Contrôle Non Destructif

Contrôle Non Destructif
Introduction
Tout équipement nécessite un contrôle pour garantir sa
fiabilité et sa disponibilité en particulier les équipements
industriels
il existe plusieurs méthodes
La maintenance corrective
La maintenance préventive
Les Contrôles Non Destructifs
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Contrôle Non Destructif
Plan
Introduction
CND par Ressuage
CND par Magnétoscopie
CND par Courants de Foucault
CND par Ultrason
CND radiographie
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définition
Les essaies (ou contrôles) non destructifs, désignent de façon
générale toutes les méthodes qui permettent l’essai ou
l’examen d’un matériau sans en altérer son utilisation future
Contrôler sans détruire
Du point de vue industriel, ces essaies servent à déterminer si un
matériau ou une pièce répondra d’une façon satisfaisante à la
fonction qui lui sera demandée
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Contrôle Non Destructif
Types de défauts décelés par CND
Il existe trois classes de défauts:
1.
défauts introduits pendant l’élaboration de la matière première
2.
Défauts d’usinages introduits pendant l’usinage
3.
Ségrégations
Porosité
Criques ou fissures thermiques
Défauts de soudage
Défauts superficiels
Défauts de traitement thermique
Défauts en service apparaissant au cours de l’utilisation
Défauts de fatigue
Défauts de corrosion
Défauts de l’usure par contact
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Domaines d’application
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Profits réalisés à l’aide du CND
Les essais non destructifs permettent:
L’augmentation de productivité (éviter les rebuts,redéfinir
les procédés correctes de fabrication)
l’augmentation de la durée de vie
Garantir la sécurité du personnel et des utilisateurs
Meilleure connaissance des matériaux
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Il existe plusieurs techniques de CND
CND par Ressuage
CND par Endoscopie
CND par Magnétoscopie
CND par Courants de Foucault
CND par Ultrasons
CND par Radiographie
CND par Thermographie
CND par Émission Acoustique
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Chacun de ces contrôles est effectué en cinq phases
essentielles
1.
La mise en œuvre du procédé
2.
La modification du procédé par les défauts
3.
La détection des défauts ou des variations
4.
La conversion de ces variations en une forme convenable
5.
L’interprétation de l’information obtenue
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Définition:
Le ressuage est un terme qui désigne l’extraction d’un fluide d’une
discontinuité dans laquelle il s’était préalablement accumulé au cours
d’une opération d’imprégnation
Les étapes du ressuage
•
•
•
•
•
1- Nettoyage de la pièce
2- Application du pénétrant
3- Élimination de l’excèdent du pénétrant
4- Application du révélateur
5- Observation et interprétation
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Application du
pénétrant
Élimination de
l’excédent du
pénétrant
Application du
révélateur
Observation
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Contrôle Non Destructif
11
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Phénomène de capillarité
zone A
air
liquide
Surface liquide-air :
plane et horizontale
air
α
liquide
α
air
liquide
Zoom sur la zone A
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h
h
Le liquide mouille le solide
Le liquide ne mouille pas le solide
Mercure : Ø > 90°
Eau : Ø < 90°
Ø
Ø
Si Ø < 90°le liquide est mouillant
Si Ø > 90°le liquid e n’est pas mouillant
Un bon pénétrant a donc un pouvoir mouillant élevé alors un angle Ø très
petit
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1.Nettoyage de la pièce
Zone A
Impuretés
Pièce fissurée
Zoom sur la zone A
Remarque:
• Surface à examiner propre, dégraissée, sèche,
• exempte de contamination et de tout produit ou
irrégularité.
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2.Application du pénétrant
Pénétrant compatible avec le matériau inspecté
Application du pénétrant
Arrosage
Pulvérisation
Immersion
Durée d’imprégnation : entre 5mn et 1 heure
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Classes de pénétrants de différentes sensibilités
pénétrant coloré
faible sensibilité (matériau poreux ou surface rugueuse)
pénétrant fluorescent pré-émulsionné (rinçable à l’eau)
moyenne sensibilité
pénétrant fluorescent à post-émulsion (émulgation avant
rinçage)
sensibilité élevée (pièce très sollicitées (bien préparer la
surface)
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Le choix du procédé dépend de la nature de la pièce et de
la nature des défauts recherchés :
le procédé coloré sera utilisé de préférence pour la
recherche de défauts grossiers et pour les contrôles sur site
le procédé fluorescent sera utilisé lorsque l’on cherche une
grande sensibilité et lorsque l’on effectue un travail en
série, en particulier sur chaîne.
