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  • introduction,classification et secteurs utilisateurs du contrôle CND

    LE  CONTRÔLE NON DESTRUCTIF (CND)

     I- INTRODUCTION

     Le  Contrôle Non Destructif (C.N.D) comprend toute une panoplie de méthodes d'investigation permettant « sans destruction » de déceler des défauts susceptibles de porter préjudice  à la qualité du matériau ou d’une structure et d’émettre un avis sur leur conformité quant à leur utilisation. On parle aussi d'Essais Non Destructifs ou d'Examen Non Destructifs (E.N.D.).

    Outre les méthodes techniques permettant de détecter la présence de défauts, la bonne connaissance de la nature des défauts et leur nocivité, de leur évolution dans le temps et des lois générales de la mécanique de la rupture doit être de mise.  A titre d’exemple, la présence d’une  fissure si petite soit-elle, dans une pièce peut se propager jusqu’à entraîner une rupture brutale et inopinée, ou une corrosion sur la paroi interne d’un réservoir travaillant sous pression peut entrainer son explosion etc. En général, Il faut savoir que la présence de défauts dans l’objet à inspecter peut  altérer ses caractéristiques, notamment mécaniques  et le rendre inapte à l’exploitation (rebut). Un contrôle au cours de la fabrication ou en cours d’utilisation du produit s’impose ce qui permet d’éviter de façon préventive d’éventuels accidents graves.

    Ces défauts sont souvent indécelables à l’œil nu d’où la nécessité de recourir à des techniques d’observation ou de détection reposant  sur des phénomènes physiques tels que l’absorption des rayons  X (radiographie), la propagation des vibrations mécaniques dans un  corps solide dur (les ultrason), le contour des ligne de champ magnétique autour d’une fissure (création de pôles Nord et Sud sur les lèvres de la fissure, la magnétoscopie),  etc.

    Il convient de souligner que le diagnostic ne doit souffrir d’aucune ambiguïté, particulièrement dans le cadre de secteurs industriels sensibles comme le nucléaire ou l’aéronautique d’où l’obligation de connaitre au préalable :

    -      les paramètres permettant de réaliser au mieux cette évaluation,

    -      les conditions d’apparition et les caractéristiques des défauts potentiels

    -      Les principes physiques, de la technologie et des méthodes actuelles de CND,

    -      des méthodes d’identification des facteurs susceptibles de dégrader les mesures et de fausser le diagnostic

    Le traitement des informations obtenues (signal, image),

    nécessitent la prise en compte des règles de CND soit lors de la fabrication du matériau ou la conception des structures  ou au cours de leur utilisation.

    De ce fait, les agents qui effectuent ces contrôles doivent être certifiés. D’ailleurs, certaines entreprises utilisent ce moyen comme gage de garantie  dans le cadre de sa politique qualité.

     

    Il est vivement  recommandé au lecteur de consulter utilement le large éventail de documentation existante traitant le  sujet. Elle  présente plusieurs niveaux de lecture qui s’adresse  tout autant aux professionnels et praticiens du domaine   qu’aux étudiants de licence, master et doctorat.

     

    Mots clefs : CND, ressuage, ultrasons, magnétoscopie, radiographie

     

     II- CLASSIFICATION DES METHODES DE CND

    Les méthodes peuvent être classées en deux grands groupes : 

    - Des méthodes de surface permettant de détecter les défauts débouchant en surface notamment les fissures,On trouve :

    • L’inspection visuelle,
    • L’endoscopie
    • Le Ressuage
    • La Magnétoscopie
    • Les Courants de Foucault (Conventionnels ou multiéléments)
    • La Thermographie infrarouge

     - Des méthodes globales et volumiques permettant de détecter les défauts en volume ou sur l’épaisseur en particulier les inclusions, les soufflures 

    On trouve :

    • La radiographie  utilisant les rayons X ou une source radioactive
    • Les ultrasons (Conventionnels ou multiéléments) ü
    • L’émission acoustique ü
    • Les ondes guidées

     D’autres techniques sont en cours de développement.

