Jauge d'épaisseur: étalonnage, vérification et réglage

La mesure des paramètres physiques tels que l'épaisseur du revêtement, le profil de surface et le point de rosée est une tâche courante pour les inspecteurs et les applicateurs. Cependant, ces mesures ne sont aussi précises que l'instrument qui les effectue. Même les instruments électroniques de haute qualité peuvent donner des mesures incorrectes si trois étapes clés ne sont pas suivies: l'étalonnage, la vérification et l'ajustement. Dans cet article, ces étapes souvent mal comprises sont expliquées telles que définies par ASTM D70911, ISO 28082 et SSPC-PA 23. L'importance d'un certificat d'étalonnage `` longue forme '', qui peut effectuer un étalonnage, et les applications qui peuvent nécessiter des ajustements sur le terrain sera également discuté.

Garantir des lectures précises des instruments

Partie 1: Calibration

Qu'est-ce que l'étalonnage?

Le mot «étalonnage» a des significations différentes selon l'industrie ou le milieu dans lequel il est utilisé. Il y a de fortes chances que quelqu'un que vous connaissez comprenne mal les termes Etalonnage et Intervalle d'étalonnage en ce qui concerne l'industrie de l'inspection des revêtements. Ils seraient surpris d'apprendre que non seulement ils ne peuvent pas calibrer eux-mêmes leur jauge, mais qu'il n'y a généralement pas non plus d'intervalle de recalibrage fixe.

Pour savoir à quel point il est difficile de définir des termes d'étalonnage, il ne faut pas chercher plus loin que la myriade de définitions disponibles auprès des principales organisations. Il n'est pas surprenant que les explications diffèrent étant donné les défis que pose la définition d'un mot utilisé dans de nombreuses industries pour de nombreux types d'instruments.

Une approche plus simple consiste à expliquer les termes d'étalonnage en ce qui concerne un segment industriel spécifique, dans ce cas, l'industrie des revêtements de protection. Ici, ISO, ASTM, SSPC et autres sont généralement d'accord.

Étalonnage dans l'industrie de l'inspection des revêtements

ASTM D7091 décrit l'utilisation de jauges de courant de Foucault magnétiques pour l'épaisseur de film sec et est typique de nombreuses normes. Il définit l'étalonnage comme:

"... processus de haut niveau, contrôlé et documenté consistant à obtenir des mesures sur des étalons d'étalonnage traçables sur toute la plage de fonctionnement de la jauge, puis à effectuer les ajustements nécessaires (si nécessaire) pour corriger toute condition hors tolérance. les jauges d'épaisseur de revêtement sont effectuées par le fabricant de l'équipement, son agent agréé ou par un laboratoire d'étalonnage accrédité dans un environnement contrôlé à l'aide d'un processus documenté. Le résultat de l'étalonnage est de restaurer / réaligner la jauge pour atteindre / dépasser la précision indiquée par le fabricant. "

Dans cette définition, il y a quelques termes qui méritent une discussion supplémentaire:

"Étalon d'étalonnage traçable<< fondamentalement="" le="" but="" de="" l="" talonnage="" est="" garantir="" qu="" un="" instrument="" lit="" dans="" la="" tol="" rance="" d="" talon="" une="" valeur="" connue="" quantification="" ces="" valeurs="" connues="" poids="" distance="" etc="" rel="" ve="" responsabilit="" organisation="" appel="" e="" bureau="" international="" des="" et="" mesures="" bipm="" p="">

Le BIPM travaille avec des instituts nationaux de métrologie tels que le NIST (États-Unis), le NPL (Royaume-Uni) et le PTB (Allemagne), qui gèrent des matériaux de référence standard (MRS) pour des mesures standard telles que la longueur, le poids et l'heure. Ces SRM sont des artefacts très précis qui sont utilisés comme étalons d'étalonnage pour l'équipement de mesure le plus précis.

Parce qu'il n'est pas abordable, efficace ou même possible pour tout le monde de calibrer par rapport à un SRM, les SRM sont utilisés pour calibrer les étalons d'étalonnage primaires; des étalons secondaires sont utilisés pour étalonner les étalons de travail; et des étalons de travail sont utilisés pour étalonner les instruments de processus. Grâce à cette «chaîne» de normes, les instruments sont finalement traçables directement à un artefact SRM sans avoir à mesurer cet artefact.

