Non-destructive testing of welds — Ultrasonic testing — Use of time-of-flight diffraction technique (TOFD)

This document specifies the application of the time-of-flight diffraction (TOFD) technique to the semi- or fully automated ultrasonic testing of fusion-welded joints in metallic materials of minimum thickness 6 mm. It applies to full penetration welded joints of simple geometry in plates, pipes, and vessels, where both the weld and the parent material are low-alloyed carbon steel. Where specified and appropriate, TOFD can also be used on other types of materials that exhibit low ultrasonic attenuation (especially that due to scatter). 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 makes reference to ISO 16828 and provides guidance on the specific capabilities and limitations of TOFD for the detection, location, sizing and characterization of discontinuities in fusion-welded joints. TOFD can be used as a stand-alone method or in combination with other non-destructive testing (NDT) methods or techniques, for manufacturing inspection, and for in-service inspection. This document specifies four testing levels (A, B, C, D) in accordance with ISO 17635 and corresponding to an increasing level of testing reliability. Guidance on the selection of testing levels is provided. This document permits assessment of TOFD indications for acceptance purposes. This assessment is based on the evaluation of transmitted, reflected and diffracted ultrasonic signals within a generated TOFD image. This document does not include acceptance levels for discontinuities.

Essais non destructifs des assemblages soudés — Contrôle par ultrasons — Utilisation de la technique de diffraction des temps de vol (TOFD)

Le présent document spécifie l'application de la technique de diffraction des temps de vol (méthode TOFD, time-of-flight diffraction) pour le contrôle par ultrasons semi-automatique ou entièrement automatique des assemblages soudés par fusion de matériaux métalliques d'épaisseur minimale de 6 mm. Cette technique s'applique aux joints soudés à pleine pénétration de géométrie simple sur plaques, aux tubes et aux récipients, dans lesquels le métal de base et le métal fondu sont tous les deux constitués d'acier au carbone faiblement allié. Dans le cas où son utilisation est spécifiée et qu'elle s'avère appropriée, la méthode TOFD peut également être utilisée sur d'autres types de matériaux qui présentent une atténuation ultrasonore faible (spécialement celle due à la dispersion). Lorsque les paramètres ultrasonores dépendant du matériau sont spécifiés dans le présent document, ils sont basés sur les aciers qui présentent une vitesse de propagation sonore de (5 920 ± 50) m/s pour les ondes longitudinales et de (3 255 ± 30) m/s pour les ondes transversales. Il est nécessaire de prendre cela en compte lors du contrôle de matériaux ayant des vitesses de propagation différentes. Le présent document fait référence à l'ISO 16828 et fournit des lignes directrices sur les possibilités et les limitations spécifiques de la méthode TOFD pour la détection, la localisation, le dimensionnement et la caractérisation des discontinuités dans les joints soudés par fusion. La méthode TOFD peut être utilisée de manière autonome ou en combinaison avec d'autres méthodes ou techniques d'essais non destructifs (END), pour le contrôle de fabrication et pour le contrôle en cours de service. Le présent document spécifie quatre niveaux d'examen (A, B, C, D) conformément à l'ISO 17635, correspondant à des niveaux croissants de fiabilité de contrôle. Des lignes directrices relatives au choix des niveaux d'examen sont données. Le présent document permet l'évaluation des indications TOFD à des fins d'acceptation. Cette évaluation est basée sur l'appréciation des signaux ultrasonores transmis, réfléchis ou diffractés dans une image produite par la méthode TOFD. Le présent document ne comporte pas de niveaux d'acceptation pour les discontinuités.

General Information

Status
Published
Publication Date
13-May-2020
Current Stage
6060 - International Standard published
Start Date
19-Apr-2020
Completion Date
14-May-2020
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ISO 10863:2020 - Non-destructive testing of welds -- Ultrasonic testing -- Use of time-of-flight diffraction technique (TOFD)
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Standards Content (sample)

INTERNATIONAL ISO
STANDARD 10863
Second edition
2020-05
Non-destructive testing of welds —
Ultrasonic testing — Use of time-of-
flight diffraction technique (TOFD)
Essais non destructifs des assemblages soudés — Contrôle par ultrasons
— Utilisation de la technique de diffraction des temps de vol (TOFD)
Reference number
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ISO 2020
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---------------------- Page: 2 ----------------------
ISO 10863:2020(E)
Contents Page

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

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

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

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

4 General remarks on the capabilities of the technique .................................................................................................. 2

5 Testing levels ............................................................................................................................................................................................................ 3

6 Information required prior to testing ............................................................................................................................................ 4

6.1 Items to be defined by specification ..................................................................................................................................... 4

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

6.3 Written test instruction or procedure ................................................................................................................................ 4

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

7.1 Personnel qualifications ................................................................................................................................................................. 5

7.2 Test equipment ....................................................................................................................................................................................... 5

7.2.1 Ultrasonic instrument ................................................................................................................................................. 5

7.2.2 Ultrasonic probes ............................................................................................................................................................ 5

7.2.3 Scanning mechanisms ................................................................................................................................................. 5

8 Preparation for testing ................................................................................................................................................................................... 5

8.1 Volume to be tested ............................................................................................................................................................................. 5

8.2 Setup of probes ....................................................................................................................................................................................... 6

8.3 Scan increment setting ..................................................................................................................................................................... 7

8.4 Geometry considerations ............................................................................................................................................................... 7

8.5 Preparation of scanning surfaces ............................................................................................................................................ 7

8.6 Temperature .............................................................................................................................................................................................. 8

8.7 Couplant ........................................................................................................................................................................................................ 8

8.8 Provision of datum points ............................................................................................................................................................. 8

9 Testing of base material ................................................................................................................................................................................ 8

10 Range and sensitivity settings ................................................................................................................................................................ 8

10.1 Settings .......................................................................................................................................................................................................... 8

10.1.1 General...................................................................................................................................................................................... 8

10.1.2 Time window ...................................................................................................................................................................... 8

10.1.3 Time-to-depth conversion ....................................................................................................................................... 8

10.1.4 Sensitivity settings ......................................................................................................................................................... 9

10.2 Checking of the settings .................................................................................................................................................................. 9

10.3 Reference blocks .................................................................................................................................................................................... 9

10.3.1 General...................................................................................................................................................................................... 9

10.3.2 Material .................................................................................................................................................................................... 9

10.3.3 Dimensions and shape .............................................................................................................................................10

10.3.4 Reference reflectors ...................................................................................................................................................10

11 Weld testing ............................................................................................................................................................................................................10

12 Interpretation and analysis of TOFD images ........................................................................................................................11

12.1 General ........................................................................................................................................................................................................11

12.2 Assessing the quality of the TOFD image ......................................................................................................................11

12.3 Identification of relevant TOFD indications ................................................................................................................11

12.4 Classification of relevant TOFD indications ................................................................................................................11