     

            iii- SECTEURS UTILISATEURS

      A l’heure où la qualité est devenue un impératif incontournable, le champ d’application des CND ne cesse de s’étendre au-delà de son domaine d’emploi traditionnel  où la sécurité est primordiale, telles que le nucléaire et l’aéronautique comme en témoignent les nombreux secteurs utilisateurs à savoir :  

    • l'industrie pétrolière (pipelines, tubes, barres, soudures, réservoirs) ;
    • l'industrie navale (contrôle des coques) ;
    • l'aéronautique (poutres, ailes d'avion, nombreuses pièces moteurs, trains d'atterrissage, etc.) ;
    • l'aérospatiale et l'armée ;
    • l'industrie automobile (contrôle des blocs moteurs) ;
    • la sidérurgie ;(tubes soudés ou sans soudure)
    • la fonderie 
    • la chaudronnerie et la tuyauterie en fabrication ;
    • l'industrie de l'énergie : réacteurs nucléaires, chaudières, tuyauterie, turbines, etc. (maintenance des installations) ;
    • le ferroviaire en fabrication et en maintenance notamment pour les organes de sécurité (essieux, roues, bogies) ;
    • l'inspection alimentaire ;
    • le Génie Civil et le bâtiment ;

     

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      STADES  D’ APPLICATION DU CONTRÔLE NON DESTRUCTIF

      Le contrôle non destructif d’un produit ou d’un objet peut, selon le besoin, se faire à différents stade de sa vie. On distingue trois stades, à savoir :

       Stade 1 : Le contrôle qualité durant la fabrication ou avant livraison 

      Le contrôle est effectué pendant  la fabrication et s’appuie sur l’instrumentation et l’automatisation des équipements  sur la  ligne de production Les défauts recherchés sont généralement bien identifiés et répertoriés. La sélection  des produits défectueux se fait automatiquement. Exemple : sur une chaîne de production de lait en poudre, de boisson gazeuse, de confiture dans des pots en verre, les pots contenant des  débris de verre sont éliminés automatiquement.(radiographie X)

       Stade 2 :Le contrôle à la réception

       Le contrôle de réception d’un lot de pièces,  d’un ouvrage au moment de la livraison exige le respect de conformité à des spécifications de qualité définies auparavant selon un cahier des charges. il s’agit non seulement de détecter les défauts mais aussi souvent d’en définir la nature, les dimensions et le degré de gravité. Il faut savoir choisir le procédé le mieux  adapté, de définir les paramètres de réglage, de l’étalonnage, de la présentation et de l’archivage des résultats obtenus. 

       Stade 3 :  Le contrôle en  de service (Cellule et ailes d’avion, coques de bateaux)

       Le contrôle en service s’effectue sur pièces ou structures lors d’opérations de maintenance ou à la suite de détection d’anomalies de comportement. Pour ce type de contrôle, il convient de pouvoir estimer le mieux possible la nature et les dimensions des défauts pour pouvoir en apprécier la nocivité ; il faut disposer aussi d’une grande reproductibilité de l’examen non destructif, de façon à pouvoir suivre l’évolution du dommage au fil du temps. Le contrôle peut se faire de manière périodique de façon préventive.

        

      LES DEFAUTS

       1- Définition

       Un défaut c’est un artefact ou une anomalie qui rend un produit non conforme à la qualité exigée. En fait, détecter un défaut dans une pièce, c’est physiquement, mettre en évidence une hétérogénéité de matière, une variation locale de propriété physique ou chimique pouvant altérer ses propriétés et le rendre inutilisable (rebut).

      Les défauts peuvent être classés en deux grandes catégories liées à leur emplacement : les défauts de surface, les défauts internes.