Étant donné qu'un instrument ou un étalon est toujours moins précis que l'étalon qui l'étalonne, une augmentation de l'incertitude se produit à mesure que l'on progresse dans la chaîne des étalons.

Un rapport d'incertitude de test (TUR) de 4: 1 est généralement accepté dans l'industrie, ce qui signifie que la tolérance d'un instrument est quatre fois plus grande que l'incertitude de la norme par rapport à laquelle il a été mesuré. Par exemple, lors de l'utilisation d'un TUR de 4: 1, une jauge d'épaisseur de revêtement qui a été étalonnée par rapport aux normes avec une incertitude de ± 0,05 mils aurait une tolérance ou une précision déclarée de ± 0,2 mils.

En vertu d'un accord de reconnaissance mutuelle qui a été signé entre les principaux instituts nationaux de métrologie, tous les instituts participants reconnaissent la validité des certificats d'étalonnage et de mesure de chacun.

"Laboratoire d'étalonnage accrédité": ASTM D7091 limite les parties qui peuvent effectuer un étalonnage au" fabricant de l'équipement, à son agent autorisé ou ... à un laboratoire d'étalonnage accrédité ". Alors que les deux premières catégories vont de soi, le concept d'un 'laboratoire d'étalonnage accrédité ISO / CEI 17025 définit les exigences d'accréditation et les laboratoires peuvent recevoir une telle accréditation par l'intermédiaire d'un organisme d'accréditation signataire de l'accord de coopération internationale pour l'accréditation des laboratoires (ILAC).

Cependant, l'accréditation ISO 17025 d'un laboratoire ne s'applique qu'à des activités d'étalonnage spécifiques. La portée d'accréditation d'un laboratoire énumère les activités pour lesquelles un laboratoire est accrédité, en plus de l'incertitude de mesure sur laquelle le laboratoire est capable d'étalonner. Si vous utilisez un laboratoire d'étalonnage tiers, il est essentiel de vous assurer non seulement qu'il est accrédité, mais également que son champ d'application accrédité comprend les instruments que vous souhaitez étalonner. Alors qu'il existe un grand nombre de laboratoires accrédités ISO 17025, peu sont accrédités pour étalonner les équipements d'inspection des revêtements.

Certificats d'étalonnage

Lorsqu'un instrument est étalonné, un document appelé certificat d'étalonnage est émis (Figure 1). Ce document enregistre les résultats de mesure réels et toutes les informations pertinentes pour un étalonnage réussi de l'instrument, y compris la traçabilité à une norme nationale. Les spécifications de travail exigent souvent la preuve d'un étalonnage récent.

De nombreux fabricants d'équipements de test ne fournissent pas de certificats d'étalonnage. Au lieu de cela, ils peuvent fournir des «certificats de conformité», des «certificats de conformité», des «certificats d'exactitude» ou des «certificats». Ce ne sont guère plus qu'une déclaration de précision du fabricant, exigeant de l'utilisateur qu'il soit sûr que l'instrument mesurera avec précision. Ces «certificats» ne répondent pas à la définition de l'étalonnage selon ASTM D7091 et d'autres normes, et sont également généralement inadéquats pour les exigences internes, contractuelles ou réglementaires.

Bien que la forme et le contenu des certificats d'étalonnage varient, un certificat approprié doit contenir des informations minimales spécifiques garantissant la conformité aux exigences ISO / CEI 17025. La figure 1 montre un exemple de certificat d'étalonnage, avec chacun des attributs importants mis en évidence.

Figure 1 - Exemple de certificat d'étalonnage

Identification du laboratoire d'étalonnage - Un certificat d'étalonnage doit identifier l'endroit où l'étalonnage a été effectué.

Titre - Assurez-vous que le document est un «certificat d'étalonnage» ou un «certificat d'étalonnage».

Identifiant unique - Chaque certificat d'étalonnage est unique et doit avoir un identifiant unique tel qu'un numéro de série ou de certificat.

Identification de l'instrument étalonné - Le certificat d'étalonnage doit clairement identifier l'instrument, y compris un numéro de série et toute information sur le modèle.

