ISO 16811:2012
(Main)Non-destructive testing — Ultrasonic testing — Sensitivity and range setting
Non-destructive testing — Ultrasonic testing — Sensitivity and range setting
ISO 16811:2012 specifies the general rules for setting the timebase range and sensitivity (i.e. gain adjustment) of a manually operated ultrasonic flaw detector with A-scan display in order that reproducible measurements may be made of the location and echo height of a reflector. ISO 16811:2012 is applicable to techniques employing a single contact probe with either a single or twin transducers, but excludes the immersion technique and techniques employing more than one probe.
Essais non destructifs — Contrôle par ultrasons — Réglage de la sensibilité et de la base de temps
L'ISO 16811:2012 spécifie les règles générales de réglage de l'échelle de la base de temps et de la sensibilité (c'est-à-dire la commande de gain) d'un détecteur de défaut ultrasonore à commande manuelle et à représentation de type A afin de pouvoir effectuer des mesurages reproductibles de la localisation et de la hauteur d'écho du réflecteur. L'ISO 16811:2012 s'applique aux techniques qui utilisent un traducteur à contact simple avec transducteur unique ou à émetteur et récepteur séparés, mais exclut la technique en immersion et les techniques utilisant plus d'un traducteur.
General Information
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Standards Content (Sample)
INTERNATIONAL ISO
STANDARD 16811
First edition
2012-04-01
Non-destructive testing — Ultrasonic
testing — Sensitivity and range setting
Essais non destructifs — Contrôle par ultrasons — Réglage de la
sensibilité et de la base de temps
Reference number
ISO 16811:2012(E)
©
ISO 2012
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ISO 16811:2012(E)
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Published in Switzerland
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ISO 16811:2012(E)
Contents Page
Foreword .v
Introduction .vi
1 Scope.1
2 Normative references.1
3 General.1
3.1 Quantities and symbols.1
3.2 Test objects, reference blocks and reference reflectors.1
3.3 Categories of test objects.1
3.4 Contouring of probes.2
3.4.1 Longitudinally curved probes .3
3.4.2 Transversely curved probes.3
3.4.3 Concave scanning surface.4
4 Determination of probe index and beam angle .4
4.1 General.4
4.2 Flat probes.4
4.2.1 Calibration block technique .4
4.2.2 Reference block technique.4
4.3 Probes curved longitudinally .4
4.3.1 Mechanical determination.4
4.3.2 Reference Block Technique .6
4.4 Probes curved transversely .6
4.4.1 Mechanical determination.6
4.4.2 Reference block technique.7
4.5 Probes curved in two directions.8
4.6 Probes for use on materials other than non-alloy steel .9
5 Time base setting .9
5.1 General.9
5.2 Reference blocks and reference reflectors.9
5.3 Straight beam probes.10
5.3.1 Single reflector technique.10
5.3.2 Multiple reflector technique.10
5.4 Angle beam probes .10
5.4.1 Radius technique.10
5.4.2 Straight beam probe technique .10
5.4.3 Reference block technique.10
5.4.4 Contoured probes.10
5.5 Alternative range settings for angle beam probes .11
5.5.1 Flat surfaces.11
5.5.2 Curved surfaces.11
6 Sensitivity setting and echo height evaluation .13
6.1 General.13
6.2 Angle of impingement.13
6.3 Distance Amplitude Curve (DAC) technique .13
6.3.1 Reference blocks.13
6.3.2 Preparation of a Distance Amplitude Curve .14
6.3.3 Evaluation of signals using a Distance Amplitude Curve.15
6.3.4 Evaluation of signals using a reference height.15
6.4 Distance Gain Size (DGS) technique .16
6.4.1 General.16
6.4.2 Reference blocks.18
6.4.3 Use of DGS diagrams.18
6.4.4 Restrictions on use of the DGS technique due to geometry .20
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ISO 16811:2012(E)
6.5 Transfer correction.20
6.5.1 General.20
6.5.2 Fixed path length technique .20
6.5.3 Comparative technique.21
6.5.4 Compensation for local variations in transfer correction .22
Annex A (normative) Quantities and symbols .23
Annex B (normative) Reference blocks and reference reflectors .26
Annex C (normative) Determination of sound path distance and impingement angle in
concentrically curved objects .29
C.1 Impingement angle.29
C.2 Sound path when scanning from the outer (convex) surface: .29
C.2.1 Full skip.30
C.2.2 Half skip.30
C.3 Soundpath when scanning from the inner (concave) surface:.31
C.3.1 Full skip.31
C.3.2 Half skip.32
Annex D (informative) General DGS diagram.33
D.1 Distance.33
D.2 Gain.33
D.3 Size.34
Annex E (informative) Determination of contact transfer correction factors.35
E.1 General.35
E.2 Measurement.35
E.3 Evaluation.35
Bibliography .38
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ISO 16811:2012(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.
