Non-destructive testing of welds — Ultrasonic testing — Use of automated phased array technology for thin-walled steel components

This document specifies the application of phased array technology for the semi- or fully automated ultrasonic testing of fusion-welded joints in steel parts with thickness values between 3,2 mm and 8,0 mm. This meets the typical range of tube wall thickness values in boilers, which is an important application of this testing technology. The minimum and maximum value of the wall thickness range can be exceeded, when testing level "D" of this document is applied. This document applies to full penetration welded joints of simple geometry in plates, tubes, pipes, and vessels, where both the weld and parent material are low-alloy and/or fine grained steel. NOTE "Semi-automated testing" encompasses a controlled movement of one or more probes on the surface of a component along a fixture (guidance strip, ruler, etc.), whereby the probe position is unambiguously measured with a position sensor. The probe is moved manually. "Fully automated testing" includes mechanized propulsion in addition. Where material-dependent ultrasonic parameters are specified in this document, they are based on steels having a sound velocity of (5 920 ± 50) m/s for longitudinal waves, and (3 255 ± 30) m/s for transverse waves. It is necessary to take this fact into account when testing materials with a different velocity. This document provides guidance on the specific capabilities and limitations of phased array technology for the detection, location, sizing and characterization of discontinuities in fusion-welded joints. Ultrasonic phased array technology can be used as a stand-alone technique or in combination with other non-destructive testing (NDT) methods or techniques, during manufacturing and testing of new welds/repair welds (pre-service testing). This document specifies two testing levels: — level "C" for standard situations; — level "D" for different situations/special applications. This document describes assessment of discontinuities for acceptance purposes based on: — height and length; — amplitude (equivalent reflector size) and length; — go/no-go decision. This document does not include acceptance levels for discontinuities.

Essais non destructifs des assemblages soudés — Contrôle par ultrasons — Utilisation de la technique multi-éléments automatisés pour les composants en acier à paroi mince

Le présent document spécifie l'application de la technique multi-éléments pour le contrôle par ultrasons semi-automatisé ou entièrement automatisé des assemblages soudés par fusion de pièces en acier ayant des valeurs d'épaisseur comprises entre 3,2 mm et 8,0 mm. Cela correspond à la gamme type des valeurs d'épaisseur de paroi des tubes dans les chaudières, qui constituent une application importante de cette technique de contrôle. Les valeurs minimale et maximale de la gamme d'épaisseurs de paroi peuvent être dépassées lorsque le niveau de contrôle «D» du présent document est appliqué. Le présent document s'applique aux assemblages soudés à pleine pénétration de géométrie simple sur plaques, tubes, tuyaux et récipients dans lesquels le métal de base et le métal fondu sont tous les deux constitués d'acier faiblement allié et/ou à grains fins. NOTE Un «contrôle semi-automatisé» inclut un déplacement contrôlé d'un ou plusieurs traducteurs sur la surface d'un composant le long d'un montage (bande de guidage, règle, etc.), au cours duquel la position du traducteur est mesurée sans ambiguïté par un capteur de position. Le traducteur est déplacé manuellement. Un «contrôle entièrement automatisé» inclut une propulsion mécanisée en complément. Lorsque les paramètres ultrasonores dépendant du matériau sont spécifiés dans le présent document, ils sont basés sur les aciers dans lesquels la vitesse de propagation du son est égale à (5 920 ± 50) m/s pour les ondes longitudinales et (3 255 ± 30) m/s pour les ondes transversales. Il est nécessaire de prendre en compte cette condition lors du contrôle de matériaux ayant des vitesses de propagation différentes. Le présent document fournit des lignes directrices sur les possibilités et les limitations spécifiques de la technique multi-éléments pour la détection, la localisation, le dimensionnement et la caractérisation des discontinuités dans les assemblages soudés par fusion. La technique multi-éléments par ultrasons peut être utilisée de manière autonome ou en combinaison avec d'autres méthodes ou techniques d'essai non-destructif (END), pendant la fabrication et le contrôle de nouvelles soudures/soudures de réparation (contrôle avant service). Le présent document spécifie deux niveaux de contrôle: — niveau «C» pour les situations normales; — niveau «D» pour des situations différentes/des applications spéciales. Le présent document décrit l'évaluation des discontinuités à des fins d'acceptation, en se basant sur: — la hauteur et la longueur; — l'amplitude (taille équivalente du réflecteur) et la longueur; — une décision acceptation/rejet. Le présent document ne comporte pas de niveaux d'acceptation pour les discontinuités.

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Published
Publication Date
04-Dec-2018
Current Stage
6060 - International Standard published
Completion Date
05-Dec-2018
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ISO 20601:2018 - Non-destructive testing of welds -- Ultrasonic testing -- Use of automated phased array technology for thin-walled steel components
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ISO 20601:2018 - Essais non destructifs des assemblages soudés -- Contrôle par ultrasons -- Utilisation de la technique multi-éléments automatisés pour les composants en acier a paroi mince
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Standards Content (sample)

INTERNATIONAL ISO
STANDARD 20601
First edition
2018-12
Non-destructive testing of welds —
Ultrasonic testing — Use of automated
phased array technology for thin-
walled steel components
Essais non destructifs des assemblages soudés — Contrôle par
ultrasons — Utilisation de la technique multi-éléments automatisés
pour les composants en acier à paroi mince
Reference number
ISO 20601:2018(E)
ISO 2018
---------------------- Page: 1 ----------------------
ISO 20601:2018(E)
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© ISO 2018