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3.Application du révélateur
Application du révélateur
Arrosage
Pulvérisation
Immersion
Temps de révélation : entre 7 et 30mn
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Matériel
utilisé
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Ordre de grandeur
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Contrôle Non Destructif
Contrôle des
soudures
Contrôle de pièces
en cours de
fabrication
Contrôle de pièces
en service
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Les produits utilisés :
Pénétrant : ARDROX
Solvant:: ARDROX
Révélateur: ARDROX
Temps
opération
Température
mini
1
Dégraissage au
solvant
2
Application du
pénétrant par
pulvérisation
3
Élimination de
l’excès de
pénétrant à
l’aide d’un
chiffon sec
4
Séchage : air
ambiant
5
6
Application du
révélateur par
pulvérisation
puis ressuage
pendant….
Examen sous lumière
blanche
observation
maxi
Ambiante
Éliminer les excédents d’impuretés au chiffon
propre
Ambiante
Appliquer périodiquement une nouvelle couche
dans les zones critiques, dans le temps
imposé
Aussi court que
possible
Ambiante
Vérifier l’efficacité de l’élimination de l’excès de
pénétrant par examen approfondi : absence
de pénétrant en surface
Instantané
Ambiante
Dans ce cas, le caractère très volatil du solvant
rend l’opération de séchage quasi
instantanée.
Ambiante
Se tenir à distance éloignée pour créer un film
de révélateur peu épais à la surface de la
pièce.
Ambiante
S’aider d’une loupe de grossissement x10 pour
un lever de doute plus précis
15 min
10 min
20 min
30 min
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Avantages :
applicable à tous les métaux
Bon marché
Procédé simple
Applicable aux matériaux magnétiques ou non
Limitations:
seuls les défauts de surface sont révélés
Indications approximatives de la profondeur
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Principes de l’aimantation
I-2- Composition des aimants
I-3- Principales propriétés des aimants
I-4- Spectre magnétique d’un aimant : champ de
fuite d’un aimant
I-5- Propriétés d’un conducteur parcouru par un
courant
I-6- Champ magnétique d’excitation et champ
magnétique d’induction
I-7- Substances susceptibles d’être aimantées :
classement des différents Matériaux
I-8- Mécanismes d’aimantation des corps
ferromagnétiques : Le cycle d’hystérésis
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spectre magnétique
Si on dépose la limaille de fer finement divisée sur une feuille
de papier ,en contact avec un aimant, elle s’oriente suivant
des lignes bien précises: lignes de champ
L’image globale des particules constitue le spectre magnétique
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Elle montre que des forces sont mises en jeu entre l’aimant et
les particules, d’autant plus intenses que l’on se trouve à
proximité des pôles de l’aimant.
L’origine de ces forces est liée à la présence d’un “champ
magnétique” crée par l’aimant.
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Champ de fuite
Si le même aimant était découpé en son plan médian dans le sens travers, de
telle sorte que les deux extrémités restent proches l’une de l’autre, on
obtiendrait un nouveau spectre différent du précédent.
La différence serait surtout très marquée dans la région de l’entrefer
séparent les deux aimants : elle est liée à la présence des deux pôles
nouvellement crées.
Le volume d’air entourant l’aimant influencé par le “champ magnétique”
constitue le champ de fuite de l’aimant.
