Contrôle par ultrasons multi-éléments des soudures — D1.1:2025 Annex H
Le contrôle par ultrasons multi-éléments est régi par l'Annex H de l'AWS D1.1:2025 — une annexe obligatoire couvrant les soudures à pleine pénétration et les zones affectées thermiquement de 3/16 in à 8 in [5 mm à 200 mm] utilisant un balayage linéaire codé. Le personnel doit posséder une certification NDT Niveau II ou III plus 320 heures d'expérience en PAUT.
Qu'est-ce que le contrôle par ultrasons multi-éléments
Le contrôle par ultrasons multi-éléments (PAUT) est une technique UT avancée qui utilise un traducteur à plusieurs éléments au lieu d'un traducteur à élément unique. Chaque élément est pulsé indépendamment avec des retards temporels contrôlés, définis par un fichier opérationnel multi-éléments appelé focal law. 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 le traducteur.
Ce contrôle électronique du faisceau permet des vues d'imagerie que l'UT conventionnel à élément unique ne peut pas produire : amplitude A-scan vs temps, axe ultrasonore B-scan vs axe de mouvement du traducteur, vue en plan C-scan et section transversale sectorielle S-scan. Chaque vue est reconstruite à partir de la position codée du traducteur le long de la soudure, offrant à l'inspecteur un enregistrement stocké et consultable de l'ensemble du balayage.
Pour l'inspection du soudage, le PAUT réduit le temps de balayage par rapport à l'UT conventionnel multi-angles et fournit une interprétation basée sur l'image plus facile à communiquer à l'ingénieur ou au propriétaire. Les contreparties sont le coût de l'équipement, la complexité du plan de balayage et l'exigence supplémentaire de 320 heures d'expérience du personnel selon l'Annex H4.1.
Quand le PAUT s'applique-t-il selon la D1.1:2025
L'Annex H est une annexe obligatoire de l'AWS D1.1:2025 — lorsque le contrôle par ultrasons multi-éléments est choisi à la place de l'UT conventionnel selon la Clause 8.15, toute l'Annex H s'applique : introduction (H1), domaine 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).
La D1.1 autorise à la fois l'UT conventionnel et le PAUT comme techniques ultrasonores alternatives sur les soudures à pleine pénétration. Les variations des procédures d'essai, de l'équipement ou des normes d'acceptation en dehors de la Partie F de la Clause 8 ne peuvent être utilisées qu'avec l'approbation de l'Ingénieur, et toute variation de ce type doit être consignée dans les rapports d'inspection. Le PAUT n'est pas un substitut à 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 contractuelles.
L'UT lui-même (conventionnel ou multi-éléments) n'est requis que lorsqu'il est spécifié dans les documents contractuels selon la Clause 8.15. Le PAUT ne devient applicable que lorsque l'Ingénieur spécifie l'UT pour la soudure et que l'entrepreneur choisit le PAUT comme technique.
“L'Annex H est une annexe obligatoire — lorsque le PAUT est choisi à la place de l'UT conventionnel, chaque exigence de H1 à H14 s'applique. Il n'existe pas de ‘PAUT-allégé’ sous la D1.1.”
Annex H1 Introduction, AWS D1.1/D1.1M:2025
Domaine d'application du PAUT : Épaisseur et types de joints
Selon l'Annex H2, les procédures et normes de l'Annex H régissent les examens PAUT des soudures à pleine pénétration, y compris les zones affectées thermiquement (HAZ), pour des épaisseurs comprises entre 3/16 in et 8 in [5 mm et 200 mm] en utilisant un balayage linéaire codé. Le codeur est ce qui suit la position du traducteur le long de la soudure afin que les données de balayage puissent être reconstruites et examinées ultérieurement — le PAUT manuel non codé n'entre pas dans le domaine d'application de l'Annex H.
L'Annex H exclut explicitement l'examen PAUT des soudures de connexion tubulaires en T, Y et K. Pour ces géométries de joints, les techniques alternatives nécessitent une qualification séparée et l'approbation de l'Ingénieur.
Pour les matériaux de plus de 2 in [50 mm] d'épaisseur, un bloc de vérification de simulation selon H5.7.2 peut être exigé par l'Ingénieur ou utilisé au choix du personnel PAUT. Le bloc de simulation contient des géométries de soudure représentatives avec des réflecteurs implantés aux endroits où il est difficile de diriger les faisceaux sonores — garantissant que le plan de balayage couvre tout le volume de la soudure et de la HAZ.
Qualification du personnel PAUT (Annex H4)
Selon l'Annex H4.1, le personnel PAUT NDT Niveau II et III qui collecte ou analyse les données PAUT doit être qualifié selon la Clause 8.14.6.1 et 8.20. De plus, l'inspecteur PAUT doit avoir documenté un minimum de 320 heures d'expérience de travail dans les applications PAUT. L'examen pratique requis par la Clause 8.20 doit consister en au moins deux spécimens présentant des défauts représentatifs des types de joints à examiner, chacun contenant un minimum de deux défauts.