12.4.1 General...................................................................................................................................................................................11

12.4.2 TOFD indications from surface-breaking discontinuities .........................................................12

12.4.3 TOFD indications from embedded discontinuities .........................................................................12

12.4.4 Unclassified TOFD indications ..........................................................................................................................13

12.5 Determination of location ..........................................................................................................................................................13

12.6 Definition and determination of length and height ..............................................................................................13

© ISO 2020 – All rights reserved iii
---------------------- Page: 3 ----------------------
ISO 10863:2020(E)

12.6.1 General...................................................................................................................................................................................13

12.6.2 Determination of length .........................................................................................................................................14

12.6.3 Determination of height .........................................................................................................................................16

12.7 Evaluation against acceptance criteria ............................................................................................................................17

13 Test report ................................................................................................................................................................................................................17

Annex A (informative) Reference blocks .......................................................................................................................................................19

Annex B (informative) Examples of TOFD scans ...................................................................................................................................24

Bibliography .............................................................................................................................................................................................................................37

iv © ISO 2020 – All rights reserved
---------------------- Page: 4 ----------------------
ISO 10863:2020(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.

This second edition cancels and replaces the first edition (ISO 10863:2011), which has been technically

revised.
The main changes compared to the previous edition are as follows:

— the whole document has been updated to the state of the art; ISO 22232 series has been taken into

account;
— Clause 3 has been updated;
— Figure 1 to Figure 6 have been added;
— Figure B.1 to Figure B.18 have been updated.

Any feedback or questions on this document should be directed to the user’s national standards body. A

complete listing of these bodies can be found at www .iso .org/ members .html.

Official interpretations of ISO/TC 44 documents, where they exist, are available from this page: https://

committee .iso .org/ sites/ tc44/ home/ interpretation .html.
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INTERNATIONAL STANDARD ISO 10863:2020(E)
Non-destructive testing of welds — Ultrasonic testing —
Use of time-of-flight diffraction technique (TOFD)
1 Scope

This document specifies the application of the time-of-flight diffraction (TOFD) technique to the

semi- or fully automated ultrasonic testing of fusion-welded joints in metallic materials of minimum

thickness 6 mm.

It applies to full penetration welded joints of simple geometry in plates, pipes, and vessels, where both

the weld and the parent material are low-alloyed carbon steel. Where specified and appropriate, TOFD

can also be used on other types of materials that exhibit low ultrasonic attenuation (especially that due

to scatter).

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 makes reference to ISO 16828 and provides guidance on the specific capabilities and

limitations of TOFD for the detection, location, sizing and characterization of discontinuities in fusion-

welded joints. TOFD can be used as a stand-alone method or in combination with other non-destructive

testing (NDT) methods or techniques, for manufacturing inspection, and for in-service inspection.

This document specifies four testing levels (A, B, C, D) in accordance with ISO 17635 and corresponding

to an increasing level of testing reliability. Guidance on the selection of testing levels is provided.

This document permits assessment of TOFD indications for acceptance purposes. This assessment is

based on the evaluation of transmitted, reflected and diffracted ultrasonic signals within a generated

TOFD image.
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 16828, Non-destructive testing — Ultrasonic testing — Time-of-flight diffraction technique as a

method for detection and sizing of discontinuities

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

assessment

ISO 22232-1 , Non-destructive testing — Characterization and verification of ultrasonic test equipment —

Part 1: Instruments

1) Under preparation. (Preparation at the time of publication: ISO/FDIS 22232-1.)

© ISO 2020 – All rights reserved 1
---------------------- Page: 6 ----------------------
ISO 10863:2020(E)

ISO 22232-2 , Non-destructive testing — Characterization and verification of ultrasonic test equipment —

Part 2: Probes
3 Terms and definitions

For the purposes of this document, the terms and definitions given in ISO 5577 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
time-of-flight diffraction image
TOFD image

two-dimensional image, constructed by collecting adjacent A-scans while moving the time-of-flight

diffraction setup (3.3)

Note 1 to entry: The signal amplitude of the A-scans is typically represented by grey-scale values.

3.2
time-of-flight diffraction indication
TOFD indication

pattern or disturbance in the time-of-flight diffraction image (3.1) which can need further evaluation

3.3
time-of-flight diffraction setup
TOFD setup

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

wave mode) and probe centre separation (3.6)
3.4
beam intersection point
point of intersection of the two main beam axes
3.5
lateral wave

longitudinal wave traveling the shortest path from transmitter probe to receiver probe

3.6
probe centre separation
PCS
distance between the index points of the two probes

Note 1 to entry: The PCS for two probes located on a curved surface is the straight-line, geometric separation

between the two probe index points and not the distance measured along the surface.

3.7
offset scan

scan parallel to the weld axis, where the beam intersection point (3.4) is not on the centreline of the weld

4 General remarks on the capabilities of the technique

General principles of the TOFD technique are described in ISO 16828. For the testing of fusion-welded

joints, some specific capabilities and limitations of the technique shall be considered.

2) Under preparation. (Preparation at the time of publication: ISO/DIS 22232-2.)

2 © ISO 2020 – All rights reserved
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ISO 10863:2020(E)

The TOFD technique is an ultrasonic image-generating technique, which offers the capability of

detection, location, and sizing. To a certain extent, characterization of discontinuities in the weld

material as well as in the adjacent parent material is also possible.

Compared with purely reflection-based techniques, the TOFD technique, which is based on diffraction

as well as reflection, is less sensitive to the orientation of the discontinuity. Discontinuities oriented

perpendicular to the surface, and at intermediate angles of tilt, are detectable as well as discontinuities

in the weld fusion faces.

In certain circumstances (e.g. thickness, weld preparation, scope of testing) more than one single TOFD

setup is required.

A typical TOFD image is linear in time (vertical axis) and probe movement (horizontal axis). Because of

the V-configuration of the ultrasound paths, the location of a possible discontinuity is then non-linear.

TOFD testing shall be carried out in a correct and consistent way, such that valid images are generated

which can be evaluated correctly, e.g. coupling losses and data acquisition errors shall be avoided,

see 12.2.

The interpretation of TOFD images requires skilled and experienced operators. Some typical TOFD

images of discontinuities in fusion-welded joints are provided in Annex B.

There is a reduced capability for the detection of discontinuities close to or connected with the scanning

surface or with the opposite surface. This shall be considered especially for crack-sensitive steels or

at in-service inspections. In cases where full coverage of these zones is required, additional measures

shall be taken, e.g. TOFD can be accompanied by other NDT methods or techniques.

