ISO 12715:2014

Non-destructive testing — Ultrasonic testing — Reference blocks and test procedures for the characterization of contact probe sound beams

ISO 12715:2014 introduces two metal reference blocks, the hemicylindrical-stepped (HS) block and the side-drilled-hole (SDH) block. ISO 12715:2014 establishes procedures for measuring the sound beam profiles generated by probes in contact with the test object. The probes include straight-beam, angle-beam (refracted compressional and refracted shear wave), focused beam, and dual-element probes. The side dimension of the probe has to be no greater than 25 mm. The methodology of ISO 12715:2014 provides guidelines for probes to be used for different metals including forged or rolled steel, aluminium, or titanium alloy products. The frequency range of the probes used in ISO 12715:2014 extends from 1 MHz to 15 MHz, where 1 MHz to 5 MHz is best suited for steels and 5 MHz to 15 MHz is best for fine grain structured alloys such as aluminium products.

Essais non destructifs — Contrôles par ultrasons — Blocs de référence et modes opératoires des essais pour la caractérisation des faisceaux des traducteurs utilisés dans les contrôles par contact

ISO 12715:2014 définit deux blocs de référence en métal: le bloc en demi-cylindre à gradins (HS) et le bloc à réflecteurs cylindriques (SDH). ISO 12715:2014 décrit les modes opératoires permettant de mesurer le profil des faisceaux acoustiques générés par les traducteurs en contact avec l'objet contrôlé. Parmi les traducteurs utilisés, on compte les traducteurs droits, les traducteurs d'angle (ondes de compression et de cisaillement réfractées), les traducteurs focalisés et les traducteurs à émetteur et récepteur séparés. La longueur du traducteur ne doit pas être supérieure à 25 mm. ISO 12715:2014 inclut dans sa méthodologie des lignes directrices relatives à l'utilisation de traducteurs utilisés avec différents types de métaux, y compris les pièces forgées ou laminées en acier ou en alliage d'aluminium et de titane. Le domaine de fréquences des traducteurs utilisés dans ISO 12715:2014 s'étend de 1 MHz à 15 MHz (le contrôle des aciers s'effectuant entre 1 MHz et 5 MHz, et celui des pièces à grains fins, telles que les pièces en aluminium, entre 5 MHz et 15 MHz).

General Information

• Status: Withdrawn
• Publication Date: 15-Jun-2014
• ICS: 19.100 - Non-destructive testing
• Technical Committee: ISO/TC 135/SC 3 - Ultrasonic testing
• Drafting Committee: ISO/TC 135/SC 3 - Ultrasonic testing
• Current Stage: 9599 - Withdrawal of International Standard
• Completion Date: 25-Jan-2022

Relations

• Revises: ISO 12715:1999 - Ultrasonic non-destructive testing — Reference blocks and test procedures for the characterization of contact search unit beam profiles
• Effective Date: 17-Jul-2010

Standards Content (Sample)

МЕЖДУНАРОДНЫЙ ISO
СТАНДАРТ 12715
Второе издание
2014-06-15

Неразрушающий контроль.
Ультразвуковой контроль.
Стандартные образцы и методики
испытаний для определения
характеристик ультразвукового пучка
контактных преобразователей
Non-destructive testing — Ultrasonic testing — Reference blocks
and test procedures for the characterization of contact probe
sound beams



Ответственность за подготовку русской версии несёт GOST R
(Российская Федерация) в соответствии со статьёй 18.1 Устава ISO
Ссылочный номер
ISO 12715:2014(R)
©
ISO 2014

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ISO 12715:2014(R)

ДОКУМЕНТ ЗАЩИЩЕН АВТОРСКИМ ПРАВОМ


© ISO 2014
Все права сохраняются. Если не указано иное, никакую часть настоящей публикации нельзя копировать или использовать в
какой-либо форме или каким-либо электронным или механическим способом, включая фотокопии и микрофильмы, пересылку по
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Опубликовано в Швейцарии

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ISO 12715:2014(R)
Содержание Страница
Предисловие . iv
Введение . v
1 Область применения . 1
2 Нормативные ссылки . 1
3 Термины и определения . 1
4 Символы и сокращенные термины . 2
4.1 Символы . 2
4.1 Сокращенные термины . 3
5 Описание стандартных образцов . 3
5.1 Общее положение . 3
5.2 Полуцилиндрический ступенчатый образец . 3
5.3 Образец с боковыми цилиндрическими отверстиями (SDH) . 5
6 Методы и процедуры . 6
6.1 Прямые преобразователи (обычные преобразователи) . 6
6.2 Наклонный преобразователь . 9
6.3 Раздельно-совмещенный преобразователь (с двумя пьезоэлементами) . 16
Приложение A (нормативное) Настройка временной оси (регулировка диапазона). 19
Приложение B (нормативное) Профиль пролетного времени ультразвукового пучка . 21
Приложение С (информативное) Угол скоса (или отклонения от опорного направления),
разрешение дальнего и ближнего поля . 23
Библиография . 24

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ISO 12715:2011(R)
Предисловие
Международная организация по стандартизации (ISO) является всемирной федерацией национальных
организаций по стандартизации (комитетов-членов ISO). Разработка международных стандартов
обычно осуществляется техническими комитетами ISO. Каждый комитет-член, заинтересованный в
деятельности, для которой был создан технический комитет, имеет право быть представленным в этом
комитете. Международные правительственные и неправительственные организации, имеющие связи с
ISO, также принимают участие в работах. ISO работает в тесном сотрудничестве с Международной
электротехнической комиссией (IEC) по всем вопросам стандартизации в области электротехники.
Методики, использованные для разработки данного документа и те, которые предназначены для их
дальнейшего сохранения, описаны в Части 1 Директив ISO/IEC. Особенно следует указывать
различные критерии утверждения, необходимые для разных типов документов ISO. Данный документ
составлен в соответствии с редакторскими правилами Части 2 Директив ISO/IEC
(см. www.iso.org/directives).
Следует иметь в виду, что некоторые элементы этого документа могут быть объектом патентных прав.
Организация ISO не должна нести ответственность за идентификацию какого-либо одного или всех
патентных прав. Детали любого патентного права, идентифицированного при разработке документа
должны находиться во Введении и/или в перечне полученных патентных заявок ISO
(см. www.iso.org/patents).
Любое фирменное наименование, используемое в этом документе, является информацией для
удобства пользователей и не является одобрением.
О толковании значения специфических терминов ISO и выражений, относящихся к оценке
соответствия, а также информации о строгом соблюдении ISO принципов ВТО в отношении
Технических барьеров в торговле (TBT) см. следующую ссылку URL: Foreword — Supplementary
information.
Комитетом, ответственным за данный документ является ISO/TC 135, Неразрушающий контроль,
Подкомитет SC 3, Ультразвуковой контроль.
Настоящее второе издание отменяет и заменяет первое издание (ISO 12715:1999), которое
пересмотрено технически.
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ISO 12715:2014(R)
Введение
При ультразвуковом неразрушающем контроле часто проводятся эхо импульсные контактные
испытания с применением прямого преобразователя (известного как обычный преобразователь),
наклонного преобразователя или раздельно-совмещенного преобразователя (известного как
преобразователь с двумя пьезоэлементами). Чтобы достоверно обнаружить и характеризовать
отражатель внутри материала, необходимо определить ультразвуковой пучок (профиль луча),
созданный преобразователем в контакте с испытуемым предметом. Настоящим международным
стандартом устанавливаются два металлических стандартных образца, которые пригодны для разных
металлических изделий из кованой или катаной стали, алюминиевых и титановых сплавов. Диапазон
частот преобразователей, применяемых в данном международном стандарте, от 1 MГц до 15 MГц. В
зависимости от структуры оцениваемых материалов обычно лучше всего подходит для стальных
изделий частота от 1 MГц до 5 MГц, а от 5 MГц до 15 MГц для алюминиевых и титановых сплавов.
Из двух введенных стандартных образцов один представляют собой ступенчатый полуцилиндр (HS), а
другой образец с боковыми цилиндрическими отверстиями (SDH), по которым можно измерять
профили пучка, созданные прямым, наклонным, фокусирующим, угловым, раздельно-совмещеннным
преобразователем. Настоящий международный стандарт устанавливает методы и процедуры для
определения характеристик профилей пучка преобразователя в металлах.
При эхо-импульсных испытаниях отраженный импульс (эхо) используется для обнаружения
несплошности, присутствующей в материале. Несплошности (такие, как пористость, пустоты или
трещины разных размеров и форм) могут располагаться близко к поверхности или глубоко внутри, или
тесно прижатыми друг к другу и ориентироваться под разными углами. При падении ультразвукового
импульса на такие несплошности он может отразится или преломиться в виде продольной волны
(волны сжатия) или поперечной волны (волны сдвига), или обеих волн, с возможными
многочисленными отражениями и преломлениями. Чтобы точно характеризовать расположение,
размер и форму несплошности внутри материала, необходимо определить ультразвуковой пучок,
переданный и полученный преобразователем и дефектоскопом.
Звуковой пучок внутри твердого тела, созданный преобразователем при контактном испытании,
зависит от типа, размера и ширины частотной полосы преобразователя, как и от других параметров,
таких как фокусирование, угол преломления луча в испытуемом объекте, свойства материала и
характеристики ультразвукового дефектоскопа.
Стандарт ISO 2400 устанавливает стальной эталонный блок, известный как калибровочный блок № 1.
Для испытаний прямым преобразователем этот блок используется, например, для проверки или
установления ближнего разрешения, дальнего разрешения и линейности временной оси
(горизонтальной) испытательного оборудования. Для испытаний наклонным преобразователем блок
используется для определения точки выхода пучка и угла преломления пучка. Этот блок обеспечивает
возможность определения скоростей продольной волны (сжатия) и поперечной волны (сдвига) в
испытуемом материале.
В стандарте ISO 7963 установлен малый стальной блок, известный как калибровочный блок № 2,
который очень удобен для применения в полевых условиях. В стандарте ISO 7963 даны руководящие
указания по выбору материала, подготовке и допускам на механическую обработку эталонного блока.
В стандарте приведены методики для тестирования настроек сигналов угла преломления и
чувствительности.
Ультразвуковой пучок прямого преобразователя может рассчитываться или измеряться при испытании
погружением в соответствии с методикой, приведенной в ISO 10375.
В добавление к ISO 2400 и ISO 7963, настоящий международный стандарт вводит два ультразвуковых
стандартных образца и представляет методологию их использования для установления профилей
ультразвуковых пучков или профилей пучков при контактных испытаниях.
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ISO 12715:2011(R)
Задачи настоящего международного стандарта:
— определить акустические оси преобразователя так, чтобы провести не противоречащие
испытания,
— установить полный профиль ультразвукового пучка внутри металлов для преобразователей обоих
типов, прямого и наклонного, включая фокусирующие и раздельно-совмещенные
преобразователи,
— дать метод для расчета правильного угла преломления, когда наклонный преобразователь,
предназначенный для использования в стали, должен применяться в других, а не стальных
материалах,
— обеспечить возможность измерения профиля пучка для будущих применений, таких как
электромагнитный акустический преобразователь (EMAT),
— обеспечить возможность для измерений поперечного профиля наклонного пучка,
— обеспечить средства для калибровки длительности развертки с наклонными преобразователями,
применяемыми с ультразвуковыми системами обработки изображений (см. Приложение A),
— обеспечить средства для измерений пролетного времени (TOF) профилей пучка для
преобразователей, применяемых с ультразвуковыми системами обработки изображений (см.
Приложение B),
— представить ручной метод и использование механического сканнера и системы обработки
изображения UT для получения как амплитуды, так и пролетно-временных (TOF) профилей пучка
(см. Рисунок B.1), и
— обеспечить средства для определения угла скоса (отклонения от опорного направления),
разрешения в дальнем и ближнем поле наклонных преобразователей (см. Приложение C).