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Published in Switzerland
ii © ISO 2018 – All rights reserved
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ISO 20601:2018(E)
Contents Page

Foreword ..........................................................................................................................................................................................................................................v

1 Scope ................................................................................................................................................................................................................................. 1

2 Normative references ...................................................................................................................................................................................... 1

3 Terms and definitions ..................................................................................................................................................................................... 2

4 Testing levels ............................................................................................................................................................................................................ 2

5 Information required before testing ............................................................................................................................................... 4

5.1 Items to be specified before procedure development ........................................................................................... 4

5.2 Specific information required by the operator before testing ....................................................................... 4

5.3 Written test procedure ..................................................................................................................................................................... 4

6 Requirements for personnel and test equipment ............................................................................................................. 5

6.1 Personnel qualifications ................................................................................................................................................................. 5

6.2 Test equipment ....................................................................................................................................................................................... 5

6.2.1 General...................................................................................................................................................................................... 5

6.2.2 Instruments and display ........................................................................................................................................... 5

6.2.3 Probes........................................................................................................................................................................................ 5

6.2.4 Scanning mechanisms ................................................................................................................................................. 6

7 Preparation for testing ................................................................................................................................................................................... 6

7.1 Volume to be tested ............................................................................................................................................................................. 6

7.2 Verification of test set-up ............................................................................................................................................................... 6

7.3 Scan increment setting ..................................................................................................................................................................... 7

7.4 Geometry considerations ............................................................................................................................................................... 7

7.5 Preparation of scanning surfaces ............................................................................................................................................ 7

7.6 Temperature .............................................................................................................................................................................................. 7

7.7 Couplant ........................................................................................................................................................................................................ 7

8 Testing of parent material .......................................................................................................................................................................... 7

9 Range and sensitivity settings ................................................................................................................................................................ 8

9.1 Settings .......................................................................................................................................................................................................... 8

9.1.1 General...................................................................................................................................................................................... 8

9.1.2 Pulse-echo time window ........................................................................................................................................... 8

9.1.3 Pulse-echo sensitivity settings ............................................................................................................................. 8

9.2 Checking of the settings .................................................................................................................................................................. 8

9.3 Reference blocks .................................................................................................................................................................................... 9

9.3.1 General...................................................................................................................................................................................... 9

9.3.2 Material .................................................................................................................................................................................... 9

9.3.3 Dimensions and shape ................................................................................................................................................ 9

9.3.4 Reference reflectors ...................................................................................................................................................... 9

9.4 Test blocks testing level D ..........................................................................................................................................................10

9.4.1 General...................................................................................................................................................................................10

9.4.2 Material .................................................................................................................................................................................10

9.4.3 Dimensions and shape .............................................................................................................................................10

9.4.4 Reflectors in test blocks ..........................................................................................................................................10

10 Equipment checks ............................................................................................................................................................................................10

11 Verification of the test procedure ....................................................................................................................................................11

12 Weld testing ............................................................................................................................................................................................................11

13 Data storage ............................................................................................................................................................................................................11

14 Interpretation and analysis of phased array data ..........................................................................................................11

14.1 General ........................................................................................................................................................................................................11

14.2 Assessing the quality of the phased array data ........................................................................................................12

14.3 Identification of relevant indications ...............................................................................................................................12

© ISO 2018 – All rights reserved iii
---------------------- Page: 3 ----------------------
ISO 20601:2018(E)

14.4 Classification of relevant indications ................................................................................................................................12

14.5 Determination of location and length ..............................................................................................................................12

14.5.1 Location ................................................................................................................................................................................12

14.5.2 Length.....................................................................................................................................................................................12

14.6 Indication assessment ...................................................................................................................................................................13

14.6.1 General...................................................................................................................................................................................13

14.6.2 Assessment based on amplitude and length.........................................................................................13

14.6.3 Assessment based on height and length ..................................................................................................13

14.6.4 Characterization of discontinuities ...............................................................................................................13

14.7 Evaluation against acceptance criteria ............................................................................................................................13

15 Test report ................................................................................................................................................................................................................14

Annex A (informative) Typical reference blocks ...................................................................................................................................16

Bibliography .............................................................................................................................................................................................................................18

iv © ISO 2018 – All rights reserved
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ISO 20601:2018(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 of the voluntary nature of standards, the meaning of ISO specific terms and

expressions related to conformity assessment, as well as information about ISO's adherence to the

World Trade Organization (WTO) principles in the Technical Barriers to Trade (TBT) see www .iso

.org/iso/foreword .html.

This document was prepared by Technical Committee ISO/TC 44, Welding and allied processes,

Subcommittee SC 5, Testing and inspection of welds.

Any feedback, question or request for official interpretation related to any aspect of this document

should be directed to the Secretariat of ISO/TC 44/SC 5 via your national standards body. A complete

listing of these bodies can be found at www .iso .org/members .html. Official interpretations, where they

exist, are available from this page: https: //committee .iso .org/sites/tc44/home/interpretation .html.

