IN THE FIELD  
Maintenance Magazine 139 – février 2018

Le contrôle par émission acoustique (EA) des équipements sous pression (ESP)

Dans ses diverses applications, pour exploiter les données, le contrôle par émission acoustique (EA) s’appuie sur l’ensemble des outils d’investigation existants, mais on constate que les moyens sophistiqués, s’ils sont largement utilisés, ne sortent pas beaucoup des laboratoires. Si on se cantonne au cas du contrôle par émission acoustique des équipements sous pression (ESP) qui nous occupe ici, on observe que la phase de traitement et d’analyse reste encore aujourd’hui le parent pauvre de la méthode. Si on veut déployer toute la puissance du contrôle EA, il faut faire descendre dans les ateliers les outils avancés, mais cela requiert de respecter certaines exigences.

Problématique de l’exploitation des données EA

Pour exploiter les données d’un contrôle EA, on dispose de deux grandes voies. On peut utiliser directement les formes d’onde des signaux analogiques recueillis (« transitoires ») et procéder à des traitements d’analyse de signal. Cette voie est lourde car elle demande d’enregistrer la totalité des signaux avec une définition suffisante de numérisation, et impose de mobiliser des traitements du type des transformées de Fourier. Elle pose aussi des problèmes au stade de l’interprétation et de la classification des résultats. C’est pourquoi dans la pratique industrielle du contrôle par émission acoustique des ESP, on procède par une autre voie qui consiste à extraire des paramètres physiques «descripteurs» censés représenter au mieux les signaux (amplitude, énergie,...) et qui serviront aux analyses ultérieures. Le but est de rattacher les «indications acoustiques» ou «signatures acoustiques» d’une discontinuité (ensemble des résultats issus du traitement des paramètres et caractérisant cette discontinuité) aux mécanismes source.

Cette approche par paramètres descripteurs qui d’emblée apparaît plus simple, puisqu’elle substitue à chaque signal quelques indicateurs numériques, n’a cependant pas permis à ce jour de déboucher sur des analyses efficaces se traduisant dans des procédures opérationnelles. C’est cette préoccupation qui fait ici l’objet de notre réflexion.

Démarche globale d’analyse par descripteurs

La démarche globale d’analyse par descripteurs s’applique à la «salve», partie du signal transitoire de niveau supérieur au «seuil d’acquisition» (seuil placé obligatoirement au-dessus de la valeur crête du bruit de fond). Elle impose plusieurs opérations :

1. On doit extraire les descripteurs des salves : c’est la caractérisation des salves,
2. Puis il y a lieu de mettre en oeuvre des outils d’analyse des populations de salves,
3. Un «pré-traitement» éventuel permet d’éliminer les données non significatives (par exemple les signaux de frottement),
4. L’analyse du fichier des données utiles conduit alors aux signatures acoustiques puis à l’interprétation,
5. Enfin, on peut appliquer un protocole de classification qualifié.

Notons que la tâche 1 est réalisée sans difficulté par les logiciels spécifiques aux équipements de contrôle EA (les plus connus sont les matériels Vallen et Mistras).

Méthodes d’analyse par descripteurs

On rappelle que le contrôle par émission acoustique produit une population «d’événements» détectés, dont la taille est «l’activité», image d’une partie de la population des événements physiques apparus dans les parois de l’équipement pendant l’essai.

On distingue quatre outils généraux s’appliquant à toutes les populations qui peuvent être tirées des données brutes du contrôle :

1. Analyse chronologique : évolution des activités et des descripteurs associés en fonction du temps («signature temporelle»),
2. Analyse selon la sollicitation : évolution des activités et des paramètres selon la pression, («signature stimulationnelle»),
3. Analyse statistique des populations selon les paramètres descripteurs («signature statistique»),
4. Analyse factorielle du tableau des populations d’événements associées à leurs descripteurs («signature factorielle»).

Globalement, les trois premières approches ne présentent pas de difficulté de mise en œuvre ; a contrario, l’analyse factorielle est un outil avancé délicat à manipuler. Pour chaque type d’analyse, des populations partielles peuvent être extraites selon des critères temporels, de sollicitation ou de région sur la structure :

1. Période de temps fixes (segments de montées en pression, paliers de pression) ou glissantes, ou comparaison de l’émission acoustique à des périodes de temps différentes,...
2. Intervalle de pression (étude de l’effet Kaiser),...
3. Périmètre, concentration d’événements (cluster), comparaison de l’émission acoustique d’une région avec celle d’une référence,...

Les différents types d’outils sont à mobiliser simultanément selon les spécificités du contrôle et les buts de l’analyse (pré-traitement ou interprétation). Ils se complètent parce qu’ils offrent un «angle de vue» différent sur le contrôle réalisé et l’enrichissement des «empreintes» acoustiques.

Les analyses statistiques et factorielles ne portant pas directement sur les activités acoustiques (populations et/ou évolution des populations d’événements), on doit faire appel aux autres moyens disponibles. De même, les analyses temporelles et stimulationnelles sont peu discriminantes et insuffisantes pour constituer et alimenter une base de données. <<

par André Viaud, ingénieur-gérant de Anvixed sarl

Dans ses prochaines contributions, l’auteur discutera de la relation entre l’analyse, l’interprétation et la classification. Il mettra en lumière les outils d’analyse eux-mêmes afin de discuter ensuite des sources sonores et de leurs applications ainsi que des perspectives de développement.