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Chapitre I : Introduction au contrôle non destructif I. Définition du CND • Le

Chapitre I : Introduction au contrôle non destructif I. Définition du CND • Le CND consiste à évaluer l’état d’un système, d’une structure ou d’un matériau sans l’endommager en vue d’établir un diagnostic. Les tests du CND sont pour la plupart fondés sur l’observation d’un phénomène physique perturbé par la présence d’une anomalie ou une hétérogénéité. • Les techniques de CND sont utilisées en contrôle qualité pour s’assurer de la qualité d’une production, puis de garantir la tenue en service des pièces et des ensembles fabriqués. Elles sont également très appréciées en maintenance. Les techniques utilisées sont diverses et dépendent de la nature même de la détection envisagée. • Les trois phases de contrôle non destructif sont : excitation, perturbation et révélation des défauts. II. Applications • L’aéronautique (poutres, ailes d’avions, pièces moteur, trains d’atterrissage..) • L’industrie automobile (contrôle des blocs-cylindres, bielles..) • L’industrie pétrolière (pipelines, tubes, barres, soudures…) • Le ferroviaire : Des wagons spéciaux sont utilisés pour inspecter des centaines de kilomètres de rail afin de détecter des fissures qui pourraient occasionner un déraillement. Pièce Défaut Excitation ……. Révélation Perturbation ……. ISSAT So CND 2 • L'industrie de l'énergie : réacteurs nucléaires, chaudières, tuyauterie, turbines, etc. • Contrôle des câbles afin de trouver des fils cassés ou d’autres défauts dans les câbles de remontées mécaniques, d’ascenseurs et autres systèmes de levage. • Contrôle des ponts : La corrosion les fissures et d’autres endommagements peuvent affecter les performances des ponts. Tous les deux ans environs, les ponts sont inspectés visuellement. Certains ponts sont équipés de capteurs d’émission acoustique qui écoutent le bruit provenant de la croissance de fissures. • L’industrie navale (contrôle des coques) III. Les défauts Les défauts que les essais non destructifs sont appelés à déceler peuvent être classés en plusieurs groupes. 1. Défauts provenant du lingot • Les retassures : Ce sont des défauts situés au centre du lingot, ils sont volumiques et de différentes tailles. • Les inclusions : Ce sont des particules étrangères à la matière, métallique ou non en général des oxydes, des silicates ou des matières réfractrices. Ils sont des défauts volumiques avant laminage, en général assez répartis pouvant constituer des amorces de fissures. Leur mise en évidence n’est pas toujours aisée. • Les soufflures : Ce sont des défauts de formes quasiment sphériques de répartition quelconque. Ce sont des bulles de gaz qui se dégagent au cours de la solidification et se trouvent emprisonnés au sein du métal. Remarque : Les retassures, les inclusions et les soufflures sont des défauts internes. Les défauts peuvent être classés selon : • Leurs natures • Leurs formes et leurs grandeurs • Leurs répartitions dans la pièce • Leurs orientations probables • Leurs zones préférentielles d’apparition Pour la détection des défauts on considère : • Les dimensions et la forme de la pièce • La matière, le mode d’élaboration et le traitement thermique • La structure métallurgique (taille et forme des grains) ISSAT So CND 3 • Les criques : Elles se produisent à températures élevées et en début de solidification. Elles sont peu profondes et d’allure tourmentée (ZIGZAG). • Les tapures : Résultent d’une augmentation de vitesse de refroidissement : choc thermique. Elles se produisent au moment du passage rapide d’une température élevée à une température basse du métal. Remarque: Les criques et les tapures sont des défauts non volumiques et de surface, entrainant obligatoirement le rebut de la pièce si elles ne sont éliminées lors de l’usinage. 2. Défauts provenant du forgeage et du laminage • Les tapures de réchauffage : Ce sont des tapures internes, perpendiculaires à l’axe de la pièce, elles occupent une partie importante de la section de la pièce. • Les criques Ce sont des déchirures internes dues à la faiblesse centrale du lingot, ou à des conditions d’écrouissage trop importante. • Les flocons Ce sont essentiellement des défauts de grosses pièces forgées. Ce sont des soufflures aplaties par laminage, d’une surface allant de quelques mm2 à quelques dm2. Leur nombre est généralement important et leurs orientations varient. • Les dédoublures Elles proviennent du laminage des inclusions. Ce sont des défauts de forme quasiment plane dont la surface est importante. Elles sont le plus souvent situées au tiers ou à la moitié de l’épaisseur de la tôle, et parallèles à ses faces. 