© ISO 2018 – All rights reserved v
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INTERNATIONAL STANDARD ISO 20601:2018(E)
Non-destructive testing of welds — Ultrasonic testing —
Use of automated phased array technology for thin-walled
steel components
1 Scope

This document specifies the application of phased array technology for the semi- or fully automated

ultrasonic testing of fusion-welded joints in steel parts with thickness values between 3,2 mm and

8,0 mm. This meets the typical range of tube wall thickness values in boilers, which is an important

application of this testing technology. The minimum and maximum value of the wall thickness range

can be exceeded, when testing level “D” of this document is applied. This document applies to full

penetration welded joints of simple geometry in plates, tubes, pipes, and vessels, where both the weld

and parent material are low-alloy and/or fine grained steel.

NOTE “Semi-automated testing” encompasses a controlled movement of one or more probes on the surface of

a component along a fixture (guidance strip, ruler, etc.), whereby the probe position is unambiguously measured

with a position sensor. The probe is moved manually. “Fully automated testing” includes mechanized propulsion

in addition.

Where material-dependent ultrasonic parameters are specified in this document, they are based on

steels having a sound velocity of (5 920 ± 50) m/s for longitudinal waves, and (3 255 ± 30) m/s for

transverse waves. It is necessary to take this fact into account when testing materials with a different

velocity.

This document provides guidance on the specific capabilities and limitations of phased array

technology for the detection, location, sizing and characterization of discontinuities in fusion-welded

joints. Ultrasonic phased array technology can be used as a stand-alone technique or in combination

with other non-destructive testing (NDT) methods or techniques, during manufacturing and testing of

new welds/repair welds (pre-service testing).
This document specifies two testing levels:
— level “C” for standard situations;
— level “D” for different situations/special applications.

This document describes assessment of discontinuities for acceptance purposes based on:

— height and length;
— amplitude (equivalent reflector size) and length;
— go/no-go decision.
This document does not include acceptance levels for discontinuities.
2 Normative references

The following documents are referred to in the text in such a way that some or all of their content

constitutes requirements 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 5577, Non-destructive testing — Ultrasonic testing — Vocabulary

ISO 9712, Non-destructive testing — Qualification and certification of NDT personnel

© ISO 2018 – All rights reserved 1
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ISO 20601:2018(E)

ISO 17640, Non-destructive testing of welds — Ultrasonic testing — Techniques, testing levels, and

assessment

ISO 18563-1, Non-destructive testing — Characterization and verification of ultrasonic phased array

equipment — Part 1: Instruments

ISO 18563-2, Non-destructive testing — Characterization and verification of ultrasonic phased array

equipment — Part 2: Probes

ISO 18563-3, Non-destructive testing — Characterization and verification of ultrasonic phased array

equipment — Part 3: Combined systems

EN 16018, Non-destructive testing — Terminology — Terms used in ultrasonic testing with phased arrays

3 Terms and definitions

For the purposes of this document, the terms and definitions given in ISO 5577 and EN 16018 and the

following apply.

ISO and IEC maintain terminological databases for use in standardization at the following addresses:

— ISO Online browsing platform: available at https: //www .iso .org/obp
— IEC Electropedia: available at http: //www .electropedia .org/
3.1
phased array image

one- or two-dimensional display, constructed from the collected information of phased array operation

3.2
indication
phased array indication

pattern or disturbance in the phased array image (3.1) which may need further evaluation

3.3
phased array set-up

probe arrangement defined by probe characteristics (e.g. frequency, probe element size, beam angle,

wave mode), probe position, and the number of probes, adaptation to the curvature of the test object

3.4
scan increment

distance between successive data collection points in the direction of scanning (mechanically or

electronically)
3.5
skewed scan
scan performed with a skewed beam angle

Note 1 to entry: The skewed beam angle can be achieved electronically or by changing the probe orientation.

4 Testing levels

Quality requirements for welded joints are mainly associated with the material, welding process and

service conditions. To accommodate all of these requirements, this document specifies two testing

levels “C” and “D”. A written procedure is mandatory for both testing levels C and D.

Testing level C applies to the standardized approach for thin-walled components (see Tables 1 and 2),

e.g. testing from two sides or testing from one side of the weld with the cap removed.

2 © ISO 2018 – All rights reserved
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ISO 20601:2018(E)

Testing level D shall be agreed upon for special applications, e.g. tests on wall thickness below 3,2 mm,

varying thicknesses (counter bore) and tests at object temperatures outside the range specified in 7.6.

For testing level D, verification on test blocks is mandatory.

In general, the testing levels are related to quality levels (given in ISO 5817, for example). The appropriate

testing level can be specified by standards for weld testing (e.g. ISO 17635), product standards or other

specifications. When ISO 17635 is specified, the recommended testing levels are as given in Table 1.

Table 1 — Recommended testing levels
Testing level Quality level in ISO 5817
C B, C, D
D Special applications

Table 2 shows the minimum requirements for the individual test modes for testing levels C and D. The

set-up shall be verified with reference and/or test blocks; as described in 7.2. In cases where scanning is

performed from one scanning surface (e.g. the outer surface of a vessel), at least half and full skip shall

be used. If scanning is performed from both scanning surfaces (e.g. top and bottom surfaces), testing at

half skip could be sufficient, depending on weld and probe dimensions.

