Contrôle par courants de Foucault avec CIVA

CIVA ET propose trois modules de simulation :

  • "Calcul de champ" , qui permet de prédire :
    • Les densités des courants de Foucault et le champ électrique induit par une sonde ET dans un composant conducteur
    • L'Induction Magnétique générée par une sonde ET dans le composant, l'air ou dans la sonde même
    • Les diagrammes d’impédance en fréquences de la sonde ET
    • Le signal de lift-off de la sonde ET
  • "Simulation d'Inspection 3D", afin de simuler l'inspection de pièces à contrôler incluant divers types de défauts
  • "Simulation d'Inspection 2D Cyl.", afin de simuler l’inspection par sonde axiale ou bobine encerclante de pièces axisymétriques (tube droit ou profil CAO, potentiellement hétérogène) contenant des défauts axisymétriques (par exemple une gorge circonférentielle dans un tube).

 

Exemples de simulation

 


 

Pièce

Géométries paramétriques et profil CAO 2D

L'interface graphique permet à l'utilisateur de définir les géométries de pièces suivantes :

  • Module Calcul de Champ : Pièce plane (potentiellement multicouches) ou cylindrique
  • Simulation d'Inspection 3D : Pièce plane (potentiellement multicouches), cylindrique et plaques rivetées multicouches
  • Simulation d'inspection 2D Cyl. : Pièce cylindrique, dudgeonnage (tube avec plaque de partition), ou profil CAO 2D homogène ou hétérogène.

 




Géométries de pièces disponibles : Cylindre, Plaque, Plaque rivetée, dudgeonnage, tube à profil CAO 2D, tube avec éléments externes défiis par CAO 2D hétérogène (dépôt, plaque support externe, etc)

 

Matériaux

L’utilisateur doit définir la conductivité et la perméabilité relative de la pièce inspectée (valeurs constantes). Il est aussi possible de sélectionner un matériau parmi une liste prédéfinie d’une vingtaine de métaux classiques.

 

Capteurs

La modélisation ET propose une bibliothèque de différents types de sondes :

  • Pour l’inspection de plaques et plaques rivetées: de nombreuses géométries de bobines sont disponibles (cylindrique, rectangulaire, « bobine en D », « bobine circuit », « bobine serpentin », bobines spirales circulaires ou rectangulaires (pancake), +Point-like (i.e. sonde à enroulements orthogonaux préparamétrée), Rototest-like
  • Pour l’inspection de tubes : sondes ponctuelles de différentes formes (comme décrites précédemment) incluant la sonde +Point-like et Rototest-like, et également des sondes axiales encerclées, encerclantes et sectorielles (appelées également segmentaires ou partielles).
  • Sondes magnétiques de type GMR,
  • Sondes ECA (pour Eddy Current Arrays ou capteur en réseau) paramétrables pour inspection de surface (sur plaque) et  sonde X-probe like préparamétrée en configuration tube
  • Sondes EMAT mono ou multiéléments (calcul des forces de Lorentz pour export vers le module UT ou GWT)

Un noyau de ferrite peut être ajouté à une bobine. Il peut être de géométrie cylindrique, en forme de "C", de "E" ou de "U". Les sondes +Point-like  et Rototest sont également pourvus de leur noyau de ferrite (respectivement en « + » et en « D »).Un anneau de blindage peut aussi être représenté.
Une bague de blindage peut également être représentée.

CIVA permet à l'utilisateur de simuler des canaux multi-capteurs et multi-fréquences. Différentes voies d’acquisition peuvent être définies dans une même simulation : absolues, différentielles, émetteur / récepteur séparés, pour une ou plusieurs fréquences.

Différents phénomènes comme des variations de lift-of ou d’angle de tilt de la sonde, ou des décentrages de sonde en configuration tube peuvent être pris en compte. 

 

 

Différentes configurations de sondes ET dans CIVA : de nombreuses géométries de bobines sont disponibles, des sondes ponctuelles ou des bobines dans les tubes, des sondes sectorielles, à noyau en U, ECA (Eddy Current Arrays ou capteur en réseau), +Point like, Rototest like

 

 

Défauts

Différents défauts peuvent être définis et positionnés dans la pièce inspectée :

  • Trous à Fond Plat dans les tubes et les plaques
  • Entaille longitudinale ou transversale dans les tubes
  • Gorges internes ou externes dans les tubes, dudgeonnages et profil CAO2D,
  • Entailles parallélépipèdiques dans les plaques et plaques rivetées
  • Entailles semi-elliptiques ou quart d'ellipse dans les plaques et plaques rivetées
  • Méplats dans les tubes.

Les défauts peuvent être constitués de vide (manque de matière), métalliques (inclusions) de conductivité inférieure par rapport au milieu environnant, ou de vide partiellement remplis par le matériau environnant (défaut de type « Pont de matière »).

Les entailles dans les plaques peuvent présenter un angle de skew. Plusieurs défauts peuvent être combinés (e.g. entrecroisés), pouvant ainsi former un profil de défaut complexe.

Ils peuvent être débouchants (i.e. positionnés sur la face interne ou opposée) ou sous-jacents (inclus à l'intérieur de la pièce de travail avec un ligament défini).

