbation de l'Ingénieur.
Pour les matériaux d'une épaisseur supérieure à 2 in [50 mm], un bloc de vérification de maquette selon H5.7.2 peut être exigé par l'Ingénieur ou utilisé à l'option du personnel CUM. Le bloc de maquette contient des géométries de soudure représentatives avec des réflecteurs implantés à des endroits où il est difficile de diriger les faisceaux sonores — garantissant que le plan de balayage couvre l'intégralité du volume de soudure et de la ZAT.
Qualification du personnel CUM (Annexe H4)
Selon l'Annexe H4.1, le personnel CND Niveau 2 et 3 CUM qui collecte ou analyse les données CUM doit être qualifié selon l'Article 8.14.6.1 et 8.20. De plus, l'inspecteur CUM doit avoir documenté un Minimum de 320 heures d'expérience de travail dans les applications CUM. L'examen pratique requis par l'Article 8.20 doit consister en au moins deux spécimens défectueux représentant les Types de joints à examiner, chacun contenant un minimum de deux défauts.
Les personnes ne satisfaisant pas à ces exigences peuvent aider à la collecte de données CUM uniquement sous la supervision directe du personnel CUM qualifié.
Selon l'Annexe H4.2, la certification du personnel CND Niveau 2 et 3 CUM doit être effectuée par du personnel CND Niveau 3 UT qui satisfait aux exigences de H4.1. Le Niveau 3 certificateur doit donc posséder à la fois la qualification UT générale et les 320 heures d'expérience supplémentaires spécifiques au CUM.
Exigences d'équipement CUM (Annexe H5)
Selon l'Annexe H5.1, les inspections doivent être effectuées à l'aide d'un équipement d'écho pulsé multiéléments qui satisfait aux exigences de l'Article 8.21 pour l'équipement UT conventionnel, qualifié conformément à H8. De plus, les instruments multiéléments doivent satisfaire à plusieurs exigences spécifiques au CUM :
H5.1.1 — Nombre de générateurs d'impulsions
L'instrument doit être équipé d'un minimum de 16 générateurs d'impulsions et de 16 canaux (16:16). Un minimum de 16:64 est requis si des balayages électroniques doivent être utilisés. Le rapport générateur d'impulsions/canal dicte le nombre d'éléments au sein d'une sonde multiéléments pouvant être appliqués dans une loi focale donnée.
H5.1.2 — Vues d'imagerie
L'instrument multiéléments doit être équipé d'options d'affichage suffisantes pour inclure les vues A-scan, B-scan, C-scan et S-scan, et des balayages encodés pour permettre une analyse approfondie des données sur toute la longueur de balayage et à travers tous les faisceaux.
H5.3 — Palpeurs à ondes angulaires
Selon H5.3.1, la sonde multiéléments à ondes angulaires doit être de type linéaire avec un minimum de 16 éléments et doit produire des fréquences comprises entre 1 et 6 MHz. Les dimensions du pas de la sonde doivent être suffisamment petites pour que les signaux d'ondes stationnaires n'apparaissent pas sur l'affichage.
Selon H5.3.2, le sabot doit avoir un angle d'incidence suffisant pour produire des ondes de cisaillement dans le matériau entre 40° et 70°. Les sabots doivent être utilisés dans la plage angulaire spécifiée par le fabricant.
H5.4 et H5.5 — Codeur et Scanneur
L'encodeur doit être numérique et capable de balayage linéaire. L'encodage doit être effectué à l'aide d'un scanner semi-automatisé ou automatisé tel que défini en H3.22. Les scanners automatisés sont des dispositifs mécanisés dans lesquels le mouvement de la sonde CUM est informatisé ou piloté par télécommande ; les scanners semi-automatisés sont déplacés manuellement le long des soudures tandis que l'encodeur enregistre la position.
Étalonnage CUM : NSÉ et Blocs de Référence (H5.7)
Selon l'Annexe H5.7, le réflecteur Norme utilisé pour établir le Niveau de Sensibilité Standard (NSÉ) doit être le trou latéral de 0.060 in [1.5 mm] de diamètre dans un bloc de type IIW conformément à l'ASTM E164. La température de la norme d'étalonnage doit être à ±25°F [±14°C] de la température de la pièce ou du composant à examiner — une différence de température substantielle modifie suffisamment la géométrie du sabot et les angles de réfraction pour invalider le NSÉ.
