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Module Ultrasons Mourad Bentahar Introduction Le contrôle non destructif (CND)

Module Ultrasons Mourad Bentahar Introduction Le contrôle non destructif (CND) ou les essais non destructifs (END) est un ensemble de méthodes qui permettent de caractériser l'état d'intégrité de structures ou de matériaux, sans les dégrader. Cela peut se faire soit au cours de la production, soit en cours d'utilisation, soit dans le cadre de maintenances. Définition Domaine pétrolier Aérospatial Fonderie Automobile … L’objectif des méthodes CND ou END est de détecter dans une structure ou un matériau toute particularité qui peut avoir une influence sur son comportement, en respectant son intégrité. Intérêt des méthodes CND Les intérêts derrière l’utilisation des méthodes CND sont multiples : 1- Sécurité § Le CND permet de savoir si une composante ou une structure est sérieusement endommagée ou si elle nécessite une réparation, § A travers leur aspect préventif, les CND sauvent des vies humaines. Par exemple, l’explosion survenue sur la plateforme pétrolière Deepwater Horizon de la société BP a fait 11 morts, des centaines de blessés, milliers d’animaux marins et une énorme catastrophe écologique. Des pélicans bruns mazouté attendant d'être nettoyés, Louisiane, 3 juin 2010. Brûlage contrôlé de la nappe dans le golfe du Mexique. Nettoyage d'une plage de Louisiane le 21 mai 2010. 2- Fiabilité § Lorsqu’il s’agit d’avoir des résultats précis, les méthodes CND sont fiables grâce aux différentes options et possibilités qu’elles peuvent offrir en termes d’adaptation aux pièces et structures à contrôler, à la capacité de les contrôler en surface et en profondeur en s’intéressant à la variation de leurs propriétés élastiques, masses volumiques, conductivité électriques, propriétés magnétiques, etc. Intérêt des méthodes CND https://www.safran-nacelles.com/fr/media/safran-inaugure-une-nouvelle-solution-automatisee-de-controle-non-destructif-par- thermographie-infrarouge-et-realite-augmentee-une-premiere-mondiale-20170404 3- Abordabilité § Les différentes industries ont différents types de machines et de structures qui obéissent à différentes normes de sécurité et qu’on doit contrôler régulièrement. § Nonobstant de ce qui doit être contrôlé, les méthodes CND sont toujours les plus abordables. Un essai destructif (ex. un crash test) est en général un ordre de grandeur plus cher qu’un essai non destructif. § De plus, les CND conduisent à une réparation ou un remplacement avant qu’il n’y ait disfonctionnement ou accident. § Le manque de contrôle au sein de la station « Deepwater Horizon» au niveau des joints de ciment et les obturateurs anti-éruption a conduit la société BP a payé 28 Milliards de dollars (et peut être 18 de plus) pour les dégâts occasionnés. Intérêt des méthodes CND 4- Tranquillité Intérêt des méthodes CND § L’intérêt final des essais non destructifs est difficile à quantifier, mais il est le plus important. § Lorsqu’on sait que l’équipement que nous utilisons fonctionne comme il se doit et que les accidents futurs peuvent être évités moyennant des contrôles simples, aide le manager à avancer sereinement dans son projet. § Lorsque les travailleurs ont la garantie de la sécurité des moyens et des structures leur productivité ne peut qu’augmenter. Domaines d’applications des méthodes CND • Forgeage, • Emboutissage, • Extrusion Inspection de produits bruts Inspection pendant la transformation • Usinage • Soudage • Polissage Domaines d’applications des méthodes CND Inspection pendant la transformation • Usinage • Soudage • Polissage • Traitement thermique • Laminage • etc. Domaines d’applications des méthodes CND • Fissuration • Corrosion • Erosion/Abrasion • Choc thermique • etc. Contrôle d’endommagement en service Domaines d’applications des méthodes CND § Les tranches de centrales nucléaires sont arrêtées de façon périodique pour être inspectées . § Les échangeurs thermiques sont controlés à l’aide de méthodes visuelles ou en utilisant les courants de Foucault. § Cela a pour objecif de détecter d’éventuels endommagements dus à la corrosion. Le nucléaire Contrôle visuel Contrôle par courant de Foucault https://www.indiamart.com/arudraengineers/ndt-services.html Domaines d’applications des méthodes CND Inspection de câbles Inspection de câbles § Cela est effectué pour controler les remontées mécaniques, les ascenseurs et autres systèmes de levage. § Pour détecter l’existence de fils cassés ou d’autres défauts dans les câbles on fait souvent recours à l’inspection visuelle ains qu’à des méthodes électromagnétiques. http://www.inter-mtntesting.com/services/wire-rope-inspections-services/ Contrôle de câble : détection de fuite de champ magnétique. Domaines d’applications des méthodes CND Inspection des réservoirs sous pression § La rupture de réservoirs sous pression peut conduire à une explosion. § Pour éviter ce genre de danger, les réservoirs sont inspectés par différentes méthodes : en RX, en US et émission acoustique (EA). Rayons X Emission acoustique Ultrasons § Les cuves enterrées sont contrôlées par des