 


 

Résultats

Calculs de champ et d'impédance dans une pièce plane  ou cylindrique sans défaut

Le module de calcul de champ propose un outil de calcul analytique rapide pour pièces planes et cylindriques sans défaut. Différentes quantités physiques peuvent être affichées après calcul : la densité des courants de Foucault, le champ électrique ou l'induction magnétique. Le diagramme d'impédance normalisée d'une sonde peut être tracé pour différentes fréquences de travail facilitant la détermination de la fréquence de travail optimale dans une configuration donnée.

Le signal de lift-off (i.e. changement d'impédance dû à la variation du lift-off) dans le plan d'impédance peut également être calculé et affiché.

 







Certains résultats disponibles dans le module Calcul de champ : courants de Foucault induits dans la pièce, induction magnétique dans le capteur, réponse fréquentielle de la sonde (diagramme d'impédance normalisée), signal de lift-off

 

Simulation d'inspection 3D

Dans le module de Simulation d'inspection 3D, l'utilisateur peut simuler l'inspection de tubes, de pièces planes ou de plaques rivetées présentant des défauts. Le balayage des capteurs peut suivre des trajectoires axiales, transversales ou hélicoïdales.

Dans les pièces planes ou plaques rivetées, plusieurs matériaux de conductivités différentes (mais non ferromagnétiques) peuvent être définis dans les différentes couches. . L’utilisateur peut définir plusieurs défauts, éventuellement combinés et présentant un angle de skew.

Dans ce module, les pièces tubulaires sont homogène (un seul matériau défini). Celui-ci peut être ferromagnétique. En particulier, CIVA peut modéliser la technique de champ lointain pour les inspections de tubes ferromagnétiques (Remote Field Technique, RFT).

Un mode multi-voies offre la possibilité de calculer en un seul fichier de simulation, plusieurs canaux d'acquisition (mode absolu, différentiel...) pour une ou différentes fréquences.

 



Simulation d'inspection Courants de Foucault : inspection de tube avec une sonde rotative, inspection avec une fissure complexe

 

Un outil de post-traitement dédié affiche le signal de variation d'impédance dû à la présence du ou des défaut(s). Les résultats sont affichés selon une image Cscan codée en couleur et avec des courbes conventionnelles dans le plan d'impédance. L'environnement permet d'accéder aux résultats classiques de l'analyse ET (amplitude, phase, voies X et Y, plan d'impédance) ainsi que d'autres outils de traitement des données : étalonnage, combinaison de fréquences, interpolation, équilibrage et filtrage.

 





Environnement d'analyse : C-scan, Plan d'impédance, affichage des différents canaux

 

CIVA peut également simuler les Courants de Foucault Pulsés (PEC), technique utilisée principalement pour la recherché de corrosion ou autres applications impliquant de grands lift-off  et des inspections en profondeur. Différents profils d’impulsion peuvent être définis. Le signal reçu peut être calculé pour plusieurs types de configurations de sondes. L’analyse est faite ensuite sur la base de plusieurs quantités et graphes (C-Scan, A-Scan, analyse de la constant de temps de la décroissance des courants induits, etc.).

 



Configurations CF pulsés

 

Pour comprendre et quantifier l’impact des paramètres influents sur une inspection CND, la realisation d’études paramétriques dans CIVA est particulièrement adaptée car il est facile et rapide de modifier et piloter ces différents paramètres. Basé sur un premier ensemble de calculs, des métamodèles peuvent aussi être construits par CIVA, ce qui permet d’apporter une quantité importante de nouveaux résultats à l’utilisateur en temps réel, ainsi que des outils d’analyse puissants tels que graphiques d'analyse multiparamétriques ou d'analyse de sensibilité pour évaluer l’impact relatif des paramètres influents.

Il est possible de calculer des courbes et faisceaux de courbes POD (Probability Of Detection), en prenant en compte les paramètres d’entrée incertains définis par l’utilisateur. Ces courbes POD peuvent être alimentées par des simulations classiques ou bien des résultats issus du métamodèle.

 

Simulation d'inspection 2D Cyl.

Dans le module de Simulation d’inspection 2D Cylindrique, l'utilisateur peut simuler l'inspection de géométrie à symétrie de révolution (axisymétrique), qui peuvent être revêtues, et aussi des géométries non-canoniques comme des dudgeonnages ou des profils de tubes irréguliers définis par un fichier CAO 2D (en important un fichier CAO ou bien en dessinant un profil CAO dans l’éditeur intégré à CIVA). Le profil CAO peut être hétérogène, il est ainsi possible de définir, par exemple, des dépôts ou des plaques support en paroi externe des tubes.

Le capteur et le défaut doivent également être de révolution (sonde axiale ou bobine encerclante). Un balayage linéaire peut être simulé et les résultats sont fournis dans le plan d'impédance ou pour les voies X et Y en fonction de la position de la sonde.

 



Inspection d'une zone de transition de dudegeonnage dans un tube GV
 
 


Configuration de tube avec dépôt de cuivre ou avec plaque entretoise pleine dans un tube GV