Qu’est-ce que les méthodes CND souterraines – Définition

La variété des techniques disponibles peut également être divisée en deux groupes: les méthodes de surface, qui sont utilisées pour identifier les défauts de surface et proches de la surface tels que les fissures et la porosité de surface, et les méthodes de sous-surface , qui peuvent être utilisées pour détecter les défauts qui se trouvent sous la surface du matériau.

• Méthodes de surface
  • Tests visuels et optiques
  • Essais par courants de Foucault
  • Test de ressuage liquide
  • Essais de particules magnétiques
• Méthodes souterraines
  • Essais par ultrasons
  • Test de radiographie

Essais par ultrasons

Le contrôle par ultrasons est un large groupe de techniques CND basées sur la propagation des ondes ultrasonores dans l’objet ou le matériau testé. La technique de test par ultrasons la plus couramment utilisée est l’écho pulsé, dans laquelle des faisceaux d’ondes sonores à haute fréquence (généralement compris entre 1 et 5 MHz) sont introduits dans un objet à tester et des réflexions (échos) sont renvoyées à un récepteur à partir d’imperfections internes ou de la pièce. surfaces géométriques.

La méthode de base des tests par ultrasons consiste à transformer une impulsion de tension en une impulsion ultrasonore à l’aide d’un transducteur. Les transducteurs utilisés pour les UT traditionnels sont constitués d’un cristal piézoélectrique enfermé dans un boîtier en plastique ou en acier inoxydable. Les cristaux piézoélectriques se dilatent lorsqu’ils sont chargés électriquement, générant ainsi une onde acoustique. Le signal traverse l’objet en fonction de sa géométrie et des défauts existants, puis est soit transmis à un autre transducteur, soit réfléchi vers le transducteur d’origine. Les défauts sont détectés s’ils produisent une modification de l’impédance acoustique dans le trajet du faisceau ultrasonore. Une fissure ouverte remplie d’air a une impédance acoustique très faible, de sorte qu’elle réfléchit pratiquement toute l’énergie acoustique incidente sur elle. Par conséquent, les ondes sonores traversent le matériau et sont réfléchies par les fissures ou les défauts.

Étant donné que la vitesse du son dans le matériau parent est connue, l’énergie sonore réfléchie est ensuite affichée en fonction du temps et analysée pour définir la présence et l’emplacement des défauts ou des discontinuités.

Avantages et inconvénients des tests par ultrasons

Les avantages et les inconvénients de la méthode de test par ultrasons sont les suivants:

Avantages:

• UT est flexible, portable et a une profondeur de pénétration élevée.
• Haute sensibilité, permettant la détection de défauts extrêmement petits.
• Il est applicable dans un large éventail d’industries
• Une certaine capacité à estimer la taille, l’orientation, la forme et la nature des défauts.
• Contrairement aux tests radiographiques, il n’y a aucun risque pour la santé ou l’environnement

Désavantages:

• Il nécessite des opérateurs hautement qualifiés et nécessite une attention particulière de la part de techniciens expérimentés.
• Incapable ou non efficace de détecter les défauts plans parallèles à la direction de l’onde sonore
• Les pièces rugueuses, de forme irrégulière, très petites ou fines ou non homogènes sont difficiles à inspecter.
• Peut être très cher

Test radiographique

Les tests radiographiques (RT) impliquent l’utilisation de rayons gamma ou X pénétrants pour examiner les pièces et les produits à la recherche d’imperfections. C’est l’une des méthodes CND conventionnelles qui est utilisée depuis des décennies et qui est toujours utilisée par des entreprises du monde entier.

• Les rayons X, également appelés rayonnement X, désignent un rayonnement électromagnétique (pas de masse au repos, pas de charge) de hautes énergies. La plupart des rayons X ont une longueur d’onde allant de 0,01 à 10 nanomètres (3×10 ¹⁶ Hz à 3×10 ¹⁹ Hz), correspondant à des énergies comprises entre 100 eV et 100 keV. Les longueurs d’onde des rayons X sont plus courtes que celles des rayons UV et généralement plus longues que celles des rayons gamma. La distinction entre les rayons X et les rayons gamma n’est pas si simple et a changé au cours des dernières décennies. Selon la définition actuellement en vigueur, les rayons X sont émis par des électrons extérieurs au noyau, tandis que les rayons gamma sont émis par le noyau. Les rayons X peuvent être générés par un tube à rayons X, un tube à vide qui utilise une haute tension pour accélérer les électrons libérés par une cathode chaude à une vitesse élevée. En frappant la cible, les électrons accélérés sont brusquement arrêtés et des rayons X et de la chaleur sont générés.
• Les rayons gamma, également appelés rayonnement gamma, désignent un rayonnement électromagnétique (pas de masse au repos, pas de charge) d’une énergie très élevée. Étant donné que les rayons gamma ne sont en substance que des photons de très haute énergie, ils sont très pénétrants et sont donc biologiquement dangereux. Les rayons gamma peuvent parcourir des milliers de pieds dans l’air et peuvent facilement traverser le corps humain. Les rayons gamma sont émis par des noyaux instables lors de leur transition d’un état de haute énergie à un état inférieur connu sous le nom de désintégration gamma. Dans la plupart des sources de laboratoire pratiques, les états nucléaires excités sont créés lors de la désintégration d’un radionucléide parent. Par conséquent, une désintégration gamma accompagne généralement d’autres formes de désintégration, telles que la désintégration alpha ou bêta.