Selon H5.7.1, un bloc de référence supplémentaire doit être utilisé qui permet l'établissement d'un gain corrigé en fonction du temps (TCG) en un minimum de 3 points sur toute la plage angulaire spécifiée dans le plan de balayage. Le bloc doit être d'une épaisseur et d'une longueur suffisantes pour permettre l'étalonnage des réflecteurs sur l'ensemble du volume d'examen. Chaque bloc doit avoir au moins trois trous latéraux à des profondeurs couvrant toute la plage de matériaux à tester. Les blocs NAVSHIP et les blocs usinés sur mesure répondant à ces exigences peuvent être utilisés.
Selon H5.7.2, pour les matériaux d'une épaisseur supérieure à 2 in [50 mm], lorsque requis par l'Ingénieur ou à l'option du personnel CUM, la détectabilité du réflecteur standard doit être vérifiée dans une maquette ou une pièce de production. Lorsque ce bloc de vérification est utilisé, le réflecteur de sensibilité standard doit être détectable au-dessus du DRL établi en H8.2.4.2 ; s'il n'est pas détectable, le plan de balayage doit être ajusté jusqu'à ce qu'une détectabilité adéquate soit atteinte.
Vues d'imagerie CUM expliquées
Selon l'Annexe H3.12, les vues d'imagerie sont des images définies par différentes vues planes entre le trajet ultrasonore (axe ultrasonore), le mouvement du faisceau (axe d'indexation) et le mouvement de la sonde (axe de balayage). Les cinq vues primaires reconnues par l'Annexe H sont :
- A-scan — the received pulse amplitude versus time of flight in the ultrasonic path. Same waveform produced by conventional UT.
- B-scan — a 2-D view of A-scan data along the probe-movement (scan) axis, color-coded for amplitude.
- C-scan — a 2-D plan view of beam movement (index axis) versus probe movement (scan axis), using the Maximum A-scan amplitude at each transverse location.
- D-scan — similar to S-scan but less commonly used for Inspection de soudure; shows the ultrasonic axis versus the index axis.
- S-scan — a 2-D cross-sectional view of all A-scans corrected for delay and refracted angle, presented as a single slice of focal laws (one focal law sequence) along the probe-movement axis.
Plans de balayage (Annexe H7)
Selon l'Annexe H7.1, un plan de balayage tel que défini en H3.21 doit être élaboré pour les soudures à examiner. Le plan de balayage doit spécifier les attributs nécessaires pour atteindre la couverture d'examen, y compris les variables essentielles énumérées dans le Tableau H.1.
Selon H7.1.2, le plan de balayage doit démontrer par traçage ou simulation informatique les angles réfractés appropriés à utiliser pendant l'examen pour la géométrie de la soudure sur chanfrein et les zones préoccupantes. Le plan de balayage doit démontrer et documenter la couverture du volume d'examen requis. La performance doit être vérifiée par l'étalonnage initial : vérifications du point d'indexation du faisceau et de l'angle du faisceau.
Selon H7.4, le métal de base à travers lequel les ultrasons doivent voyager pour tester la soudure doit être testé pour les réflecteurs laminaires à l'aide d'un palpeur à faisceau droit conforme à H5.2. Si une zone du métal de base présente une perte totale de l'écho de fond ou une Indication égale ou supérieure à l'écho de fond original, se référer à 9.2.2.
Selon H7.4.1, le plan de balayage doit démontrer une couverture ultrasonore complète dans deux directions croisées pour couvrir la zone affectée thermiquement (ZAT) avec des angles de faisceau entre 40 et 60 degrés et un volume de soudure complet incluant la couverture de la face de fusion de la soudure à ±10° de la perpendiculaire (90° par rapport à la face de fusion de la soudure) pour les balayages azimutaux ou à ±5° de la perpendiculaire pour les balayages électroniques supplémentaires lorsque cela est possible. La soudure et la ZAT doivent être testées à l'aide d'une sonde CUM conforme à H5.3.