Conditions environnementales dans l'environnement du laboratoire - Au minimum, la température et l'humidité relative auxquelles l'étalonnage a été effectué doivent être spécifiées.

Date d'étalonnage

Identification de la méthode d'étalonnage utilisée - Tout étalonnage doit être effectué conformément à une procédure établie et approuvée. Certains équipementiers publient leurs procédures d'étalonnage.

Preuve de traçabilité - La traçabilité est un objectif principal d'un certificat d'étalonnage et la preuve de traçabilité doit être documentée.

Résultats d'étalonnage - Un certificat d'étalonnage doit documenter les lectures réelles de l'instrument par rapport aux valeurs de référence et indiquer si les lectures de l'instrument se situaient dans la tolérance des étalons de référence.

Nom, titre et signature de la personne effectuant l'étalonnage

Déclaration d'exactitude - Le certificat doit spécifier l'incertitude selon laquelle l'instrument a été étalonné. Ceci est souvent identique aux spécifications du fabricant, mais peut être limité par les capacités du laboratoire d'étalonnage.

Logo / informations de l'organisme d'accréditation (sauf si le certificat est délivré par le fabricant de l'équipement) - Pour les certificats non délivrés par le fabricant de l'équipement, un logo ou des informations d'identification de l'organisme qui a accrédité le laboratoire doivent être présents.

Si le certificat délivré par le laboratoire d'étalonnage ou le fabricant de l'instrument n'inclut pas ces attributs importants, il ne s'agit probablement pas d'un certificat d'étalonnage tel que défini par la plupart des normes et contrats.

Quand recalibrer

Un réétalonnage (ou une recertification) est périodiquement nécessaire tout au long du cycle de vie d'un instrument car la précision de la plupart des appareils de mesure se dégrade avec l'utilisation. Un intervalle d'étalonnage est la période établie entre les recalibrages d'un instrument. Conformément aux exigences de la norme ISO 17025, la plupart des fabricants n'incluent pas les intervalles d'étalonnage dans les certificats d'étalonnage. Pourquoi? Parce qu'ils ne savent pas à quelle fréquence la jauge est utilisée, dans quel environnement elle est utilisée et à quel point elle est entretenue4.

Si vous n'avez pas d'expérience avec un instrument, un an est un bon intervalle de départ entre les étalonnages. Cela peut être ajusté avec l'expérience et une vérification régulière (voir ci-dessous). Les clients possédant de nouveaux instruments peuvent utiliser la date de mise en service de l'instrument (ou la date d'achat) comme début de leur premier intervalle d'étalonnage. L'effet négligeable de la durée de conservation minimise l'importance de la date réelle du certificat d'étalonnage.

Partie 2: Vérification

Il est vital de vérifier

Un certificat d'étalonnage ne garantit pas que la précision sera maintenue tout au long de l'intervalle d'étalonnage. De nombreux facteurs peuvent nuire au fonctionnement de la jauge, tels que des dommages accidentels ou une accumulation de débris. Pour éviter de mesurer avec une jauge inexacte, la plupart des normes exigent que la précision et le fonctionnement soient vérifiés avant chaque utilisation, généralement au début de chaque quart de travail. Il doit être revérifié après l'obtention d'un grand nombre de mesures, si la jauge tombe ou si elle est suspectée de donner des résultats erronés. Les parties contractantes parviennent souvent à un accord initial sur les détails et les intervalles de fréquence de vérification de la précision de l'instrumentation.

Que faites-vous à ces intervalles? Cela dépend du système qualité que vous avez mis en place. Certains propriétaires mesurent simplement une pièce d'échantillon lorsque leur jauge est neuve et enregistrent le résultat. Cet échantillon est ensuite sauvegardé et utilisé pour vérifier régulièrement le fonctionnement et la précision de la jauge.

