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LE CONTRÔLE NON DESTRUCTIF (CND) Chapitre 2 Plan du Chapitre 2 I. CND II. Frott

LE CONTRÔLE NON DESTRUCTIF (CND) Chapitre 2 Plan du Chapitre 2 I. CND II. Frottements III. Modes de lubrification IV. Viscosité V. Huiles, graisses et autres lubrifiants Définition CND 3 Le (C.N.D.) développé vers les années 1960, est un ensemble de méthodes qui permet de caractériser l'état d'intégrité de structures industrielles (ex: ponts), sans les dégrader, soit au cours de la production (ex: les pièces des fonderies ne sont jamais exemptes de défaut), soit en cours d'utilisation. Il faut donc déterminer (à la casse, de façon empirique) quelle taille de défaut est acceptable et ensuite pouvoir les détecter, sans casser la pièce, et la remplacer si besoin. On parle aussi de : Essais Non Destructifs Dans la pratique, les spécialistes en CND sont amenés à interpréter des résultats de contrôles par rapport à des critères établis en liaison avec le concepteur de la pièce. Dans cet esprit, on peut définir le CND comme: «l’ensemble des procédés d'examen de pièces qui permet de s'assurer de l'absence de défauts qui pourraient nuire à leur tenue en service». 4 Définition CND 5 Utilisation l'industrie automobile (contrôle des blocs moteurs) ; l'industrie pétrolière (pipelines, tubes, soudures, réservoirs) ; l'industrie navale (contrôle des coques) ; l'aéronautique (poutres, ailes d'avion,…); l'aérospatiale et l'armée; l'industrie de l'énergie (réacteurs, chaudières, tuyauterie,...) ; le ferroviaire en fabrication et en maintenance (essieux, roues, bogies); Et en règle générale dans tous les secteurs produisant : des pièces à coût de production élevé en quantité faible (nucléaire, pétrochimique...); des pièces dont la fiabilité de fonctionnement est critique (BTP , nucléaire, canalisation de gaz...). Techniques et Normes 6 Il existe un grand nombre de techniques pouvant être utilisées pour réaliser du contrôle non destructif : (radiographie, ultrasons, ressuage, thermographie, bruit Barkhausen, courants de Foucault...). La norme EN 473, une norme AFNOR européenne (EN) et française (NF) ayant pour objet la qualification et l'agrément du personnel pour les contrôles non destructifs, en date d'avril 2006: • Constructions métallurgiques et Soudage • Fabrication et Maintenance ou Gros Equipements et Mécanique 7 Utilisation Le CND d’un produit ou d’un objet peut toujours être effectué à trois stades différents de son cycle de vie * : En amont de toute fabrication (réception): les CND peuvent être utilisés pour analyser un ouvrage, une installation, un lot de pièces et ainsi vérifier ses spécifications de qualité en comparaison de celles définies dans le cahier des charges. Au cours de la fabrication : les CND jouent le rôle d’outil de contrôle d’un procédé souvent automatisé et impliquant un appareillage installé sur la ligne de production. Durant son utilisation : les CND s’effectuent lors de maintenance ou à la suite de détection d’anomalies de comportement du matériel. Au vue de l’importance des conséquences dues à une non-détection d’un défaut grave, il est primordial qu’il soit d’une très grande fiabilité. * La Confédération Française pour les Essais Non Destructifs (COFREND). 8 Classification On peut classer les méthodes de contrôle non destructif en deux grandes familles : les techniques d’inspection de surface et celles de contrôle en profondeur, dans le volume du matériau. La détection des défauts de surface : Différentes techniques peuvent être utilisées pour détecter de nombreux types de défauts localisés soit en surface, soit dans une zone proche de la surface (piqûres, fissures, inclusions, piqûres de corrosion...) dont notamment l' examen visuel, le ressuage, la magnétoscopie et les courants de Foucault… La détection des défauts volumétriques : Certaines techniques de contrôle permettent de localiser et de dimensionner des défauts présents dans la masse des matériaux: criques internes (moulage) , porosités, inclusions (soudures)…. Il s’agit notamment du contrôle par ultrasons, de la radiographie, la thermographie… 9 Pour chaque procédé, on retrouve les 3 phases essentielles L'excitation est bien souvent caractérisée par un rayonnement de nature électromagnétique ou une vibration mécanique et un champ magnétique. La perturbation est définie la pièce et l'anomalie qu'elle contient. La révélation est assurée soit par l'œil, soit par des systèmes de capteurs traduisant sous forme de signaux électriques la réaction entre l'excitation et la perturbation. Méthodes 10 L’inspection visuelle VT C’est la méthode la plus simple et la plus commune. Elle consiste à observer la surface par des moyens globaux comme l’œil humain, des loupes, des miroirs, des endoscopes, des caméras vidéo, ... On peut même utiliser des robots pour inspecter des endroits dangereux ou difficiles d’accès tels les réseaux de canalisation et les réacteurs nucléaires. Le contrôle visuel permet la détection de tout défaut débouchant en surface : fissures, rayures, porosités… 