CUM vs UT conventionnel — Quand utiliser lequel
Les deux techniques sont reconnues par D1.1 pour l'examen des soudures sur chanfrein. Le choix entre elles est un jugement d'ingénierie basé sur les caractéristiques de la soudure et l'économie du projet :
| Factor | Conventional UT | PAUT (Annex H) |
|---|---|---|
| Governing reference | Clause 8.15, Tables 8.2 / 8.3 / 8.7 / 8.8 | Annex H1 through H14 |
| Inspector experience | NDT Level II UT per Article 8.14.6 | NDT Level II/III + 320 hours PAUT (H4.1) |
| Equipment | Single-element transducer, pulser/receiver | 16:16 minimum channels, 1–6 MHz linear array, encoded scanner (H5.1.1, H5.3.1, H5.4) |
| Imaging | A-scan only | A-, B-, C-, D-, S-scan (H5.1.2, H3.12) |
| Data record | Inspector log entries | Encoded electronic record, reviewable post-scan |
| Coverage method | Manual scan with multiple probe angles | Encoded linear scan, 40–60° per H7.4.1 |
| Scope limit | All groove welds + tubular T/Y/K | Groove welds only, 3/16–8 in; T/Y/K excluded (H2) |
| Best fit | Field Réparation, single-pass coverage, low equipment budget | Production Fabrication, thicker sections, where image record adds value |
Pour les raccordements tubulaires en T, Y et K, le CUM selon l'Annexe H n'est pas autorisé — l'UT conventionnel selon l'Article 8.15 avec les procédures de l'Article 8 Partie F s'applique.
Guides des Normes Associées
Foire aux questions
Selon l'Annexe H de D1.1:2025, le Contrôle Ultrasons Multiéléments est autorisé comme alternative à l'UT conventionnel lorsque le contrat spécifie l'UT et que le CUM est approuvé par l'Ingénieur. L'Annexe H est une annexe obligatoire — lorsque le CUM est choisi à la place de l'UT conventionnel selon l'Article 8.15, toute l'Annexe H (qualification du personnel H4, équipement H5, plans de balayage H7, étalonnage H8, examen H9–H10, acceptation H11–H12) s'applique. Les variations par rapport à la Partie F de l'Article 8 nécessitent des procédures écrites et l'approbation de l'Ingénieur, la variation étant enregistrée dans les dossiers d'inspection.
L'Annexe H2 régit l'examen CUM des soudures sur chanfrein et des zones affectées thermiquement pour des épaisseurs comprises entre 3/16 in et 8 in [5 mm et 200 mm] en utilisant un balayage linéaire encodé. Les soudures de raccordement tubulaires en T, Y et K sont explicitement exclues du champ d'application de l'Annexe H. Pour les matériaux d'une épaisseur supérieure à 2 in [50 mm], un bloc de vérification de maquette selon H5.7.2 peut être exigé par l'Ingénieur ou utilisé à l'option du personnel CUM.
Selon l'Annexe H4.1, les inspecteurs CUM doivent posséder une qualification CND Niveau 2 ou 3 selon l'Article 8.14.6.1 et 8.20, et doivent en outre avoir documenté un minimum de 320 heures d'expérience de travail dans les applications CUM. L'examen pratique requis (selon l'Article 8.20) doit consister en au moins deux spécimens défectueux représentant les types de joints à examiner, chacun contenant un minimum de deux défauts.
Selon l'Annexe H5.1.1, l'instrument multiéléments doit être équipé d'un minimum de 16 générateurs d'impulsions et de 16 canaux (16:16). Un minimum de 16:64 est requis si des balayages électroniques doivent être utilisés. Selon H5.1.2, l'affichage de l'instrument doit prendre en charge les vues A-scan, B-scan, C-scan et S-scan ainsi que des balayages encodés suffisants pour une analyse approfondie des données sur toute la longueur de balayage et à travers tous les faisceaux.
Selon l'Annexe H5.7, le réflecteur standard utilisé pour établir le Niveau de Sensibilité Standard (NSÉ) est un trou latéral de 0.060 in [1.5 mm] de diamètre dans un bloc de type IIW conforme à l'ASTM E164. La température du bloc d'étalonnage doit être à ±25°F [±14°C] de la pièce ou du composant sous examen. Un bloc de référence supplémentaire selon H5.7.1 avec au moins trois trous latéraux à des profondeurs variées est également requis pour supporter un étalonnage TCG (gain corrigé en fonction du temps) en 3 points.