Modes d'ondes EMAT

La technologie EMAT permet de générer tous les modes d'ondes utilisés en contrôle ultrasonore, y compris certains modes très difficiles, voire impossibles à obtenir avec des traducteurs piézoélectriques conventionnels. Le tableau ci-dessous résume les types d'ondes et les techniques disponibles selon les applications.

1 Génération limitée à l'EMAT pour des raisons pratiques
2 Particulièrement adapté à la génération par EMAT

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 les deux types d'ondes à 0 degré, les ondes de cisaillement (horizontal) sont plus faciles à produire.
• Matériaux inspectés : Métaux ferromagnétiques et non ferromagnétiques.

Applications

• Mesure d'épaisseur.
• Mesure de corrosion et d'érosion.
• Détection de défauts, tels que les inclusions, les délaminages et les décollements.
• Mesure de la vitesse acoustique.
• Identification du sens de laminage.
• Mesure de l'anisotropie et des contraintes.
• Mesure de la nodularité.
• Mesure de la tension de boulonnage.

Spécificités du traducteur électromagnétique acoustique (EMAT)

• Technologie sèche 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 à haute température.
• Insensible aux 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 décollement (lift-off) ; selon l'application, la bobine/le capteur peut être incliné jusqu'à 30º par rapport à la pièce tout en obtenant de bons signaux.
• Capable de générer une énergie d'onde de cisaillement (transversale horizontale). 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 proches 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 l'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 écho de 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 pendant le soudage (par ex. soudage à l'arc sous flux).
• Détection de défauts volumétriques.

Caractère unique du transducteur électromagnétique acoustique (EMAT)

• Sec et sans contact (décollement jusqu'à 2,5 mm 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.
• Bien qu'il soit facile de générer de l'énergie par ondes transversales verticales inclinées à l'aide d'angles de réfraction sur des transducteurs piézoélectriques (PZT), les ondes transversales horizontales inclinées ne se propagent pas dans les couplants à haute densité, ce qui rend leur génération difficile et les exclut des applications nécessitant un balayage de la sonde.
• La polarité de l'énergie (verticale ou horizontale) est importante, car les ondes transversales ne subissent pas de conversion de mode lorsqu'elles frappent des surfaces parallèles à la direction de polarisation. Les ondes transversales horizontales sont donc particulièrement adaptées à l'inspection des soudures austénitiques et d'autres matériaux à structure granulaire dendritique.
• 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 : Transversales horizontales 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).

Spécificités du transducteur acoustique électromagnétique (EMAT)

• Sec et sans contact (décollement jusqu'à 2,5 mm selon la fréquence et le type d'application). Idéal pour les environnements automatisés.
• Insensible aux conditions de surface (revêtements, huile, oxydes).
• 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 moduler la sensibilité aux défauts de surface ou internes (par exemple, pour éviter ou ignorer la racine et la surépaisseur lors de l'inspection des soudures).