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 16811 was prepared by Technical Committee ISO/TC 135, Non-destructive testing, Subcommittee SC 3,
Ultrasonic testing.
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ISO 16811:2012(E)
Introduction
This International Standard is based on EN 583-2:2001, Non-destructive testing — Ultrasonic examination —
Part 2: Sensitivity and range setting.
The following International Standards are linked.
ISO 16810, Non-destructive testing — Ultrasonic testing — General principles
ISO 16811, Non-destructive testing — Ultrasonic testing — Sensitivity and range setting
ISO 16823, Non-destructive testing — Ultrasonic testing — Transmission technique
ISO 16826, Non-destructive testing — Ultrasonic testing — Examination for discontinuities perpendicular to
the surface
ISO 16827, Non-destructive testing — Ultrasonic testing — Characterization and sizing of discontinuities
ISO 16828, Non-destructive testing — Ultrasonic testing — Time-of-flight diffraction technique as a method for
detection and sizing of discontinuities
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INTERNATIONAL STANDARD ISO 16811:2012(E)
Non-destructive testing — Ultrasonic testing — Sensitivity and
range setting
1 Scope
This International Standard specifies the general rules for setting the timebase range and sensitivity
(i. e. gain adjustment) of a manually operated ultrasonic flaw detector with A-scan display in order that
reproducible measurements may be made of the location and echo height of a reflector.
It is applicable to techniques employing a single contact probe with either a single or twin transducers, but
excludes the immersion technique and techniques employing more than one probe.
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 7963, Non-destructive testing — Ultrasonic testing — Specification for calibration block No. 2
EN 12668-3, Non-destructive testing — Characterization and verification of ultrasonic examination
equipment — Part 3: Combined equipment
3 General
3.1 Quantities and symbols
A full list of the quantities and symbols used throughout this International Standard is given in Annex A.
3.2 Test objects, reference blocks and reference reflectors
Requirements for geometrical features of test objects, reference blocks and reference reflectors in general are
contained in Annex B.
3.3 Categories of test objects
The requirements for range and sensitivity setting will depend on the geometrical form of the test object. Five
categories of test objects are defined in Table 1.
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ISO 16811:2012(E)
Table 1 — Categories of test objects
Class Feature Section in x-direction section in y-direction
1 Plane parallel surfaces
(e. g. plate/sheet)
2 Parallel, uniaxially curved
surfaces (e. g. tubes)
3 Parallel surfaces curved in
more than one direction
(e. g. dished ends)
4 Solid material of circular
cross section (e. g. rods
and bars)
5 Complex shapes (e. g.
nozzles, sockets)
3.4 Contouring of probes
Contouring of the probe shoe, for geometry categories 2 to 5, may be necessary to avoid probe rocking, i.e. to
ensure good, uniform, acoustic contact and a constant beam angle in the test object. Contouring is only
possible with probes having a hard plastic stand-off (normally twin-transducer straight beam probes or angle
beam probes with wedges).
The following conditions for the different geometric categories exist (see Table 1 and Figure 1):
⎯ category 1: No probe contouring necessary for scanning in either x- or y-direction;
⎯ categories 2 and 4: scanning in x-direction: Probe face longitudinally curved, scanning in y-direction:
Probe face transversely curved;
⎯ categories 3 and 5: scanning in either x- or y-direction: Probe face longitudinally and transversely curved.
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ISO 16811:2012(E)
The use of contoured probes necessitates setting the range and sensitivity on reference blocks contoured
similar to the test object, or the application of mathematical correction factors.
When using equations (1) or (2), problems due to low energy transmission or beam misalignment are avoided.
3.4.1 Longitudinally curved probes
3.4.1.1 Convex scanning surface
For scanning on convex surfaces the probe face shall be contoured when the diameter of the test object, D ,
obj
is below ten times the length of the probe shoe, l , (see Figure 1):
ps
D < 10l (1)
obj ps
3.4.1.2 Concave scanning surface
On a concave scanning surface the probe face shall always be contoured, unless adequate coupling can be
achieved due to very large radii of curvature.
3.4.2 Transversely curved probes
3.4.2.1 Convex scanning surface
For scanning on convex surfaces the probe face shall be contoured when the diameter of the test object, D ,
obj
is below ten times the width of the probe shoe, w , (see Figure 1):
ps
D < 10w (2)
obj ps
Key
1 Transversely curved
2 Longitudinally curved
Figure 1 — Length, l , and width, w , of probe shoe in direction of curvature of the test object
ps ps
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ISO 16811:2012(E)
3.4.2.2 Concave scanning surface
On a concave scanning surface the probe face shall always be contoured, unless adequate coupling can be
achieved due to very large radii of curvature
3.4.3 Concave scanning surface
The probe face shall fulfil the requirements of 3.4.1 and 3.4.2.
4 Determination of probe index and beam angle
4.1 General
For straight beam probes there is no requirement to measure probe index and beam angle as it is assumed
that the probe index is in the centre of the probe face and the angle of refraction is zero degrees.