Cependant, la meilleure méthode et la plus universellement acceptée pour vérifier l'exactitude consiste à mesurer les étalons d'étalonnage dans un environnement contrôlé à l'aide d'une procédure documentée. ASTM D7091 contient un langage typique de nombreuses normes:

"7.3 Vérification de l'exactitude - Avant utilisation, l'exactitude de l'étalonnage de chaque instrument doit être vérifiée par l'utilisateur conformément aux instructions du fabricant, en utilisant des étalons d'épaisseur de revêtement appropriés et, si nécessaire, toute anomalie constatée doit être corrigée. L'indicateur doit être vérifié pour la précision dans la plage d'utilisation prévue. "

Les normes d'étalonnage prennent de nombreuses formes, selon l'instrument à vérifier. Ils doivent être traçables jusqu'à un institut national de métrologie et avoir une valeur de mesure dans la plage de la jauge - idéalement, proche de la plage de mesure attendue. Le processus de mesure de ces derniers est décrit dans un document appelé procédure d'étalonnage que certains fabricants publient ou fournissent sur demande.

Pour les jauges d'épaisseur de revêtement, les normes d'épaisseur de revêtement sont disponibles sous forme de plaques métalliques revêtues certifiées ou de cales en plastique. Les plaques sont généralement plus précises et durables, mais aussi plus coûteuses. Les jauges d'épaisseur de revêtement de type 1 (mécanique) ne peuvent pas être vérifiées à l'aide de cales en plastique.

La moyenne d'une série de mesures doit être comprise dans les tolérances combinées de la jauge et de l'étalon de référence. Pour déterminer la tolérance combinée, les tolérances de la jauge et de l'étalon ne sont pas simplement additionnées, mais plutôt la formule «somme des carrés» doit être utilisée. Par exemple, si la précision de l'étalon de référence est de ± 2% et la précision de l'instrument est de ± 3%, la tolérance combinée est de ± 3,6%, calculé comme:

Si les lectures sont en dehors de la tolérance combinée, il y a un problème avec la jauge ou l'étalon de référence. La jauge problématique ou la norme de référence doit être identifiée et toutes les mesures effectuées depuis le dernier contrôle de précision doivent être considérées comme suspectes.

Partie 3: Ajustement

Pour de nombreux instruments d'inspection, l'étalonnage et la vérification sont suffisants pour garantir que l'instrument mesure correctement. Cependant, pour les jauges d'épaisseur de revêtement, une troisième étape est souvent nécessaire: le réglage. Ceci est dû au fait que les jauges d'épaisseur de revêtement ne mesurent pas directement l'épaisseur du revêtement; au lieu de cela, ils mesurent les propriétés magnétiques du substrat. Ces propriétés s'affaiblissent lorsque la sonde s'éloigne du substrat et sont donc liées à l'épaisseur du revêtement.

Cependant, il existe d'autres facteurs qui peuvent affecter les propriétés magnétiques du substrat. Ceux-ci inclus:

• Rugosité de surface (généralement créée par décapage abrasif)
• Géométrie (courbure, effet de bord)
• Composition (alliage métallique, propriétés magnétiques, température)
• Masse (métal fin)

Les jauges d'épaisseur de revêtement sont généralement étalonnées en usine pour bien fonctionner sur de l'acier au carbone plat et lisse. Cependant, ils peuvent mesurer avec précision sur des applications avec une rugosité de surface, une géométrie, une composition ou une masse variables si un ajustement est effectué:

"3.1.2 ajustement - action physique consistant à aligner les lectures d'épaisseur d'une jauge pour qu'elles correspondent à celles d'un échantillon d'épaisseur connue (élimination du biais), afin d'améliorer la précision de la jauge sur une surface spécifique."

Il est important de noter que tout ajustement ne tient compte que de la rugosité, de la géométrie, de la composition et / ou de la masse du substrat à l'endroit où l'ajustement a été effectué. Si l'un de ces facteurs change dans la pièce ou le travail, un ajustement supplémentaire est souvent nécessaire. Certains instruments électroniques, tels que les modèles PosiTector 6000 Advanced, sont capables d'enregistrer plusieurs ajustements d'étalonnage afin que l'utilisateur puisse choisir l'ajustement qui convient le mieux à l'application en question.

Il convient également de noter que toutes les jauges d'épaisseur de revêtement ne sont pas identiques. Consultez le fabricant ou le manuel d'utilisation de l'instrument pour obtenir les meilleurs conseils sur la manière de régler votre instrument particulier. L'aperçu suivant est un guide pour ajuster un type de jauges d'épaisseur de revêtement courantes.