Diffracted signals from weld discontinuities can have small amplitude responses. The grain scatter

effect from coarse-grained material can hinder the detection and evaluation of such responses. This

shall be taken into account whenever testing such material.
5 Testing levels

This document specifies four testing levels (A, B, C and D, see Table 1). From testing level A to testing

level C an increasing reliability is achieved.
Table 1 — Testing levels
Reference block for Reference block for
Written
Testing level TOFD setup setup verification sensitivity settings Offset scan
test procedure
(see 8.2) (see 10.1.4)
A As in Table 2 No No No This document
B As in Table 2 No Yes No This document
C As in Table 2 Yes Yes a Yes
As defined by
D Yes Yes a Yes
specification
The necessity, number and position of offset scans shall be determined.

If the specified acceptance level requires detection of a certain discontinuity size at both surfaces or

one surface of the weld (see Clause 4), this can necessitate the use of techniques or methods outside the

scope of this document.

For manufacturing inspections (see also ISO 17635), all testing levels are applicable. Level A is only

applicable for wall thicknesses up to 50 mm. For in-service inspections, only testing level D shall be

applied.
© ISO 2020 – All rights reserved 3
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ISO 10863:2020(E)
6 Information required prior to testing
6.1 Items to be defined by specification
Information on the following items is required:
a) purpose and extent of TOFD testing (see Clause 5 and Clause 8);
b) testing levels (see Clause 5), e.g.:
1) whether a written test procedure is required,
2) whether reference blocks are required;
c) specification of reference blocks, if required (see 10.3);
d) manufacturing or operation stage at which the testing is to be carried out;
e) requirements for: temperature, access and surface conditions (see Clause 8);
f) reporting requirements (see Clause 13);
g) acceptance criteria;
h) personnel qualifications (see 7.1).
6.2 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 as

specified in 6.1 together with the following additional information:
a) written test instruction or procedure (see 6.3), if required;
b) type(s) of parent material and product form (i.e. cast, forged, rolled);
c) joint preparation and dimensions;
d) welding procedure or relevant information on the welding process;
e) time of testing relative to any post-weld heat treatment;
f) result of any parent metal testing carried out prior to and/or after welding;
g) discontinuity type and morphology to be detected.
6.3 Written test instruction or procedure

For testing levels A and B, this document satisfies the need for a written test procedure.

For testing levels C and D, or where the techniques described in this document are not applicable to the

welded joint to be tested, a specific written test procedure shall be used.

When data collection is performed by personnel qualified to Level 1 according to ISO 9712, a written test

instruction shall be prepared. The written test instruction shall contain as a minimum the information

listed in Clause 13.
4 © ISO 2020 – All rights reserved
---------------------- Page: 9 ----------------------
ISO 10863:2020(E)
7 Requirements for test personnel and test equipment
7.1 Personnel qualifications

In addition to a general knowledge of ultrasonic weld testing, all personnel shall be competent in

the TOFD technique. Documented evidence of their competence (level of training and experience) is

required.

Preparation of written test instructions, final off-line analysis of data, and acceptance of the report shall

be performed by personnel qualified as a minimum to Level 2 in accordance with ISO 9712 or equivalent

in ultrasonic testing in the relevant industrial sector. In accordance with a written instruction and

under the supervision of Level 2 or Level 3 personnel, equipment setup, data acquisition, data storage,

and report preparation can be performed by personnel qualified to a minimum of Level 1 in accordance

with ISO 9712 or equivalent in ultrasonic testing in the relevant industrial sector.

For data acquisition, the Level 1 personnel may be supported by an assistant technician.

In cases where the above minimum qualifications are not considered adequate, job-specific training

shall be carried out.
7.2 Test equipment
7.2.1 Ultrasonic instrument

The ultrasonic instrument used for the TOFD technique shall comply with the requirements of

ISO 22232-1, where applicable.

The TOFD software shall not mask any problems such as loss of coupling, missing scan lines,

synchronization errors or electronic noise.

In addition, the requirements of ISO 16828 shall apply, taking into account the following:

a) the instrument shall be able to select an appropriate portion of the time base within which A-scans

are digitized;

b) it is recommended that a sampling rate of the A-scan of at least 6 times the nominal probe frequency

be used.
7.2.2 Ultrasonic probes

Probes used for the TOFD technique on welds shall comply with ISO 22232-2 and ISO 16828.

Adaptation of probes to curved scanning surfaces shall comply with ISO 17640.
A recommendation for the selection of probes is given in Table 2.
7.2.3 Scanning mechanisms

The requirements of ISO 16828 shall apply. To achieve consistency of the images (collected data),

guiding mechanisms may be used.
8 Preparation for testing
8.1 Volume to be tested

Testing shall be performed in accordance with ISO 16828. The purpose of the testing shall be defined by

specification. Based on this, the volume to be tested shall be determined.
© ISO 2020 – All rights reserved 5
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ISO 10863:2020(E)

The volume to be tested is located between the probes. For testing levels A and B, the probes shall be

placed symmetrically about the weld centreline. For testing levels C and D, additional offset scans may

be required.

For manufacturing inspection, the volume to be tested is defined as the zone which includes weld

and parent material for at least 10 mm on each side of the weld or the width of the heat-affected zone,

whichever is greater. In all cases, the whole volume to be tested shall be covered.

Normally these tests are performed in accordance with recognized standards applying acceptance

levels for quality assurance. If fitness-for-purpose methods are applied, then corresponding acceptance

criteria shall be specified.

For in-service inspections, the volume to be tested may be targeted to specific areas of interest, e.g. the

inner third of the weld body. The acceptance criteria and minimum discontinuity size to be detected in

the area of interest shall be specified.
8.2 Setup of probes

The probes shall be set up to ensure adequate coverage and optimum conditions for the initiation

and detection of diffracted signals in the area of interest. For butt welds of simple geometry and with

narrow weld crowns at the opposite surface, the testing shall be performed in one or more setups

(scans) dependent on the wall thickness (see Table 2). For other configurations, e.g. X-shaped welds,

different base metal thickness at either side of the weld, or tapering, Table 2 may be used as guidance.

In this case, the effectiveness and coverage of the setup shall be verified by using reference blocks.

Selection of probes for full coverage of the complete weld thickness should follow Table 2. Care should

be taken to choose appropriate combinations of parameters. For example, in the thickness range 15 mm

to 35 mm a frequency of 10 MHz, a beam angle of 70° and a transducer size of 3 mm can be appropriate

...