When using angle probes, these parameters shall be measured in order that the position of a reflector in the
test object can be determined in relation to the probe position. The techniques and reference blocks employed
depend on the contouring of the probe face.
Measured beam angles depend on the sound velocity of the reference block used. If the block is not made of
non-alloy steel its velocity shall be determined and recorded.
4.2 Flat probes
4.2.1 Calibration block technique
Probe index and beam angle shall be determined using Calibration Block No. 1 or Calibration Block No. 2
according to the specifications given in ISO 2400 or ISO 7963 respectively, depending on the size of the
probe.
4.2.2 Reference block technique
An alternative technique using a reference block containing at least 3 side-drilled holes as given in EN 12668-
3 may be used.
4.3 Probes curved longitudinally
4.3.1 Mechanical determination
Before contouring the probe face, the probe index and beam angle shall be measured as described in 4.2.1.
The incident angle at the probe face (α ) shall be calculated from the measured beam angle (α) and a line,
d
originating from the probe index and parallel to the incident beam, shall be marked on the side of the probe,
as shown in Figure 2.
The incident angle is given by equation 3:
⎛c ⎞
d
α = arcsin⎜ sinα⎟ (3)
d
⎜ ⎟
c
⎝ t ⎠
where
c is the longitudinal wave velocity in the probe wedge (normally 2730 m/s for acrylic glass)
d
c is the transverse wave velocity in the test object (3255 m/s ± 15 m/s for non-alloy steel).
t
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ISO 16811:2012(E)
After contouring, the probe index will have moved along the marked line, and its new position can be
measured by mechanical means directly on the probe housing, as shown in Figure 2.
The beam angle shall be determined by maximizing the echo from a side-drilled hole satisfying the conditions
given in annex B. The beam angle may then be measured directly on the test object, on the reference block,
or on a scale drawing. See Figure 3.
Alternatively, the beam angle may be determined by calculation on the basis of the sound path length
measured on the reference block by mechanical means, using equation (4). This may be accomplished
together with the range setting as described in 5.4.4.
2
2 2
⎧ ⎫
[()D / 2 + s − t + sD + tD ]
⎪ SDH SDH Obj⎪
α= arccos (4)
⎨ ⎬
D[]s+()D / 2
Obj SDH
⎪ ⎪
⎩ ⎭
The symbols used in this equation are illustrated in Figure 3.
The radius of curvature of the surface used for the calibration shall be within ± 10 % of that of the test object.
Key
1 Marked line for index shift
2 Index point after contouring
3 Index point before contouring
Figure 2 — Determination of index shift for longitudinally curved probes
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ISO 16811:2012(E)
Figure 3 — Determination of beam angle α for a longitudinally contoured probe
4.3.2 Reference Block Technique
This is similar to that referenced in 4.2.2, except that the test block shall have a radius of curvature
within ± 10% of that of the test object.
4.4 Probes curved transversely
4.4.1 Mechanical determination
Before contouring the probe face the probe index and beam angle shall be measured as described in 4.2.
After contouring, either
i) a line representing the incident beam, originating from the probe index, shall be marked on the
side of the probe. The new position of the probe index shall be measured on the side of the
probe as shown in Figure 4;
ii) the shift in probe index position (Δx) shall be calculated using equation 5:
Δx= g tan (α ) (5)
d
The symbols in this equation are illustrated in Figure 4.
For acrylic glass wedges (c =2730 m/s) and non-alloy steel test objects (c =3255 m/s) the shift in the probe
d t
index position (Δx), for the three most commonly used beam angles, shall be read from Figure 5 in relation to
the depth of contouring (g).
The beam angle should not change during contouring.
However, if it is not known, or there is any variation in the depth of contouring along the length of the probe, it
shall be measured on a suitably contoured reference block using a side drilled hole satisfying the conditions
given in Annex B. The beam angle shall be determined by:
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ISO 16811:2012(E)
iii) drawing a straight line between the hole and the probe index on a scale drawing; or
iv) calculation using, for example, equation (6) for the setup illustrated in Figure 6.
⎡ A'+ x− q⎤
α= arctan
⎢ ⎥
t
⎣ ⎦
Key
1 Marked line for index shift
2 Index point after contouring
3 Index point before contouring
Figure 4 — Determination of index shift for transversely curved probes
4.4.2 Reference block technique
This technique is similar to that referenced in 4.2.2 except that the test block shall be curved transversely in
relation to the probe, and shall have a radius of curvature not exceeding 10 % greater, or 30 % lower, than
that of the test object.
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ISO 16811:2012(E)
Figure 5 — Probe index shift, Δx, for delay paths in acrylic glass
Figure 6 — Determination of beam angle using a side-drilled hole
4.5 Probes curved in two directions
Unless the need for multiaxial curving of the probe face can be avoided, e. g. by use of smaller probes, the
procedures specified in 4.2, 4.3 and 4.4 shall be followed as appropriate.