If the evaluation of the indications is based on amplitude only, the deviation of the beam axis from the

normal to the weld bevel shall not exceed 6°. In case it is not possible to stay within this 6° value, because

of the geometry of the test object (e.g. weld cap, narrow gap weld), the scan plan shall describe the

corrective measures and explain how the areas outside the 6° requirement are covered with sufficient

sensitivity.
Table 2 — Description of testing levels
Testing levels
Mode Examples
C test set-up D test set-up
E-scan at fixed probe
position to weld (line Two sides To be specified
scan)
S-scan at fixed probe Two sides or two
position to weld (line probe positions on To be specified
scan) the same side
One side, weld cap
S-scan raster To be specified
removed
Skewed scan Not applicable To be specified

If detection of transverse discontinuities is required by specification, a suitable additional test set-up shall be applied.

Skewed probe or electronically skewed beam can be used.
© ISO 2018 – All rights reserved 3
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ISO 20601:2018(E)
5 Information required before testing
5.1 Items to be specified before procedure development
Information on the following items is required:
a) purpose and extent of testing;
b) type(s) of parent material (i.e. cast, forged, rolled), grain size;
c) testing levels;
d) acceptance criteria;
e) specification of reference blocks;

f) manufacturing or operational stage at which the testing has to be carried out;

g) weld details and information on the size of the heat-affected zone;
h) requirements for access, surface conditions and temperature;
i) personnel qualifications;
j) reporting requirements.
5.2 Specific information required by the operator before testing

Before any testing of a welded joint can begin, the operator shall have access to all the information

specified in 5.1, together with the following additional information:
a) written test procedure;
b) joint preparation and dimensions;
c) relevant information on the welding process;
d) time of inspection relative to any post-weld heat treatment.
5.3 Written test procedure
For all testing levels, a written test procedure is required.
The procedure shall include the following information as a minimum:
a) purpose and extent of testing;
b) testing techniques;
c) testing levels;
d) personnel qualification, training requirements;

e) test equipment to be used (including frequency, sampling rate, pitch between elements, element

size);
f) reference and/or test blocks;
g) calibration and example of reference scan;
h) sensitivity and range setting of test equipment;
i) available access and surface conditions;
4 © ISO 2018 – All rights reserved
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ISO 20601:2018(E)
j) testing of parent material;
k) evaluation of indications;
l) acceptance levels and/or recording levels;
m) reporting requirements;
n) environmental and safety issues;

o) scan plan showing probe placement, movement, and component coverage that provides a

standardized and repeatable methodology for weld testing. The scan plan shall also include weld

thickness and weld geometry, beam angles used, beam directions with respect to the weld centre

line, and tested volume examined for each weld.
6 Requirements for personnel and test equipment
6.1 Personnel qualifications

Personnel performing testing in accordance with this document shall be qualified to an appropriate

level in accordance with ISO 9712 or equivalent in the relevant industrial sector.

If characterization of indications is required, then a documented training on the following items is

required:
— knowledge of welding process and weld shape encountered in the job;
— correctly setting up the PAUT system with a welding contour;

— use of echo static & dynamic response for characterization of defects (ISO 23279);

— correctly setting up the display settings of PAUT instruments for characterization e.g. no echo

envelope;

— dealing with the requirement to hit the weld bevel perpendicular or within ±6°.

6.2 Test equipment
6.2.1 General

In selecting the components of the test system (hardware and software), ISO/TS 16829 gives useful

information.
6.2.2 Instruments and display

Ultrasonic equipment used for phased array testing shall be in accordance with the requirements of

ISO 18563-1; ISO 18563-2 and ISO 18563-3, when applicable.

The instrument shall be able to select an appropriate portion of the time base, within which A-scans are

digitized. It is recommended that a sampling rate of the A-scan be used of at least six times the nominal

probe frequency.
6.2.3 Probes
Probes for longitudinal, transverse and creeping waves can be used.

The probe frequency shall be at least 5 MHz and suitable for the thickness of the component.

© ISO 2018 – All rights reserved 5
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ISO 20601:2018(E)

Adaptation of probes to curved scanning surfaces shall comply with ISO 17640. Probes shall have shoes

sufficiently adapted to the surface curvature, so that the probe shoe to surface distance does not exceed

0,5 mm.

Formula (1) gives the relation between the maximal distance between the flat probe shoe and the

component surface, g , the probe shoe size in the direction of curvature, a, and the object diameter, D:

flat
g = (1)
flat

For a given test object of diameter D, the maximum acceptable dimension, a , in the direction of the

max

curvature of the flat probe shoe that shall be used (provided that g ≤ 0,5 mm) is given in Table 3 for

flat
some values of D.

Table 3 — Examples of maximum size, a , of a flat probe shoe for a test object of diameter, D

max
D a
max
mm mm
50 10
200 20
450 30
800 40
1 250 50

Because the curvature of the test object has influence on the sound beam, the beam width along the weld

shall be suitable (using geometrical or electronical beam focusing, for example) for the determination

of the discontinuity length specified in the acceptance criteria.
6.2.4 Scanning mechanisms

To achieve consistency of the phased array images (collected data), guiding mechanisms and scan

encoder(s) shall be used.

The distance between the probe and the weld centre line shall be constant with a maximum allowable

variation of ±1 mm. Otherwise, the suitability shall be proven on a reference block.

7 Preparation for testing
7.1 Volume to be tested

The purpose of the testing shall be defined by specification. Based on this, the volume to be tested shall

be determined.