       1.1- Les défauts de surface

       Les défauts de surface, accessibles à l’observation directe mais pas toujours visibles à l’œil nu, peuvent se classer en deux catégories distinctes : les défauts ponctuels et les défauts d’aspect.

       a-     Les défauts ponctuels (localisés) qui correspondent aux défauts les plus nocifs sur le plan technologique, puisqu’il s’agit des criques, piqûres, fissures, craquelures, généralement aptes à provoquer à terme la rupture de la pièce, en initiant par exemple des fissures de fatigue. Dans les pièces métalliques, l’épaisseur de ces fissures est souvent infime (quelques m) et elles peuvent être nocives dès que leur profondeur dépasse quelques dixièmes de millimètre, ce qui implique l’emploi pour leur détection de méthodes non destructives sensibles, telles que le ressuage, la magnétoscopie, les courants de Foucault, les ultrasons.

       b- Les défauts d’aspect qui correspondent à des plages dans lesquelles unevariation de paramètres géométriques ou physiques (rugosité, surépaisseur, taches diverses) attire le regard et rend le produit inutilisable. Ici, le contrôle visuel est possible, mais on cherche à le remplacer par des contrôles optiques automatiques.(peau d’orange sur une tôle laminée)

       2- Les défauts en volume

       Ces défauts peuvent être de natures, de formes, de dimensions extrêmement variées, localisées dans le volume de l’objet à contrôler. Il s’agit très souvent de criques internes, de porosités, de soufflures, d’inclusions diverses susceptibles d’affecter la santé des pièces moulées, forgées, laminées, soudées..

       

      • Le contrôle par examen visuel

         LE CONTROLE PAR EXAMEN VISUEL 
         
        I- DEFINITION
        L'état extérieur d'une pièce peut révéler des défauts évidents. De ce fait, le contrôle visuel peut s’avérer une technique essentielle lors du contrôle non destructif. 
        Il permet  la détection de tout défaut débouchant en surface, fissures, rayures, porosités, retassures, criques, tapures, dépôts, traces de corrosion,  arrachement, etc.
         Il permet en outre, en vue d’une exploration approfondie, de   guider un observateur expérimenté dans le choix de la  technique  complémentaire appropriée  comme la   radiographie, magnétoscopie,  ultrason etc.
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        II- TYPES DE CONTROLE
        Il y a deux types de contrôle visuel :
        • Le contrôle direct : le chemin optique n’est pas interrompu entre la surface inspectée et l’œil du contrôleur. Cette catégorie regroupe les contrôles à l’œil nu et ceux utilisant des loupes, miroirs, lentilles,  etc.
        • Le contrôle indirect : le chemin optique est interrompu entre la surface inspectée et l’œil du contrôleur. Cette catégorie regroupe les contrôles par photographies, caméras, vidéo-endoscopes, etc.
        III-  L’ŒIL  ET SES LIMITES
        L’œil possède toutefois des limitations dont le premier paramètre est l’acuité visuelle, c’est-à-dire le pouvoir séparateur de l’œil qui est de l’ordre de  50 μm à une distance d’observation de 25 cm. l’acuité visuelle dépend de la nature de l’image (éclairement et contraste), de l’examinateur. Le recours à des instruments optiques tels que des loupes, endoscopes ou système télévisuels permet, lorsque cela est nécessaire, d’obtenir une plus grande sensibilité que celle de l’œil humain nu ou d’accéder à des zones de géométries complexes.
        IV-LES CONDITIONS D’EXAMEN
        L’examen doit être effectué dans des conditions permettant la détection à coup sur du défaut recherché sur l’élément inspecté à savoir : 
        • L’éclairage :où la géométrie et le niveau de l’éclairage doivent être adaptés au défaut recherché afin de créer un bon contraste. Un éclairage en incidence rasante permet de détecter des accidents de surface tels que les fissure, les rayures, les traces de choc etc. Dans le cas d’un contrôle direct le niveau d’éclairement recommandé par les normes est de160 à 500 lux selon le type de contrôle. Dans le cas d’un contrôle indirect, cette valeur devra être adaptée à la sensibilité du capteur d’image.
        • .La résolution : la capacité  de voir de petits défauts
        La résolution doit être adaptée à la configuration du contrôle et à l’acuité visuelle du contrôleur.
        A l’œil nu, il est possible de détecter des détails d’une largeur supérieure à quelques dizaines de micromètres. En utilisant des instruments d’optique, il est possible de visualiser des défauts de l’ordre du micron et produire une image pouvant être enregistrée  assurant ainsi la traçabilité du contrôle. 