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ISO 16811:2012(E)
4.6 Probes for use on materials other than non-alloy steel
If the sound velocity in the material under test is markedly different from that in non-alloy steel, the position of
the probe index and the beam angle will be significantly changed. The use of the radii on Calibration Block
No. 1 or Calibration Block No. 2 may lead to confusing results.
If the sound velocity is known, the beam angle can be calculated as follows:
⎛ ⎞
c
t
α = arcsin⎜ sin α ⎟ (7)
t
⎜ r⎟
c
⎝ r ⎠
where
α is the beam angle in a non-alloy steel reference block;
r
α is the beam angle in the test object;
t
c is the transverse wave velocity in the test object;
t
c is the transverse wave velocity in the non-alloy steel reference block (3255 m/s ± 15 m/s).
r
If the sound velocity is not known, the beam angle can be determined using an echo from a side-drilled hole in
a sample of the material, as illustrated in Figure 6, or as described in 4.3.1 or in 4.4.1, as appropriate.
5 Time base setting
5.1 General
For all tests using the pulse echo technique, the timebase of the ultrasonic instrument shall be set to indicate,
on the screen, the sound propagation time, or, more usually, some parameters directly related to it. Such
parameters may be the sound path length of a reflector, its depth below the test surface, its projection
distance, or its reduced L , projection distance, see Figure 7. Unless otherwise noted, the procedures
a
described below refer to setting the timebase in terms of the sound path length (an echo travels this path
twice).
Timebase setting shall be carried out with two reference echoes having a known time or distance interval
between them. Depending on the intended calibration, the respective sound paths, depths, projection
distances, or reduced projection distances shall be known.
This technique ensures that correction is automatically made for the sound propagation time through the delay
block (e. g. probe wedge). Only in the case of equipment employing an electronically calibrated timebase is
one echo sufficient, provided the sound velocity of the reference block is known.
The distance between the reference echoes shall be as large as practicable within the timebase range. The
left-hand rising edge of each echo shall be set, using the timebase shift and expansion controls, to correspond
to a predetermined position along the horizontal screen graticule.
Where appropriate calibration shall comprise a check signal, which shall not coincide with either one of the
setting signals, but shall appear at the calculated screen position.
5.2 Reference blocks and reference reflectors
For the examination of ferritic steels the use of Calibration block No. 1 or Calibration block No. 2 as specified
in ISO 2400 and ISO 7963, respectively, is recommended. If a reference block or the test object itself is used
for calibration, faces opposite to the test surface or appropriate reflectors at different known sound path
lengths may be used as applicable.
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ISO 16811:2012(E)
Reference blocks shall either have a sound velocity within ± 5% of that of the test object, or correction for the
velocity difference shall be made.
5.3 Straight beam probes
5.3.1 Single reflector technique
This requires a reference block having a thickness not greater than the timebase range to be set. Suitable
back wall echoes may be obtained from the 25 mm or 100 mm thickness of Calibration Block No. 1, or the
12,5 mm thickness of Calibration Block No. 2.
Alternative reference blocks, having parallel or concentric surfaces, known thickness, and the same sound
velocity as the test object, may also be used.
5.3.2 Multiple reflector technique
This requires a reference block (or separate blocks) having two reflectors (e. g. side-drilled holes) at different
known sound path lengths.
The probe shall be repeatedly repositioned to maximize the echo from each reflector; the position of the echo
...
NORME ISO
INTERNATIONALE 16811
Première édition
2012-04-01
Essais non destructifs — Contrôle par
ultrasons — Réglage de la sensibilité et
de la base de temps
Non-destructive testing — Ultrasonic testing — Sensitivity and range
setting
Numéro de référence
ISO 16811:2012(F)
©
ISO 2012
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ISO 16811:2012(F)
DOCUMENT PROTÉGÉ PAR COPYRIGHT
© ISO 2012
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Web www.iso.org
Version française parue en 2013
Publié en Suisse
ii © ISO 2012 – Tous droits réservés
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ISO 16811:2012(F)
Sommaire Page
Avant-propos .v
Introduction.v
1 Domaine d'application .1
2 Références normatives.1
3 Généralités.1
3.1 Grandeurs et symboles.1
3.2 Pièces à examiner, blocs de référence et réflecteurs de référence .1
3.3 Catégories des pièces à examiner.1
3.4 Mise en forme des traducteurs .2
3.4.1 Traducteurs à courbure longitudinale.3
3.4.2 Traducteurs à courbure transversale.3
3.4.3 Surface de balayage concave .4
4 Détermination du point d'émergence et de l'angle de faisceau .4
4.1 Généralités.4
4.2 Traducteurs plats.4