Les personnes ne répondant pas à ces exigences peuvent aider à la collecte de données PAUT uniquement sous la supervision directe d'un personnel PAUT qualifié.
Selon l'Annex H4.2, la certification du personnel PAUT NDT Niveau II et III doit être effectuée par un personnel UT NDT Niveau III qui répond aux exigences de H4.1. Le Niveau III certificateur doit donc posséder à la fois la qualification UT générale et les 320 heures supplémentaires d'expérience spécifique au PAUT.
Exigences relatives à l'équipement PAUT (Annex H5)
Selon l'Annex H5.1, les inspections doivent être effectuées à l'aide d'un équipement multi-éléments par impulsion-écho qui répond aux exigences de la Clause 8.21 pour l'équipement UT conventionnel, qualifié conformément à H8. De plus, les instruments multi-éléments doivent répondre à plusieurs exigences spécifiques au PAUT :
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/canal dicte combien d'éléments d'un traducteur multi-éléments peuvent être appliqués dans une loi focale donnée.
H5.1.2 — Vues d'imagerie
L'instrument multi-éléments doit être équipé d'options d'affichage suffisantes pour inclure les vues A-scan, B-scan, C-scan et S-scan, ainsi que des balayages codés pour permettre une analyse approfondie des données sur toute la longueur du balayage et à travers tous les faisceaux.
H5.3 — Unités de recherche à faisceau d'angle
Selon H5.3.1, le traducteur multi-éléments à faisceau d'angle doit être de type barrette linéaire avec un minimum de 16 éléments et doit produire des fréquences entre 1 et 6 MHz. Les dimensions du pas du traducteur 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 scanner
Le codeur doit être numérique et capable de balayage linéaire. Le codage doit être effectué à l'aide d'un scanner semi-automatique ou automatique tel que défini dans H3.22. Les scanners automatiques sont des dispositifs mécanisés dans lesquels le mouvement du traducteur PAUT est informatisé ou piloté par télécommande ; les scanners semi-automatiques sont guidés manuellement le long des soudures pendant que le codeur enregistre la position.
Étalonnage PAUT : SSL et blocs de référence (H5.7)
Selon l'Annex H5.7, le réflecteur standard utilisé pour établir le Niveau de Sensibilité Standard (SSL) doit être le trou généré latéralement de 0.060 in [1.5 mm] de diamètre dans un bloc de type IIW en conformité avec l'ASTM E164. La température de l'étalon d'étalonnage doit être à ±25°F [±14°C] de la température de la pièce ou du composant à examiner — un différentiel de température important modifie suffisamment la géométrie du sabot et les angles de réfraction pour invalider le SSL.
Selon H5.7.1, un bloc de référence supplémentaire doit être utilisé pour permettre l'établissement d'un gain corrigé en fonction du temps (TCG) en au moins 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 dans tout le volume d'examen. Chaque bloc doit comporter au moins trois trous générés latéralement à des profondeurs couvrant toute la gamme 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 de plus de 2 in [50 mm] d'épaisseur, lorsque l'Ingénieur l'exige ou au choix du personnel PAUT, la détectabilité du réflecteur standard doit être vérifiée dans une simulation 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 obtenue.
Explication des vues d'imagerie PAUT
Selon l'Annex H3.12, les vues d'imagerie sont des images définies par différents plans de vue entre le parcours ultrasonore (axe ultrasonore), le mouvement du faisceau (axe d'indexation) et le mouvement du traducteur (axe de balayage). Les cinq vues principales reconnues par l'Annex H sont :
- A-scan — l'amplitude de l'impulsion reçue par rapport au temps de vol dans le parcours ultrasonore. Même forme d'onde que celle produite par l'UT conventionnel.
- B-scan — une vue 2D des données A-scan le long de l'axe de mouvement du traducteur (balayage), avec code couleur pour l'amplitude.
- C-scan — une vue en plan 2D du mouvement du faisceau (axe d'indexation) par rapport au mouvement du traducteur (axe de balayage), utilisant l'amplitude A-scan maximale à chaque emplacement transversal.
- D-scan — similaire au S-scan mais moins couramment utilisé pour l'inspection des soudures ; montre l'axe ultrasonore par rapport à l'axe d'indexation.
- S-scan — une vue en coupe transversale 2D de tous les A-scans corrigés pour le retard et l'angle réfracté, présentée comme une tranche unique de lois focales (une séquence de lois focales) le long de l'axe de mouvement du traducteur.