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Remarque
En un point de l’espace l’orientation du champ peut être définie par la
direction de l’aiguille aimantée de la boussole
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Contrôle Non Destructif
Propriétés d’un conducteur parcouru par un courant
Champ
magnétiqu
e
Courant de
magnétisation
Cond
ucteu
r
Un conducteur rectiligne parcouru par un courant crée
généralement
dans
son environnement
un
“champ
magnétique” : la manifestation de ce champ se traduit aussi par
la concentration de la limaille de fer suivant des lignes
circulaires
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Contrôle Non Destructif
Champ magnétique d’excitation et champ magnétique d’induction
Les particules de limaille de fer soumises à l’action de ce “champ magnétique
d’excitation” provoquent une perturbation locale de ce champ “source” en
modifiant principalement son intensité.
Cette modification résulte du “champ d’induction magnétique” qui vient se
superposer au “champ d’excitation magnétique” : la limaille de fer ou plus
généralement la pièce de fer, soumise à l’action du champ d’excitation,
acquiert à l’intérieur d’elle-même un champ d’induction responsable des
forces attractives ou répulsives.
A son tour la pièce de fer est aimantée et se comporte comme une nouvelle
“source” qui modifie notablement le champ d’excitation initial qui existait en
son absence.
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Contrôle Non Destructif
En l’absence de matière, l’induction magnétique existe, et les
deux champs sont directement liés par un coefficient de
proportionnalité appelé µ0 qui est une constante universelle
(µ0 = 4π
π10-7 H. m-1 ).
B= µ0H
• H : champ d’excitation magnétique s’exprime en ampère par
mètre ( A.m-1)
• B : champ d’induction magnétique s’exprime en tesla (T).
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Contrôle Non Destructif
Familles de matériaux
Lorsqu’une pièce est placée dans un champ magnétique H, elle perturbe
ce champ en modifiant principalement son intensité
→
La pièce soumise à l’action du champ d’excitation acquiert à l’intérieur
d’elle-même un champ d’induction
B
=µ
H

→
µ= µ0 µr
µr désignant la perméabilité relative du matériau par rapport à celle du
vide µ0.
H
Champ d’excitation magnétique
uniforme et homogène
B=µ0 H
Comportement d’un
barreau d’aluminium
Comportement d’un
barreau de fer
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Contrôle Non Destructif
Or µr = 1 + χ ainsi suivant la valeur de , χ appelée
susceptibilité,on peut classer les matériaux en trois familles:
Matériaux diamagnétiques: avec une susceptibilité négative
et faible χ eau = − 0.95.10 −5
Matériaux paramagnétiques: présentant une susceptibilité
positive et faible χ= 2.1.10 −5
aluminium
Matériaux ferromagnétiques:présentant une susceptibilité
positive et élevée χfer = 10 5
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Contrôle Non Destructif
Certains alliages contenant du fer ne sont pas
ferromagnétiques.
Exemple : mélange Fe 88% + Mn12% ou Fe 68% + Ni 32%.
Certains alliages sont fortement ferromagnétiques alors que
chacun des constituants pris isolement, ne l’est pas.
Exemple : mélange Cu 61.5% + Mn 23% + Al 15%.
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Contrôle Non Destructif
Cycle d’hystérésis d’un matériau ferromagnétique
Hystérésis : mot d’origine grecque signifiant retard
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Contrôle Non Destructif
Courbe I (dite de première aimantation, ou d’induction normale):
Le matériau n’ayant subi aucune influence magnétique antérieure son
induction est nulle dans un champ nul : le point représentatif est en O.
On fait croître positivement le valeur du champ et le point représentatif se
déplace jusqu’au point A de coordonnées (Hs, Bs).
Ce point se caractérise par le fait qu’une augmentation supplémentaire de H
au-delà de Hs n’apporte aucune augmentation significative de B
Courbe II
C’est la saturation
si on fait décroître la valeur du champ d’excitation L’induction dans le
matériau reste toujours supérieure à la valeur atteinte lors de la première
aimantation et conserve une valeur non nulle + Br au point B, alors que le
champ en ce point est nul. La valeur Br est appelée induction rémanente
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Contrôle Non Destructif
Courbe III
si on fait croître le champ par valeur négative,l’induction B décroît jusqu’au
point C de cordonnées (-Hc, 0) appelé champ coercitif, puis on retrouve le
même phénomène observé lors de la première aimantation
Courbe IV & V
Si on fait croître le champ de la valeur –Hs à la valeur + Hs, on retrouve un
phénomène identique à celui des courbes II et III
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Contrôle Non Destructif
Flux magnétique
Le flux magnétique à travers
r r une surface S quelconque est donnée
par la relation φ = B . S
S1
B1
B2
S2
Ce flux est conservé, en effet lorsque les lignes de champ d’induction
passent d’une section S1 à une section S2, l’induction B change aussi
La conservation du flux se traduit par:
B1.S1=B2S2
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Contrôle Non Destructif
Induction magnétique créée par un circuit parcouru par un courant
Loi de Biot et Savart :
La forme vectorielle est la suivante
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Contrôle Non Destructif
théorème d’Ampère
L'intégrale curviligne
pour n'importe quel parcours fermé est égale à
représente le courant continu total traversant la surface délimitée par le
parcours.