Ajustement de la géométrie, de la composition et de la masse

Pour déterminer si un instrument nécessite un ajustement, vérifiez que la moyenne d'une série de lectures sur le substrat non revêtu se situe dans la tolérance de jauge à zéro. Si la mesure est hors tolérance, un ajustement de la jauge est probablement nécessaire. Ceci est souvent aussi simple que de compenser toutes les mesures futures par l'erreur rencontrée lors de la mesure de contrôle. Les jauges électroniques de type II comme le PosiTector 6000, ont généralement une fonction intégrée de «réglage du zéro» pour rendre le processus automatique. Si les mesures ultérieures du substrat non revêtu sont lues dans la tolérance à zéro, l'ajustement a été effectué avec succès. Les jauges de traction mécaniques de type I telles que le PosiTest ont des échelles non linéaires, de sorte que l'instrument lui-même ne doit pas être ajusté. Au lieu de cela, l'utilisateur doit prendre une lecture du métal de base (BMR) et soustraire cette valeur des futures lectures d'épaisseur du revêtement.

Pour presque toutes les applications, l'instrument mesurera dans les limites de la tolérance sur toute sa plage après qu'un ajustement du zéro a été effectué avec succès. Ceci peut être vérifié en plaçant une cale sur le substrat non revêtu et en s'assurant que la lecture de la jauge se situe dans la tolérance combinée de la cale et de la jauge. Dans les rares cas où la jauge lit dans la tolérance à zéro mais en dehors de la tolérance sur une cale, un ajustement supplémentaire peut être nécessaire. Consultez le fabricant du manuel du produit pour plus de détails.

Ajustement de la rugosité de la surface

Bien qu'un ajustement zéro soit souvent suffisant pour tenir compte des effets de la géométrie, de la composition et de la masse, un ajustement zéro ne doit pas être effectué sur des surfaces sablées ou rugueuses. Sur ces surfaces, les jauges d'épaisseur de revêtement mesureront jusqu'à un point situé entre les pics et les creux de la rugosité appelé «plan magnétique». Étant donné que la plupart des normes et spécifications indiquent que seule l'épaisseur du revêtement sur les sommets du profil de surface doit être rapportée, et un ajustement est nécessaire.

Pour s'assurer qu'une jauge d'épaisseur de revêtement mesurera l'épaisseur du revêtement «au-dessus des pics» du profil de surface, la procédure acceptée consiste à s'ajuster à l'épaisseur connue d'une cale placée sur le substrat non revêtu. La cale repose sur les sommets d'un profil de surface, ou d'un autre motif, et remplace le film de revêtement qui sera éventuellement appliqué. Les jauges électroniques de type II ont généralement une fonction intégrée de «réglage en 1 point» pour simplifier le processus.

Étant donné que les jauges de traction mécaniques de type I utilisent généralement un grand aimant pour entrer en contact avec la surface au lieu d'une petite pointe de sonde, elles sont moins affectées par la rugosité de la surface. L'utilisateur peut simplement effectuer un ajustement du zéro en prenant une lecture de métal de base (BMR) sur le substrat non revêtu et sablé et soustraire cette valeur des lectures d'épaisseur de revêtement futures.

Références

1 ASTM D7091 "Pratique standard pour la mesure non destructive de l'épaisseur du film sec des revêtements non magnétiques appliqués aux métaux ferreux et aux revêtements non magnétiques et non conducteurs s'applique aux métaux non ferreux" (ASTM International, 100 Barr Harbor Drive, West Conshohocken, PA 19428), www. astm.org

2 ISO 2808, Peintures et vernis - Détermination de l'épaisseur du feuil. Disponible auprès de l'American National Standards Institute (ANSI), 25 W.43rd St., 4th Floor, New York, NY 10036, http://www.ansi.org

3 SSPC PA2, Procédure de détermination de la conformité aux exigences d'épaisseur de revêtement sec. Disponible auprès de la Society for Protective Coatings (SSPC), 40 24th St., 6th Floor, Pittsburgh, PA 15222-4656, http://www.sspc.org

4 Entretien de votre jauge d'épaisseur de revêtement, David Beamish, PCE - Protective Coatings Europe et JPCL Equipment Maintenance, avril 2005