FINAL
INTERNATIONAL ISO/FDIS
DRAFT
STANDARD 10863
ISO/TC 44/SC 5
Non-destructive testing of welds —
Secretariat: AFNOR
Ultrasonic testing — Use of time-of-
Voting begins on:
2020­02­22 flight diffraction technique (TOFD)
Voting terminates on:
Contrôle non destructif des assemblages soudés — Contrôle par
2020­04­18
ultrasons — Utilisation de la technique de diffraction des temps de vol
(méthode TOFD)
ISO/CEN PARALLEL PROCESSING
RECIPIENTS OF THIS DRAFT ARE INVITED TO
SUBMIT, WITH THEIR COMMENTS, NOTIFICATION
OF ANY RELEVANT PATENT RIGHTS OF WHICH
THEY ARE AWARE AND TO PROVIDE SUPPOR TING
DOCUMENTATION.
IN ADDITION TO THEIR EVALUATION AS
Reference number
BEING ACCEPTABLE FOR INDUSTRIAL, TECHNO­
ISO/FDIS 10863:2020(E)
LOGICAL, COMMERCIAL AND USER PURPOSES,
DRAFT INTERNATIONAL STANDARDS MAY ON
OCCASION HAVE TO BE CONSIDERED IN THE
LIGHT OF THEIR POTENTIAL TO BECOME STAN­
DARDS TO WHICH REFERENCE MAY BE MADE IN
NATIONAL REGULATIONS. ISO 2020
---------------------- Page: 1 ----------------------
ISO/FDIS 10863:2020(E)
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ISO/FDIS 10863:2020(E)
Contents Page

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

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

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

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

4 General remarks on the capabilities of the technique .................................................................................................. 2

5 Testing levels ............................................................................................................................................................................................................ 3

6 Information required prior to testing ............................................................................................................................................ 4

6.1 Items to be defined by specification ..................................................................................................................................... 4

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

6.3 Written test instruction or procedure ................................................................................................................................ 4

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

7.1 Personnel qualifications ................................................................................................................................................................. 5

7.2 Test equipment ....................................................................................................................................................................................... 5

7.2.1 Ultrasonic instruments ............................................................................................................................................... 5

7.2.2 Ultrasonic probes ............................................................................................................................................................ 5

7.2.3 Scanning mechanisms ................................................................................................................................................. 5

8 Preparation for testing ................................................................................................................................................................................... 5

8.1 Volume to be tested ............................................................................................................................................................................. 5

8.2 Setup of probes ....................................................................................................................................................................................... 6

8.3 Scan increment setting ..................................................................................................................................................................... 7

8.4 Geometry considerations ............................................................................................................................................................... 7

8.5 Preparation of scanning surfaces ............................................................................................................................................ 7

8.6 Temperature .............................................................................................................................................................................................. 7

8.7 Couplant ........................................................................................................................................................................................................ 7

8.8 Provision of datum points ............................................................................................................................................................. 8

9 Testing of base material ................................................................................................................................................................................ 8

10 Range and sensitivity settings ................................................................................................................................................................ 8

10.1 Settings .......................................................................................................................................................................................................... 8

10.1.1 General...................................................................................................................................................................................... 8

10.1.2 Time window ...................................................................................................................................................................... 8

10.1.3 Time­to­depth conversion ....................................................................................................................................... 8

10.1.4 Sensitivity settings ......................................................................................................................................................... 8

10.2 Checking of the settings .................................................................................................................................................................. 9

10.3 Reference blocks .................................................................................................................................................................................... 9

10.3.1 General...................................................................................................................................................................................... 9

10.3.2 Material .................................................................................................................................................................................... 9

10.3.3 Dimensions and shape ................................................................................................................................................ 9

10.3.4 Reference reflectors ...................................................................................................................................................10

11 Weld testing ............................................................................................................................................................................................................10

12 Interpretation and analysis of TOFD images ........................................................................................................................10

12.1 General ........................................................................................................................................................................................................10

12.2 Assessing the quality of the TOFD image ......................................................................................................................11

12.3 Identification of relevant TOFD indications ................................................................................................................11

12.4 Classification of relevant TOFD indications ................................................................................................................11

12.4.1 General...................................................................................................................................................................................11

12.4.2 TOFD indications from surface­breaking discontinuities .........................................................11

12.4.3 TOFD indications from embedded discontinuities .........................................................................12

12.4.4 Unclassified TOFD indications ..........................................................................................................................12

12.5 Determination of location ..........................................................................................................................................................12

12.6 Definition and determination of length and height ..............................................................................................13

© ISO 2020 – All rights reserved iii
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ISO/FDIS 10863:2020(E)

12.6.1 General...................................................................................................................................................................................13

12.6.2 Determination of length .........................................................................................................................................14

12.6.3 Determination of height .........................................................................................................................................16

12.7 Evaluation against acceptance criteria ............................................................................................................................17

13 Test report ................................................................................................................................................................................................................17

Annex A (informative) Reference blocks .......................................................................................................................................................19

Annex B (informative) Examples of TOFD scans ...................................................................................................................................24

Bibliography .............................................................................................................................................................................................................................37

iv © ISO 2020 – All rights reserved
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ISO/FDIS 10863:2020(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 non­governmental, 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.

This second edition cancels and replaces the first edition (ISO 10863:2011), which has been technically

revised.
The main changes compared to the previous edition are as follows:

— the whole document has been updated to the state of the art; ISO 22232 series has been taken into

account;
— Clause 3 has been updated;
— Figure 1 to Figure 6 have been added;
— Figure B.1 to Figure B.18 have been updated.

Any feedback or questions on this document should be directed to the user’s national standards body. A

complete listing of these bodies can be found at www .iso .org/ members .html.

Official interpretations of ISO/TC 44 documents, where they exist, are available from this page: https://

committee .iso .org/ sites/ tc44/ home/ interpretation .html.
© ISO 2020 – All rights reserved v
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FINAL DRAFT INTERNATIONAL STANDARD ISO/FDIS 10863:2020(E)
Non-destructive testing of welds — Ultrasonic testing —
Use of time-of-flight diffraction technique (TOFD)
1 Scope

This document specifies the application of the time-of-flight diffraction (TOFD) technique to the

semi- or fully automated ultrasonic testing of fusion-welded joints in metallic materials of minimum

thickness 6 mm.

It applies to full penetration welded joints of simple geometry in plates, pipes, and vessels, where both

the weld and the parent material are low-alloyed carbon steel. Where specified and appropriate, TOFD

can also be used on other types of materials that exhibit low ultrasonic attenuation (especially that due

to scatter).

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 makes reference to ISO 16828 and provides guidance on the specific capabilities and

limitations of TOFD for the detection, location, sizing and characterization of discontinuities in fusion­

welded joints. TOFD can be used as a stand-alone method or in combination with other non-destructive

testing (NDT) methods or techniques, for manufacturing inspection, and for in-service inspection.

This document specifies four testing levels (A, B, C, D) in accordance with ISO 17635 and corresponding

to an increasing level of testing reliability. Guidance on the selection of testing levels is provided.

This document permits assessment of TOFD indications for acceptance purposes. This assessment is

based on the evaluation of transmitted, reflected and diffracted ultrasonic signals within a generated

TOFD image.
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 16828, Non-destructive testing — Ultrasonic testing — Time-of-flight diffraction technique as a

method for detection and sizing of discontinuities

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

assessment

ISO 22232­1 , Non-destructive testing — Characterization and verification of ultrasonic test equipment —

Part 1: Instruments

1) Under preparation. (Preparation at the time of publication: ISO/DIS 22232­1.)