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Contrôle Non Destructif
Théorème d’Ampère
I2 I3
I1
C
C : courbe fermée qui embrasse les courant I1, I2, I3...In
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Contrôle Non Destructif
Champ crée par un fil rectiligne infini
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Contrôle Non Destructif
Principe de la magnétoscopie
L’examen par magnétoscopie consiste à soumettre la pièce
ou une partie de la pièce à un champ magnétique de valeur
définie en fonction de celle-ci.
Les discontinuités superficielles provoquent à leur endroit
des fuites magnétiques qui sont mises en évidences par des
produits indicateurs disposés à la surface de la pièce.
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Contrôle Non Destructif
Présence de l’entrefer
accroissement local de la réluctance
Dispersion des lignes de champ
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Contrôle Non Destructif
Fissure
Ségrégation
Configuration des lignes de fuites sur la surface.
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Contrôle Non Destructif
I
D
H= NI
D
direction
de H
l
bobine
solénoïde
direction
de H
N : nombre de spires
I : courant traversant la bobine (ou la solénoïde)
D : diamètre de la bobine
l : longueur de la solénoïde
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Contrôle Non Destructif
N spires
L
e
électro-aimant
L est la longueur moyenne du circuit (matériau + entrefer )
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Contrôle Non Destructif
Les étapes de la magnétoscopie :
Préparation de la surface de contrôle
Aimantation de la pièce
Application du produit indicateur
Observation
Désaimantation de la pièce
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Contrôle Non Destructif
1.Préparation de la surface de contrôle
Trois raisons essentielles motivent la propreté de la pièce :
le liquide porteur, dans le cas d’un révélateur liquide,
“mouille” mieux les surfaces magnétisées
les particules magnétiques se déplacent plus librement sur
la surface
La pollution du révélateur est limitée lorsqu’on procède à
un recyclage de ce dernier.
49
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Contrôle Non Destructif
2.Aimantation de la pièce
On classe habituellement les méthodes d’aimantations en deux catégories :
les méthodes directes pour lesquelles l’aimantation de la pièce est
réalisée directement à partir du champ d’excitation magnétique
Les méthodes indirectes pour lesquelles l’aimantation de la pièce est
réalisée indirectement par l’intermédiaire d’un courant traversant la
pièce et donnant ainsi naissance à un champ d’excitation magnétique.
50
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Contrôle Non Destructif
Procédés d’aimantation directe
Lignes de champ
soudure
Bobines de N spires
Électro-aimant Bobine
Pièce
Appareil fixe
Lignes
de fuite
Lignes de champ
Appareil mobile
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Contrôle Non Destructif
Champ magnétique crée à partir d’une bobine ou d’un solénoïde
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Adapté par M.Ramadany
Contrôle Non Destructif
procédé d’aimantation indirecte
Le champ d’excitation magnétique est créé dans ce cas par le passage
d’un courant circulant dans la pièce.