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МЕЖДУНАРОДНЫЙ СТАНДАРТ ISO 12715:2014(R)

Неразрушающий контроль. Ультразвуковой контроль.
Стандартные образцы и методики испытаний для
определения характеристик ультразвукового пучка
контактных преобразователей
1 Область применения
Данный международный стандарт вводит два стандартных металлических образца,
полуцилиндрический ступенчатый образец и образец с боковыми цилиндрическими отверстиями (SDH).
Стандарт устанавливает методики измерения профилей ультразвуковых пучков, создаваемых
преобразователями, контактирующими с испытываемым объектом. К этим преобразователям
относятся прямые, наклонные (преломленная компрессионная волна и преломленная волна сдвига),
фокусирующие и раздельно-совмещенные преобразователи. Размер стороны преобразователя
должен быть не более 25 мм.
В методологии данного международного стандарта даны руководящие указания для преобразователей,
используемых для разных металлов, включая кованую и катаную сталь, алюминий или изделия из
титановых сплавов. Частотный диапазон преобразователей, применяемый в настоящем
международном стандарте от 1 МГц до 15 МГц, для сталей более пригоден 1 МГц до 5 МГц, а для
мелкозернистых структурированных сплавов, таких как алюминиевые изделия, лучше 5 МГц до 15 МГц.
Если настоящий международный стандарт применяется для не стальных материалов, пользователи
должны обращать внимание на то, что скорости волн в таких материалах могут отличаться от
скоростей в сталях, и наклонные преобразователи пучка обычно разработаны для применений на
стали. Закон преломления Снеллиуса (Snell's) описан в данном международном стандарте, поэтому
можно рассчитать правильные углы преломления в других однородных и мелкозернистых материалах.
Настоящий международный стандарт применяется к ультразвуковым наклонным преобразователям
практически под всеми углами (от 0° до 70°) и к фокусирующим и раздельно-совмещенным
преобразователям. Настоящий международный стандарт не применяется к преобразователям
поверхностных волн Релея.
Данный международный стандарт не применяется для оценки размеров эквивалентных дефектов, для
которых требуется стандартные образцы с плоскодонными отверстиями. Данный международный
стандарт не устанавливает критерий приемки, а устанавливает технический базис для критерия,
который может определяться пользователями.
2 Нормативные ссылки
Следующие ссылочные нормативные документы являются обязательными для применения настоящего документа.
Для жестких ссылок применяется только цитируемое издание документа. Для плавающих ссылок необходимо
использовать самое последнее издание нормативного ссылочного документа (включая любые изменения).
ISO 5577, Неразрушающий контроль. Ультразвуковой контроль. Словарь
ISO 7963, Неразрушающий контроль. Ультразвуковой контроль. Технические условия для
эталонного образца № 2
3 Термины и определения
Для данного документа применяются термины и определения, приведенные в ISO 5577.
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ISO 12715:2011(R)
4 Символы и сокращенные термины
4.1 Символы
Для данного документа применяются следующие символы.
Символ Обозначение Единица
максимальная амплитуда отраженного сигнала дБ
A
ширина пучка на фокусном расстоянии мм
Fw
F фокусное расстояние мм
D
фокальная зона мм
FL
расстояние вдоль испытуемой поверхности от точки выхода преобразователя до мм
Hi
a
i –того отверстия
Lx, Ly, Lz оси преобразователя —
b
R радиус восьми боковых цилиндрических отверстий мм
t1 время от полуступенчатой поверхности 1 с
t2 время от полуступенчатой поверхности 2 с
td время задержки с
vl скорость продольной (компрессионной) волны в испытуемом объекте мм/с
vs скорость поперечной (сдвиговой) волны в испытуемом объекте мм/с
vw скорость продольной (компрессионной) волны в материале призмы мм/с
x, y, z оси стандартного образца (плоскость x-y, поверхность; z, перпендикуляр к мм
поверхности и под ней)
y расстояние по оси y от i-того отверстия до положения максимальной амплитуды эхо мм
i
c
сигнала преобразователя
yi1, yi2 положения по оси y двух точек падения сигнала 6 дБ —
d c
zi глубина центра i-того отверстия от одной из боковых поверхностей образца SDH мм
zβ продольная ось пучка ультразвукового наклонного преобразователя —
zβi расстояние по оси пучка от точки выхода преобразователя до центра i-того мм
отверстия
z поперечная ось пучка наклонного преобразователя —
βL
α угол падения (угол призмы) °
w
угол преломления, рефракции (угол луча) °

β угол преломления продольной (компрессионной) волны в испытуемом объекте °
l
β угол преломления поперечной (сдвиговой) волны в испытуемом объекте °
s
e
 Угол скоса (отклонения от опорного направления) °
a
i = 1, 2, 3…
b
Диаметр равен 1,5 мм.
c
i = 2, 3…
d
T-, B-, R-, и L- поверхности.
e
См. ISO 10375:1997, Рисунок 4.
2 © ISO 2014 – Все права сохраняются

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ISO 12715:2014(R)
4.1 Сокращенные термины
FSH полноэкранная высота координатной сетки дисплея
HS ступенчатый полуцилиндр
IP начальный импульс
P преобразователи
Pi положение преобразователя на стандартном образце
R соединитель приемника
SDH боковое цилиндрическое отверстие
SDH i-тое боковое цилиндрическое отверстие
i
B-поверхность донная поверхность образца SDH
F поверхность передняя поверхность образца SDH
L- поверхность левая поверхность образца SDH
R- поверхность правая поверхность образца SDH
T- поверхность верхняя поверхность образца SDH
T соединитель передатчика
5 Описание стандартных образцов
5.1 Общее положение
Оба стандартных образца данного международного стандарта изготавливаются из металла. Они
изготавливаются из материала, имеющего акустические свойства подобные или эквивалентные
свойствам испытуемого объекта. Общие требования к допускам на механическую обработку образцов,
шероховатости поверхности и к гравированной шкале должны соответствовать заявленным в ISO 7963.
Геометрия и размеры обоих образцов установлены в 5.2 и 5.3.
5.2 Полуцилиндрический ступенчатый образец
На Рисунке 1 показаны размеры образца HS. Он должен механически обрабатываться из сплошного
цилиндра. После получения после обработки формы ступенчатого цилиндра, он разрезается вдоль
продольной оси и обрабатывается до заданной чистоты поверхности. Радиусы ступенек цилиндра-
20 мм, 40 мм, 50 мм, 80 мм, 100 мм и паза 85 мм и 91 мм. Ширина ступенек с радиусом от 20 мм до
80 мм — 25 мм; ширина ступени с радиусом 100 мм — 30 мм; ширина паза с радиусом 85 мм — 2 мм,
ширина паза с радиусом 91 мм — 28 мм. На плоской поверхности гравируются линия вдоль
центрального сечения паза (ось x), центральная линия, симметрично делящая образец HS (ось y), и
пограничные линии между соседними ступенями. При использовании образец должен оставаться на
соответствующей опоре. Рама опоры не должна оказывать никакого механического повреждения
образцу, ни акустического эффекта затухания вследствие поддержки.
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ISO 12715:2011(R)
Размеры в миллиметрах

Обозначение
1 Центральная линия паза
2 Передняя поверхность
3 Наклонный ультразвуковой преобразователь
Рисунок 1 — Полуцилиндрический ступенчатый образец (HS)
4 © ISO 2014 – Все права сохраняются

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ISO 12715:2014(R)
5.3 Образец с боковыми цилиндрическими отверстиями (SDH)
На Рисунке 2 показаны размеры образца SDH.Он имеет длину 300 мм, ширину 25 мм, высоту 100 мм и
восемь одинаковых боковых цилиндрических отверстий диаметром 1,5 мм. Они обозначаются как
SDH , SDH , SDH , SDH , SDH , SDH , SDH , и SDH Продольная ось отверстий должна быть
2 3 4 5 10 20 30 456.
параллельна верхней и нижней поверхностям образца. Поверхности образца обозначаются как T-
(верх), B- (низ), R- (правая) и L- (левая), и F- (фронтальная) поверхность, которая относится либо к
боковым, либо к широким поверхностям. Положение отверстия измеряется от центрального отверстия
до верха, низа или торцевой поверхности образца. Выгравированные короткие (малые) линии на
кромке поверхностей F- и T- указывают на положение центральных линий SDH. Расположение SDH
456
гравируется на всех поверхностях T-, B-, R-, и F-. Кроме отверстия SDH , номер, присвоенный SDH,
456
указывает расстояние центра отверстия до T-поверхности. Например, расстояние от центра
поверхности SDH до T-поверхности равно 2 мм. Расстояния от центра SDH до B
...

INTERNATIONAL ISO
STANDARD 12715
Second edition
2014-06-15
Non-destructive testing — Ultrasonic
testing — Reference blocks and test
procedures for the characterization of
contact probe sound beams
Essais non destructifs — Contrôles par ultrasons — Blocs de référence
et modes opératoires des essais pour la caractérisation des faisceaux
des traducteurs utilisés dans les contrôles par contact
Reference number
ISO 12715:2014(E)
©
ISO 2014

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ISO 12715:2014(E)

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the requester.
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Fax + 41 22 749 09 47
E-mail [e-mail]
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Published in Switzerland
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ISO 12715:2014(E)

Contents Page
Foreword .iv
Introduction .v
1 Scope . 1
2 Normative references . 1
3 Terms and definitions . 1
4 Symbols and abbreviated terms . 2
4.1 Symbols . 2
4.2 Abbreviated terms . 3
5 Descriptions of the reference blocks . 3
5.1 General . 3
5.2 Hemicylindrical-stepped block . 3
5.3 Side-drilled-hole block . 5
6 Techniques and procedures . 6
6.1 Straight-beam probes (normal-beam probes) . 6
6.2 Angle-beam probe . 9
6.3 Dual-element probe .16
Annex A (normative) Time base setting (range setting).19
Annex B (normative) Time-of-flight (TOF) beam profile .21
Annex C (informative) Skew (or squint) angle, far-field and near-field resolution .23
Bibliography .24
© ISO 2014 – All rights reserved iii

---------------------- Page: 3 ----------------------
ISO 12715:2014(E)

Foreword
ISO (the International Organization for Standardization) is a worldwide federation of national standards
bodies (ISO member bodies). The work of preparing International Standards is normally carried out
through ISO technical committees. Each member body interested in a subject for which a technical
committee has been established has the right to be represented on that committee. International
organizations, governmental and non-governmental, in liaison with ISO, also take part in the work.
ISO collaborates closely with the International Electrotechnical Commission (IEC) on all matters of
electrotechnical standardization.
The procedures used to develop this document and those intended for its further maintenance are
described in the ISO/IEC Directives, Part 1. In particular the different approval criteria needed for the
different types of ISO documents should be noted. This document was drafted in accordance with the
editorial rules of the ISO/IEC Directives, Part 2 (see www.iso.org/directives).
Attention is drawn to the possibility that some of the elements of this document may be the subject of
patent rights. ISO shall not be held responsible for identifying any or all such patent rights. Details of
any patent rights identified during the development of the document will be in the Introduction and/or
on the ISO list of patent declarations received (see www.iso.org/patents).
Any trade name used in this document is information given for the convenience of users and does not
constitute an endorsement.
For an explanation on the meaning of ISO specific terms and expressions related to conformity
assessment, as well as information about ISO’s adherence to the WTO principles in the Technical Barriers
to Trade (TBT) see the following URL: Foreword - Supplementary information
The committee responsible for this document is ISO/TC 135, Non-destructive testing, Subcommittee
SC 3, Ultrasonic testing.
This second edition cancels and replaces the first edition (ISO 12715:1999), which has been technically
revised.
iv © ISO 2014 – All rights reserved

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ISO 12715:2014(E)