© ISO 2020 – All rights reserved 1
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ISO/FDIS 10863:2020(E)

ISO 22232­2 , Non-destructive testing — Characterization and verification of ultrasonic test equipment —

Part 2: Probes
3 Terms and definitions

For the purposes of this document, the terms and definitions given in ISO 5577 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
time-of-flight diffraction image
TOFD image

two-dimensional image, constructed by collecting adjacent A-scans while moving the time-of-flight

diffraction setup (3.3)

Note 1 to entry: The signal amplitude of the A-scans is typically represented by grey-scale values.

3.2
time-of-flight diffraction indication
TOFD indication

pattern or disturbance in the time-of-flight diffraction image (3.1) which can need further evaluation

3.3
time-of-flight diffraction setup
TOFD setup

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

wave mode) and probe centre separation (3.6)
3.4
beam intersection point
point of intersection of the two main beam axes
3.5
lateral wave

longitudinal wave traveling the shortest path from transmitter probe to receiver probe

3.6
probe centre separation
PCS
distance between the index points of the two probes

Note 1 to entry: The PCS for two probes located on a curved surface is the straight-line, geometric separation

between the two probe index points and not the distance measured along the surface.

3.7
offset scan

scan parallel to the weld axis, where the beam intersection point (3.4) is not on the centreline of the weld

4 General remarks on the capabilities of the technique

General principles of the TOFD technique are described in ISO 16828. For the testing of fusion-welded

joints, some specific capabilities and limitations of the technique shall be considered.

2) Under preparation. (Preparation at the time of publication: ISO/DIS 22232­2.)

2 © ISO 2020 – All rights reserved
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ISO/FDIS 10863:2020(E)

The TOFD technique is an ultrasonic image-generating technique, which offers the capability of

detection, location, and sizing. To a certain extent, characterization of discontinuities in the weld

material as well as in the adjacent parent material is also possible.

Compared with purely reflection-based techniques, the TOFD technique, which is based on diffraction

as well as reflection, is less sensitive to the orientation of the discontinuity. Discontinuities oriented

perpendicular to the surface, and at intermediate angles of tilt, are detectable as well as discontinuities

in the weld fusion faces.

In certain circumstances (e.g. thickness, weld preparation, scope of testing) more than one single TOFD

setup is required.

A typical TOFD image is linear in time (vertical axis) and probe movement (horizontal axis). Because of

the V-configuration of the ultrasound paths, the location of a possible discontinuity is then non-linear.

TOFD testing shall be carried out in a correct and consistent way, such that valid images are generated

which can be evaluated correctly, e.g. coupling losses and data acquisition errors shall be avoided,

see 12.2.

The interpretation of TOFD images requires skilled and experienced operators. Some typical TOFD

images of discontinuities in fusion-welded joints are provided in Annex B.

There is a reduced capability for the detection of discontinuities close to or connected with the scanning

surface or with the opposite surface. This shall be considered especially for crack-sensitive steels or

at in-service inspections. In cases where full coverage of these zones is required, additional measures

shall be taken, e.g. TOFD can be accompanied by other NDT methods or techniques.

Diffracted signals from weld discontinuities can have small amplitude responses. The grain scatter

effect from coarse­grained material can hinder the detection and evaluation of such responses. This

shall be taken into account whenever testing such material.
5 Testing levels

This document specifies four testing levels (A, B, C and D, see Table 1). From testing level A to testing

level C an increasing reliability is achieved.
Table 1 — Testing levels
Reference block for Reference block for
Written
Testing level TOFD setup setup verification sensitivity settings Offset scan
test procedure
(see 8.2) (see 10.1.4)
A As in Table 2 No No No This document
B As in Table 2 No Yes No This document
C As in Table 2 Yes Yes a Yes
As defined by
D Yes Yes a Yes
specification
The necessity, number and position of offset scans shall be determined.

If the specified acceptance level requires detection of a certain discontinuity size at both surfaces or

one surface of the weld (see Clause 4), this can necessitate the use of techniques or methods outside the

scope of this document.

For manufacturing inspections (see also ISO 17635), all testing levels are applicable. Level A is only

applicable for wall thicknesses up to 50 mm. For in-service inspections, only testing level D shall be

applied.
© ISO 2020 – All rights reserved 3
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ISO/FDIS 10863:2020(E)
6 Information required prior to testing
6.1 Items to be defined by specification
Information on the following items is required:
a) purpose and extent of TOFD testing (see Clauses 5 and Clause 8);
b) testing levels (see Clause 5), e.g.:
1) whether a written test procedure is required,
2) whether reference blocks are required;
c) specification of reference blocks, if required (see 10.3);
d) manufacturing or operation stage at which the testing is to be carried out;
e) requirements for: temperature, access and surface conditions (see Clause 8);
f) reporting requirements (see Clause 13);
g) acceptance criteria;
h) personnel qualifications (see 7.1).
6.2 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 as

specified in 6.1 together with the following additional information:
a) written test instruction or procedure (see 6.3), if required;
b) type(s) of parent material and product form (i.e. cast, forged, rolled);
c) joint preparation and dimensions;
d) welding procedure or relevant information on the welding process;
e) time of testing relative to any post-weld heat treatment;
f) result of any parent metal testing carried out prior to and/or after welding;
g) discontinuity type and morphology to be detected.
6.3 Written test instruction or procedure

For testing levels A and B, this document satisfies the need for a written test procedure.

For testing levels C and D, or where the techniques described in this document are not applicable to the

welded joint to be tested, a specific written test procedure shall be used.

When data collection is performed by personnel certified to Level 1 according to ISO 9712, a written test

instruction shall be prepared. The written test instruction shall contain as a minimum the information

listed in Clause 13.
4 © ISO 2020 – All rights reserved
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ISO/FDIS 10863:2020(E)
7 Requirements for test personnel and test equipment
7.1 Personnel qualifications

In addition to a general knowledge of ultrasonic weld testing, all personnel shall be competent in

the TOFD technique. Documented evidence of their competence (level of training and experience) is

required.

Preparation of written test instructions, final off-line analysis of data, and acceptance of the report shall

be performed by personnel qualified as a minimum to Level 2 in accordance with ISO 9712 or equivalent

in ultrasonic testing in the relevant industrial sector. In accordance with a written instruction and

under the supervision of Level 2 or Level 3 personnel, equipment setup, data acquisition, data storage,

and report preparation can be performed by personnel qualified to a minimum of Level 1 in accordance

with ISO 9712 or equivalent in ultrasonic testing in the relevant industrial sector.

For data acquisition, the Level 1 personnel may be supported by an assistant technician.

In cases where the above minimum qualifications are not considered adequate, job-specific training

shall be carried out.
7.2 Test equipment
7.2.1 Ultrasonic instruments

The ultrasonic instrument used for the TOFD technique shallcomply with the requirements of

ISO 22232­1, where applicable.