4.2.1 Technique utilisant un bloc d'étalonnage.4
4.2.2 Technique utilisant un bloc de référence .4
4.3 Traducteurs à courbure longitudinale.4
4.3.1 Détermination mécanique .4
4.3.2 Technique utilisant un bloc de référence .6
4.4 Traducteurs à courbure transversale.6
4.4.1 Détermination mécanique .6
4.4.2 Technique utilisant un bloc de référence .7
4.5 Traducteurs à courbure bidirectionnelle .8
4.6 Traducteurs à utiliser avec des matériaux autres que l'acier non allié .9
5 Réglage de la base de temps .9
5.1 Généralités.9
5.2 Blocs de référence et réflecteurs de référence .10
5.3 Traducteurs droits.10
5.3.1 Technique du réflecteur simple .10
5.3.2 Technique à réflecteurs multiples .10
5.4 Traducteurs de faisceau d'angle.10
5.4.1 Technique des quarts de rond .10
5.4.2 Technique utilisant un traducteur droit .10
5.4.3 Technique utilisant un bloc de référence .10
5.4.4 Traducteurs de forme.11
5.5 Autres réglages de la base de temps pour les traducteurs de faisceau d'angle.11
5.5.1 Surfaces planes.11
5.5.2 Surfaces courbes.11
6 Réglage de la sensibilité et évaluation de la hauteur d'écho .13
6.1 Généralités.13
6.2 Angle de réflexion en demi-bond.13
6.3 Technique de la courbe «amplitude/distance» (CAD) .13
6.3.1 Blocs de référence .13
6.3.2 Préparation d'une courbe «amplitude/distance» .14
6.3.3 Évaluation des signaux utilisant une courbe «amplitude/distance» .15
6.3.4 Évaluation des signaux utilisant la hauteur de référence.15
6.4 Technique des diamètres de réflectivité (méthode AVG).16
6.4.1 Généralités.16
6.4.2 Blocs de référence .17
6.4.3 Utilisation des diagrammes de réflectivité .18
© ISO 2012 – Tous droits réservés
iii
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ISO 16811:2012(F)
6.4.4 Restrictions d'utilisation de la technique de réflectivité pour des raisons géométriques .19
6.5 Correction de transfert.19
6.5.1 Généralités.19
6.5.2 Technique du trajet fixe .20
6.5.3 Technique comparative.20
6.5.4 Compensation des variations locales de la correction de transfert .21
Annexe A (normative) Grandeurs et symboles.22
Annexe B (normative) Blocs de référence et réflecteurs de référence .24
Annexe C (normative) Détermination du trajet ultrasonore et de l'angle de réflexion en demi-bond
des pièces courbes concentriques.27
C.1 Angle de réflexion en demi-bond.27
C.2 Trajet ultrasonore avec balayage à partir de la surface extérieure (convexe) .27
C.2.1 Bond complet.28
C.2.2 Demi-bond .28
C.3 Trajet ultrasonore avec balayage à partir de la surface interne (concave) .29
C.3.1 Bond complet.29
C.3.2 Demi-bond .30
Annexe D (informative) Diagramme général de réflectivité .31
D.1 Distance.31
D.2 Gain.31
D.3 Dimensions.32
Annexe E (informative) Détermination des facteurs de correction de transfert par contact .33
E.1 Généralités.33
E.2 Mesurage.33
E.3 Évaluation.33
Bibliographie .36
© ISO 2012 – Tous droits réservés
iv
---------------------- Page: 4 ----------------------
ISO 16811:2012(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 Normes internationales sont rédigées conformément aux règles données dans les Directives ISO/CEI,
Partie 2.
La tâche principale des comités techniques est d'élaborer les Normes internationales. Les projets de Normes
internationales adoptés par les comités techniques sont soumis aux comités membres pour vote. Leur
publication comme Normes internationales requiert l'approbation de 75 % au moins des comités membres
votants.
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.
L'ISO 16811 a été élaborée par le comité technique ISO/TC 135, Essais non destructifs, sous-comité SC 3,
Essais aux ultrasons.
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ISO 16811:2012(F)
Introduction
La présente Norme internationale est basée sur l'EN 583-2:2001, Essais non destructifs — Contrôle
ultrasonore — Partie 2: Réglage de la sensibilité et de la base de temps.
Les Normes internationales suivantes sont liées.
ISO 16810, Essais non destructifs — Contrôle par ultrasons — Principes généraux
ISO 16811, Essais non destructifs — Contrôle par ultrasons — Réglage de la sensibilité et de la base de temps
ISO 16823, Essais non destructifs — Contrôle par ultrasons — Technique par transmission
ISO 16826, Essais non destructifs — Contrôle par ultrasons — Contrôle des discontinuités perpendiculaires à
la surface
ISO 16827, Essais non destructifs — Contrôle par ultrasons — Caractérisation et dimensionnement des
discontinuités
ISO 16828, Essais non destructifs — Contrôle par ultrasons — Technique de diffraction du temps de vol
(TOFD) utilisée comme méthode de détection et de dimensionnement des discontinuités
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NORME INTERNATIONALE ISO 16811:2012(F)
Essais non destructifs — Contrôle par ultrasons — Réglage de
la sensibilité et de la base de temps
1 Domaine d'application
La présente Norme internationale spécifie les règles générales de réglage de l'échelle de la base de temps et
de la sensibilité (c'est-à-dire la commande de gain) d'un détecteur de défaut ultrasonore à commande
manuelle et à représentation de type A afin de pouvoir effectuer des mesurages reproductibles de la
localisation et de la hauteur d'écho du réflecteur.