Introduction
In ultrasonic non-destructive testing, pulse-echo contact tests with a straight-beam probe (also known
as a normal-beam probe), an angle-beam probe (also known as an angle probe), or a dual-element probe
(also known as a twin-crystal probe) are often used. To reliably detect and characterize a reflector
inside a material, knowledge of the sound beam (or the beam profile) generated by the probe in contact
with the test object is needed. This International Standard establishes two metal reference blocks to
be adopted for various metals such as forged or rolled steel, aluminium, and titanium alloy products.
The frequency range of the probes used in this International Standard range from 1 MHz to 15 MHz.
Depending on the structure of the materials under evaluation, in general, 1 MHz to 5 MHz is most suitable
for steel products and 5 MHz to 15 MHz is most suitable for aluminium and titanium alloys.
The two reference blocks introduced are the hemicylindrical-stepped (HS) and the side-drilled-hole
(SDH) types, by which the beam profiles generated by straight-beam, focused beam, angle-beam, and
dual-element probes can be measured. This International Standard establishes the techniques and
procedures to be used for the characterization of probe beam profiles in metals.
In pulse-echo ultrasonic tests, the reflected pulse (echo) is used for the detection of discontinuities
existing in a material. The discontinuities (such as porosity, voids, or cracks in different sizes and shapes)
can be located close to the surface or deep inside, or close together and oriented at different angles. An
ultrasonic pulse incident on such discontinuities can reflect or refract into longitudinal (also known as
compressional) or transverse (also known as shear) waves, or both, possibly with multiple reflections
and refractions. In order to accurately characterize the location, size, and shape of a discontinuity inside
a material, it is necessary to know the sound beam transmitted and received by the probe and the
instrument.
The sound beam inside a solid produced by a probe in contact testing depends on the type, size, and
frequency bandwidth of the probe as well as other parameters such as focusing, beam angle of refraction
in the test object, material properties, and characteristics of the ultrasonic instrument.
ISO 2400 establishes a steel reference block, known as calibration block No. 1. For straight-beam tests,
this block is used, for example, for checking or establishing the near-field resolution, far-field resolution,
and time base (or horizontal) linearity of the test equipment. For angle-beam tests, the block is used to
determine the probe index point (probe index) and the angle of refraction (beam angle). This block also
provides a means for determining the longitudinal (compressional) wave and transverse (shear) wave
velocities of the material under test.
ISO 7963 establishes a small steel block, known as the calibration block No. 2, which is quite suitable for
field use. ISO 7963 provides guidelines for material selection, preparation, and mechanical tolerances
of the reference block. It also provides procedures for testing the angle of refraction and sensitivity
settings of the signals.
The sound beam of a straight-beam probe (normal-beam probe) can be calculated or measured in
immersion testing with the procedures given in ISO 10375.
In addition to ISO 2400 and ISO 7963, this International Standard introduces two ultrasonic reference
blocks and provides a general methodology of using these blocks in order to establish the sound beams
or beam profiles in contact tests.
The objectives of this International Standard are to
— determine probe axes so that consistent tests can be performed,
— establish a complete sound beam profile inside metals for probes of both types, straight-beam and
angle-beam, including focused beam and dual-element probes,
— provide a method for calculating the correct angle of refraction when an angle-beam probe designed
for use in steel is to be used in materials other than steel,
© ISO 2014 – All rights reserved v

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ISO 12715:2014(E)

— provide a beam profile measurement capability for future applications, such as an electromagnetic
acoustical transducer (EMAT),
— provide a capability for lateral angle-beam profile measurements,
— provide means for time base calibration with angle-beam probes to be used with ultrasonic imaging
systems (see Annex A),
— provide means for time-of-flight (TOF) beam profile measurements for probes to be used with
ultrasonic imaging systems (see Annex B),
— provide a technique by hand-held method and by using a mechanical scanner and UT imaging system
to obtain both the amplitude and TOF beam profiles (see Figure B.1), and
— provide means for the determination of the skew (or squint) angle, far-field and near-field resolution
of angle-beam probes (see Annex C).
vi © ISO 2014 – All rights reserved

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INTERNATIONAL STANDARD ISO 12715:2014(E)
Non-destructive testing — Ultrasonic testing — Reference
blocks and test procedures for the characterization of
contact probe sound beams
1 Scope
This International Standard introduces two metal reference blocks, the hemicylindrical-stepped (HS)
block and the side-drilled-hole (SDH) block. This International Standard establishes procedures for
measuring the sound beam profiles generated by probes in contact with the test object. The probes
include straight-beam, angle-beam (refracted compressional and refracted shear wave), focused beam,
and dual-element probes. The side dimension of the probe has to be no greater than 25 mm.
The methodology of this International Standard provides guidelines for probes to be used for different
metals including forged or rolled steel, aluminium, or titanium alloy products. The frequency range of
the probes used in this International Standard extends from 1 MHz to 15 MHz, where 1 MHz to 5 MHz
is best suited for steels and 5 MHz to 15 MHz is best for fine grain structured alloys such as aluminium
products.
If this International Standard is to be used for materials other than steels, users should be aware of the
fact that the wave velocities in these materials can be different from that of steels and the angle-beam
probes are normally designed based on the steel applications. Snell’s law of refraction is described in
this International Standard so that correct angles of refraction in other homogeneous and fine-grained
materials can be calculated. This International Standard applies to angle-beam probes of all practical
angles (0° to 70°) and to focused and dual-element probes. This International Standard does not address
the use of surface (Rayleigh) wave probes.
This International Standard does not address the estimation of equivalent defect sizes which requires
reference blocks with flat-bottomed holes. This International Standard establishes no acceptance
criteria, but does establish the technical basis for criteria that can be defined by users.
2 Normative references
The following documents, in whole or in part, are normatively referenced in this document and are
indispensable for its application. For dated references, only the edition cited applies. For undated
references, the latest edition of the referenced document (including any amendments) applies.
ISO 5577, Non-destructive testing — Ultrasonic inspection — Vocabulary
ISO 7963, Non-destructive testing — Ultrasonic testing — Specification for calibration block No. 2
3 Terms and definitions
For the purposes of this document, the terms and definitions given in ISO 5577 apply.
© ISO 2014 – All rights reserved 1

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ISO 12715:2014(E)

4 Symbols and abbreviated terms
4.1 Symbols
For the purposes of this document, the following symbols apply.
Symbol Designation Unit
A peak echo amplitude dB
F beam width at focal distance mm
w
F focal distance mm
D
F focal length mm
L
a
H distance along the test surface from the probe index point to the ith hole mm
i
L , L , L axes of probe —
x y z
b
R radius of the eight side-drilled holes mm
t time from hemi-step surface 1 s
1
t time from hemi-step surface 2 s
2
t time delay s
d
v longitudinal (compressional) wave velocity in the test object mm/s
l
v transverse (shear) wave velocity in the test object mm/s
s
v longitudinal (compressional) wave velocity in the wedge material mm/s
w
x, y, z axes of the reference block (plane of x-y, surface; z, perpendicular to and below the sur- mm
face)
c
y distance along y-axis from the ith hole to the probe location of the peak echo amplitude mm
i
y , y locations along y-axis of the two 6 dB drop points —
i1 i2
d c
z depth of the ith hole centre to one of the side surfaces of the SDH block mm
i
z longitudinal beam axis of the angle-beam probe —
β
c
z distance along the beam axis from the probe index point to the ith hole centre mm
βi
z lateral beam axis of the angle-beam probe —
βL
α incident angle (wedge angle) °
w
β angle of refraction (beam angle) °
β refracted longitudinal (compressional) wave angle in the test object °
l
β refracted transverse (shear) wave angle in the test object °
s
γ
e
skew (or squint) angle °
a
i = 1, 2, 3…
b
Diameter is 1,5 mm.
c
i = 2, 3…
d
T-, B-, R-, and L-, surfaces.
e
See ISO 10375:1997, Figure 4.
2 © ISO 2014 – All rights reserved

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ISO 12715:2014(E)

4.2 Abbreviated terms
FSH full screen height of display graticule
HS hemicylindrical-stepped
IP initial pulse
P probes
P probe position on the reference block
i
R receiver connector
SDH side-drilled hole
SDH ith side-drilled hole
i
B-surface bottom surface of the SDH block
F-surface front surface of the SDH block
L-surface left surface of the SDH block
R-surface right surface of the SDH block
T-surface top surface of the SDH block
T transmitter connector
5 Descriptions of the reference blocks
5.1 General
The two reference blocks in this International Standard are made of metal. The reference blocks shall
be fabricated using a material with acoustical properties similar or equivalent to that of the test object.
The general requirements for the mechanical tolerances of the blocks, surface roughness, and engraved
scale should be the same as stated in ISO 7963. The geometry and dimensions of the two blocks are
specified in 5.2 and 5.3.
5.2 Hemicylindrical-stepped block
Figure 1 shows the dimensions of the HS block. It shall be machined from a solid cylinder. After it is
machined into cylindrical step shape, it is cut along the longitudinal axis and machined to the required
surface finish. The radii of the hemicylindrical steps are 20 mm, 40 mm, 50 mm, 80 mm, 100 mm, and
a slot of 85 mm and 91 mm. The width of the 20 mm to 80 mm radial steps is 25 mm; the width of the
100 mm step is 30 mm; the width of the 85 mm slot is 2 mm and the width of the 91 mm radius step
is 28 mm. A line along the centre section of the slot (the x-axis), a centre line dividing the HS block in
symmetry (the y-axis), and boundary lines between adjacent steps, on the flat surface, shall be engraved.
When in use, the block should rest on an appropriate support. The support frame shall cause neither
mechanical damage to the block nor any acoustical damping effect due to the support.
© ISO 2014 – All rights reserved 3

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ISO 12715:2014(E)

Dimensions in millimetres
Key
1 centre line of slot
2 front surface
3 angle-beam probe
Figure 1 — Hemicylindrical-stepped (HS) block
4 © ISO 2014 – All rights reserved

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ISO 12715:2014(E)

5.3 Side-drilled-hole block
F
...

DRAFT INTERNATIONAL STANDARD ISO/DIS 12715
ISO/TC 135/SC 3 Secretariat: DIN
Voting begins on Voting terminates on

2013-01-10 2013-04-10
INTERNATIONAL ORGANIZATION FOR STANDARDIZATION  •  МЕЖДУНАРОДНАЯ ОРГАНИЗАЦИЯ ПО СТАНДАРТИЗАЦИИ  •  ORGANISATION INTERNATIONALE DE NORMALISATION


Non-destructive testing — Ultrasonic testing — Reference
blocks and test procedures for the characterization of contact
probe sound beams
Contrôles non-destructifs — Contrôles par ultrasons — Blocs de référence et modes opératoires des essais
pour la caractérisation des faisceaux des traducteurs utilisés dans les contrôles par contact
[Revision of first edition (ISO 12715:1999)]
ICS 19.100









To expedite distribution, this document is circulated as received from the committee
secretariat. ISO Central Secretariat work of editing and text composition will be undertaken at
publication stage.
Pour accélérer la distribution, le présent document est distribué tel qu'il est parvenu du
secrétariat du comité. Le travail de rédaction et de composition de texte sera effectué au
Secrétariat central de l'ISO au stade de publication.



THIS DOCUMENT IS A DRAFT CIRCULATED FOR COMMENT AND APPROVAL. IT IS THEREFORE SUBJECT TO CHANGE AND MAY NOT BE
REFERRED TO AS AN INTERNATIONAL STANDARD UNTIL PUBLISHED AS SUCH.
IN ADDITION TO THEIR EVALUATION AS BEING ACCEPTABLE FOR INDUSTRIAL, TECHNOLOGICAL, COMMERCIAL AND USER PURPOSES, DRAFT
INTERNATIONAL STANDARDS MAY ON OCCASION HAVE TO BE CONSIDERED IN THE LIGHT OF THEIR POTENTIAL TO BECOME STANDARDS TO
WHICH REFERENCE MAY BE MADE IN NATIONAL REGULATIONS.
RECIPIENTS OF THIS DRAFT ARE INVITED TO SUBMIT, WITH THEIR COMMENTS, NOTIFICATION OF ANY RELEVANT PATENT RIGHTS OF WHICH
THEY ARE AWARE AND TO PROVIDE SUPPORTING DOCUMENTATION.
©  International Organization for Standardization, 2013

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ISO/DIS 12715

Copyright notice
This ISO document is a Draft International Standard and is copyright-protected by ISO. Except as permitted
under the applicable laws of the user’s country, neither this ISO draft nor any extract from it may be
reproduced, stored in a retrieval system or transmitted in any form or by any means, electronic,
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Case postale 56 • CH-1211 Geneva 20
Tel. + 41 22 749 01 11
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Violators may be prosecuted.

ii © ISO 2013 – All rights reserved

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ISO/DIS 12715

Contents Page
Foreword . iv
Introduction . v
1 Scope . 1
2 Normative references . 1
3 Terms and definitions . 1
4 Symbols and abbreviations . 2
4.1 Symbols . 2
4.2 Abbreviations . 3
5 Descriptions of the reference blocks . 3
5.1 General . 3
5.2 Hemicylindrical-stepped (HS) block . 3
5.3 Side-drilled hole (SDH) block . 5
6 Techniques and Procedures . 6
6.1 Straight-beam probes (normal-beam probes) . 6
6.1.1 Amplitude beam profile of straight-beam probe . 6
6.1.2 Amplitude beam profile of focused straight-beam probe . 6
6.2 Angle-beam probe . 9
6.2.1 General . 9
6.2.2 Longitudinal amplitude beam profile of angle-beam probe . 11
6.2.3 Lateral amplitude beam profile of angle-beam probe . 11
6.2.4 Longitudinal amplitude beam profile of focused angle-beam probe . 15
6.2.5 Lateral amplitude beam profile for focused angle-beam probe . 16
6.3 Dual-element probe . 16
Annex A (normative) Time base setting (range setting) . 19
Annex B (normative) Time–of–flight (TOF) beam profile . 21
Annex C (informative) Skew (or squint) angle, far field and near field resolution . 22
Bibliography . 23