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          • le contrôle par ressuage ملف

            LE CONTROLE PAR RESSUAGE (PT)

             

             

            I- DEFINITION

            Le contrôle par ressuage (Pénétrant Testing en anglais d’où l’abréviation PT) est une méthode de contrôle non destructif très utilisée dans les fonderies, les forges et les ateliers d’usinage, etc. Cette méthode, facile à mettre en œuvre, est destinée, exclusivement, aux matériaux non poreux. Elle permet de localiser des défauts débouchant en surface tels que des fissure, des criques etc. et d’apprécier leur longueur mais pas leur profondeur.

             

            II-HISTORIQUE

            La technique du ressuage a été découverte à l’époque du train à vapeur par un mécanicien. Lors des opérations d’entretien des locomotives ; en nettoyant une des bielles de sa machine il constata qu’après essuyage une trace d’huile réapparait toujours au même endroit. Cette trace réapparaissait même après avoir recouvert l’endroit de poudre de craie  et l’avoir soigneusement essuyée. Cette trace révélait en fait une crique de fatigue ou une amorce de rupture sur la bielle. Cette méthode est née dont le principe  est «  après nettoyage de la cible, un révélateur est appliqué et, en faisant " ressuer ", le liquide resté dans les fissures, va les révéler ». Depuis cette époque, la technique de ressuage a été perfectionnée et codifiée. On utilise actuellement des pénétrants plus perfectionnés que l'huile. Ce sont généralement des produits pétroliers colorés ou fluorescents, dont le classement par sensibilité varie selon les normes et spécifications

            Cette méthode semble très simple à mettre en œuvre et elle est sensible aux discontinuités ouvertes. On peut mettre en évidence des discontinuités de 1 µm d'ouverture,  Par contre, elle n'est pas automatisable et les résultats restent à l'appréciation de l’opérateur.

            III-SEQUENCE DES OPERATIONS

             Ø  Le dégraissage : Le ressuage exige une préparation de surface très soignée en utilisant des solvants chlorés en phase vapeur, par alcalins ou encore au jet d’eau chaude, complété, si nécessaire, par une opération de séchage. L'intérieur des éventuelles discontinuités doit également être nettoyé

             Ø  La déposition du pénétrant : On enduit ensuite la pièce à contrôler de pénétrant qui peut se faire par trois techniques correspondant bien entendu à du matériel différent : immersion dans une cuve adaptée à la taille des pièces ou des paniers de pièces, installation de pulvérisation électrostatique ou par pulvérisation de pénétrant en aérosol.

             Ø  L’élimination de l’excès de pénétrant : On lave la pièce pour éliminer le pénétrant déposé en surface. Les conditions de lavage (pression, température, durée) sont déterminées par la gamme de ressuage, afin de laver soigneusement le produit en surface sans éliminer celui qui a pénétré dans les éventuels défauts débouchant de la pièce.

             Ø  Le séchage intermédiaire : On sèche la pièce à l’étuve avec circulation d’air réglée entre 65°C et 80°C (air sec) à très basse pression ou de chiffons propres, secs et non pelucheux.

             Ø  L’application du révélateur : se fait dans une enceinte appropriée lorsqu’il s’agit d’un révélateur sec se présentant sous forme d’une poudre qu’il faut agiter, ou dans une cuve chauffée lorsqu’il s’agit d’un révélateur en suspension aqueuse.

             Ø Le poste d’inspection visuelle : doit être conçu pour répondre aux meilleures conditions d’observation en lumière blanche ou en fluorescence UV. Dans le premier cas, il faut réunir deux facteurs : un contraste maximum et un éclairement correct, les normes indiquant un minimum de 350 lux pour ce paramètre.

             

            En résumé, la mise au point d'un contrôle par ressuage réclame la détermination précise:

             • Des conditions de préparation de la pièce,

             • De la nature des produits de ressuage,

             • Des conditions d'application du pénétrant,

             • Des conditions de nettoyage,

             • Des conditions d'application du révélateur,

            • Des conditions d'examen.

             

             Pour chaque contrôle, il existe un cahier des charges ou une norme à respecter. On établit finalement un rapport de contrôle et/ou une déclaration de conformité

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