Elle s'applique aux techniques qui utilisent un traducteur à contact simple avec transducteur unique ou à
émetteur et récepteur séparés, mais exclut la technique en immersion et les techniques utilisant plus d'un
traducteur.
2 Références normatives
Les documents ci-après, dans leur intégralité ou non, sont des références normatives indispensables à
l’application du présent document. 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 2400, Essais non destructifs — Contrôle par ultrasons — Spécifications relatives au bloc d'étalonnage n° 1
ISO 7963, Essais non destructifs — Contrôle par ultrasons — Spécifications relatives au bloc d'étalonnage n° 2
EN 12668-3, Essais non destructifs — Caractérisation et vérification de l'appareillage de contrôle par
ultrasons — Partie 3: Équipement complet
3 Généralités
3.1 Grandeurs et symboles
Une liste complète des grandeurs et symboles utilisés dans la présente Norme internationale est donnée à
l'Annexe A.
3.2 Pièces à examiner, blocs de référence et réflecteurs de référence
L'Annexe B contient les exigences relatives aux caractéristiques géométriques des pièces à examiner, des
blocs de référence et des réflecteurs de référence en général.
3.3 Catégories des pièces à examiner
Les exigencess relatives au réglage de l'échelle et de la sensibilité dépendent de la forme géométrique de la
pièce à examiner. Cinq catégories de pièces à examiner sont définies dans le Tableau 1.
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Tableau 1 — Catégories des pièces à examiner
Catégorie Caractéristique Section selon la direction x Section selon la direction y
1 Surfaces parallèles planes
(plaque/tôle, par exemple)
2 Surfaces parallèles à courbure
uniaxiale (tubes, par exemple)
3 Surfaces parallèles à
courbures multidirectionnelles
(extrémités incurvées,
par exemple)
4 Matériau plein à section
circulaire (tiges et barres,
par exemple)
5 Formes complexes
(tuyères/tubulures,
par exemple)
3.4 Mise en forme des traducteurs
La mise en forme du sabot, pour les catégories géométriques 2 à 5, peut être nécessaire afin d'éviter
l'oscillation du traducteur, c'est-à-dire pour assurer un contact acoustique correct et uniforme, et un angle de
faisceau constant sur la pièce à examiner. La mise en forme n'est possible qu'avec des traducteurs constitués
d'une semelle en plastique rigide (habituellement des traducteurs droits à émetteur et récepteur séparés ou
des traducteurs de faisceau d'angle avec sabots).
Les conditions suivantes sont applicables aux différentes catégories géométriques (voir Tableau 1 et Figure 1):
⎯ catégorie 1: aucune mise en forme du traducteur n'est nécessaire pour le balayage dans la direction x ou y;
⎯ catégories 2 et 4: balayage dans la direction x: face du traducteur à courbure longitudinale, balayage
dans la direction y: face du traducteur à courbure transversale;
⎯ catégories 3 et 5: balayage dans la direction x ou y: face du traducteur à courbure longitudinale ou
transversale.
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L'utilisation de traducteurs de forme nécessite le réglage de la base de temps et de la sensibilité sur des blocs
de référence de forme similaire à celle de la pièce à examiner, ou l'application de facteurs de correction
mathématiques.
Les problèmes dus à une faible transmission d'énergie ou un mauvais alignement de faisceau sont évités en
utilisant les formules (1) ou (2).
3.4.1 Traducteurs à courbure longitudinale
3.4.1.1 Surface de balayage convexe
Pour le balayage des surfaces convexes, la face du traducteur doit être mise en forme lorsque le diamètre de
la pièce à examiner, D , est inférieur à dix fois la longueur du sabot, l (voir Figure 1):
obj ps
D < 10l (1)
obj ps
3.4.1.2 Surface de balayage concave
Pour le balayage des surfaces concaves, la face du traducteur doit toujours être mise en forme, à moins qu'un
couplage approprié puisse être réalisé en raison des très grands rayons de courbure.
3.4.2 Traducteurs à courbure transversale
3.4.2.1 Surface de balayage convexe
Pour le balayage des surfaces convexes, la face du traducteur doit être mise en forme lorsque le diamètre de
la pièce à examiner, D , est inférieur à dix fois la largeur du sabot, w , (voir Figure 1):
obj ps
D < 10w (2)
obj ps
Légende
1 courbure transversale
2 courbure longitudinale
Figure 1 — Longueur, l , et largeur, w , du sabot dans le sens de courbure de la pièce à examiner
ps ps
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3.4.2.2 Surface de balayage concave
Pour le balayage des surfaces concaves, la face du traducteur doit toujours être mise en forme, à moins qu'un
couplage approprié puisse être réalisé en raison des très grands rayons de courbure.