© ISO 2011 – All rights reserved iii

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ISO/DIS 12715

Foreword
ISO (the International Organization for Standardization) is a worldwide federation of national standards bodies
(ISO member bodies). The work of preparing International Standards is normally carried out through ISO
technical committees. Each member body interested in a subject for which a technical committee has been
established has the right to be represented on that committee. International organizations, governmental and
non-governmental, in liaison with ISO, also take part in the work. ISO collaborates closely with the
International Electrotechnical Commission (IEC) on all matters of electrotechnical standardization.
International Standards are drafted in accordance with the rules given in the ISO/IEC Directives, Part 2.
The main task of technical committees is to prepare International Standards. Draft International Standards
adopted by the technical committees are circulated to the member bodies for voting. Publication as an
International Standard requires approval by at least 75 % of the member bodies casting a vote.
Attention is drawn to the possibility that some of the elements of this document may be the subject of patent
rights. ISO shall not be held responsible for identifying any or all such patent rights.
ISO 12715 was prepared by Technical Committee ISO/TC 135, Non-destructive testing, Subcommittee SC 3,
Ultrasonic testing.
This second edition cancels and replaces the first edition of ISO 12715, of which has been technically revised.
iv © ISO 2011 – All rights reserved

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ISO/DIS 12715

Introduction
In ultrasonic non-destructive testing, pulse-echo contact tests with a straight-beam probe (also known as a
normal-beam probe), an angle-beam probe (also known as an angle-probe), or a dual-element probe (also
known as a twin-crystal probe) are often used. To reliably detect and characterize a reflector inside a material,
a knowledge of the sound beam (or the beam profile) generated by the probe in contact with the test object is
needed. This International Standard establishes two metal reference blocks to be adopted for various metals
such as forged or rolled steel, aluminium and titanium alloy products. The frequency range of the probes used
in this International Standard range from 1 MHz to 15 MHz. Depending on the structure of the materials under
evaluation, in general, 1 MHz to 5 MHz is most suitable for steel products and 5 MHz to 15 MHz is most
suitable for aluminium and titanium alloys.
The two reference blocks introduced are the hemicylindrical-stepped (HS blocks) and the side-drilled-hole
blocks (SDH blocks), by which the beam profiles generated by straight-beam, focused beam, angle-beam and
dual-element probes can be measured. This International Standard establishes the techniques and
procedures to be used for the characterization of probe beam profiles in metals.
In pulse-echo ultrasonic tests, the reflected pulse (echo) is used for the detection of discontinuities existing in
a material. The discontinuities (such as porosity, voids or cracks in different sizes and shapes, may be located
close to the surface or deep inside, or close together and oriented at different angles. An ultrasonic pulse
incident on such discontinuities may reflect or refract into longitudinal (also known as compressional) or
transverse (also known as shear) waves, or both, possibly with multiple reflections and refractions. In order to
accurately characterize the location, size and shape of a discontinuity inside a material, the sound beam
transmitted and received by the probe and the instrument must be known.
The sound beam inside a solid produced by a probe in contact testing depends on the type, size, and
frequency bandwidth of the probe and other parameters such as focusing, beam refraction angle in the test
object, material properties and characteristics of the ultrasonic instrument.
ISO 2400 establishes a steel reference block, known as calibration block No. 1. For straight-beam tests, this
block is used e.g. for checking or establishing the near field resolution, far field resolution and time base (or
horizontal) linearity of the test equipment. For angle-beam tests, the block is used to determine the probe
index point (probe index) and the angle of refraction (beam angle). This block also provides a means for
determining the longitudinal (compressional) wave and transverse (shear) wave velocities of the material
under test.
ISO 7963 establishes a small steel block, known as the calibration block No. 2, which is quite suitable for field
use. ISO 7963 provides guidelines for material selection, preparation and mechanical tolerances of the
reference block. It also provides procedures for testing the refraction angle and sensitivity settings of the
signals.
The sound beam of a straight-beam probe (normal-beam probe) can be calculated or measured in immersion
testing with the procedures given in ISO 10375.
In addition to the International Standards mentioned above, the present International Standard introduces two
ultrasonic reference blocks and provides a general methodology of using these blocks in order to establish the
sound beams or beam profiles in contact tests.
The objectives of this International Standard are the following:
 To determine probe axes so that consistent tests can be performed;
 To establish a complete sound beam profile inside metals for probes of both types, straight-beam and
angle-beam, including focused beam and dual-element probes;
© ISO 2011 – All rights reserved v

---------------------- Page: 5 ----------------------
ISO/DIS 12715

 To provide a method for calculating the correct refraction angle when an angle-beam probe designed for
use in steel is to be used in materials other than steel;
 To provide a beam profile measurement capability for future applications, such as an Electromagnetic
Acoustical Transducer (EMAT);
 To provide a capability for lateral angle-beam profile measurements;
 To provide means for time base calibration with angle-beam probes to be used with ultrasonic imaging
systems (see annex A);
 To provide means for time-of-flight (TOF) beam profile measurements for probes to be used with
ultrasonic imaging systems (see annex B);
 To provide a technique, by hand held method and by using a mechanical scanner and UT imaging
system to obtain both the amplitude and TOF beam profiles (see Figure B.1);
 To provide means for the determination of the skew (or squint) angle, far field and near field resolutions of
angle-beam probe (see annex C).
vi © ISO 2011 – All rights reserved

---------------------- Page: 6 ----------------------
DRAFT INTERNATIONAL STANDARD ISO/DIS 12715

Non-destructive testing — Ultrasonic testing — Reference
blocks and test procedures for the characterization of contact
probe sound beams
1 Scope
This International standard introduces two metal reference blocks, the hemicylindrical-stepped (HS) block and
the side-drilled-hole (SDH) block. This International Standard establishes procedures for measuring the sound
beam profiles generated by probes in contact with the test object. The probes include straight-beam, angle-
beam (refracted compressional and refracted shear wave), focused beam and dual-element probes. The
diameter or the side dimension of the probe shall be no greater than 25 mm.
The methodology of this International Standard provides guidelines for probes to be used for different metals
including forged or rolled steel, aluminium or titanium alloy products. The frequency range of the probe used in
this International Standard extends from 1 MHz to 15 MHz, where 1 MHz to 5 MHz is best suited for steels
and 5 MHz to 15 MHz is best for fine grain structured alloys such as aluminium products.
If this International Standard is to be used for material other than steels, users should be aware of the fact that
the wave velocities in these materials may be different from that of steels and the angle-beam probes are
normally designed based on the steel applications. Snell’s law of refraction is described in this International
Standard so that correct refraction angles in other homogene and fine-grained materials can be calculated.
This International Standard applies to angle-beam probes of all practical angles (0° to 70°), and to focused
and dual-element probes. This International Standard does not address the use of surface (Rayleigh) wave
probes.
This International Standard does not address the estimation of equivalent defect sizes which will require
reference blocks with flat-bottomed holes. This International Standard establishes no acceptance criteria; but
does establish the technical basis for criteria that may be defined by users.
2 Normative references
The following referenced documents are indispensable for the application of this document. For dated
references, only the edition cited applies. For undated references, the latest edition of the referenced
document (including any amendments) applies.
ISO 2400, Non-destructive testing — Ultrasonic testing — Specification for calibration block No. 1
ISO 5577, Non-destructive testing — Ultrasonic inspection — Vocabulary
ISO 7963, Non-destructive testing — Ultrasonic testing — Specification for calibration block No. 2
ISO 10375:1997, Non-destructive testing — Ultrasonic inspection — Characterization of search unit and
sound field
3 Terms and definitions
For the purposes of this document, the terms and definitions given in ISO 5577 apply.

© ISO 2011 – All rights reserved 1

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ISO/DIS 12715

4 Symbols and abbreviations
4.1 Symbols
Symbol Designation Unit
A Peak echo amplitude dB
F Beam width at focal distance mm
w
F Focal distance mm
D
F Focal length mm
L
a
H Distance along the test surface from the beam index to the ith hole mm
i
L , L , L Axes of probe –
x y z
a
P Probe position on the reference block –
i
b
R Radius of the eight side-drilled holes mm
SDH ith side drilled hole –
i
T Time from hemi-step surface 1 s
1
T Time from hemi-step surface 2 s
2
T Time delay s
d
-1
v Longitudinal (compressional) wave velocity in the test object mms
l
-1
v Transverse (shear) wave velocity in the test object mms
s
-1
v Longitudinal (compressional) wave velocity in the wedge material mms
w
Yi Distance along Y-axis from the ith hole to the probe location of the mm
c
peak echo amplitude
Y , Y Locations along Y-axis of the two 6 dB drop points –
i1 i2
d
Z Depth of the ith hole centre to one of the side surfaces of the SDH mm
i
c
block
Z Longitudinal beam axis of the angle-beam probe –
β
Z Distance along the beam axis from the beam index to the ith hole mm
β⋅i
c
centre
Z Lateral beam axis of the angle-beam probe –
β⋅L
α Incident angle (wedge angle) °
w
β refraction angle (beam angle) °
β Refracted longitudinal (compressional) wave angle in the test object °
l
β Refracted transverse (shear) wave angle in the test object °
s
e
γ Skew (or squint) angle °
a
i = 1, 2, 3.
b
Diameter = 1,5 mm.
c
i = 2, 3.
d
T-, B-, R- and L-surfaces.
e
See ISO 10375:1997, Figure 4.

2 © ISO 2011 – All rights reserved

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ISO/DIS 12715

4.2 Abbreviations
FSH Full screen height of display graticule
HS  Hemicylindrical-step
IP  Initial pulse
P  Probes
R  Receiver connector
v
SDH Side-drilled hole
B-surface Bottom surface of the SDH block
F-surface Front surface of the SDH block
L-surface Left surface of the SDH block
R-surface Right surface of the SDH block
T-surface Top surface of the SDH block
T  Transmitter connector
r
X, Y, Z Axes of the reference block (plane of X-Y, surface; Z, perpendicular to and below the surface)
5 Descriptions of the reference blocks
5.1 General
The two reference blocks in this International Standard are made of metal. The reference blocks shall be
fabricated using a material with acoustical properties similar or equivalent to that of the test object. The
general requirements for the mechanical tolerances of the blocks, surface roughness and engraved scale
should be the same as stated in ISO 7963. The geometry and dimensions of the two blocks are described in
5.2 and 5.3.
5.2 Hemicylindrical-stepped (HS) block
Figure 1 shows the dimensions of the HS block in millimetre. It shall be machined from a solid cylinder. After it
is machined into cylindrical step shape, it is cut along the longitudinal axis and machined to the required
surface finish. The radii of the hemicylindrical steps are 20 mm, 40 mm, 50 m
...