For tests at the manufacturing stage, the testing volume shall include the weld and parent material

for at least 1,25 t (thickness) on each side of the weld (1 t for laser welds and for electron beam welds),

or the proven width of the heat-affected zone (based on the manufacturer’s information). It needs to

be proven that the sound beam(s) cover(s) the volume to be tested. A scan plan shall be provided to

document this.
7.2 Verification of test set-up

The capability of the test set-up shall be verified by the use of reference blocks and test blocks, where

applicable.
6 © ISO 2018 – All rights reserved
---------------------- Page: 11 ----------------------
ISO 20601:2018(E)
7.3 Scan increment setting

The scan increment along the weld shall be no more than 0,5 mm, unless testing level D is specified. In

this case, the value of the scan increment shall be justified.

The scan increment setting perpendicular to the weld, when applicable, shall be chosen in order to

ensure the coverage of the exami
...

NORME ISO
INTERNATIONALE 20601
Première édition
2018-12
Essais non destructifs des
assemblages soudés — Contrôle
par ultrasons — Utilisation de la
technique multi-éléments automatisés
pour les composants en acier à paroi
mince
Non-destructive testing of welds — Ultrasonic testing — Use of
automated phased array technology for thin-walled steel components
Numéro de référence
ISO 20601:2018(F)
ISO 2018
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ISO 20601:2018(F)
DOCUMENT PROTÉGÉ PAR COPYRIGHT
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Tous droits réservés. Sauf prescription différente ou nécessité dans le contexte de sa mise en œuvre, aucune partie de cette

publication ne peut être reproduite ni utilisée sous quelque forme que ce soit et par aucun procédé, électronique ou mécanique,

y compris la photocopie, ou la diffusion sur l’internet ou sur un intranet, sans autorisation écrite préalable. Une autorisation peut

être demandée à l’ISO à l’adresse ci-après ou au comité membre de l’ISO dans le pays du demandeur.

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Publié en Suisse
ii © ISO 2018 – Tous droits réservés
---------------------- Page: 2 ----------------------
ISO 20601:2018(F)
Sommaire Page

Avant-propos ................................................................................................................................................................................................................................v

1 Domaine d'application ................................................................................................................................................................................... 1

2 Références normatives ................................................................................................................................................................................... 1

3 Termes et définitions ....................................................................................................................................................................................... 2

4 Niveaux de contrôle ........................................................................................................................................................................................... 3

5 Informations exigées avant le contrôle ......................................................................................................................................... 4

5.1 Points à spécifier avant l'élaboration d'un mode opératoire .......................................................................... 4

5.2 Informations spécifiques exigées par l’opérateur avant le contrôle......................................................... 5

5.3 Mode opératoire de contrôle écrit ......................................................................................................................................... 5

6 Exigences relatives au personnel et à l'équipement de contrôle ....................................................................... 5

6.1 Qualification du personnel ........................................................................................................................................................... 5

6.2 Équipement de contrôle .................................................................................................................................................................. 6

6.2.1 Généralités ............................................................................................................................................................................ 6

6.2.2 Instruments et affichage ........................................................................................................................................... 6

6.2.3 Traducteurs .......................................................................................................................................................................... 6

6.2.4 Mécanismes de balayage ........................................................................................................................................... 7

7 Préparation avant contrôle ....................................................................................................................................................................... 7

7.1 Volume à contrôler .............................................................................................................................................................................. 7

7.2 Vérification de la configuration de contrôle .................................................................................................................. 7

7.3 Réglage du pas de balayage .......................................................................................................................................................... 7

7.4 Considérations d'ordre géométrique .................................................................................................................................. 7

7.5 Préparation des surfaces balayées ......................................................................................................................................... 8

7.6 Température .............................................................................................................................................................................................. 8

7.7 Couplant ........................................................................................................................................................................................................ 8

8 Contrôle du métal de base .......................................................................................................................................................................... 8

9 Réglages des étendues de la base de temps et de la sensibilité ........................................................................... 8

9.1 Réglages ........................................................................................................................................................................................................ 8

9.1.1 Généralités ............................................................................................................................................................................ 8

9.1.2 Etendue des bases de temps en mode écho ............................................................................................. 9

9.1.3 Réglages de la sensibilité en mode écho ...................................................................................................... 9

9.2 Vérification des réglages ................................................................................................................................................................. 9

9.3 Blocs de référence .............................................................................................................................................................................10

9.3.1 Généralités .........................................................................................................................................................................10

9.3.2 Matériau ...............................................................................................................................................................................10

9.3.3 Dimensions et forme .................................................................................................................................................10

9.3.4 Réflecteurs de référence .........................................................................................................................................11

9.4 Blocs d’essai de niveau de contrôle D ......... ......................................................................................................................11

9.4.1 Généralités .........................................................................................................................................................................11

9.4.2 Matériau ...............................................................................................................................................................................11

9.4.3 Dimensions et forme .................................................................................................................................................11

9.4.4 Réflecteurs dans les blocs d'essai .................. .................................................................................................11

10 Vérifications de l'équipement ..............................................................................................................................................................12

11 Vérification du mode opératoire de contrôle ......................................................................................................................12

12 Contrôle des assemblages soudés ...................................................................................................................................................12

13 Stockage des données...................................................................................................................................................................................13

14 Interprétation et analyse des données du multi-éléments ...................................................................................13

14.1 Généralités ...............................................................................................................................................................................................13

14.2 Évaluation de la qualité des données du multi-éléments ...............................................................................13

14.3 Identification des indications pertinentes ...................................................................................................................13

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ISO 20601:2018(F)