En général, la RT est une méthode d’inspection des matériaux pour les défauts souterrains cachés en utilisant la capacité des rayons X ou des rayons gamma à pénétrer divers matériaux de différentes épaisseurs. L’intensité du rayonnement qui pénètre et traverse le matériau est soit captée par:

• un film sensible aux radiations (Film Radiography)
• un réseau plan de capteurs sensibles aux rayonnements (Radiographie en Temps Réel).

Principe d’opération

La source de rayonnement peut être soit un appareil à rayons X, soit une source radioactive (Ir-192, Co-60 ou, dans de rares cas, Cs-137). Le choix entre les rayons X et le rayonnement gamma dépend de certains facteurs tels que l’épaisseur, le niveau de contraste, etc. Par exemple, les rayons X fonctionnent généralement avec une quantité d’énergie inférieure à celle des rayons gamma. L’épaisseur est un autre paramètre qui influence les résultats. Par exemple, à des épaisseurs supérieures à 50 mm, l’utilisation des rayons gamma augmente de manière significative.

Le rayonnement est dirigé à travers une pièce et sur un film ou un autre support d’imagerie. La radiographie résultante montre les caractéristiques dimensionnelles de la pièce. Tant dans les rayons X que dans le rayonnement gamma, plus le rayonnement traverse le matériau, plus le film devient sombre sur l’image produite et, au contraire, plus le rayon est absorbé par le matériau, plus l’image est claire à ces endroits. Par conséquent, les imperfections possibles sont indiquées lorsque la densité change sur le film de la même manière qu’une radiographie médicale montre des os brisés.

Les tests radiographiques sont couramment utilisés pour la vérification des soudures dans diverses applications industrielles. Dans la fabrication, les soudures sont couramment utilisées pour assembler deux ou plusieurs pièces métalliques. Les effets du soudage sur le matériau entourant la soudure peuvent être préjudiciables – en fonction des matériaux utilisés et de l’apport de chaleur du procédé de soudage utilisé, la ZAT peut être de taille et de résistance variables. Par exemple, le métal de base doit atteindre une certaine température pendant le processus de soudage, doit refroidir à une vitesse spécifique et doit être soudé avec des matériaux compatibles ou le joint peut ne pas être assez solide pour maintenir les pièces ensemble, ou des fissures peuvent se former dans le soudure provoquant sa rupture. Les défauts généralement rencontrés comprennent une pénétration incomplète, une fusion incomplète, un dégagement, une porosité et une fissuration longitudinale. Ces défauts pourraient entraîner la rupture d’une structure ou la rupture d’un pipeline.

Avantages et inconvénients

Avantages:

• Il a très peu de limitations matérielles.
• Détection de défauts internes pour les matériaux épais (ex. pipelines).
• Une préparation minimale ou nulle des pièces n’est requise.
• L’un des principaux avantages de RT est sa capacité de documentation. RT fournit des images de l’objet sous inspection.
• La probabilité d’une mauvaise interprétation des résultats est minimisée puisque chaque image peut être examinée par plusieurs opérateurs.

Désavantages:

• L’impact des rayonnements sur la santé et l’environnement peut être considéré comme l’un des principaux inconvénients des tests radiographiques, car quelques secondes d’exposition aux rayonnements peuvent entraîner des blessures graves.
• Un haut degré de compétence et d’expérience est requis pour l’exposition et l’interprétation.
• La haute tension nécessaire pour créer des rayons X est également dangereuse pour la santé humaine.
• C’est une méthode assez coûteuse.
• Inefficace pour les défauts plans et pour les défauts de surface.

La science des matériaux:

1. Département américain de l’énergie, science des matériaux. DOE Fundamentals Handbook, Volume 1 et 2. Janvier 1993.
2. Département américain de l’énergie, science des matériaux. DOE Fundamentals Handbook, Volume 2 et 2. Janvier 1993.
3. William D. Callister, David G. Rethwisch. Science et génie des matériaux : une introduction 9e édition, Wiley ; 9 édition (4 décembre 2013), ISBN-13 : 978-1118324578.
4. En ligneEberhart, Mark (2003). Pourquoi les choses se cassent : Comprendre le monde par la manière dont il se décompose. Harmonie. ISBN 978-1-4000-4760-4.
5. Gaskell, David R. (1995). Introduction à la thermodynamique des matériaux (4e éd.). Éditions Taylor et Francis. ISBN 978-1-56032-992-3.
6. González-Viñas, W. & Mancini, HL (2004). Une introduction à la science des matériaux. Presse universitaire de Princeton. ISBN 978-0-691-07097-1.
7. Ashby, Michael; Hugh Shercliff; David Cebon (2007). Matériaux: ingénierie, science, traitement et conception (1ère éd.). Butterworth-Heinemann. ISBN 978-0-7506-8391-3.
8. JR Lamarsh, AJ Baratta, Introduction au génie nucléaire, 3e éd., Prentice-Hall, 2001, ISBN : 0-201-82498-1.

Voir ci-dessus :
NDT