11 Le ressuage PT Cette méthode est utilisée pour révéler la présence de défauts débouchant en surface de pièces, qui ne peuvent pas être décelées par un examen visuel. Elle consiste : • à appliquer sur la surface de la pièce nettoyée un liquide coloré ou fluorescent, qui va s’infiltrer à l’intérieur des défauts. • Après élimination par lavage de l’excès de liquide, la surface est recouverte d’un révélateur qui aspire le liquide contenu dans les défauts et donne une tache colorée. • On observe la tache résultante sous un éclairage adapté 12 Le ressuage PT *Cetim :centre technique des industrie mécaniques, Mesurexpo Octobre 2012 (p14/24) 13 Les courants de Foucault ET Cette méthode s’applique à tous les matériaux conducteurs de l’électricité. Elle consiste à créer dans ces matériaux des courants induits par un champ magnétique variable. Ces courants induits, appelés courants de Foucault. La présence d’une anomalie dans la pièce contrôlée perturbe la circulation des courants de Foucault, entraînant une variation de l’impédance du capteur (Bobine) qui est fonction de la conductivité électrique, de perméabilité magnétique, distance capteur – pièce, discontinué . 14 Les courants de Foucault ET Domaine d’application * Matériaux concernés : Tous les matériaux électriquement conducteur. Quelques difficultés de contrôle sur les matériaux ferromagnétiques (dues à leurs propriétés magnétique). Défauts détectables : Les défauts débouchant ou proches de la surface. La profondeur dépend du matériau concerné et de la fréquence utilisée. Limitations de la méthode : Pas de contrôle sur matériaux non conducteurs Limitations en profondeur de détection (pas de détection en interne) Obligation d’échantillons de référence pour la plupart des applications. *Cetim :centre technique des industrie mécaniques, Mesurexpo Octobre 2012 15 La thermographie IR Le contrôle par thermographie consiste à produire dans la structure à tester un échauffement local homogène et à mesurer les luminances, d’établir une cartographie (zones isothermes) et de suivre son évolution dans le temps après un certain temps de latence. Les défauts présents constituent des obstacles à la transmission de la chaleur dans le matériau et donnent naissance en surface à des anomalies thermiques pouvant être détectées par une caméra infrarouge. A partir des ces mesures on quantifie alors l’urgence d’intervention. Remarques: En maintenance, il ne s’agit pas de connaître avec la plus grande précision la température absolue d’un point, mais plutôt d’identifier les zones thermiques anormales et de quantifier l’urgence d’intervention. 16 La thermographie IR Apports de la thermographie – Mesure sans contact (à distance) – Température très élevée. – Surface très petites. – Interprétation rapide et facile. • Conséquences: – Pas d ’arrêt du processus. – Sécurité. 17 La thermographie IR Applications: Domaine électrique • connecteur. • équilibrage des phases • courants de fuite • défaut d’éléments capacité, fusible, circuit électroniques • dérive d’un système batteries transformateur 18 La thermographie IR Applications: Domaine mécanique • Défauts de désalignement. • Défauts de soupapes, clapets • Dispositifs soumis à vibrations (frictions) • Ensemble des systèmes soumis à des efforts Surchauffe d’un moteur Température anormale d’un réducteur • Exemple de défaut sur un ensemble poulie-courroie 19 La thermographie IR Applications: Isolation thermique Outil de détection: • matériau réfractaire. • pertes d’énergie. • étude comparative (gain ) • infiltrations d’eau sur un bâtiment 20 La thermographie IR Applications: Surveillance d’installations Surveillance de niveau. Recherche de fuite: • canalisation. • systèmes hydrauliques. • Réservoir. Détection de fuite sur une canalisation 21 Les ultrasons UT Le contrôle par ultrasons utilise la propagation d'une onde dans les matériaux. Une vibration mécanique engendrée par un palpeur émetteur se propage dans la pièce en se réfléchissant sur les faces. Une partie du faisceau est interceptée par le défaut et renvoyée vers un palpeur récepteur qui convertit la vibration en signal électrique visible sur un oscilloscope. On observe sur l'écran un écho caractéristique apparaissant à une distance donnée sur la base de temps. La détection d'un défaut (position et taille) se fait par le calcul du temps mis par l'écho pour faire le trajet aller-retour, par comparaison avec le temps mis dans l'épaisseur de pièce exempte de défaut. Ce type de contrôle permet la détection précise de la position des défauts dans le volume de la pièce. Les US varient entre 16 000 et 10 000 000 Hertz, non perceptible par l'oreille. 22 22 Frottement et Usure (Introduction) L’étude des problèmes de frottement-usure en mécanique fait appel au concept de système tribologique Définition de la Tribologie : Discipline regroupant sciences et technologies s’intéressant aux interactions entre surfaces en contact, à leurs causes, à leurs effets et aux moyens de les amplifier ou de uploads/Industriel/ chp-2-cnd-complet.pdf