3. Défauts provenant des traitements thermiques On note, les tapures de trempe qui prennent naissance au cours de la trempe dans les changements brusques de section, les congés de faibles rayons, les angles aigus et à partir des défauts superficiels. 4. Défauts d’usinage En cours d’usinage des hétérogénéités superficielles se produisent, ils ne sont pas des défauts mais ils sont souvent à l’origine : ISSAT So CND 4 - Les stries d’outils. - Les angles vifs situés dans les gorges - Les rainures de clavetages. - Les trous de graissage. - Les congés En cours d’usinage et au contact outil pièce des surfaces écrouîtes se produisent surtout lors du chauffage excessif de la pièce et produit des criques internes. En cours de la rectification, les meules peuvent provoquer des échauffements locaux importants. Au contact du fluide de refroidissement se produisent des tapures très fines et dangereuses. 5. Défauts d’assemblage • Défauts de soudure - Les inclusions de laitiers Les soufflures à l’intérieur du cordon - Les caniveaux le long du cordon - Manque de liaison - Manque de pénétration - Les criques de retrait et les fissures • Défauts dans les éléments assemblés par rivetage Fissures se développent sous la tête du rivet, à partir du trou du rivet. • Défauts d’adhérence La matière la plus dure va supporter l’adhérence. Ils se produisent dans les collages, revêtement, placage (l’action de coller n’importe quel matériau sur une surface dure) et les frettages (assemblage de deux pièces grâce à un ajustement serré). 6. Autres défauts • Corrosion Elle provoque des piqures, cratères (petites cavités plates), fissures et d’importantes réductions de section souvent dissimulées sous des couches d'oxyde feuilletées. • Erosion ISSAT So CND 5 Il s’agit d’un arrachement de matière. Elle se remarque particulièrement dans les tubulures transportant des abrasifs. Elle apparait aux changements de section et aux coudes. • Effet de choc Des chocs intensifs et répétés entrainent un écrouissage important qui conduit à la formation de fissures. • Surchauffe La surchauffe provoque fréquemment la décarburation, l’augmentation de la taille des grains, diminution des propriétés mécaniques, ce qui engendre des fissures. IV. Nocivité des défauts : La nocivité d’un défaut dépend de plusieurs facteurs dont les principaux sont : 1. Caractéristiques géométriques du défaut Le volume joue un rôle très important. Certaines retassures provoquent dès la mise en service de pièces soumises à un simple effort de traction des ruptures quasiment brusques. Elles occupent 80% de la section de la pièce.  Un défaut est d’autant plus dangereux qu’il occupe une section plus importante de la pièce 2. Origine du défaut Deux origines principales : • Lorsque le défaut est né pratiquement sans apport de corps étranger à la matière, par exemple : tapure, fissuration progressive (fatigue), fretting (usure de contact), corrosion • Lorsque le défaut est provoqué par l’introduction dans la pièce, à un stade quelconque de son élaboration, d’inclusions : gazeuses (hydrogène), minérales (la silice) ou métalliques (l’aluminium dans l’acier).  Un défaut est d’autant plus dangereux, si son faciès présente des angles aigus (tapures) que des surfaces courbes ou sphériques (soufflures, inclusions gazeuses non laminées) 3. Situation géographique dans la pièce Exemple1: Pour un arbre sollicité en flexion ou torsion, les contraintes sont maximales en surface. ISSAT So CND 6 Les défauts A, B et C de même nature et de même volume n’auront pas la même nocivité. Leur position par rapport à la fibre neutre est déterminante. C > B > A Exemple2: Cas des défauts inclus dans des pièces soumises à la flexion non alternée. Le défaut situé en A dans une zone soumise à d’importantes contraintes de traction sera beaucoup plus nocif que le défaut B qui ne subira que de la compression. =>Si la pièce travaillait en flexion alternée, les deux défauts A et B présenteraient le même taux de gravité. 4. Orientation du défaut par rapport à l'axe principal de la contrainte Quand les défauts sont inclus dans des pièces où les contraintes sont réparties uniformément leurs taux de gravité ne dépend plus de leurs positions dans la pièce mais de leur orientation (ou leur volume). Les défauts identiques sphériques en A, B, C et D subissent les mêmes contraintes de traction.Par contre, le défaut allongé E (identique au défaut F) est perpendiculaire aux contraintes ; Il est donc plus nocif que le défaut F qui est parallèle à l’axe des contraintes. E > F > A, B, C et D V. Techniques de CND les plus courantes - Contrôle visuel - Ressuage - Magnétoscopie - Ultrasons - Courant de Foucault - Rayon X - Radiographie uploads/Industriel/ chap-i-cnd-etud-cours-complet.pdf