caméras montées sur des bras articulés et robotisés. Domaines d’applications des méthodes CND L’aéronautique § Les méthodes CND sont très utilisées au cours de la fabrication des avions. § Les CND sont aussi utilisés pour la détection de fissures ou de corrosion sur des avions en service. https://www.dailymail.co.uk/travel/travel_news/article-3498460/American-Airlines-plane-hit-lightning-flying-New-York.html Domaines d’applications des méthodes CND L’aéronautique § Les moteurs d’avion sont révisés périodiquement. § Ils sont complètement démontés, nettoyés, inspectés puis remontés. Domaines d’applications des méthodes CND L’aéronautique http://morganward.co.uk/services/thermography-inspection/ https://www.researchgate.net/publication/304584391_Thermal_Imaging_in_Aviation/figures?lo=1 § D’autres techniques sont également utilisées tels que le contrôle visuel ou alors le contrôle par thermographie § Le ressuage permet de rechercher des fissures dans la plupart des pièces. Contrôle visuel Contrôle par thermographie Contrôle par ressuage Domaines d’applications des méthodes CND Le rail § Des wagons spéciaux sont utilisés pour inspecter des centaines de kilomètres de rail afin de détecter des fissures qui pourraient occasionner un déraillement. amages as a quality assurance for Deutsche Bahn (DB). Thereby it is possible residual cracks immediately after the process of grinding or milling and to her maintenance activities. These innovations are bringing an important uality management of rail maintenance [6]. maintenance machines are equipped either with 8 eddy current probes like the ains or with only 4 probes, 2 probes for each rail. It is important that the probes y the area where residual cracks remain. c Testing n Trains ic inspection is applied on railway tracks primarily for detection and evaluation ail defects. The inspection trains are testing the railway network, recording the ons, approximately covering 160 km per day with an average speed of 70 km Fig. 11. Inspection train of DB “SPZ 3”. [3] basic configuration of the ultrasonic technique on DB inspection trains consists a straight beam transducer and angle beam transducers with 35°, 55° and 70° d backwards), as illustrated in Figure 11. Train d’inspection DB SPZ 3 1. Visual Testing For the identification of surface defects the visual testing is an important inspection instrument. The test personal always has to be attentive during the manual UT- and ET- inspection onto what he/she additionally recognizes with his/her bare eyes. Knowledge of the appearance of the different rail defect types is essential. In sections 1.1 to 1.3 some important rail defect examples will be introduced. 1.1 Head Check Head Check are surface cracks, which are induced by rolling contact fatigue (RCF) of the surface material due to rail/wheel contact stresses. Head Check develops on the gauge corner with an angle of 20° - 70° to the longitudinal axis and a crack distance between 0,5 – 5 mm mostly, as illustrated in Figure 1. Head Check mainly occurs at the gauge corner of high rails since there the wheel flange pushes forcefully against the rail. Fig. 1. Magnetic particle testing on a rail with Head Check [1] 1.2 Squat Squats are damages which occur probably through RCF on the contact surface of the rail head. Predominantly they arise as single defects on tangent tracks or shallow curves with high speed traffic. Squats consist of two main cracks below the surface leading to a subsidence of the running surface. As a consequence corrosion arises in the subsidence becoming visible as dark spots, as illustrated in Figure 2. Microfissures contrôlées par magnétoscopie Fig. 3. Short pitch corrugation [1] 2. Eddy Current Testing 2.1 Application The eddy current inspection is applied on railway track evaluation of Head Check. Due to rail steel being ferromagnetic the eddy curr material. Therefore they flow along the crack side so that t can be determined in the rail head by eddy current testing (F (α) of Head Check is generally unknown. As a result of st sections of rails a mean angle (α) of 25 degrees is estimated. be calculated with the help of the estimated angle and the po Fig. 4. MT inspection of Head Check (left) / Cross section o The eddy current technique is used nowadays on in and eddy current trolleys in several European countries. Figures 5, 6 and 7 illustrate the eddy current testing systems. https://www.ndt.net/article/wcndt2016/papers/we1g4.pdf Domaines d’applications des méthodes CND Le rail § Il existe également un controle par courants de Foucault Fig. 5. The eddy current probe runs along the testing area. [2] Fig. 6. Recording of the signal amplitudes per meter. [1] Fig. 7. Analysis report of the max. vertical damage depth per meter. [1] Fig. 5. The eddy current probe runs along the testing area. [2] Fig. 6. Recording of the signal amplitudes per meter. [1] Fig. 7. Analysis report of the max. vertical damage depth per meter. [1] 2.2 Inspection Trains The eddy current technique on inspection trains is used for general inspection of the railway network. uploads/Ingenierie_Lourd/ cnd-ultrasons-2018.pdf