Le transducteur acoustique électromagnétique (EMAT) est une technique de contrôle non destructif (CND) par ultrasons qui fonctionne sans contact ni couplant. Le son est généré directement à l'intérieur du matériau adjacent au transducteur. Cette absence de couplant confère au transducteur acoustique électromagnétique un caractère unique pour plusieurs applications :
Faisceau normal (zéro degré)
Caractéristiques
- Direction de propagation : Perpendiculaire à la paroi d'entrée.
- Configuration du capteur : Écho-impulsion (émetteur = récepteur) ou émission-réception (émetteur ≠ récepteur).
- Modes d'ondes : Ondes de cisaillement horizontal et ondes longitudinales dans des fréquences allant de 500 kHz à 10 MHz. Bien que l'EMAT puisse générer des ondes de cisaillement et longitudinales à 0 degré, les ondes de cisaillement (horizontal) sont plus faciles à générer.
- Matériaux inspectés : Métaux ferromagnétiques et non ferromagnétiques.
Applications
- Mesure d'épaisseur.
- Mesure de la corrosion et de l'érosion.
- Détection de défauts, tels que les inclusions, les délaminages et les décollements.
- Mesure de la vitesse acoustique.
- Reconnaissance du sens de laminage.
- Mesure de l'anisotropie et des contraintes.
- Mesure de la nodularité.
- Mesure de la charge des boulons.
Caractère unique du transducteur acoustique électromagnétique (EMAT)
- Sec et sans contact. La distance de travail pratique entre la bobine et la pièce (lift-off) est généralement comprise entre 0 et 3 mm. Un lift-off plus important peut être atteint (jusqu'à 10 mm en laboratoire), selon le matériau, l'équipement et le type d'inspection. Idéal pour les environnements automatisés et chauds.
- Non affecté par les conditions de surface (revêtements, huile, oxyde).
- Maintient les mesures même lorsque la face de la sonde n'est pas parallèle à la pièce. La seule restriction concernant l'angle de la bobine/du capteur provient de la perte de signal due au lift-off ; ainsi, selon l'application, la bobine/le capteur peut être incliné jusqu'à 30º par rapport à la pièce tout en obtenant de bons signaux.
- Capacité à générer de l'énergie d'ondes de cisaillement (transversales horizontales). Les ondes de cisaillement ont une vitesse environ deux fois moindre que celle des ondes longitudinales, offrant une meilleure résolution temporelle (particulièrement importante pour les défauts situés près des parois). Les ondes de cisaillement sont également capables de détecter des défauts parfaitement perpendiculaires à la direction du son et s'atténuent moins que les ondes longitudinales.
- Possibilité de sélectionner la direction de polarisation lors de l'utilisation de bobines de type Racetrack ou Butterfly (voir la section Bobines RF).
- Comme la technologie EMAT ne peut par définition pas utiliser de ligne à retard (ou colonne d'eau), il existe une zone morte d'environ 4 µs (équivalente à environ 6 mm de matériau).
- Cette zone morte peut être contournée en présence de parois parallèles en s'appuyant sur le deuxième rebond sur la paroi pour effectuer l'inspection.
Faisceau angulaire (y compris multi-éléments)
Caractéristiques
- Direction de propagation : Selon un angle par rapport à la paroi d'entrée.
- Configuration du capteur : Écho-impulsion ou émission-réception, y compris multi-éléments.
- Modes d'ondes : Cisaillement horizontal et vertical à des angles de 10º à 80º, avec des fréquences allant de 500 kHz à 10 MHz.
- Matériaux inspectés : Métaux ferromagnétiques et non ferromagnétiques.
Applications
- Détection de défauts.
- Mesure de la corrosion et de l'érosion.
- Détection des dommages liés à l'hydrogène et de la corrosion par piqûres.
- Inspection des soudures austénitiques sur parois épaisses (> 0,5 po ou 13 mm).
- Inspection des soudures en cours de réalisation (par exemple, soudage à l'arc sous flux).
- Détection de défauts volumétriques.
Spécificités du transducteur acoustique électromagnétique (EMAT)
- Technologie sèche et sans contact (jusqu'à 2,5 mm de décollement selon l'application et la fréquence). Idéal pour les environnements automatisés et à haute température.
- Insensible aux conditions de surface (revêtements, huile, oxydes). Capable d'inspecter des surfaces fortement corrodées par piqûres.
- Bien qu'il soit facile de générer de l'énergie par ondes de cisaillement verticales inclinées à l'aide d'angles de réfraction sur des transducteurs piézoélectriques (PZT), les ondes de cisaillement horizontales inclinées ne se propagent pas dans les couplants à haute densité ; elles sont donc difficiles à générer et exclues des applications nécessitant le balayage de la sonde.
- La polarité de l'énergie (verticale ou horizontale) est importante, car les ondes de cisaillement ne changent pas de mode lorsqu'elles frappent des surfaces parallèles à la direction de polarisation. Les ondes de cisaillement horizontales sont donc particulièrement adaptées à l'inspection des soudures austénitiques et d'autres matériaux présentant des structures de grains dendritiques.
- Inspection à des températures allant jusqu'à 750 ºC (1 382 ºF).
Ondes guidées
Caractéristiques
- Direction de propagation : Parallèle à la paroi d'entrée et dans les limites des parois supérieure et inférieure. Limitée à une épaisseur de plaque d'environ 13 mm (0,5 po) pour la détection des défauts internes.
- Configuration du capteur : Écho-impulsion ou émission-réception.
- Modes d'ondes : Cisaillement horizontal à 90º, ondes de Lamb et ondes de Rayleigh dans des fréquences allant de 50 kHz à 10 MHz.
- Matériaux inspectés : Métaux ferromagnétiques et non ferromagnétiques.
Applications
- Inspection de soudures sur tôles minces.
- Détection de défauts dans les plaques, les tubes et les tiges.
- Mesure de la corrosion et de l'érosion.
- Caractérisation des propriétés des matériaux (par ex. mesure de la vitesse acoustique).
Unicité du transducteur acoustique électromagnétique (EMAT)
- À sec et sans contact (jusqu'à 2,5 mm de décollement selon la fréquence et le type d'application). Idéal pour les environnements automatisés.
- Insensible aux conditions de surface (revêtements, huile, oxyde).
- Capacité à normaliser le signal pour un auto-étalonnage automatique et continu.
- Moins sensible au positionnement de la sonde. Particulièrement adapté à l'inspection automatisée des soudures.
- Capacité à concentrer l'énergie sur les limites extérieures ou au centre du matériau pour être plus ou moins sensible aux défauts de surface ou internes (par ex. pour éviter ou ignorer la racine et la surépaisseur de soudure lors de l'inspection).