NORME ISO
INTERNATIONALE 12715
Deuxième édition
2014-06-15
Contrôles non-destructifs — Contrôles
par ultrasons — Blocs de référence
et modes opératoires des essais pour
la caractérisation des faisceaux des
traducteurs utilisés dans les contrôles
par contact
Non-destructive testing — Ultrasonic testing — Reference blocks
and test procedures for the characterization of contact probe sound
beams
Numéro de référence
ISO 12715:2014(F)
©
ISO 2014

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ISO 12715:2014(F)

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Publié en Suisse
ii © ISO 2014 – Tous droits réservés

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ISO 12715:2014(F)

Sommaire Page
Avant-propos .iv
Introduction .v
1 Domaine d’application . 1
2 Références normatives . 1
3 Termes et définitions . 1
4 Symboles et abréviations . 2
4.1 Symboles . 2
4.2 Abréviations . 3
5 Description des blocs de référence . 3
5.1 Généralités . 3
5.2 Bloc en demi-cylindre à gradins . 3
5.3 Bloc à réflecteurs cylindriques . 5
6 Techniques et modes opératoires . 6
6.1 Traducteur droit . 6
6.2 Traducteur d’angle .10
6.3 Traducteur à émetteur et récepteur séparés .17
Annexe A (normative) Réglage de la base de temps (réglage de l’échelle) .20
Annexe B (normative) Faisceau en mode temps de vol .22
Annexe C (informative) Angle de bigle et résolution dans les champs proche et éloigné .25
Bibliographie .26
© ISO 2014 – Tous droits réservés iii

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ISO 12715:2014(F)

Avant-propos
L’ISO (Organisation internationale de normalisation) est une fédération mondiale d’organismes
nationaux de normalisation (comités membres de l’ISO). L’élaboration des Normes internationales est
en général confiée aux comités techniques de l’ISO. Chaque comité membre intéressé par une étude
a le droit de faire partie du comité technique créé à cet effet. Les organisations internationales,
gouvernementales et non gouvernementales, en liaison avec l’ISO participent également aux travaux.
L’ISO collabore étroitement avec la Commission électrotechnique internationale (CEI) en ce qui concerne
la normalisation électrotechnique.
Les procédures utilisées pour élaborer le présent document et celles destinées à sa mise à jour sont
décrites dans les Directives ISO/CEI, Partie 1. Il convient, en particulier, de prendre note des différents
critères d’approbation requis pour les différents types de documents ISO. Le présent document a été
rédigé conformément aux règles de rédaction données dans les Directives ISO/CEI, Partie 2 (voir www.
iso.org/directives).
L’attention est appelée sur le fait que certains des éléments du présent document peuvent faire l’objet de
droits de propriété intellectuelle ou de droits analogues. L’ISO ne saurait être tenue pour responsable
de ne pas avoir identifié de tels droits de propriété et averti de leur existence. Les détails concernant les
références aux droits de propriété intellectuelle ou autres droits analogues identifiés lors de l’élaboration
du document sont indiqués dans l’Introduction et/ou sur la liste ISO des déclarations de brevets reçues
(voir www.iso.org/patents).
Les éventuelles appellations commerciales utilisées dans le présent document sont données pour
information à l’intention des utilisateurs et ne constituent pas une approbation ou une recommandation.
Pour une explication de la signification des termes et expressions spécifiques de l’ISO liés à l’évaluation de
la conformité, aussi bien que pour des informations au sujet de l’adhésion de l’ISO aux principes de l’OMC
concernant les obstacles techniques au commerce (OTC), voir le lien suivant: Foreword - Supplementary
information.
Le comité chargé de l’élaboration du présent document est l’ISO/TC 135, Essais non destructifs, sous-
comité SC 3, Essais aux ultrasons.
Cette deuxième édition annule et remplace la première édition (ISO 12715:1999), qui a fait l’objet d’une
révision technique.
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ISO 12715:2014(F)

Introduction
Dans le domaine des essais non destructifs par ultrasons, il est courant d’utiliser un traducteur droit
ou un traducteur d’angle, ou encore un traducteur à émetteur et récepteur séparés, pour effectuer des
contrôles par contact et par réflexion. Pour pouvoir détecter et caractériser de façon fiable un réflecteur
repéré à l’intérieur d’un matériau, il est nécessaire de connaître le faisceau acoustique (ou le profil du
faisceau) généré par le traducteur au contact de l’objet contrôlé. La présente Norme internationale définit
deux blocs de référence métalliques à utiliser pour différents métaux, tels que les pièces forgées ou
laminées en acier ou en alliage d’aluminium et de titane. Les traducteurs utilisés dans la présente Norme
internationale travaillent dans un domaine de fréquences compris entre 1 MHz et 15 MHz. La fréquence
dépend, en général, de la structure des matériaux à contrôler: pour les pièces en acier, le domaine de
fréquences le mieux adapté va de 1 MHz à 5 MHz, tandis que pour les pièces en alliage d’aluminium et de
titane, il s’étend de 5 MHz à 15 MHz.
Les deux blocs de référence présentés ici sont les blocs en demi-cylindre à gradins (HS) d’une part, et le
bloc à réflecteurs cylindriques (SDH) d’autre part. Ils permettent de caractériser le faisceau émis par un
traducteur qu’il soit de type droit, focalisé, d’angle ou à émetteur et récepteur séparés. La présente Norme
internationale définit les techniques et les modes opératoires à mettre en œuvre pour caractériser les
faisceaux émis dans les métaux par les traducteurs.
Dans les contrôles ultrasonores par réflexion, l’impulsion réfléchie (écho) permet de déceler les
discontinuités présentes dans le matériau. Ces discontinuités (porosités, manques de matière ou fissures
de tailles et de formes différentes) peuvent se situer à proximité de la surface ou dans l’épaisseur du
matériau. Elles peuvent également être regroupées et orientées dans différentes directions. Une impulsion
ultrasonore incidente rencontrant ces discontinuités peut être réfléchie ou réfractée sous forme d’une
onde longitudinale (également connue sous le nom d’onde de compression) ou bien transversale (onde
de cisaillement), ou encore des deux, avec des réfractions et des réflexions multiples. Pour pouvoir, à
l’intérieur d’un matériau, localiser une discontinuité et la caractériser avec précision par sa forme et sa
taille, il est nécessaire de connaître le faisceau acoustique émis et reçu par le traducteur et l’appareil.
Le faisceau acoustique produit par un traducteur, lors d’un contrôle par contact, à l’intérieur d’un
matériau solide, est fonction du type, de la taille et de la bande passante du traducteur, ainsi que d’autres
paramètres, tels que le foyer, l’angle de réfraction du faisceau dans l’objet contrôlé, les propriétés du
matériau ou les caractéristiques de l’appareil utilisé pour effectuer le contrôle par ultrasons.
L’ISO 2400 définit un bloc de référence en acier, appelé bloc d’étalonnage n° 1. Pour les contrôles effectués
à l’aide de traducteurs droits, ce type de bloc est utilisé par exemple pour vérifier ou établir la résolution
dans le champ proche, la résolution dans le champ éloigné et le réglage de la linéarité de la base de temps
(ou horizontale) de l’équipement de contrôle. Pour les contrôles effectués à l’aide de traducteurs d’angle, le
bloc est utilisé pour déterminer le point d’émergence du traducteur, ainsi que l’angle de réfraction (angle
du faisceau). Ce bloc permet également de déterminer la vitesse de propagation de l’onde longitudinale
(de compression) et transversale (de cisaillement) dans le matériau contrôlé.
L’ISO 7963 définit un bloc en acier de petite dimension, appelé bloc d’étalonnage n° 2, assez bien conçu
pour les contrôles sur le terrain. L’ISO 7963 donne, en outre, des conseils relatifs au choix du matériau
du bloc de référence et à sa préparation, sans oublier les tolérances mécaniques à respecter. Elle décrit
également des modes opératoires d’essai permettant de contrôler l’angle de réfraction et de vérifier la
sensibilité des différents signaux.
Le faisceau acoustique d’un traducteur droit peut être calculé ou mesuré par un contrôle en immersion
en suivant les modes opératoires donnés dans l’ISO 10375.
En complément de l’ISO 2400 et de l’ISO 7963, la présente Norme internationale définit deux blocs de
référence pour les contrôles par ultrasons et propose une méthodologie générale liée à l’utilisation de
ces blocs en vue de décrire les faisceaux acoustiques ou les profils de faisceaux émis en effectuant des
contrôles par contact.
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ISO 12715:2014(F)

La présente Norme internationale a pour objectif:
— de déterminer les axes des traducteurs pour assurer une certaine cohérence entre les essais;
— d’établir un profil de faisceau acoustique complet dans les métaux que ce soit pour les traducteurs
droits ou pour les traducteurs d’angle, y compris les traducteurs focalisés et les traducteurs à
émetteur et récepteur séparés;
— de décrire une méthode de calcul de l’angle correct de réfraction des ondes lors des contrôles
effectués sur des matériaux autres que l’acier, à l’aide d’un traducteur d’angle conçu pour l’acier;
— d’établir une méthode de mesure du faisceau pour des applications futures, par exemple un
transducteur électromagnétique-acoustique (EMAT);
— d’établir une méthode permettant de mesurer le faisceau latéral d’un traducteur d’angle;
— de fournir les moyens permettant d’étalonner la base de temps des traducteurs d’angle utilisés avec
des systèmes d’imagerie ultrasonore (voir l’Annexe A);
— de fournir des moyens permettant de mesurer le faisceau en mode temps de vol pour des traducteurs
utilisés dans les systèmes d’imagerie ultrasonore (voir l’Annexe B);
— de présenter une technique permettant, grâce à une méthode manuelle et grâce à l’utilisation d’un
scanner mécanique ainsi que d’un système d’imagerie ultrasonore, d’obtenir à la fois l’amplitude et
le faisceau en mode temps de vol (voir la Figure B.1); et
— de fournir des moyens permettant de déterminer l’angle de bigle, ainsi que les résolutions dans les
champs proche et éloigné des traducteurs d’angle (voir l’Annexe C).
vi © ISO 2014 – Tous droits réservés

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NORME INTERNATIONALE ISO 12715:2014(F)
Contrôles non-destructifs — Contrôles par ultrasons —
Blocs de référence et modes opératoires des essais pour la
caractérisation des faisceaux des traducteurs utilisés dans
les contrôles par contact
1 Domaine d’application
La présente Norme internationale définit deux blocs de référence en métal: le bloc en demi-cylindre à
gradins (HS) et le bloc à réflecteurs cylindriques (SDH). La présente Norme internationale décrit les
modes opératoires permettant de mesurer le profil des faisceaux acoustiques générés par les traducteurs
en contact avec l’objet contrôlé. Parmi les traducteurs utilisés, on compte les traducteurs droits, les
traducteurs d’angle (ondes de compression et de cisaillement réfractées), les traducteurs focalisés et les
traducteurs à émetteur et récepteur séparés. La longueur du traducteur ne doit pas être supérieure à
25 mm.
La présente Norme internationale inclut dans sa méthodologie des lignes directrices relatives à
l’utilisation de traducteurs utilisés avec différents types de métaux, y compris les pièces forgées ou
laminées en acier ou en alliage d’aluminium et de titane. Le domaine de fréquences des traducteurs
utilisés dans la présente Norme internationale s’étend de 1 MHz à 15 MHz (le contrôle des aciers
s’effectuant entre 1 MHz et 5 MHz, et celui des pièces à grains fins, telles que les pièces en aluminium,
entre 5 MHz et 15 MHz).
Pour utiliser la présente Norme internationale avec des matériaux autres que l’acier, il convient d’être
averti que la vitesse de propagation de l’onde ultrasonore dans ces matériaux peut être différente de
celle observée dans l’acier, et que les traducteurs d’angle sont en général spécifiquement conçus pour
contrôler les aciers. La loi de réfraction de Snell décrite dans la présente Norme internationale permet
de calculer correctement les angles de réfraction dans d’autres matériaux homogènes et à grains fins.
La présente Norme internationale s’applique aux traducteurs d’angle dans tous les angles généralement
utilisés (de 0° à 70°), ainsi qu’aux traducteurs focalisés et à émetteur et récepteur séparés. La présente
Norme internationale ne s’applique pas aux traducteurs d’ondes de surface (ondes de Rayleigh).
La présente Norme internationale ne traite pas de l’estimation des dimensions de défauts équivalents,
qui nécessite le recours à des blocs de référence percés de trous à fond plat. Si la présente Norme
internationale ne définit pas de critères d’acceptation proprement dits, elle établit les bases techniques
qui permettront à ses utilisateurs d’en définir.
2 Références normatives
Les documents suivants, en totalité ou en partie, sont référencés de façon normative dans le présent
document et sont indispensables pour son application. Pour les références datées, seule l’édition citée
s’applique. Pour les références non datées, la dernière édition du document de référence s’applique (y
compris les éventuels amendements).
ISO 5577, Essais non destructifs — Contrôle par ultrasons — Vocabulaire
ISO 7963, Essais non destructifs — Contrôle par ultrasons — Spécifications relatives au bloc d’étalonnage
n° 2
3 Termes et définitions
Pour les besoins du présent document, les termes et définitions donnés dans l’ISO 5577 s’appliquent.
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ISO 12715:2014(F)