Système à deux électrodes
Lignes de champ magnétique
53
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Contrôle Non Destructif
Les modes de courant utilisés
Courant alternatif : en raison des courants de Foucault, le flux
magnétique reste en surface Il en résulte une bonne détectabilité des
discontinuités débouchantes ou faiblement sous-cutanées, quelle que soit
la forme de la pièce
Courant redresse monophasé, une alternance : ce mode est intermédiaire
entre le courant alternatif et le courant continu
Courant redressé monophasé, deux alternances s'apparente au courant
continu
Courant continu ou assimilé au continu : il convient pour les pièces de
forme simple Il permet une détection plus en profondeur que celle
obtenue avec le courant alternatif
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Adapté par M.Ramadany
Contrôle Non Destructif
Origine
Pays
Document
Organisme
Recommandations
AFNOR
A09-70
Intensité du champ magnétique supérieure à celle conduisant
au maximum de perméabilité
IRSID
Recommandations de la norme AFNOR adaptées aux teneurs
en carbone
G I. Aciers non alliés 300 à 600 A.m-1
G II. Aciers à 13 % Cr 800 à 1 400 A.m-1
G III. Aciers à 17% Cr et 4 %Ni -3200 A.m-1
France
AIR 0819
(SNECMA)
Fils, barres billettes aciers en réception 6400 à 12 800 A.m-1
Bureau de
Normalisation
de la fonderie
S'applique aux bobines circulaires:
40 à 80 Arnpère-tours par centimètre de long
MULLER
RESW
(Vôlklingen}
Allemagne
HEPTER et
STR.OPE
Valeur du champ
préconisée en
A.m-1
2000 < HT < 4000
300 < HT < 600 800 <
HT < 1400 HT ≈
3200
6400 < HT < 12800
4000 < HT < 8000
Valeurs pratiques du champ: 4800 à 9600A.m-1 Aciers doux
960 A.m-1
960 < HT < 9600
Aciers en barres
gros défauts 1 600 A.m-1
petits défauts 4 000 A.m-1
lignes d'inclusions 8 000 A.m-1
1600 < HT < 8000
Pièces de forges usinées.
fissures 800 à 1 600 A.m-1
petits défauts 1 600 à 4 000 A.m-1
800 < HT < 4000
Environ 4 800 A.m-1
HT ≈4 800
55
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Contrôle Non Destructif
Choix du procédé d’aimantation
défaut non détecté
défaut détecté
défaut
transversal
I
défaut
longitudinal
lignes
du champ
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Adapté par M.Ramadany
Contrôle Non Destructif
3.Application du révélateur
Révélateur (produit indicateur)
poudre magnétique à grains fin
liqueur magnétique
coloré ou fluorescent
(poudre suspension dans
un liquide porteur )
poudre sèche (coloré)
(poudre pulsé par l'air )
grande sensibilité pour la
détection des défauts
sous–jacents
57
Adapté par M.Ramadany
Contrôle Non Destructif
4.Observation
Observation
Révélateur coloré
Révélateur fluorescent
Lumière blanche naturelle
ou artificielle
(éclairage de 500 lux minimum)
Lumière noire (lumière de Wood) :
lumière UVA : l = 365 nm
58
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Contrôle Non Destructif
5.désaimantation de la pièce
Raisons de désaimantation
Les pièces peuvent être exposées en stockage à la présence
de particules étrangères, ferromagnétiques, susceptibles
d’être attirées par les pôles résiduels
L’induction rémanente dans la pièce, ou les pôles résiduels,
provoquent une déviation de la trajectoire des électrons
lors du soudage par faisceau d’électrons. Cette déviation
provoquera des manques de pénétration
L’induction rémanente subsistant dans une pièce animée
d’un mouvement de rotation en utilisation provoquera des
champs magnétiques tournant pouvant agir sur des
circuits de mesure (capteur de vitesse, accélération…).
59
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Contrôle Non Destructif
Processus de la désaimantation
On réalise généralement la désaimantation des pièces à partir de l’une ou
l’autre des possibilités ci-dessous :
directement à partir de l’installation à poste fixe par passage d’un courant
alternatif dans la pièce (ou dans un conducteur auxiliaire) qui est réduit
progressivement en intensité jusqu'à la valeur nulle
à partir d’un tunnel de désaimantation prévu à cet effet. Après avoir placé
la pièce dans le tunnel, on l’éloigne progressivement jusqu'à un minimum
de 2 mètres de distance et on coupe l’alimentation du tunnel.
