Le contrôle par ultrasons (UT, pour Ultrasonic Testing) repose sur une idée simple : envoyer dans la matière des ondes sonores à très haute fréquence (inaudibles pour l'oreille humaine) et observer comment elles reviennent. Ces ondes sont générées par un traducteur, communément appelé palpeur ou sonde, appliqué contre la surface de la pièce.

L'onde progresse en ligne droite dans le matériau. Chaque fois qu'elle rencontre une interface — une paroi, une fissure, une inclusion, un manque de matière — une partie de l'énergie est réfléchie et repart vers le palpeur, qui la capte à son tour. En mesurant le temps de parcours de cet écho, l'appareil détermine à quelle profondeur se situe l'obstacle.

Le résultat s'affiche typiquement sous forme d'un A-scan : un graphique où chaque écho apparaît comme un pic. L'opérateur y distingue l'écho d'entrée (surface), l'écho de fond (paroi opposée) et, éventuellement, un ou plusieurs échos intermédiaires qui signalent un défaut interne.

« L'UT ne montre pas une image du défaut : il donne des échos que l'opérateur doit interpréter. Toute la compétence tient dans cette lecture. »

Comprendre cette mécanique de l'écho est essentiel : contrairement à une méthode surfacique (ressuage, magnétoscopie) qui révèle directement un indice visible, l'UT fournit un signal qu'il faut savoir traduire en termes de défaut, de position et de dimension.

L'ultrason est une méthode volumique : elle explore l'intérieur du matériau, pas seulement sa surface. C'est son grand atout par rapport aux méthodes surfaciques. Ses trois usages principaux :

• Détecter les défauts internes : fissures, manques de fusion et de pénétration dans les soudures, inclusions, retassures, décohésions, délaminages.
• Mesurer des épaisseurs : en lisant le temps de parcours jusqu'à l'écho de fond, l'UT mesure l'épaisseur d'une paroi — même accessible d'un seul côté. C'est l'outil de référence pour suivre la corrosion et l'amincissement de tuyauteries et de réservoirs.
• Contrôler les soudures : recherche des défauts en volume dans le cordon et la zone affectée thermiquement, souvent en alternative ou en complément de la radiographie.

Les ondes ultrasonores ne franchissent pas l'air : la moindre lame d'air entre le palpeur et la pièce arrête l'onde. Pour la faire passer, on interpose un couplant — le plus souvent un gel, de l'eau, de la graisse ou une pâte adaptée — qui chasse l'air et assure la continuité acoustique.

Deux grandes familles de mise en œuvre existent :

• Contact direct : le palpeur est appliqué sur la pièce avec un film de couplant. C'est la méthode la plus courante sur chantier et en atelier.
• Immersion : la pièce et le palpeur sont plongés dans l'eau, qui sert alors de couplant continu. Réservé à certains contrôles automatisés en atelier.

Le couplant, indispensable, est aussi une contrainte : il faut nettoyer la pièce ensuite, l'état de surface doit permettre un bon contact, et la qualité du couplage influence directement la fiabilité de la mesure.

Un appareil UT ne donne des résultats fiables que s'il est correctement réglé et étalonné avant chaque contrôle. Cet étalonnage se fait sur des cales étalon (ou blocs de référence) : des pièces normalisées comportant des réflecteurs connus (trous, entailles) qui permettent de régler la base de temps, le gain et de vérifier la sensibilité de l'ensemble.

Le réglage consiste notamment à :

• Caler la base de temps pour que les distances lues correspondent aux profondeurs réelles.
• Régler le gain / la sensibilité pour détecter les défauts recherchés sans saturer l'écran.
• Vérifier l'ensemble sur le bloc de référence, avant, pendant et après le contrôle.

Le choix du palpeur dépend du défaut recherché et de sa position :

Le palpeur d'angle est central pour le contrôle des soudures : en inclinant l'onde, il vient « éclairer » le cordon depuis les côtés, là où les défauts (manques de fusion, fissures) se logent le plus souvent.

L'UT conventionnel utilise un palpeur à un seul élément. Les méthodes avancées démultiplient les possibilités et se sont largement imposées, notamment sur les chantiers de tuyauterie et de construction soudée.

Le multiélément (Phased Array, PAUT)

Le palpeur multiélément — dit phased array ou PAUT — regroupe de nombreux petits éléments pilotés électroniquement. En déclenchant ces éléments avec de légers décalages, l'appareil oriente et focalise le faisceau et réalise un balayage électronique sans déplacer mécaniquement le palpeur. Résultat : une véritable imagerie de la zone contrôlée, plus rapide et plus complète qu'un balayage manuel.

Le TOFD (Time Of Flight Diffraction)

Le TOFD (Time Of Flight Diffraction, « temps de vol de diffraction ») exploite non pas la réflexion mais la diffraction des ondes sur les extrémités d'un défaut. Deux palpeurs se font face de part et d'autre du cordon ; en mesurant le temps de vol des ondes diffractées, la méthode dimensionne les défauts (hauteur) avec une bonne précision. TOFD et multiélément sont souvent combinés sur les soudures.