The TOFD software shall not mask any problems such as loss of coupling, missing scan lines,

synchronization errors or electronic noise.

In addition, the requirements of ISO 16828 shall apply, taking into account the following:

a) the instrument shall be able to select an appropriate portion of the time base within which A­scans

are digitized;

b) it is recommended that a sampling rate of the A-scan of at least 6 times the nominal probe frequency

be used.
7.2.2 Ultrasonic probes

Probes used for the TOFD technique on welds shall comply with ISO 22232-2 and ISO 16828.

Adaptation of probes to curved scanning surfaces shall comply with ISO 17640.
A recommendation for the selection of probes is given in Table 2.
7.2.3 Scanning mechanisms

The requirements of ISO 16828 shall apply. To achieve consistency of the images (collected data),

guiding mechanisms may be used.
8 Preparation for testing
8.1 Volume to be tested

Testing shall be performed in accordance with ISO 16828. The purpose of the testing shall be defined by

specification. Based on this, the volume to be tested shall be determined.
© ISO 2020 – All rights reserved 5
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ISO/FDIS 10863:2020(E)

The volume to be tested is located between the probes. For testing levels A and B, the probes shall be

placed symmetrically about the weld centreline. For testing levels C and D, additional offset scans may

be required.

For manufacturing inspection, the examination volume is defined as the zone which includes weld

and parent material for at least 10 mm on each side of the weld or the width of the heat­affected zone,

whichever is greater. In all cases, the whole examination volume shall be covered.

Normally these tests are performed in accordance with recognized standards applying acceptance

levels for quality assurance. If fitness-for-purpose methods are applied, then corresponding acceptance

criteria shall be specified.

For in-service inspections, the examination volume may be targeted to specific areas of interest, e.g. the

inner third of the weld body. The acceptance criteria and minimum discontinuity size to be detected in

the area of interest shall be specified.
8.2 Setup of probes

The probes shall be set up to ensure adequate coverage and optimum conditions for the initiation

and detection of diffracted signals in the area of interest. For butt welds of simple geometry and with

narrow weld crowns at the opposite surface, th
...

NORME ISO
INTERNATIONALE 10863
Deuxième édition
2020-05
Essais non destructifs des
assemblages soudés — Contrôle
par ultrasons — Utilisation de la
technique de diffraction des temps de
vol (TOFD)
Non-destructive testing of welds — Ultrasonic testing — Use of time-
of-flight diffraction technique (TOFD)
Numéro de référence
ISO 10863:2020(F)
ISO 2020
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ISO 10863:2020(F)
DOCUMENT PROTÉGÉ PAR COPYRIGHT
© ISO 2020

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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Fax: +41 22 749 09 47
E-mail: copyright@iso.org
Web: www.iso.org
Publié en Suisse
ii © ISO 2020 – Tous droits réservés
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ISO 10863:2020(F)
Sommaire Page

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

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

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

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

4 Remarques générales sur les possibilités de la technique ....................................................................................... 3

5 Niveaux de contrôle ........................................................................................................................................................................................... 3

6 Informations exigées avant contrôle ............................................................................................................................................... 4

6.1 Points à définir par la spécification ....................................................................................................................................... 4

6.2 Informations spécifiques exigées par l'opérateur avant contrôle .............................................................. 4

6.3 Procédure ou instruction de contrôle écrite ................................................................................................................. 5

7 Exigences relatives au personnel chargé du contrôle et à l'appareillage d’essai .............................5

7.1 Qualification du personnel ........................................................................................................................................................... 5

7.2 Appareillage de contrôle ................................................................................................................................................................ 5

7.2.1 Instrument de contrôle par ultrasons ........................................................................................................... 5

7.2.2 Traducteurs ultrasonores ......................................................................................................................................... 6

7.2.3 Mécanismes de balayage ........................................................................................................................................... 6

8 Préparation avant contrôle ....................................................................................................................................................................... 6

8.1 Volume à contrôler .............................................................................................................................................................................. 6

8.2 Disposition des traducteurs ......................................................................................................................................................... 6

8.3 Réglage du pas de balayage .......................................................................................................................................................... 7

8.4 Considérations d'ordre géométrique .................................................................................................................................. 7

8.5 Préparation des surfaces balayées ......................................................................................................................................... 8

8.6 Température .............................................................................................................................................................................................. 8

8.7 Couplant ........................................................................................................................................................................................................ 8

8.8 Points de référence .............................................................................................................................................................................. 8

9 Contrôle du matériau de base ................................................................................................................................................................. 8

10 Réglages de l'échelle de la base de temps et de la sensibilité................................................................................ 9

10.1 Réglages ........................................................................................................................................................................................................ 9

10.1.1 Généralités ............................................................................................................................................................................ 9

10.1.2 Fenêtre de sélection ...................................................................................................................................................... 9

10.1.3 Conversion temps-profondeur ............................................................................................................................ 9

10.1.4 Réglages de sensibilité ................................................................................................................................................ 9

10.2 Vérification des réglages ..............................................................................................................................................................10

10.3 Blocs de référence .............................................................................................................................................................................10

10.3.1 Généralités .........................................................................................................................................................................10

10.3.2 Matériau ...............................................................................................................................................................................10

10.3.3 Dimensions et forme .................................................................................................................................................10

10.3.4 Réflecteurs de référence .........................................................................................................................................11

11 Contrôle des soudures .................................................................................................................................................................................11

12 Interprétation et analyse des images TOFD ..........................................................................................................................11

12.1 Généralités ...............................................................................................................................................................................................11

12.2 Évaluation de la qualité de l'image TOFD .....................................................................................................................12

12.3 Identification des indications TOFD pertinentes ...................................................................................................12

12.4 Classification des indications TOFD pertinentes ....................................................................................................12

12.4.1 Généralités .........................................................................................................................................................................12

12.4.2 Indications TOFD relatives aux discontinuités débouchantes ..............................................13

12.4.3 Indications TOFD relatives aux discontinuités non débouchantes ...................................13

12.4.4 Indications TOFD non classifiées ....................................................................................................................14

12.5 Détermination de l’emplacement ........................................................................................................................................14

12.6 Définition et détermination de la longueur et de la hauteur .......................................................................14

© ISO 2020 – Tous droits réservés iii
---------------------- Page: 3 ----------------------
ISO 10863:2020(F)

12.6.1 Généralités .........................................................................................................................................................................14

12.6.2 Détermination de la longueur ...........................................................................................................................15

12.6.3 Détermination de la hauteur ..............................................................................................................................17

12.7 Évaluation par rapport aux critères d'acceptation ...............................................................................................18

13 Rapport de contrôle .......................................................................................................................................................................................18

Annexe A (normative) Blocs de référence ...................................................................................................................................................20

Annexe B (informative) Exemples de balayages types ....................................................................................................................25

Bibliographie ...........................................................................................................................................................................................................................38

iv © ISO 2020 – Tous droits réservés
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ISO 10863:2020(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 www .iso .org/ avant -propos.