3.4.3 Surface de balayage concave
La face du traducteur doit satisfaire aux exigences des 3.4.1 et 3.4.2.
4 Détermination du point d'émergence et de l'angle de faisceau
4.1 Généralités
Il n'existe pas d'exigence relative à la mesure du point d’émergence et de l’angle du faisceau pour les
traducteurs droits dans la mesure où le point d'émergence est supposé être au centre de la face du traducteur
et que l'angle de réfraction est de zéro degré.
Avec les traducteurs d'angle, ces paramètres doivent être mesurés afin de pouvoir déterminer la position d'un
réflecteur sur la pièce à examiner par rapport à la position du traducteur. Les techniques et les blocs de
référence utilisés dépendent de la mise en forme de la face du traducteur.
Les angles de faisceau mesurés dépendent de la vitesse de propagation de l'onde ultrasonore du bloc de
référence utilisé. Si le bloc n'est pas en acier non allié, sa vitesse doit être déterminée et enregistrée.
4.2 Traducteurs plats
4.2.1 Technique utilisant un bloc d'étalonnage
Le point d'émergence et l'angle du faisceau doivent être déterminés en utilisant le bloc d'étalonnage n° 1 ou 2
conformément aux spécifications respectives de l'ISO 2400 ou l'ISO 7963, en fonction des dimensions du
traducteur.
4.2.2 Technique utilisant un bloc de référence
Une autre technique utilisant un bloc de référence comportant au moins 3 trous percés latéralement tel que
décrit dans l’EN 12668-3, peut être utilisée.
4.3 Traducteurs à courbure longitudinale
4.3.1 Détermination mécanique
Avant de mettre en forme la face du traducteur, le point d'émergence et l'angle du faisceau doivent être
mesurés tel que décrit en 4.2.1.
L'angle d'incidence à la surface du traducteur (α ) doit être calculé à partir de l'angle de faisceau mesuré (α) et
d
la droite, ayant pour origine le point d'émergence et parallèle au faisceau incident, doit être repérée sur le côté
du traducteur, tel que représenté sur la Figure 2.
L'angle d'incidence est donné par l'équation 3:
⎛ c ⎞
d
⎜ ⎟
α = arcsin sinα (3)
d
⎜ ⎟
c
t
⎝ ⎠
où
c est la vitesse d'onde longitudinale dans le sabot du traducteur (normalement 2 730 m/s pour le verre
d
acrylique);
c est la vitesse d'onde transversale dans la pièce à examiner (3 255 m/s ± 15 m/s pour un acier non allié).
t
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Après la mise en forme, le point d'émergence se déplace le long de la droite repère, et sa nouvelle position
peut être mesurée mécaniquement, directement sur le boîtier du traducteur, tel que représenté sur la Figure 2.
L'angle du faisceau doit être déterminé en maximisant l'écho d'un trou percé latéralement satisfaisant aux
conditions données dans l'Annexe B. L'angle du faisceau peut ensuite être mesuré directement sur la pièce à
examiner, le bloc de référence, ou sur un dessin à l'échelle (voir Figure 3).
L'angle du faisceau peut également être déterminé par calcul sur la base du trajet ultrasonore mesuré
mécaniquement sur le bloc de référence, en utilisant l'Équation (4). Ce calcul peut être combiné avec le
réglage de la base de temps, tel que décrit en 5.4.4.
⎧ ⎫
2 2 2
[](D / 2) + s − t + sD + tD
⎪ SDH SDH Obj ⎪
α = arccos (4)
⎨ ⎬
D[]s + (D / 2)
Obj SDH
⎪ ⎪
⎩ ⎭
Les symboles utilisés dans cette équation sont illustrés à la Figure 3.
Le rayon de courbure de la surface utilisée pour l'étalonnage doit être à ± 10 % près celui de la pièce à
examiner.
Légende
1 droite repère de déplacement du point d'émergence
2 point d'émergence après mise en forme
3 point d'émergence avant mise en forme
Figure 2 — Détermination du déplacement du point d'émergence des traducteurs à courbure
longitudinale
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Figure 3 — Détermination de l'angle de faisceau α pour les traducteurs à courbure longitudinale
4.3.2 Technique utilisant un bloc de référence
Cette technique est similaire à celle de 4.2.2, sauf que le bloc d'essai doit avoir un rayon de courbure
équivalent à ± 10 % près à celui de la pièce à examiner.
4.4 Traducteurs à courbure transversale
4.4.1 Détermination mécanique
Avant de mettre en forme la face du traducteur, le point d'émergence et l'angle du faisceau doivent être
mesurés tel que décrit en 4.2.