4 Symboles et abréviations
4.1 Symboles
Pour les besoins du présent document, les symboles suivants s’appliquent.
Symbole Désignation Unité
A amplitude maximale de l’écho dB
F largeur du faisceau à la distance focale mm
w
F distance focale mm
D
F longueur focale mm
L
H distance mesurée le long de la surface de contrôle entre le point d’émergence du traduc- mm
i
ème a
teur et le i trou
L , L , L axes du traducteur —
x y z
b
R rayon des huit réflecteurs cylindriques mm
t instant auquel le signal est réfléchi par le demi-gradin du côté 1 s
1
t instant auquel le signal est réfléchi par le demi-gradin du côté 2 s
2
t temps de propagation s
d
v vitesse de propagation de l’onde longitudinale (de compression) dans l’objet contrôlé mm/s
l
v vitesse de propagation de l’onde transversale (de cisaillement) dans l’objet contrôlé mm/s
s
v vitesse de propagation de l’onde longitudinale (de compression) dans le matériau du sabot mm/s
w
x, y, z axes du bloc de référence (plan x-y, surface; z perpendiculaire à la surface et en dessous) mm
ème
y distance mesurée le long de l’axe y entre le i trou et le point correspondant à l’ampli- mm
i
c
tude maximale de l’écho
y , y position des deux points le long de l’axe y où l’amplitude de l’écho diminue de 6 dB (points —
i1 i2
à −6 dB)
ème d
z profondeur du centre du i trou par rapport à l’une des surfaces latérales du bloc SDH mm
i
c
z axe longitudinal du faisceau d’un traducteur d’angle —
β
z distance mesurée le long de l’axe du faisceau entre le point d’émergence du traducteur et mm
βi
ème c
le centre du i trou
z axe latéral du faisceau d’un traducteur d’angle —
βL
α angle d’incidence (angle du sabot) °
w
β angle de réfraction (angle du faisceau) °
β angle de l’onde longitudinale (de compression) réfractée dans l’objet contrôlé °
l
β angle de l’onde transversale (de cisaillement) réfractée dans l’objet contrôlé °
s
e
γ angle de bigle °
a
i = 1, 2, 3…
b
Diamètre = 1,5 mm.
c
i = 2, 3…
d
Faces T, B, R et L.
e
Voir l’ISO 10375:1997, Figure 4.
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ISO 12715:2014(F)

4.2 Abréviations
FSH hauteur totale d’écran du repère gradué de l’unité d’affichage
HS bloc en demi-cylindre à gradins
IP impulsion de départ
P traducteurs
P position du traducteur sur le bloc de référence
i
R connexion au récepteur
SDH réflecteur cylindrique
ème
SDH i réflecteur cylindrique
i
Face B base du bloc SDH
Face F face avant du bloc SDH
Face L face gauche du bloc SDH
Face R face droite du bloc SDH
Face T face supérieure du bloc SDH
T connexion à l’émetteur
5 Description des blocs de référence
5.1 Généralités
Les deux blocs de référence décrits dans la présente Norme internationale sont en métal. Ils doivent
être fabriqués dans un matériau dont les propriétés acoustiques sont analogues ou équivalentes à celles
de l’objet contrôlé. Il convient que les exigences générales applicables à ces blocs en ce qui concerne les
tolérances mécaniques, la rugosité de surface et les repères de l’échelle gravée soient identiques à celles
indiquées dans l’ISO 7963. La forme géométrique et les dimensions de ces deux blocs sont décrites en
5.2 et 5.3.
5.2 Bloc en demi-cylindre à gradins
Les cotes d’un bloc HS sont indiquées sur la Figure 1. Ce bloc doit être fabriqué en usinant un cylindre
plein. Une fois qu’il a reçu sa forme cylindrique à gradins, il est découpé le long de son axe longitudinal
et usiné jusqu’à obtenir l’état de surface prescrit. Les rayons des demi-gradins sont de 20 mm, 40 mm,
50 mm, 80 mm et 100 mm, avec une gorge à 85 mm et 91 mm. La largeur des gradins ayant un rayon de
20 mm à 80 mm est de 25 mm; la largeur du gradin de 100 mm est de 30 mm; celle de la gorge pratiquée
à 85 mm est de 2 mm; et enfin la largeur du gradin ayant un rayon de 91 mm est de 28 mm. Graver sur le
côté plat du bloc une ligne marquant le centre de la gorge (axe x), une autre ligne marquant l’axe central
partageant le bloc en deux moitiés égales (axe y), et enfin deux lignes marquant les limites entre deux
gradins adjacents. En cours d’utilisation, il convient que le bloc repose sur un support approprié. La
structure de ce support ne doit ni abîmer le bloc ni créer, par sa présence, un phénomène d’amortissement
des ondes.
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ISO 12715:2014(F)

Dimensions en millimètres
Légende
1 ligne médiane de la gorge
2 face avant
3 traducteur d’angle
Figure 1 — Bloc en demi-cylindre à gradins (HS)
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5.3 Bloc à réflecteurs cylindriques
Les cotes d’un bloc SDH sont indiquées sur la Figure 2. Ce bloc mesure 300 mm de longueur, 25 mm
de largeur et 100 mm de hauteur; il est percé de huit réflecteurs cylindriques identiques de 1,5 mm
de diamètre. Ces derniers sont identifiés comme suit: SDH , SDH , SDH , SDH , SDH , SDH , SDH
2 3 4 5 10 20 30
et SDH . L’axe longitudinal de ces réflecteurs cylindriques doit être parallèle aux faces supérieure et
456
inférieure du bloc. Les différentes faces du bloc sont identifiées comme suit: face supérieure (T), base
(B), face droite (R), face gauche (L) et face avant (F), cette dernière désignant l’une ou l’autre des grandes
surfaces du bloc. L’emplacement d’un réflecteur cylindrique est mesuré par la distance entre le centre du
réflecteur cylindrique et les faces supérieure, inférieure ou extrêmes du bloc. Les petites lignes gravées
sur les bords des faces F et T sont là pour indiquer l’emplacement des axes des réflecteurs cylindriques.
L’emplacement du réflecteur SDH est gravé sur toutes les faces T, B, R et F. Le numéro qui suit les trois
456
lettres SDH correspond à la distance entre le centre du réflecteur cylindrique et la face T, sauf en ce qui
concerne le réflecteur SDH . Par exemple, la distance entre le centre du réflecteur cylindrique SDH et
456 2
la face T est de 2 mm. Les distances entre le centre du réflecteur cylindrique SDH et les faces B, R et T
456
sont respectivement de 40 mm, de 50 mm et de 60 mm. Le premier réflecteur cylindrique, noté SDH , est
2
situé à 40 mm de la face L, et la distance qui sépare les réflecteurs cylindriques suivants est de 30 mm.
Les angles de réfraction (compris entre 0° et 70 °) sont indiqués par de petites lignes gravées sur les
faces F, sur le bord entre les faces F et B. Les vitesses de propagation nominales des ondes longitudinales
et transversales dans le matériau sont déterminées de façon empirique une fois le bloc usiné, et peuvent
être gravées sur l’une des faces F du bloc SDH.
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Dimensions en millimètres
Légende
1 réflecteur cylindrique de 1,5 mm de diamètre 3 face T 5 face B
2 face F 4 face R 6 face L
Figure 2 — Bloc à réflecteurs cylindriques (SDH)
6 Techniques et modes opératoires
6.1 Traducteur droit
6.1.1 Amplitude du faisceau d’un traducteur droit
Placer le traducteur sur la face T, au-dessus du premier réflecteur SDH, comme illustré à la Figure 3. Si le
signal reçu en écho sur l’unité d’affichage de l’appareil se situe dans la zone morte du traducteur, ignorer
ce trou et poursuivre le contrôle sur le trou suivant jusqu’à ce que le signal reçu en écho puisse être
mis en évidence. Déplacer le traducteur jusqu’à ce que le signal réfléchi par le trou soit à son maximum.
Régler le gain pour obtenir une amplitude de signal correspondant à 80 % environ de la hauteur totale
du repère gradué de l’unité d’affichage de l’appareil (FSH). Le signal doit être supérieur d’au moins 20 dB
au bruit de fond. Déplacer le traducteur le long de l’axe y, de part et d’autre de la position correspondant
à l’amplitude d’écho maximale, jusqu’à ce que celle-ci diminue de 6 dB. Consigner dans un rapport
le gain correspondant à l’amplitude maximale (A), le point où elle se situe ( y ), les deux points (y ,
i i1
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y ) correspondant à une diminution de 6 dB de l’amplitude maximale (points à −6 dB), ainsi que la
i2
profondeur (z ) du trou contrôlé.
i
Répéter ces essais pour tous les trous concernés du bloc SDH. La profondeur (z ) du trou SDH se mesure à
i i
partir du centre de ce trou, l’onde étant réfléchie par la surface supérieure du trou. Cette technique, pour
être exacte, ne nécessite aucune correction de rayon, le risque d’erreur engendré par cette différence
étant relativement faible par rapport aux incertitudes inhérentes aux contrôles ultrasonores. La Figure 4
représente le faisceau produit, dans l’objet contrôlé, par un traducteur droit.
Il convient de noter que l’amplitude varie dans le champ proche, ce qui est dû à la diffraction des bords
du transducteur. Au-delà du champ proche se situe le champ éloigné où l’amplitude décroît lorsque la
distance s’accroît. Le calcul de la longueur du champ proche est donné dans l’ISO 10375.
6.1.2 Amplitude du faisceau d’un traducteur droit focalisé
Répéter les opérations décrites en 6.1.1. Le résultat est représenté sous forme d’une courbe à la Figure 5.
a) La droite reliant les points d’amplitude maximale pour chacune des profondeurs est appelée axe du
faisceau acoustique.
b) Le point correspondant à l’amplitude maximale du signal est appelé point focal.
c) La distance séparant la surface contrôlée du point focal est appelée distance focale (F ).
D
d) La distance entre les deux points correspondant à une diminution de 6 dB de l’amplitude maximale
du signal, mesurée le long de l’axe du faisceau, est appelée longueur focale (F ).
L
e) Au niveau du point focal, la distance entre les deux points à −6 dB, mesurée dans un plan
perpendiculaire à l’axe du faisceau, est appelée largeur focale du faisceau (F ).
w
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Légende
1 amplitude maximale (dB) 3 réflecteurs cylindriques
2 face T 4 traducteur droit
Figure 3 — Mesurage du faisceau d’un traducteur droit
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ISO 12715:2014(F)

Légende
1 traducteur 4 champ éloigné
2 amplitude maximale (dB) 5 distance (mm)
3 champ proche
Figure 4 — Faisceau d’un traducteur droit
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ISO 12715:2014(F)

Légende
1 largeur du faisceau (F ) au point focal 4 amplitude maximale (dB)
w
2 traducteur focalisé 5 longueur focale (F )
L
3 amplitude de l’écho (dB) 6 distance focale (F )
D
Figure 5 — Faisceau d’un traducteur droit focalisé
6.2 Traducteur d’angle
6.2.1 Généralités
La plupart des traducteurs d’angle sont identifiés par leurs dimensions nominales, fréquence nominale,
angle nominal du faisceau et vitesse de propagation des ondes transversales (de cisaillement) dans l’acier.
La vitesse de propagation de l’onde ultrasonore émise par des traducteurs d’angle dans des matériaux
autres que l’acier sera différente, avec des angles de réfraction différents. Un traducteur d’angle peut
générer, à l’intérieur d’un même objet, des ondes longitudinales (de compression) réfractées ou des
ondes transversales (de cisaillement) réfractées, ou encore les deux.
La Figure 6 illustre le rapport qui existe entre l’angle d’incidence (du sabot) et l’angle réfracté, en termes
de vitesse de propagation de l’onde ultrasonore dans le sabot et dans l’objet contrôlé.
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ISO 12715:2014(F)

Légende
1 objet contrôlé 4 point d’émergence du traducteur (I)
2 sabot 5 angle d’onde longitudinale réfractée
3 angle d’incidence 6 angle d’onde transversale réfractée
Figure 6 — Loi de réfraction de Snell
La loi de réfraction de Snell est la suivante:
Pour une onde longitudinale (de compression) réfractée:
v sinα
w w
= (1)
v sinβ
l l
Pour une onde transversale (de cisaillement) réfractée:
v sinα
w w
= (2)
v sinβ
s s
Les Formules (1) et (2) donnent un moyen de calculer l’angle correct de réfraction lorsque le traduc
...