14.4 Classification des indications pertinentes ....................................................................................................................14

14.5 Détermination de la position et de la longueur .......................................................................................................14

14.5.1 Position .................................................................................................................................................................................14

14.5.2 Longueur ..............................................................................................................................................................................14

14.6 Évaluation des indications .........................................................................................................................................................14

14.6.1 Généralités .........................................................................................................................................................................14

14.6.2 Évaluation basée sur l'amplitude et la longueur ...............................................................................14

14.6.3 Évaluation basée sur la hauteur et la longueur ..................................................................................15

14.6.4 Caractérisation des discontinuités ................................................................................................................15

14.7 Évaluation par rapport aux critères d'acceptation ...............................................................................................15

15 Rapport de contrôle .......................................................................................................................................................................................15

Annex A (informative) Blocs de référence types ...................................................................................................................................17

Bibliographie ...........................................................................................................................................................................................................................20

iv © ISO 2018 – Tous droits réservés
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ISO 20601:2018(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 (IEC) 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/IEC, 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/IEC, Partie 2 (voir www

.iso .org/directives).

L'attention est attirée 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 dans la liste des déclarations de

brevets reçues par l'ISO (voir www .iso .org/brevets).

Les appellations commerciales éventuellement mentionnées dans le présent document sont données

pour information, par souci de commodité, à l’intention des utilisateurs et ne sauraient constituer un

engagement.

Pour une explication de la nature volontaire des normes, la signification des termes et expressions

spécifiques de l'ISO liés à l'évaluation de la conformité, ou pour toute information au sujet de l'adhésion

de l'ISO aux principes de l’Organisation mondiale du commerce (OMC) concernant les obstacles

techniques au commerce (OTC), voir le lien suivant: www .iso .org/iso/fr/avant -propos .html.

Le présent document a été élaboré par le comité technique ISO/TC 44, Soudage et techniques connexes,

sous-comité SC 5, Essais et contrôle des soudures.

Il convient que l’utilisateur adresse tout retour d’information ou toute question concernant le présent

document au Secrétariat de l’ISO/TC 44/SC 5 par le biais de l’organisme national de normalisation de

son pays. Une liste exhaustive desdits organismes se trouve à l’adresse www .iso .org/fr/members .html.

Les interprétations officielles, lorsqu'elles existent sont disponibles depuis la page: https: //committee

.iso .org/sites/tc44/home/interpretation .html.
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NORME INTERNATIONALE ISO 20601:2018(F)
Essais non destructifs des assemblages soudés — Contrôle
par ultrasons — Utilisation de la technique multi-éléments
automatisés pour les composants en acier à paroi mince
1 Domaine d'application

Le présent document spécifie l'application de la technique multi-éléments pour le contrôle par ultrasons

semi-automatisé ou entièrement automatisé des assemblages soudés par fusion de pièces en acier

ayant des valeurs d'épaisseur comprises entre 3,2 mm et 8,0 mm. Cela correspond à la gamme type des

valeurs d'épaisseur de paroi des tubes dans les chaudières, qui constituent une application importante

de cette technique de contrôle. Les valeurs minimale et maximale de la gamme d'épaisseurs de paroi

peuvent être dépassées lorsque le niveau de contrôle «D» du présent document est appliqué. Le présent

document s'applique aux assemblages soudés à pleine pénétration de géométrie simple sur plaques,

tubes, tuyaux et récipients dans lesquels le métal de base et le métal fondu sont tous les deux constitués

d'acier faiblement allié et/ou à grains fins.

NOTE Un «contrôle semi-automatisé» inclut un déplacement contrôlé d'un ou plusieurs traducteurs sur

la surface d'un composant le long d'un montage (bande de guidage, règle, etc.), au cours duquel la position du

traducteur est mesurée sans ambiguïté par un capteur de position. Le traducteur est déplacé manuellement. Un

«contrôle entièrement automatisé» inclut une propulsion mécanisée en complément.

Lorsque les paramètres ultrasonores dépendant du matériau sont spécifiés dans le présent document,

ils sont basés sur les aciers dans lesquels la vitesse de propagation du son est égale à (5 920 ± 50) m/s

pour les ondes longitudinales et (3 255 ± 30) m/s pour les ondes transversales. Il est nécessaire de

prendre en compte cette condition lors du contrôle de matériaux ayant des vitesses de propagation

différentes.

Le présent document fournit des lignes directrices sur les possibilités et les limitations spécifiques de

la technique multi-éléments pour la détection, la localisation, le dimensionnement et la caractérisation

des discontinuités dans les assemblages soudés par fusion. La technique multi-éléments par ultrasons

peut être utilisée de manière autonome ou en combinaison avec d'autres méthodes ou techniques

d’essai non-destructif (END), pendant la fabrication et le contrôle de nouvelles soudures/soudures de

réparation (contrôle avant service).
Le présent document spécifie deux niveaux de contrôle:
— niveau «C» pour les situations normales;
— niveau «D» pour des situations différentes/des applications spéciales.

Le présent document décrit l’évaluation des discontinuités à des fins d’acceptation, en se basant sur:

— la hauteur et la longueur;
— l'amplitude (taille équivalente du réflecteur) et la longueur;
— une décision acceptation/rejet.

Le présent document ne comporte pas de niveaux d'acceptation pour les discontinuités.