Après la mise en forme:
i) une ligne représentant le faisceau incident, ayant pour origine le point d'émergence, doit être
marquée sur le côté du traducteur. La nouvelle position du point d'émergence doit être mesurée
sur le côté du traducteur tel que représenté sur la Figure 4 ou;
ii) le déplacement du point d'émergence (∆x) doit être calculé en utilisant l'équation (5):
∆x = g tan (α ) (5)
d
Les symboles utilisés dans cette équation sont illustrés à la Figure 4.
Pour les sabots en verre acrylique (c = 2 730 m/s) et les pièces à examiner en acier non allié (c = 3 255 m/s),
d t
le déplacement du point d'émergence (∆x), pour les trois angles de faisceau les plus couramment utilisés, doit
être lu sur la Figure 5 en fonction de la profondeur de la mise en forme (g).
Il convient que l'angle de faisceau ne varie pas au cours de la mise en forme.
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Cependant, lorsqu'il n'est pas connu ou que la profondeur de la mise en forme varie sur la longueur du
traducteur, il doit être mesuré sur un bloc de référence correctement mis en forme en utilisant un trou percé
latéralement satisfaisant aux conditions spécifiées dans l'Annexe B. L'angle de faisceau doit être déterminé:
iii) par le tracé d'une droite entre le trou et le point d'émergence sur un dessin à l'échelle; ou
iv) par le calcul en utilisant, par exemple, l'équation (6) pour la configuration illustrée sur la Figure 6.
⎡ A'+x − q⎤
α = arctan
⎢ ⎥
t
⎣ ⎦
Légende
1 droite repère de déplacement du point d'émergence
2 point d'émergence après mise en forme
3 point d'émergence avant mise en forme
Figure 4 — Détermination du déplacement du point d'émergence des traducteurs à courbure
transversale
4.4.2 Technique utilisant un bloc de référence
Cette technique est similaire à celle de 4.2.2, sauf que le bloc d'essai doit présenter une courbure
transversale par rapport au traducteur, et son rayon de courbure ne doit pas dépasser celui de la pièce à
examiner de plus de 10 % ou lui être inférieur de plus de 30 %.
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Figure 5 — Déplacement du point d'émergence, ∆x, pour les lignes de retard dans le verre acrylique
Figure 6 — Détermination du faisceau d'angle en utilisant un trou percé latéralement
4.5 Traducteurs à courbure bidirectionnelle
Les modes opératoires spécifiés en 4.2, 4.3 et 4.4 doivent être appliqués selon le cas, à moins que la
nécessité d'une courbure multiaxiale de la face du traducteur puisse être évitée, par exemple en utilisant des
traducteurs plus petits.
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4.6 Traducteurs à utiliser avec des matériaux autres que l'acier non allié
Lorsque la vitesse de propagation de l'onde ultrasonore dans le matériau soumis à l'essai est sensiblement
différente de celle de l'acier non allié, la position du point d'émergence et l'angle du faisceau varient de
manière significative. L'utilisation des quarts de rond sur le bloc d'étalonnage n° 1 ou 2 peut conduire à des
résultats confus.
Lorsque la vitesse de propagation de l'onde ultrasonore est connue, l'angle du faisceau peut être calculé
comme suit:
⎛ ⎞
c
t
α = arcsin⎜ sin α⎟ (7)
t r
⎜ ⎟
c
⎝ r ⎠
où
α est l'angle de faisceau du bloc de référence en acier non allié;
r
α est l'angle de faisceau de la pièce à examiner;
t
c est la vitesse d'onde transversale dans la pièce à examiner;
t
c est la vitesse d'onde transversale dans le bloc de référence en acier non allié (3 255 m/s ± 15 m/s).
r
Si la vitesse de propagation de l'onde ultrasonore n'est pas connue, l'angle de faisceau peut être déterminé
en utilisant l'écho d'une génératrice de trou percé latéralement dans un échantillon du matériau, tel que
représenté sur la Figure 6 ou tel que décrit au 4.3.1 ou 4.4.1, selon le cas.
5 Réglage de la base de temps
5.1 Généralités
Pour tous les essais utilisant la technique de contrôle par réflexion, la base de temps de l'appareil ultrasonore
doit être réglée de manière à indiquer, sur l'écran, le temps de propagation de l'onde ultrasonore ou, plus
généralement, certains paramètres directement associés. Ces paramètres peuvent être le trajet ultrasonore
d'un réflecteur, sa profondeur par rapport à la surface à contrôler, sa distance de projection, ou sa distance de
projection réduite (voir Figure 7). Sauf indication contraire, les modes opératoires décrits ci-dessous se
rapportent au réglage de la base de temps en termes de trajet ultrasonore (un écho effectue deux fois ce trajet).
Le réglage de la base de temps doit être effectué avec deux échos de référence dont l'intervalle de temps ou
la
...
Questions, Comments and Discussion
Ask us and Technical Secretary will try to provide an answer. You can facilitate discussion about the standard in here.