PROJET
NORME ISO/FDIS
FINAL
INTERNATIONALE 12715
ISO/TC 135/SC 3
Contrôles non-destructifs — Contrôles
Secrétariat: DIN
par ultrasons — Blocs de référence
Début de vote:
2014-01-27 et modes opératoires des essais pour
la caractérisation des faisceaux des
Vote clos le:
2014-03-27
traducteurs utilisés dans les contrôles
par contact
Non-destructive testing — Ultrasonic testing — Reference blocks
and test procedures for the characterization of contact probe sound
beams
LES DESTINATAIRES DU PRÉSENT PROJET SONT
INVITÉS À PRÉSENTER, AVEC LEURS OBSER-
VATIONS, NOTIFICATION DES DROITS DE PRO-
PRIÉTÉ DONT ILS AURAIENT ÉVENTUELLEMENT
CONNAISSANCE ET À FOURNIR UNE DOCUMEN-
TATION EXPLICATIVE.
OUTRE LE FAIT D’ÊTRE EXAMINÉS POUR
ÉTABLIR S’ILS SONT ACCEPTABLES À DES FINS
INDUSTRIELLES, TECHNOLOGIQUES ET COM-
Numéro de référence
MERCIALES, AINSI QUE DU POINT DE VUE
ISO/FDIS 12715:2014(F)
DES UTILISATEURS, LES PROJETS DE NORMES
INTERNATIONALES DOIVENT PARFOIS ÊTRE
CONSIDÉRÉS DU POINT DE VUE DE LEUR POSSI-
BILITÉ DE DEVENIR DES NORMES POUVANT
SERVIR DE RÉFÉRENCE DANS LA RÉGLEMENTA-
©
TION NATIONALE. ISO 2014

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ISO/FDIS 12715:2014(F)

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Sommaire Page
Avant-propos .iv
Introduction .v
1 Domaine d’application . 1
2 Références normatives . 1
3 Termes et définitions . 1
4 Symboles et abréviations . 2
4.1 Symboles . 2
4.2 Abréviations . 3
5 Description des blocs de référence . 3
5.1 Généralités . 3
5.2 Bloc en demi-cylindre à gradins . 3
5.3 Bloc à réflecteurs cylindriques . 5
6 Techniques et modes opératoires . 6
6.1 Traducteur droit . 6
6.2 Traducteur d’angle .10
6.3 Traducteur à émetteur et récepteur séparés .17
Annexe A (normative) Réglage de la base de temps (réglage de l’échelle) .20
Annexe B (normative) Faisceau en mode temps de vol .22
Annexe C (informative) Angle de bigle et résolution dans les champs proche et éloigné .24
Bibliographie .25
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ISO/FDIS 12715:2014(F)

Avant-propos
L’ISO (Organisation internationale de normalisation) est une fédération mondiale d’organismes
nationaux de normalisation (comités membres de l’ISO). L’élaboration des Normes internationales est
en général confiée aux comités techniques de l’ISO. Chaque comité membre intéressé par une étude
a le droit de faire partie du comité technique créé à cet effet. Les organisations internationales,
gouvernementales et non gouvernementales, en liaison avec l’ISO participent également aux travaux.
L’ISO collabore étroitement avec la Commission électrotechnique internationale (CEI) en ce qui concerne
la normalisation électrotechnique.
Les procédures utilisées pour élaborer le présent document et celles destinées à sa mise à jour sont
décrites dans les Directives ISO/CEI, Partie 1. Il convient, en particulier, de prendre note des différents
critères d’approbation requis pour les différents types de documents ISO. Le présent document a été
rédigé conformément aux règles de rédaction données dans les Directives ISO/CEI, Partie 2 (voir www.
iso.org/directives).
L’attention est appelée sur le fait que certains des éléments du présent document peuvent faire l’objet de
droits de propriété intellectuelle ou de droits analogues. L’ISO ne saurait être tenue pour responsable
de ne pas avoir identifié de tels droits de propriété et averti de leur existence. Les détails concernant les
références aux droits de propriété intellectuelle ou autres droits analogues identifiés lors de l’élaboration
du document sont indiqués dans l’Introduction et/ou sur la liste ISO des déclarations de brevets reçues
(voir www.iso.org/patents).
Les éventuelles appellations commerciales utilisées dans le présent document sont données pour
information à l’intention des utilisateurs et ne constituent pas une approbation ou une recommandation.
Pour une explication de la signification des termes et expressions spécifiques de l’ISO liés à l’évaluation de
la conformité, aussi bien que pour des informations au sujet de l’adhésion de l’ISO aux principes de l’OMC
concernant les obstacles techniques au commerce (OTC), voir le lien suivant: Foreword - Supplementary
information.
Le comité chargé de l’élaboration du présent document est l’ISO/TC 135, Essais non destructifs, sous-
comité SC 3, Essais aux ultrasons.
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révision technique.
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ISO/FDIS 12715:2014(F)