60
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Contrôle Non Destructif
Remarque
Le tunnel est constitué d’une bobine de grand diamètre généralement
parcourue par un courant alternatif et le simple fait d’éloigner la pièce
réduit l’intensité du champ d’excitation magnétique
désaimantation de la pièce
Br
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Contrôle Non Destructif
Vérification globale de l'efficacité de la méthode
Des témoins, placés en contact direct avec la surface de la pièce, permettent
de tester l’efficacité globale de la méthode à savoir les conditions
d’aimantation et l’aptitude du révélateur.
Les trois types de témoins les plus utilisés sont :
Les 2 témoins français préconisés dans la norme AFNOR NF A09-125.
le témoin allemand (Berthold)
Le témoin américain (ASME).
Exemple:
Cette vérification est réalisée à partir du témoin AFNOR placé à la surface
de la pièce: 2 indications diamétralement opposées doivent apparaître,
d'orientation perpendiculaire à celle du champ.
62
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Types de témoins
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Contrôle Non Destructif
Avantages
Meilleure sensibilité que le ressuage( surface+ sous cutané)
Localisation précise des défauts de surface
Appréciation de la longueur des défauts
Inconvénients
La technique s’applique seulement aux matériaux
ferromagnétiques
Pas d’appréciation de la profondeur des défauts
La sensibilité dépend de l’orientation du défaut
Des variations de perméabilité magnétiques peuvent donner lieu à
de fausses indications
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Contrôle Non Destructif
Exemples de détection de défauts
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Contrôle Non Destructif
Courants de Foucault
Principes et bases physiques:
Lorsque l’on place un corps conducteur dans un champ magnétique
variable dans le temps ou dans l’espace, des courants induits se développent
en circuit fermé à l’intérieur de celui-ci, ce sont les courants de Foucault .
Ce contrôle se base sur le principe de création de courants de Foucault dans
le matériau à l’aide d’une bobine. Le défaut est repéré par le changement des
caractéristiques physiques du courant induit dans la bobine.
66
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Contrôle Non Destructif
Bobine
I
H
Pièce
Icf
Schéma du contrôle par COURANT DE FOUCAULT.
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Contrôle Non Destructif
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Adapté par M.Ramadany
Contrôle Non Destructif
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Adapté par M.Ramadany
Contrôle Non Destructif
Palpeur droit
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Contrôle Non Destructif
Le palpeur d'angle est essentiellement constitué par un palpeur de taille X
collé sur un coin en plexiglas, de telle façon que l'axe du faisceau ultrasonore
frappe obliquement la surface de la pièce à contrôler
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Contrôle Non Destructif
amortisseur
transducteur
(élément actif)
Vp
i
OL
L ou T
r
sin( i )
sin( r )
=
Vp
V
plexiglas
VL, VT
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Contrôle Non Destructif
Palpeur Émetteur/Récepteur à éléments séparés
Ce type de palpeur permets la détection des défauts très près de la surface
( jusqu’à 3mm environ)
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Contrôle Non Destructif
palpeur focalisé
élément
actif
lentille
acoustique
Focalisation par lentille
acoustique
élément
actif
Focalisation par mise
en forme
A l’aide de ce type de palpeurs, on arrive à augmenter l’énergie ultrasonore par
une concentration du faisceau.