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.

Cette deuxième édition annule et remplace la première édition (ISO 10863:2011), qui a fait l’objet d’une

révision technique.

Les principales modifications par rapport à l’édition précédente sont les suivantes:

— la mise à jour de l’ensemble du document en fonction de l’état de l’art; prise en compte des normes

de la série ISO 22232;
— la mise à jour de l’Article 3;
— l’adjonction de la Figure 1 à la Figure 6;
— la mise à jour de la Figure B.1 à la Figure 6;

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

document à l’organisme national de normalisation de son pays. Une liste exhaustive desdits organismes

se trouve à l’adresse www .iso .org/ members .html.

Les interprétations officielles des documents de l'ISO/TC 44, lorsqu'elles existent sont disponibles

depuis la page: https:// committee .iso .org/ sites/ tc44/ home/ interpretation .html.

© ISO 2020 – Tous droits réservés v
---------------------- Page: 5 ----------------------
NORME INTERNATIONALE ISO 10863:2020(F)
Essais non destructifs des assemblages soudés — Contrôle
par ultrasons — Utilisation de la technique de diffraction
des temps de vol (TOFD)
1 Domaine d'application

Le présent document spécifie l'application de la technique de diffraction des temps de vol (méthode TOFD,

time-of-flight diffraction) pour le contrôle par ultrasons semi-automatique ou entièrement automatique

des assemblages soudés par fusion de matériaux métalliques d'épaisseur minimale de 6 mm.

Cette technique s'applique aux joints soudés à pleine pénétration de géométrie simple sur plaques,

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

constitués d'acier au carbone faiblement allié. Dans le cas où son utilisation est spécifiée et qu'elle

s'avère appropriée, la méthode TOFD peut également être utilisée sur d'autres types de matériaux qui

présentent une atténuation ultrasonore faible (spécialement celle due à la dispersion).

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

ils sont basés sur les aciers qui présentent une vitesse de propagation sonore de (5 920 ± 50) m/s pour

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

cela en compte lors du contrôle de matériaux ayant des vitesses de propagation différentes.

Le présent document fait référence à l’ISO 16828 et fournit des lignes directrices sur les possibilités et

les limitations spécifiques de la méthode TOFD pour la détection, la localisation, le dimensionnement

et la caractérisation des discontinuités dans les joints soudés par fusion. La méthode TOFD peut être

utilisée de manière autonome ou en combinaison avec d'autres méthodes ou techniques d'essais non

destructifs (END), pour le contrôle de fabrication et pour le contrôle en cours de service.

Le présent document spécifie quatre niveaux d'examen (A, B, C, D) conformément à l'ISO 17635,

correspondant à des niveaux croissants de fiabilité de contrôle. Des lignes directrices relatives au choix

des niveaux d'examen sont données.

Le présent document permet l'évaluation des indications TOFD à des fins d'acceptation. Cette évaluation

est basée sur l'appréciation des signaux ultrasonores transmis, réfléchis ou diffractés dans une image

produite par la méthode TOFD.

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.

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 16828, Essais non destructifs — Contrôle par ultrasons — Technique de diffraction du temps de vol

utilisée comme méthode de détection et de dimensionnement des discontinuités

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

d'essai et évaluation
© ISO 2020 – Tous droits réservés 1
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ISO 10863:2020(F)

ISO 22232-1 , Essais non destructifs — Caractérisation et vérification de l’appareillage de contrôle par

ultrasons — Partie 1: Appareils

ISO 22232-2 , Essais non destructifs — Caractérisation et vérification de l’appareillage de contrôle par

ultrasons — Partie 1: Traducteurs
3 Termes et définitions

Pour les besoins du présent document, les termes et définitions de l'ISO 5577 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 de diffraction des temps de vol
image TOFD

image bidimensionnelle, construite à l'aide de deux représentations de type A adjacentes, le dispositif de

diffraction des temps de vol (3.3) étant déplacé

Note 1 à l'article: L'amplitude du signal des représentations de type A est traditionnellement représentée par

différentes valeurs de l'échelle des gris.
3.2
indication de diffraction des temps de vol
indication TOFD

figure type ou perturbation dans l'image de diffraction des temps de vol (3.1), qui peut requérir une

évaluation ultérieure
3.3
dispositif de diffraction des temps de vol
dispositif TOFD

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

dimensions de l'élément du traducteur, l'angle de faisceau, le type d'onde) et la distance entre axes des

traducteurs (3.6)

Note 1 à l'article: Le terme abrégé TOFD est dérivé de l'anglais time-of-flight diffraction.

3.4
point d'intersection de faisceau
point d'intersection des deux axes principaux des faisceaux
3.5
onde latérale

onde longitudinale parcourant le chemin le plus court du traducteur émetteur au traducteur récepteur

3.6
distance entre axes des traducteurs
PCS
distance entre les points d'émergence des deux traducteurs

Note 1 à l'article: La PCS de deux traducteurs situés sur une surface courbe est la ligne droite, séparation

géométrique entre les points d'émergence des deux traducteurs et non la distance mesurée le long de la surface.

1) En préparation. (Préparation au moment de la publication: ISO/FDIS 22232-1.)
2) En préparation. (Préparation au moment de la publication: ISO/DIS 22232-2.)
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Note 2 à l'article: Le terme abrégé PCS est dérivé de l'anglais probe centre separation.

3.7
balayage déporté

balayage parallèle à l'axe de la soudure, au cours duquel le point d'intersection de faisceau (3.4) ne se

situe pas sur la ligne médiane de la soudure
4 Remarques générales sur les possibilités de la technique

Les principes généraux de la technique TOFD sont décrits dans l'ISO 16828. En ce qui concerne le

contrôle des joints soudés par fusion, certaines possibilités et limites de la technique doivent être prises

en compte.

La technique TOFD est une technique ultrasonore de production d'image qui présente des possibilités

relatives à la détection, la localisation et au dimensionnement. Dans une certaine mesure, la

caractérisation des discontinuités situées dans le matériau fondu ainsi que dans le matériau de base

adjacent est également possible.

Par comparaison avec les techniques basées sur la réflexion des ondes, la technique TOFD, qui est basée

à la fois sur la diffraction et sur la réflexion, est moins sensible à l'orientation de la discontinuité. Les

discontinuités orientées perpendiculairement à la surface et à des angles d'inclinaison intermédiaires

peuvent être détectées, tout comme les discontinuités situées dans les zones de liaison des soudures.

Dans certaines circonstances (par exemple: épaisseur, préparation de la soudure, objet du contrôle),

plus d'un seul dispositif TOFD est exigé.