2 Références normatives

Les documents suivants sont cités dans le texte de sorte qu’ils constituent, pour tout ou partie de leur

contenu, des exigences du présent document. Pour les références datées, seule l’édition citée s’applique.

© ISO 2018 – Tous droits réservés 1
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ISO 20601:2018(F)

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 9712, Essais non destructifs — Qualification et certification du personnel END

ISO 17640, Essais non destructifs des assemblages soudés — Contrôle par ultrasons — Techniques, niveaux

d’essai et évaluation

ISO 18563-1, Essais non destructifs — Caractérisation et vérification de l'appareillage de contrôle par

ultrasons en multiéléments — Partie 1: Appareils

ISO 18563-2, Essais non destructifs — Caractérisation et vérification de l'appareillage de contrôle par

ultrasons en multiéléments — Partie 2: Traducteurs

ISO 18563-3, Essais non destructifs — Caractérisation et vérification de l'appareillage ultrasonore multi-

éléments — Partie 3: Système complet

EN 16018, Essais non-destructifs — Terminologie — Termes utilisés pour le contrôle par ultrasons en

multi-éléments
3 Termes et définitions

Pour les besoins du présent document, les termes et définitions de l’ISO 5577 et l’EN 16018 ainsi que les

suivants s'appliquent.

L’ISO et l’IEC tiennent à jour des bases de données terminologiques destinées à être utilisées en

normalisation, consultables aux adresses suivantes:

— ISO Online browsing platform: disponible à l’adresse https: //www .iso .org/obp

— IEC Electropedia: disponible à l’adresse http: //www .electropedia .org/
3.1
image multi-éléments

affichage en une ou deux dimensions, construit à partir des informations recueillies lors du

fonctionnement en multi-éléments
3.2
indication
indication multi-éléments

motif ou perturbation, dans l'image multi-éléments (3.1), qui peut requérir une évaluation ultérieure

3.3
configuration multi-éléments

agencement de traducteurs défini par les caractéristiques des traducteurs (par exemple la fréquence,

les dimensions de l'élément traducteur, l'angle de faisceau, le type d'onde), la position des traducteurs,

le nombre de traducteurs et l'adaptation à la courbure de la pièce à contrôler
3.4
pas de balayage

distance entre deux points de collecte de données successifs dans la direction du balayage

(mécaniquement ou électroniquement)
3.5
balayage désorienté
balayage réalisé avec un angle de rotation du faisceau

Note 1 à l'article: Le balayage désorienté peut être obtenu électroniquement ou en modifiant l’orientation du

traducteur.
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ISO 20601:2018(F)
4 Niveaux de contrôle

Les exigences de qualité des assemblages soudés portent principalement sur le matériau, le procédé de

soudage et les conditions de service. Pour prendre en compte toutes ces exigences, le présent document

spécifie deux niveaux de contrôle, «C» et «D». Un mode opératoire écrit est obligatoire pour les niveaux

de contrôle C et D.

Le niveau de contrôle C s'applique à l'approche normalisée pour des composants à parois minces (voir

Tableaux 1 et 2), par exemple contrôle des deux côtés ou contrôle d'un seul côté de la soudure dont la

surface est arasée.

Le niveau de contrôle D doit être convenu pour des applications spéciales, par exemple contrôles sur

des épaisseurs de paroi inférieures à 3,2 mm, des épaisseurs variables (lamage) et des pièces à des

températures situées en dehors de la plage spécifiée en 7.6. Pour le niveau de contrôle D, une vérification

sur des blocs d'essai est obligatoire.

Les niveaux de contrôle sont généralement liés aux niveaux de qualité (donnés, par exemple, dans

l'ISO 5817). Le niveau de contrôle approprié peut être spécifié par des normes relatives au contrôle des

soudures (par exemple l'ISO 17635), par des normes de produit ou par d'autres spécifications. Lorsque

l'ISO 17635 est spécifiée, les niveaux de contrôle recommandés sont ceux indiqués dans le Tableau 1.

Tableau 1 — Niveaux de contrôle recommandés
Niveau de qualité dans
Niveau de contrôle
l'ISO 5817
C B, C, D
D Applications spéciales

Le Tableau 2 indique les exigences minimales relatives aux modes de contrôle individuels pour les

niveaux de contrôle C et D. La configuration doit être vérifiée à l'aide de blocs de référence et/ou d'essai,

comme décrit en 7.2. Dans le cas où le balayage est effectué sur une seule surface de balayage (par

exemple la surface extérieure d'un récipient), la demi-distance projetée et la distance entière doivent au

moins être utilisées. Si le balayage est effectué sur deux surfaces de balayage (par exemple les surfaces

supérieure et inférieure), un contrôle à la moitié de la surface projetée peut suffire, selon les dimensions

de la soudure et du traducteur.

Si l’évaluation des indications est uniquement fondée sur l’amplitude, l’écart de l’axe du faisceau par

rapport à la normale au chanfrein de la soudure ne doit pas dépasser 6°. S'il n'est pas possible de

respecter cette valeur de 6° en raison de la géométrie de la pièce à contrôler (par exemple, soudure de

finition, soudure à bords étroits), le plan de balayage doit décrire les mesures correctives et expliquer

comment les zones en dehors des 6° requis sont couvertes avec une sensibilité suffisante.