Introduction
Dans le domaine des essais non destructifs par ultrasons, il est courant d’utiliser un traducteur droit
ou un traducteur d’angle, ou encore un traducteur à émetteur et récepteur séparés, pour effectuer des
contrôles par contact et par réflexion. Pour pouvoir détecter et caractériser de façon fiable un réflecteur
repéré à l’intérieur d’un matériau, il est nécessaire de connaître le faisceau acoustique (ou le profil du
faisceau) généré par le traducteur au contact de l’objet contrôlé. La présente Norme internationale définit
deux blocs de référence métalliques à utiliser pour différents métaux, tels que les pièces forgées ou
laminées en acier ou en alliage d’aluminium et de titane. Les traducteurs utilisés dans la présente Norme
internationale travaillent dans un domaine de fréquences compris entre 1 MHz et 15 MHz. La fréquence
dépend, en général, de la structure des matériaux à contrôler: pour les pièces en acier, le domaine de
fréquences le mieux adapté va de 1 MHz à 5 MHz, tandis que pour les pièces en alliage d’aluminium et de
titane, il s’étend de 5 MHz à 15 MHz.
Les deux blocs de référence présentés ici sont les blocs en demi-cylindre à gradins (HS) d’une part, et le
bloc à réflecteurs cylindriques (SDH) d’autre part. Ils permettent de caractériser le faisceau émis par un
traducteur qu’il soit de type droit, focalisé, d’angle ou à émetteur et récepteur séparés. La présente Norme
internationale définit les techniques et les modes opératoires à mettre en œuvre pour caractériser les
faisceaux émis dans les métaux par les traducteurs.
Dans les contrôles ultrasonores par réflexion, l’impulsion réfléchie (écho) permet de déceler les
discontinuités présentes dans le matériau. Ces discontinuités (porosités, manques de matière ou fissures
de tailles et de formes différentes) peuvent se situer à proximité de la surface ou dans l’épaisseur du
matériau. Elles peuvent également être regroupées et orientées dans différentes directions. Une impulsion
ultrasonore incidente rencontrant ces discontinuités peut être réfléchie ou réfractée sous forme d’une
onde longitudinale (également connue sous le nom d’onde de compression) ou bien transversale (onde
de cisaillement), ou encore des deux, avec des réfractions et des réflexions multiples. Pour pouvoir, à
l’intérieur d’un matériau, localiser une discontinuité et la caractériser avec précision par sa forme et sa
taille, il est nécessaire de connaître le faisceau acoustique émis et reçu par le traducteur et l’appareil.
Le faisceau acoustique produit par un traducteur, lors d’un contrôle par contact, à l’intérieur d’un
matériau solide, est fonction du type, de la taille et de la bande passante du traducteur, ainsi que d’autres
paramètres, tels que le foyer, l’angle de réfraction du faisceau dans l’objet contrôlé, les propriétés du
matériau ou les caractéristiques de l’appareil utilisé pour effectuer le contrôle par ultrasons.
L’ISO 2400 définit un bloc de référence en acier, appelé bloc d’étalonnage n° 1. Pour les contrôles effectués
à l’aide de traducteurs droits, ce type de bloc est utilisé par exemple pour vérifier ou établir la résolution
dans le champ proche, la résolution dans le champ éloigné et le réglage de la linéarité de la base de temps
(ou horizontale) de l’équipement de contrôle. Pour les contrôles effectués à l’aide de traducteurs d’angle, le
bloc est utilisé pour déterminer le point d’émergence du traducteur, ainsi que l’angle de réfraction (angle
du faisceau). Ce bloc permet également de déterminer la vitesse de propagation de l’onde longitudinale
(de compression) et transversale (de cisaillement) dans le matériau contrôlé.
L’ISO 7963 définit un bloc en acier de petite dimension, appelé bloc d’étalonnage n° 2, assez bien conçu
pour les contrôles sur le terrain. L’ISO 7963 donne, en outre, des conseils relatifs au choix du matériau
du bloc de référence et à sa préparation, sans oublier les tolérances mécaniques à respecter. Elle décrit
également des modes opératoires d’essai permettant de contrôler l’angle de réfraction et de vérifier la
sensibilité des différents signaux.
Le faisceau acoustique d’un traducteur droit peut être calculé ou mesuré par un contrôle en immersion
en suivant les modes opératoires donnés dans l’ISO 10375.
En complément de l’ISO 2400 et de l’ISO 7963, la présente Norme internationale définit deux blocs de
référence pour les contrôles par ultrasons et propose une méthodologie générale liée à l’utilisation de
ces blocs en vue de décrire les faisceaux acoustiques ou les profils de faisceaux émis en effectuant des
contrôles par contact.
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La présente Norme internationale a pour objectif:
— de déterminer les axes des traducteurs pour assurer une certaine cohérence entre les essais;
— d’établir un profil de faisceau acoustique complet dans les métaux que ce soit pour les traducteurs
droits ou pour les traducteurs d’angle, y compris les traducteurs focalisés et les traducteurs à
émetteur et récepteur séparés;
— de décrire une méthode de calcul de l’angle correct de réfraction des ondes lors des contrôles
effectués sur des matériaux autres que l’acier, à l’aide d’un traducteur d’angle conçu pour l’acier;
— d’établir une méthode de mesure du faisceau pour des applications futures, par exemple un
transducteur électromagnétique-acoustique (EMAT);
— d’établir une méthode permettant de mesurer le faisceau latéral d’un traducteur d’angle;
— de fournir les moyens permettant d’étalonner la base de temps des traducteurs d’angle utilisés avec
des systèmes d’imagerie ultrasonore (voir l’Annexe A);
— de fournir des moyens permettant de mesurer le faisceau en mode temps de vol pour des traducteurs
utilisés dans les systèmes d’imagerie ultrasonore (voir l’Annexe B);
— de présenter une technique permettant, grâce à une méthode manuelle et grâce à l’utilisation d’un
scanner mécanique ainsi que d’un système d’imagerie ultrasonore, d’obtenir à la fois l’amplitude et
le faisceau en mode temps de vol (voir la Figure B.1); et
— de fournir des moyens permettant de déterminer l’angle de bigle, ainsi que les résolutions dans les
champs proche et éloigné des traducteurs d’angle (voir l’Annexe C).
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PROJET FINAL DE NORME INTERNATIONALE ISO/FDIS 12715:2014(F)
Contrôles non-destructifs — Contrôles par ultrasons —
Blocs de référence et modes opératoires des essais pour la
caractérisation des faisceaux des traducteurs utilisés dans
les contrôles par contact
1 Domaine d’application
La présente Norme internationale définit deux blocs de référence en métal: le bloc en demi-cylindre à
gradins (HS) et le bloc à réflecteurs cylindriques (SDH). La présente Norme internationale décrit les
modes opératoires permettant de mesurer le profil des faisceaux acoustiques générés par les traducteurs
en contact avec l’objet contrôlé. Parmi les traducteurs utilisés, on compte les traducteurs droits, les
traducteurs d’angle (ondes de compression et de cisaillement réfractées), les traducteurs focalisés et les
traducteurs à émetteur et récepteur séparés. La longueur du traducteur ne doit pas être supérieure à
25 mm.
La présente Norme internationale inclut dans sa méthodologie des lignes directrices relatives à
l’utilisation de traducteurs utilisés avec différents types de métaux, y compris les pièces forgées ou
laminées en acier ou en alliage d’aluminium et de titane. Le domaine de fréquences des traducteurs
utilisés dans la présente Norme internationale s’étend de 1 MHz à 15 MHz (le contrôle des aciers
s’effectuant entre 1 MHz et 5 MHz, et celui des pièces à grains fins, telles que les pièces en aluminium,
entre 5 MHz et 15 MHz).
Pour utiliser la présente Norme internationale avec des matériaux autres que l’acier, il convient d’être
averti que la vitesse de propagation de l’onde ultrasonore dans ces matériaux peut être différente de
celle observée dans l’acier, et que les traducteurs d’angle sont en général spécifiquement conçus pour
contrôler les aciers. La loi de réfraction de Snell décrite dans la présente Norme internationale permet
de calculer correctement les angles de réfraction dans d’autres matériaux homogènes et à grains fins.
La présente Norme internationale s’applique aux traducteurs d’angle dans tous les angles généralement
utilisés (de 0° à 70°), ainsi qu’aux traducteurs focalisés et à émetteur et récepteur séparés. La présente
Norme internationale ne s’applique pas aux traducteurs d’ondes de surface (ondes de Rayleigh).
La présente Norme internationale ne traite pas de l’estimation des dimensions de défauts équivalents,
qui nécessite le recours à des blocs de référence percés de trous à fond plat. Si la présente Norme
internationale ne définit pas de critères d’acceptation proprement dits, elle établit les bases techniques
qui permettront à ses utilisateurs d’en définir.
2 Références normatives
Les documents suivants, en totalité ou en partie, sont référencés de façon normative dans le présent
document et sont indispensables pour son application. Pour les références datées, seule l’édition citée
s’applique. Pour les références non datées, la dernière édition du document de référence s’applique (y
compris les éventuels amendements).
ISO 5577, Essais non destructifs — Contrôle par ultrasons — Vocabulaire
ISO 7963, Essais non destructifs — Contrôle par ultrasons — Spécifications relatives au bloc d’étalonnage
n° 2
3 Termes et définitions
Pour les besoins du présent document, les termes et définitions donnés dans l’ISO 5577 s’appliquent.
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4 Symboles et abréviations
4.1 Symboles
Pour les besoins du présent document, les symboles suivants s’appliquent.
Symbole Désignation Unité
A amplitude maximale de l’écho dB
F largeur du faisceau à la distance focale mm
w
F distance focale mm
D
F longueur focale mm
L
H distance mesurée le long de la surface de contrôle entre le point d’émergence du traduc- mm
i
ème a
teur et le i trou
L , L , L axes du traducteur —
x y z
b
R rayon des huit réflecteurs cylindriques mm
t instant auquel le signal est réfléchi par le demi-gradin du côté 1 s
1
t instant auquel le signal est réfléchi par le demi-gradin du côté 2 s
2
t temps de propagation s
d
v vitesse de propagation de l’onde longitudinale (de compression) dans l’objet contrôlé mm/s
l
v vitesse de propagation de l’onde transversale (de cisaillement) dans l’objet contrôlé mm/s
s
v vitesse de propagation de l’onde longitudinale (de compression) dans le matériau du sabot mm/s
w
x, y, z axes du bloc de référence (plan x-y, surface; z perpendiculaire à la surface et en dessous) mm
ème
y distance mesurée le long de l’axe y entre le i trou et le point correspondant à l’ampli- mm
i
c
tude maximale de l’écho
y , y position des deux points le long de l’axe y où l’amplitude de l’écho diminue de 6 dB (points —
i1 i2
à −6 dB)
ème d
z profondeur du centre du i trou par rapport à l’une des surfaces latérales du bloc SDH mm
i
c
z axe longitudinal du faisceau d’un traducteur d’angle —
β
z distance mesurée le long de l’axe du faisceau entre le point d’émergence du traducteur et mm
βi
ème c
le centre du i trou
z axe latéral du faisceau d’un traducteur d’angle —
βL
α angle d’incidence (angle du sabot) °
w
β angle de réfraction (angle du faisceau) °
β angle de l’onde longitudinale (de compression) réfractée dans l’objet contrôlé °
l
β angle de l’onde transversale (de cisaillement) réfractée dans l’objet contrôlé °
s
e
γ angle de bigle °
a
i = 1, 2, 3…
b
Diamètre = 1,5 mm.
c
i = 2, 3…
d
Faces T, B, R et L.
e
Voir l’ISO 10375:1997, Figure 4.
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4.2 Abréviations
FSH hauteur totale d’écran du repère gradué de l’unité d’affichage
HS bloc en demi-cylindre à gradins
IP impulsion de départ
P traducteurs
P position du traducteur sur le bloc de référence
i
R connexion au récepteur
v
SDH réflecteur cylindrique
ème
SDH i réflecteur cylindrique
i
Face B base du bloc SDH
Face F face avant du bloc SDH
Face L face gauche du bloc SDH
Face R face droite du bloc SDH
Face T face supérieure du bloc SDH
T connexion à l’émetteur
r
5 Description des blocs de référence
5.1 Généralités
Les deux blocs de référence décrits dans la présente Norme internationale sont en métal. Ils doivent
être fabriqués dans un matériau dont les propriétés acoustiques sont analogues ou équivalentes à celles
de l’objet contrôlé. Il convient que les exigences générales applicables à ces blocs en ce qui concerne les
tolérances mécaniques, la rugosité de surface et les repères de l’échelle gravée soient identiques à celles
indiquées dans l’ISO 7963. La forme géométrique et les dimensions de ces deux blocs sont décrites en
5.2 et 5.3.
5.2 Bloc en demi-cylindre à gradins
Les cotes d’un bloc HS sont indiquées sur la Figure 1. Ce bloc doit être fabriqué en usinant un cylindre
plein. Une fois qu’il a reçu sa forme cylindrique à gradins, il est découpé le long de son axe longitudinal
et usiné jusqu’à obtenir l’état de surface prescrit. Les rayons des demi-gradins sont de 20 mm, 40 mm,
50 mm, 80 mm et 100 mm, avec une gorge à 85 mm et 91 mm. La largeur des gradins ayant un rayon de
20 mm à 80 mm est de 25 mm; la largeur du gradin de 100 mm est de 30 mm; celle de la gorge pratiquée
à 85 mm est de 2 mm; et enfin la largeur du gradin ayant un rayon de 91 mm est de 28 mm. Graver sur le
côté plat du bloc une ligne marquant le centre de la gorge (axe x), une autre ligne marquant l’axe central
partageant le bloc en deux moitiés égales (axe y), et enfin deux lignes marquant les limites entre deux
gradins adjacents. En cours d’utilisation, il convient que le bloc repose sur un support approprié. La
structure de ce support ne doit ni abîmer le bloc ni créer, par sa présence, un phénomène d’amortissement
des ondes.
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Dimensions en millimètres
Légende
1 ligne médiane de la gorge
2 face avant
3 traducteur d’angle
Figure 1 — Bloc en demi-cylindre à gradins (HS)
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5.3 Bloc à réflecteurs cylindriques
Les cotes d’un bloc SDH sont indiquées sur la Figure 2. Ce bloc mesure 300 mm de longueur, 25 mm
de largeur et 100 mm de hauteur; il est percé de huit réflecteurs cylindriques identiques de 1,5 mm
de diamètre. Ces derniers sont identifiés comme suit: SDH , SDH , SDH , SDH , SDH , SDH , SDH
2 3 4 5 10 20 30
et SDH . L’axe longitudinal de ces réflecteurs cylindriques doit être parallèle aux faces supérieure et
456
inférieure du bloc. Les différentes faces du bloc sont identifiées comme suit: face supérieure (T), base
(B), face droite (R), face gauche (L) et face avant (F), cette dernière désignant l’une ou l’autre des grandes
surfaces du bloc. L’emplacement d’un réflecteur cylindrique est mesuré par la distance entre le centre du
réflecteur cylindrique et les faces supérieure, inférieure ou extrêmes du bloc. Les petites lignes gravées
sur les bords des faces F et T sont là pour indiquer l’emplacement des axes des réflecteurs cylindriques.
L’emplacement du réflecteur SDH est gravé sur toutes les faces T, B, R et F. Le numéro qui suit les trois
456
lettres SDH correspond à la distance entre le centre du réflecteur cylindrique et la face T, sauf en ce qui
concerne le réflecteur SDH . Par exemple, la distance entre le centre du réflecteur cylindrique SDH et
456 2
la face T est de 2 mm. Les distances entre le centre du réflecteur cylindrique SDH et les faces B, R et T
456
sont respectivement de 40 mm, de 50 mm et de 60 mm. Le premier réflecteur cylindrique, noté SDH , est
2
situé à 40 mm de la face L, et la distance qui sépare les réflecteurs cylindriques suivants est de 30 mm.
Les angles de réfraction (compris entre 0° et 70 °) sont indiqués par de petites lignes gravées sur les
faces F, sur le bord entre les faces F et B. Les vitesses de propagation nominales des ondes longitudinales
et transversales dans le matériau sont déterminées de façon empirique une fois le bloc usiné, et peuvent
être gravées sur l’une des faces F du bloc SDH.
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Dimensions en millimètres
Légende
1 réflecteur cylindrique de 1,5 mm de 3 face T 5 face B
diamètre
2 face F 4 face R 6 face L
Figure 2 — Bloc à réflecteurs cylindriques (SDH)
6 Techniques et modes opératoires
6.1 Traducteur droit
6.1.1 Amplitude du faisceau d’un traducteur droit
Placer le traducteur sur la face T, au-dessus du premier réflecteur SDH, comme illustré à la Figure 3. Si le
signal reçu en écho sur l’unité d’affichage de l’appareil se situe dans la zone morte du traducteur, ignorer
ce trou et poursuivre le contrôle sur le trou suivant jusqu’à ce que le signal reçu en écho puisse être
mis en évidence. Déplacer le traducteur jusqu’à ce que le signal réfléchi par le trou soit à son maximum.
Régler le gain pour obtenir une amplitude de signal correspondant à 80 % environ de la hauteur totale
du repère gradué de l’unité d’affichage de l’appareil (FSH). Le signal doit être supérieur d’au moins 20 dB
au bruit de fond. Déplacer le traducteur le long de l’axe y, de part et d’autre de la position correspondant
à l’amplitude d’écho maximale, jusqu’à ce que celle-ci diminue de 6 dB. Consigner dans un rapport
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le gain correspondant à l’amplitude maximale (A), le point où elle se situe ( y ), les deux points (y ,
i i1
y ) correspondant à une diminution de 6 dB de l’amplitude maximale (points à −6 dB), ainsi que la
i2
profondeur (z ) du trou contrôlé.
i
Répéter ces essais pour tous les trous concernés du bloc SDH. La profondeur (z ) du trou SDH se mesure à
i i
partir du centre de ce trou, l’onde étant réfléchie par la surface supérieure du trou. Cette technique, pour
être exacte, ne nécessite aucune correction de rayon, le risque d’erreur engendré par cette différence
étant relativement faible par rapport aux incertitudes inhérentes aux contrôles ultrasonores. La Figure 4
représente le faisceau produit, dans l’objet contrôlé, par un traducteur droit.
Il convient de noter que l’amplitude varie dans le champ proche, ce qui est dû à la diffraction des bords
du transducteur. Au-delà du champ proche se situe le champ éloigné où l’amplitude décroît lorsque la
distance s’accroît. Le calcul de la longueur du champ proche est donné dans l’ISO 10375.
6.1.2 Amplitude du faisceau d’un traducteur droit focalisé
Répéter les opérations décrites en 6.1.1. Le résultat est représenté sous forme d’une courbe à la Figure 5.
a) La droite reliant les points d’amplitude maximale pour chacune des profondeurs est appelée axe du
faisceau acoustique.
b) Le point correspondant à l’amplitude maximale du signal est appelé point focal.
c) La distance séparant la surface contrôlée du point focal est appelée distance focale (F ).
D
d) La distance entre les deux points correspondant à une diminution de 6 dB de l’amplitude maximale
du signal, mesurée le long de l’axe du faisceau, est appelée longueur focale (F ).
L
e) Au niveau du point focal, la distance entre les deux points à −6 dB, mesurée dans un plan
).
perpendiculaire à l’axe du faisceau, est appelée largeur focale du faisceau (F
w
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Légende
1 amplitude maximale (dB) 3 réflecteurs cylindriques
2 face T 4 traducteur droit
Figure 3 — Mesurage du faisceau d’un traducteur droit
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Légende
1 traducteur 4 champ éloigné
2 amplitude maximale (dB) 5 distance (mm)
3 champ proche
Figure 4 — Faisceau d’un traducteur droit
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Légende
1 largeur du faisceau (F ) au point 3 amplitude maximale (dB) 5 longueur focale (F )
w L
focal
Figure 5 — Faisceau d’un traducteur droit focalisé
6.2 Traducteur d’angle
6.2.1 Généralités
La plupart des traducteurs d’angle sont identifiés par leurs dimensions nominales, fréquence nominale,
angle nominal du faisceau et vitesse de propagation des ondes transversales (de cisaillement) dans l’acier.
La vitesse de propagation de l’onde ultrasonore émise par des traducteurs d’angle dans des matériaux
autres que l’acier sera différente, avec des angles de réfraction différents. Un traducteur d’angle peut
générer, à l’intérieur d’un même objet, des ondes longitudinales (de compression) réfractées ou des
ondes transversales (de cisaillement) réfractées, ou encore les deux.
La Figure 6 illustre le rapport qui existe entre l’angle d’incidence (du sabot) et l’angle réfracté, en termes
de vitesse de propagation de l’
...