Ils sont généralement utilisés lors du contrôle sous l’eau
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Contrôle Non Destructif
Appareil de contrôle par US
Reflectogramme
ultrasonore
Récepteur/
amplificateur
palpeur
Emetteur
Pièce
Générateur
d ’impulsion
Base de
temps
Synoptique d ’un appareil
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Contrôle Non Destructif
Un palpeur est caractérisé par:
Son type d’onde (L, T, S…)
Son diamètre D
Sa fréquence centrale F
Son amortissement
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Choix du traducteur
Choix de l’onde de contrôle
Traducteur L0
Traducteur OT
Traducteur OS
défaut
défaut
Onde L
défaut
Onde T
Onde S
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Adapté par M.Ramadany
Choix du traducteur
Choix de la fréquence
λ= V/F
Si F est élevée meilleure résolution
diminution de la zone de silence
Atténuation de l’onde augmente (α
α = KF²)
Faibles épaisseurs et matériau non absorbant : utiliser les hautes
fréquences
Fortes épaisseurs et/ou matériau absorbant : utiliser les basses
fréquences
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Adapté par M.Ramadany
Choix de la fréquence
Résolution axiale
td
Si F augmente λ diminue Améliorer la résolution axial :
tp
défaut
défaut
Meilleur détection (zone de silence réduite)
Meilleur localisation
Meilleure mesure d’épaisseur
fond
excitation
fond
défaut
HF
Bonne résolution
BF
mauvaise résolution
Adapté par M.Ramadany
79
Choix de l’amortisseur
Zone de silence
traducteur
traducteur
zone morte
défaut
zone morte
défaut
écho de défaut
(caché par l'écho
de surface)
écho de défaut
temps
écho de
surface
temps
écho de
surface
80
Adapté par M.Ramadany
Contrôle Non Destructif
Les défauts appartenant à la zone de silence ne sont pas
détectés.
Pour réduire la zone de silence :
– augmenter la fréquence (réduire )
– améliorer l’amortissement
– utiliser des traducteurs E/R séparés
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Adapté par M.Ramadany
Contrôle Non Destructif
Les ondes interfèrent dans toutes les directions et si le diamètre D de la
source n’est pas petit par rapport à la longueur d’onde, alors il se trouve des
points où les mouvement des particules arrivent en phase : ce sont les
maxima de pression acoustique.
Par contre, d’autre points arrivent en opposition de phase : ce sont les
minima de pression acoustique
82
Adapté par M.Ramadany
Contrôle Non Destructif
FORME SIMPLIFIEE D’UN CHAMP SONOR
Cette divergence du faisceau dépend elle aussi du rapport D/λ , ce qui
entraîne que si ce rapport augmente, la divergence diminuera.
Pour obtenir une directivité du faisceau. il faudra augmenter la fréquence
ou le diamètre
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Adapté par M.Ramadany
Contrôle Non Destructif
Rôle de l’amortisseur
84
Adapté par M.Ramadany
Contrôle Non Destructif
Vibration d’un palpeur non amortie
Vibration d’un palpeur amortie
Remarque:
La courbe enveloppée de ces raies détermine la largeur de bande, d'où le terme "bande
étroite" ou "bande large " désignant un palpeur peu amorti et un palpeur très amorti
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Adapté par M.Ramadany
Contrôle Non Destructif
Le taux d'amortissement peut se caractériser par le
facteur de qualité "Q" défini par : Q= f0
f2 − f1
A’= A – 6 dB
f0 = fréquence centrale
f1 = fréquence de début de bande
f2 = fréquence de fin de bande
Le taux d'amortissement détermine la largeur de bande, l'énergie globale
émise dans la pièce, mais aussi le pouvoir de résolution proche et éloigné
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Adapté par M.Ramadany
Contrôle Non Destructif
Un transducteur faiblement amorti, c'est à dire dont la
durée des oscillations est relativement longue permet
d'obtenir une puissance et une sensibilité élevées, mais par
contre un pouvoir de résolution faible en raison de la
largeur des impulsions.
Un transducteur fortement amorti, c'est à dire dont la
durée des oscillations est très brève, permet d'obtenir un
pouvoir de résolution élevé, mais aux dépens de la
puissance et de la sensibilité.
87
Adapté par M.Ramadany
Contrôle Non Destructif
Dans la technique de contrôle par US avec contact,
différentes modalités pratiques permettent l’exécution
d’un sondage. On distingue:
Sondage par réflexion
Sondage par émission et réception distinctes
Sondage par transmission
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Adapté par M.Ramadany
CND par Ultrasons
Types de contrôle
eau
Contrôle par contact
Contrôle en immersion
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Adapté par M.Ramadany
Contrôle Non Destructif
METHODE DE CONTROLE PAR Réflexion
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Adapté par M.Ramadany
Contrôle Non Destructif
Méthode de contrôle par transmission
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Adapté par M.Ramadany
Contrôle Non Destructif
Sondage par émission et réception distinctes
E
R
réception
H
t
Pièce saine
E
R
H
H’
t
92
Adapté par M.Ramadany
Contrôle Non Destructif
Exemples de contrôles
Contrôle par échos
Contrôle par transparence
93
Adapté par M.Ramadany
Contrôle Non Destructif
Dimensionnement des défauts
Types de défauts:
On distingue les défauts unidirectionnels ou non volumiques et les défauts
Multidirectionnels ou volumiques.