Une image TOFD type est repérée dans un système de coordonnées linéaires avec le temps (axe vertical)

et le mouvement des traducteurs (axe horizontal) comme variables. Du fait de la configuration en V des

parcours ultrasonores, la position d'une possible discontinuité n'est, de ce fait, pas linéaire. Le contrôle

TOFD doit être réalisé de façon correcte et cohérente, de sorte que des images valides soient produites

afin de pouvoir être évaluées correctement. Par exemple, les erreurs provenant des pertes de couplage

et de l'acquisition de données doivent être évitées, voir 12.2.

L'interprétation des images TOFD exige qualification et expérience de la part des opérateurs. Quelques

images types TOFD de discontinuités dans les joints soudés par fusion sont illustrées à l'Annexe B.

La capacité de détection des discontinuités proches ou liées à la surface balayée ou à la surface

opposée est réduite. Cela doit être pris en compte particulièrement dans le cas des aciers sensibles à la

fissuration ou dans le cas des contrôles en service. Dans les cas exigeant une couverture totale de ces

zones, des dispositions complémentaires doivent être prises. Par exemple la méthode TOFD peut être

accompagnée par d'autres méthodes ou techniques END.

Les signaux diffractés provenant des discontinuités des soudures peuvent présenter des réponses

d'amplitude faible. Les effets de dispersion provoqués par les grains des matériaux à gros grains

peuvent affecter la détection et l'évaluation de telles réponses; cela doit être pris en compte à chaque

contrôle de matériaux.
5 Niveaux de contrôle

Le présent document spécifie quatre niveaux de contrôle (A, B, C et D, voir Tableau 1). Du niveau de

contrôle A au niveau de contrôle C, une fiabilité croissante est obtenue.
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Tableau 1 — Niveaux de contrôle
Bloc de référence Bloc de référence
Procédures
Niveau Dispositif pour la vérification pour les réglages Balayage
de contrôle
d'essai TOFD du dispositif TOFD de sensibilité déporté
écrites
(voir 8.2) (voir 10.1.4)
Selon le Le présent
A Non Non Non
Tableau 2 document
Selon le Le présent
B Non Oui Non
Tableau 2 document
Selon le
C Oui Oui Oui
Tableau 2
Comme défini
D par la Oui Oui Oui
spécification

La nécessité, le nombre et la position des balayages déportés doivent être déterminés.

Dans le cas où les niveaux d'acceptation spécifiés exigent la détection d'une certaine taille de

discontinuité sur les deux faces ou sur une seule face de la soudure (voir Article 4), l'utilisation de

techniques ou de méthodes se situant en dehors du domaine d’application du présent document peut

être nécessaire.

Dans le cas de contrôles de fabrication (voir également l'ISO 17635), tous les niveaux d'examen sont

applicables. Le niveau A n'est applicable que pour des épaisseurs de paroi allant jusqu'à 50 mm. Dans le

cas des contrôles en service, seul le niveau D doit être appliqué.
6 Informations exigées avant contrôle
6.1 Points à définir par la spécification
Des informations relatives aux points suivants sont exigées:

a) but et étendue du contrôle suivant la méthode TOFD (voir l'Article 5 et l'Article 8);

b) niveaux d'examen (voir l'Article 5), par exemple:
1) si des procédures de contrôle écrites sont exigées ou non,
2) si des blocs de référence sont exigés ou non;
c) spécification des blocs de référence, si exigé (voir 10.3);

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

e) exigences relatives aux conditions de température, aux conditions d'accessibilité et aux conditions

de surface (voir l'Article 8);
f) exigences relatives au rapport de contrôle (voir l'Article 13);
g) critères d'acceptation;
h) qualification du personnel (voir 7.1).
6.2 Informations spécifiques exigées par l'opérateur avant contrôle

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

les informations spécifiées en 6.1 ainsi qu'aux informations additionnelles suivantes:

a) procédures ou instructions de contrôle écrites (voir 6.3), si exigé;
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b) type(s) de matériau de base et forme du produit (c'est-à-dire moulé, forgé, laminé);

c) préparation et dimensions du joint;

d) mode opératoire de soudage ou informations pertinentes relatives au procédé de soudage;

e) situation du contrôle dans le temps par rapport à tout traitement thermique après soudage;

f) résultats des essais et contrôles effectués sur le métal de base avant et/ou après soudage;

g) type et morphologie de la discontinuité à détecter.
6.3 Procédure ou instruction de contrôle écrite

Dans le cas des niveaux d'examen A et B, le présent document répond au besoin de disposer d'une

procédure de contrôle écrite.

Dans le cas des niveaux d'examen C et D, ou lorsque les techniques décrites dans le présent document ne

sont pas applicables au joint soudé à contrôler, des procédures de contrôle écrites spécifiques doivent

être utilisées.

Lorsque les données sont recueillies par du personnel qualifié au Niveau 1 conformément à l’ISO 9712,

une instruction de contrôle écrite doit être préparée. L'instruction de contrôle écrite doit contenir au

minimum les informations énumérées à l'Article 13.

7 Exigences relatives au personnel chargé du contrôle et à l'appareillage d’essai

7.1 Qualification du personnel

En plus des connaissances générales relatives aux contrôles par ultrasons, tout le personnel doit être

compétent en matière de contrôle par la méthode TOFD. Des documents prouvant leurs compétences

(niveau de formation et d'expérience) sont exigés.

L’établissement d'instructions de contrôle écrites, l'analyse finale hors-ligne des données et l'acceptation

du rapport de contrôle doivent être effectuées par un personnel qualifié disposant au minimum de

compétences de Niveau 2 conformément à l'ISO 9712, ou d’un niveau équivalent en matière de contrôle

par ultrasons dans le secteur industriel concerné. Conformément à une instruction écrite et sous la

surveillance de personnel disposant de compétences de Niveau 2 ou de Niveau 3, la mise en œuvre

de l'appareillage, l'acquisition des données, le stockage des données et la préparation du rapport de

contrôle peuvent être effectués par du personnel qualifié au minimum au Niveau 1 conformément à

l'ISO 9712, ou à un niveau équivalent en matière de contrôle par ultrasons dans le secteur industriel

concerné.

En ce qui concerne l'acquisition de données, le personnel de Niveau 1 peut être assisté par un technicien.

Dans les cas où les qualifications minimales ne sont pas considérées comme adéquates, une formation

spécifique à la tâche à accomplir doit être effectuée.
7.2 Appareillage de contrôle
7.2.1 Instrument de contrôle par ultrasons

L'instrument de contrôle par ultrasons utilisé pour la méthode TOFD doit, le cas échéant, être conforme

aux exigences de l'ISO 22232-1.

Le logiciel d'affichage des images TOFD doit permettre la visualisation de tout problème: pertes

de couplage, lignes de balayage manquantes, défaut de synchronisation, présence de parasitages

électr
...

Questions, Comments and Discussion

Ask us and Technical Secretary will try to provide an answer. You can facilitate discussion about the standard in here.