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ISO 20601:2018(F)
Tableau 2 — Description des niveaux de contrôle
Niveaux de contrôle
Mode Exemples
Configuration de Configuration de
contrôle C contrôle D
Balayage E à position
fixe du traducteur
par rapport à la Deux côtés A spécifier
soudure (balayage
linéaire)
Balayage S à position
Deux côtés ou
fixe du traducteur
deux positions de
par rapport à la A spécifier
traducteur du même
soudure (balayage
côté
linéaire)
Balayage S ligne à Un côté, surface de la
A spécifier
ligne soudure arasée
Balayage en oblique Non applicable A spécifier

Si la détection des discontinuités transversales est requise par une spécification, une configuration de contrôle

supplémentaire appropriée doit être appliquée. Des traducteurs obliques ou des faisceaux infléchis électroniquement

peuvent être utilisés.
5 Informations exigées avant le contrôle
5.1 Points à spécifier avant l'élaboration d'un mode opératoire
Des informations relatives aux points suivants sont exigées:
a) but et étendue du contrôle;

b) type(s) de métal de base (c'est-à-dire moulé, forgé, laminé), grosseur de grain;

c) niveaux de contrôle;
d) critères d'acceptation;
e) spécification des blocs de référence;

f) étape de fabrication ou étape opérationnelle à laquelle le contrôle doit être effectué;

g) détails concernant le soudage et informations sur la taille de la zone affectée thermiquement;

h) exigences relatives aux conditions d'accessibilité, à l'état de surface et à la température;

i) qualification du personnel;
j) exigences relatives au rapport.
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ISO 20601:2018(F)
5.2 Informations spécifiques exigées par l’opérateur avant le contrôle

Avant de procéder à toute opération de contrôle sur un assemblage soudé, l'opérateur doit avoir accès à

toutes les informations spécifiées en 5.1 ainsi qu'aux informations supplémentaires suivantes:

a) mode opératoire de contrôle écrit;
b) préparation et dimensions du joint;
c) informations pertinentes relatives au procédé de soudage;
d) période d’inspection concernant tout traitement thermique après soudage.
5.3 Mode opératoire de contrôle écrit

Pour tous les niveaux de contrôle, un mode opératoire de contrôle écrit est exigé.

Le mode opératoire doit au moins comprendre les informations suivantes:
a) but et étendue du contrôle;
b) techniques de contrôle;
c) niveaux de contrôle;
d) exigences relatives à la qualification et à la formation du personnel;

e) exigences relatives à l'équipement de contrôle (y compris, la fréquence, la vitesse d'échantillonnage,

le pas entre éléments, la taille des éléments);
f) blocs de référence et/ou d'essai;
g) étalonnage et exemple de balayage de référence;

h) réglage de la sensibilité et de la gamme d'épaisseur de l'équipement de contrôle;

i) conditions d'accessibilité et état de surface;
j) contrôle du métal de base;
k) évaluation des indications;
l) niveaux d'acceptation et/ou seuils d'enregistrement;
m) exigences relatives au rapport;
n) questions liées à l'environnement et à la sécurité;

o) plan de balayage indiquant la position des traducteurs, le déplacement et la couverture des éléments

qui fournit une méthode normalisée et reproductible de contrôle des assemblages soudés. Le plan

de balayage doit également contenir l'épaisseur et la géométrie de la soudure, les angles de faisceau

utilisés, les directions de faisceau par rapport à la ligne médiane de la soudure et le volume contrôlé

pour chaque soudure.
6 Exigences relatives au personnel et à l'équipement de contrôle
6.1 Qualification du personnel

Le personnel effectuant des contrôles conformément au présent document doit être qualifié à un

niveau approprié conformément à l'ISO 9712 ou à une norme équivalente, dans le secteur industriel

correspondant.
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ISO 20601:2018(F)

Si la caractérisation des indications est requise, une formation documentée sur les éléments suivants

est requise:

— connaissance du procédé de soudage et de la forme de la soudure rencontrés dans le métier;

— configurer correctement l'appareil à ultrasons multi-éléments automatisés de façon à assurer une

couverture adéquate de la soudure;

— utilisation de la réponse de l'écho statique et dynamique pour la caractérisation des défauts

(ISO 23279);

— configuration correcte de l'affichage de l’appareil à ultrasons multi-éléments automatisés pour

assurer la caractérisation, par exemple: pas d'enveloppe d'écho;

— prise en compte de l'exigence de diriger le faisceau par rapport à la normal du chanfrein de soudure

ou à ±6°.
6.2 Équipement de contrôle
6.2.1 Généralités

L'ISO/TS 16829 donne des informations utiles pour sélectionner les composants du système de contrôle

(matériel et logiciel).
6.2.2 Instruments et affichage

L'appareillage de contrôle par ultrasons utilisé pour le contrôle multi-éléments doit être conforme aux

exigences de l'ISO 18563-1, l'ISO 18563-2 et l'ISO 18563-3, le cas échéant.

L'instrument doit être capable de sélectionner une partie appropriée de la base de temps au cours

de laquelle les représentations de type A sont numérisées. Il est recommandé d'utiliser une vitesse

d'échantillonnage pour la représentation de type A au moins égale à six fois la fréquence nominale du

traducteur.
6.2.3 Traducteurs

Des traducteurs pour ondes longitudinales, transversales et rampantes peuvent être utilisés.

La fréquence des traducteurs doit être d'au moins 5 MHz et adaptée à l'épaisseur du composant.

L'adaptation des traducteurs à de
...

Questions, Comments and Discussion

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