Plans de balayage (Annex H7)
Selon l'Annex H7.1, un plan de balayage tel que défini dans H3.21 doit être élaboré pour les soudures à examiner. Le plan de balayage doit spécifier les attributs nécessaires pour obtenir 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 lors de l'examen pour la géométrie de la soudure à pleine pénétration et les zones d'intérêt. Le plan de balayage doit démontrer et documenter la couverture du volume d'examen requis. La performance doit être vérifiée lors de l'étalonnage initial : vérifications du point d'index 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'une unité de balayage à faisceau droit conforme à H5.2. Si une zone du métal de base présente une perte totale de réflexion de fond ou une indication égale ou supérieure à la réflexion de fond d'origine, 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 (HAZ) avec des angles de faisceau entre 40 et 60 degrés et le volume complet de la soudure, y compris 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 ±5° de la perpendiculaire pour les balayages électroniques supplémentaires lorsque cela est possible. La soudure et la HAZ doivent être testées à l'aide d'un traducteur PAUT conforme à H5.3.
PAUT vs UT conventionnel — Quand utiliser lequel
Les deux techniques sont reconnues par la D1.1 pour l'examen des soudures à pleine pénétration. Le choix entre elles est un jugement d'ingénierie basé sur les caractéristiques de la soudure et l'économie du projet :
| Facteur | UT conventionnel | PAUT (Annex H) |
|---|---|---|
| Référence régissante | Clause 8.15, Tableaux 8.2 / 8.3 / 8.7 / 8.8 | Annex H1 à H14 |
| Expérience de l'inspecteur | NDT Niveau II UT selon Clause 8.14.6 | NDT Niveau II/III + 320 heures PAUT (H4.1) |
| Équipement | Traducteur à élément unique, générateur/récepteur | 16:16 canaux minimum, barrette linéaire 1–6 MHz, scanner codé (H5.1.1, H5.3.1, H5.4) |
| Imagerie | A-scan uniquement | A-, B-, C-, D-, S-scan (H5.1.2, H3.12) |
| Enregistrement des données | Entrées du journal de l'inspecteur | Enregistrement électronique codé, consultable après balayage |
| Méthode de couverture | Balayage manuel avec plusieurs angles de traducteur | Balayage linéaire codé, 40–60° selon H7.4.1 |
| Limite du domaine | Toutes soudures à pleine pénétration + tubulaires T/Y/K | Soudures à pleine pénétration uniquement, 3/16–8 in ; T/Y/K exclus (H2) |
| Meilleure application | Réparation sur site, couverture en une seule passe, budget d'équipement limité | Fabrication de production, sections plus épaisses, là où l'enregistrement d'image apporte de la valeur |
Pour les connexions tubulaires en T, Y et K, le PAUT selon l'Annex H n'est pas autorisé — l'UT conventionnel selon la Clause 8.15 avec les procédures de la Clause 8 Partie F s'applique.
Guides des normes connexes
Foire aux questions
Selon l'Annex H de la D1.1:2025, le contrôle par ultrasons multi-éléments est autorisé comme alternative à l'UT conventionnel lorsque le contrat spécifie l'UT et que le PAUT est approuvé par l'Ingénieur. L'Annex H est une annexe obligatoire — lorsque le PAUT est choisi à la place de l'UT conventionnel selon la Clause 8.15, toute l'Annex 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 la Clause 8 nécessitent des procédures écrites et l'approbation de l'Ingénieur, la variation étant consignée dans les rapports d'inspection.
L'Annex H2 régit l'examen PAUT des soudures à pleine pénétration 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 codé. Les soudures de connexion tubulaires en T, Y et K sont explicitement exclues du domaine d'application de l'Annex H. Pour les matériaux de plus de 2 in [50 mm] d'épaisseur, un bloc de vérification de simulation selon H5.7.2 peut être exigé par l'Ingénieur ou utilisé au choix du personnel PAUT.
Selon l'Annex H4.1, les inspecteurs PAUT doivent détenir une qualification NDT Niveau II ou III selon la Clause 8.14.6.1 et 8.20, et doivent en plus avoir documenté un minimum de 320 heures d'expérience de travail dans les applications PAUT. L'examen pratique requis (selon la Clause 8.20) doit consister en au moins deux spécimens présentant des défauts représentatifs des types de joints à examiner, chacun contenant un minimum de deux défauts.
Selon l'Annex H5.1.1, l'instrument multi-éléments 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 codés suffisants pour une analyse approfondie des données sur toute la longueur du balayage et à travers tous les faisceaux.
Selon l'Annex H5.7, le réflecteur standard utilisé pour établir le Niveau de Sensibilité Standard (SSL) est un trou généré latéralement 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 examiné. Un bloc de référence supplémentaire selon H5.7.1 avec au moins trois trous générés latéralement à des profondeurs variées est également requis pour prendre en charge un étalonnage TCG (gain corrigé en fonction du temps) en 3 points.