En effet au cours du balayage de l’onde ultrasonore dans une pièce
• les défauts non volumiques produisent des échos pointus( décroissance
rapide)
• Les défauts volumiques provoquent des échos dont la décroissance
d’amplitude est lente
94
Adapté par M.Ramadany
Contrôle Non Destructif
Exemples d’application:
L’institut de soudure IS a défini une méthode de distinction des défauts,
on fait pivoter d’environ 10° à partir de la position donnant la hauteur
maximale le palpeur autour du défaut
si la décroissance de l’écho est inférieure à 6dB, on considère que le
défaut est volumique.
Il existe des méthodes pour évaluer la dimension du défaut :
Méthode à –6dB
Méthode AVG (Abstand Verstarkun Grösse) soit (Amplitude,Distance
traducteur- défaut, et Grandeur du défaut)
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Adapté par M.Ramadany
Contrôle Non Destructif
Méthode de distinction de défaut volumique
(dans les cas des soudures)
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Adapté par M.Ramadany
Dimensionnement des défauts
méthode –6dB
2
1
3
2
L
Dimension du défaut = L
Incidence normale
3
Incidence oblique
L : distance qui sépare les 2 positions ‘2’ et ‘3’ donnant
une amplitude = -6dB (moitié) par rapport à l’amplitude ‘1’
H
H/2
Position ‘2’
H/2
Position ‘1’
Adapté par M.Ramadany
Position ‘3’
97
Dimensionnement des défauts
Méthode AVG
Écho de fond
(référence)
H
Gain
Hd
Écho du défaut
Gain
A l’aide d’un bloc de référence donné, on évalue la
courbe de réponse ( distance- amplitude) à partir de
la réponse obtenue par chaque réflecteur
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Adapté par M.Ramadany
Contrôle Non Destructif
• Palpeur droit
99
Adapté par M.Ramadany
Contrôle Non Destructif
• Palpeur d’angle
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Adapté par M.Ramadany
Contrôle Non Destructif
• Point d’émergence
101
Adapté par M.Ramadany
Principales applications du contrôle par
ultrasons
Contrôle des tôles (dédoublures), des tubes
Contrôle des soudures :
recherche des défauts plans (manque de pénétration,
manque de fusion, fissures, criques)
recherche des défauts volumiques (soufflure, inclusion)
Contrôle des pièces moulées (recherche des soufflures
inclusions, retassures, criques, fissures…)
Mesure des épaisseurs
Mesure de caractéristiques mécaniques.
102
Adapté par M.Ramadany
Mesure des épaisseurs par ultrasons
eau
e
∆t
∆t
e = V.∆
∆t/2
surface
fond
2ème fond
Adapté par M.Ramadany
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Caractérisation des matériaux
par ultrasons
Module d'élasticité (E)
Module de rigidité (G)
Coefficient de Poisson (ν
ν)
VL=
E(1−ν)
ρ(1+ν)(1−2ν)
VT=
E
2ρ(1+ν)
G=
Mesure de VL et VT
E
2(1+ν)
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Adapté par M.Ramadany
Contrôle par Ultrasons
Avantages & Inconvénients
Avantages
Détection et localisation des défauts plans et volumiques
Dimensionnement des défauts plans et volumiques
Mise en évidence des discontinuités très fines
Contrôle effectué en ayant accès à une seule face de la pièce
Pouvoir de pénétration très important
Inconvénients
Sensibilité de la méthode est fortement influencée par
l'orientation du défaut
Interposition d'un milieu de couplage
Interprétation délicate des résultats
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Adapté par M.Ramadany
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Adapté par M.Ramadany
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Adapté par M.Ramadany
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Adapté par M.Ramadany
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Adapté par M.Ramadany
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