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Institut Supérieur des Systèmes Industriels de Gabès 2ème Année Licence Mainten

Institut Supérieur des Systèmes Industriels de Gabès 2ème Année Licence Maintenance Industrielle Enseignant : Frija MOUNIR CND -1- Niveau: 2ème Année Licence Maintenance Industrielle Enseignant : Frija MOUNIR Institut Supérieur des Systèmes Industriels de Gabès Contrôle Non Destructif MODULE Institut Supérieur des Systèmes Industriels de Gabès 2ème Année Licence Maintenance Industrielle Enseignant : Frija MOUNIR CND -2- Accueil du module « Contrôle Non Destructif » Ce support présente les techniques de contrôle non destructif (CND) les plus utilisés dans l'industrie. Le contenu est destiné aux techniciens et ingénieurs intéressés par ces techniques. Pour chacune des techniques, une présentation des principes et méthodes d'utilisation est faite. Buts et Objectifs Le but de ce module est d’étudier les lois de fonctionnement et les principales méthodes de contrôle non destructif. Plus spécifiquement, au terme de ce module, l'étudiant ou l'étudiante sera en mesure de: • décrire les différentes méthodes utilisées pour le contrôle non destructif. • Identifier les différentes techniques de contrôle non destructif (CND) les plus utilisés dans l'industrie. • Identifier les différents outils et instruments utilisés par ces techniques. • Appliquer ces techniques sur des exemples bien définis. • Déterminer pour chaque champ les techniques de contrôle non destructif les plus appropriées Contenu du cours Le contenu du module se compose de 8 chapitres, dont des titres sont présentée dans le tableau ci-dessous. Chapitre Titres Généralités T1 Contrôle visuel T2 Ressuage T3 Magnétoscopie T4 Courant de Foucault T5 Radiographie T6 Ultrasons T7 Emission acoustique T8 La thermographie Infrarouge T9 L’analyse vibratoire Institut Supérieur des Systèmes Industriels de Gabès 2ème Année Licence Maintenance Industrielle Enseignant : Frija MOUNIR CND -3- Introduction : Généralités Comme l'instrumentation scientifique, le contrôle non destructif ( CND ) constitue un champ d'application privilégié des découvertes de la physique. Aussi l'histoire des essais non destructifs (END) commence-t-elle avec celle de la physique moderne à la fin du XIXème siècle : découverte des rayons X, des courants de Foucault, de la piézoélectricité, etc. Ce n'est toutefois qu'à partir de la seconde guerre mondiale que les techniques du CND ont pris leur place dans l'industrie, en particulier dans la métallurgie : contrôle des aciers, radiographie des soudures. Un grand développement des END s'est manifesté vers les années 60/70 avec le développement rapide de secteurs d'applications tels que le génie des centrales électriques nucléaires, l'aéronautique civile, les gazoducs, oléoducs et les plates- formes off-shore. La dernière décennie a vu l'émergence des techniques de CND qui ne pouvaient pas être mises en œuvre sans l'apport d'une électronique intégrée et d'une informatique puissante; on assiste alors au développement rapide des contrôles entièrement automatisés et à l'essor des techniques gourmandes en traitement informatique, comme les contrôles optiques. En parallèle, on retrouve cette même évolution dans certaines techniques de contrôle médical telles que l'échographie, la radiographie..où les principes physiques de base sont souvent similaires aux techniques industrielles. Le principe de la détection d'un défaut consiste à exciter celui - ci et à recueillir sa réponse. Dans toutes les méthodes employées, on peut distinguer les étapes suivantes: - Mise en œuvre d'un processus physique énergétique, - Modulation ou altération de ce processus par les défauts, - Détection de ces modifications par un capteur approprié, - Traitement des signaux et interprétation de l'information délivrée. Différents types d'énergie sont employés en pratique : énergie électromagnétique.. Institut Supérieur des Systèmes Industriels de Gabès 2ème Année Licence Maintenance Industrielle Enseignant : Frija MOUNIR CND -4- On peut schématiquement distinguer deux groupes de méthodes de détection : 9 Les méthodes de flux, avec une excitation et une détection de même nature et pour lesquelles le défaut introduit une perturbation de flux qui peut être relevée soit directement dans le flux transmis (radiographie) ou le flux rediffusé (ultrasons), soit par un effet de proximité (bobine de sonde à courants de Foucault, flux de fuite magnétique), la grande majorité des procédés du contrôle non destructif se réfère à ce groupe de méthodes. 9 Les méthodes pour lesquelles l'excitation et la détection sont de natures différentes, chacune mettant en jeu un processus original et spécifique; l'excitation la plus employée est la sollicitation mécanique; elle conduit aux techniques d'analyse de vibrations mécaniques ou de micro déformations (interférométrie holographique) ou encore à une technique d'émission provoquée dont la plus connue est l'émission acoustique. Applications Le contrôle non destructif est capital pour des industries de fabrication qui mettent en oeuvre où utilisent différents matériaux, produits et structures de toutes natures. Aujourd'hui, les champs d'application des CND ne cesse de s'étendre; ces techniques deviennent même des outils incontournables dans l'approche qualité. La nature des défauts que l'on cherche à détecter est très variable. On recherche des défauts technologiques ponctuels, comme ceux inhérents à la fabrication et à l'utilisation des métaux (fissure de fatigue), mais aussi des défauts d'aspect (taches sur une surface propre) et des corps étrangers nuisibles (éclats de verre dans un emballage alimentaire). Pour un produit donné, on peut considérer que le contrôle non destructif intervient à trois stades différents de la vie du produit, On distingue alors: - Le contrôle en cours de fabrication : Le système utilisé dans ce cas est souvent automatisé ceci nécessite alors un appareillage installé et fonctionnant en ligne de fabrication. On cherche dans ce cas à satisfaire à la fois les critères de robustesse, avec la rapidité de la réaction et un coût d'exploitation faible. Les défauts recherchés sont généralement bien identifiés, le fonctionnement est automatique, aboutissant à un repérage ou un tri des produits défectueux. Quand le détecteur de défauts ne peut pas être installé en ligne de fabrication, on utilise dans l'industrie des bancs de Institut Supérieur des Systèmes Industriels de Gabès 2ème Année Licence Maintenance Industrielle Enseignant : Frija MOUNIR CND -5- contrôle correspondant bien souvent à des équipements importants en taille et en coût. - Le contrôle à la réception d'un lot de pièces, d'une installation ou d'un ouvrage, permet de vérifier le respect de conformité avec des spécifications de qualité définies auparavant. A ce stade, il s'agit de détecter des défauts mais aussi bien souvent d'en définir la nature et les dimensions. - Le contrôle en service s'effectue sur des pièces ou structures lors d'opérations de maintenance ou à la suite de détection d'anomalies de comportement du matériel. 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 gravité; il faut disposer aussi d'une bonne reproductibilité des examens non destructifs, de façon à pouvoir suivre l'évolution du dommage au cours du temps. Les techniques de CND continueront certainement à élargir leurs champs d'application vers de nouveaux secteurs d'activité économique. On constate aussi que l'objectif du contrôle non destructif évolue en rapprochant ce domaine de celui de l'instrumentation ; il ne suffit plus aujourd'hui de détecter un défaut, il faut aussi le caractériser et le dimensionner ; il faut aussi imaginer des techniques et procédés non destructifs aptes à mettre en évidence des hétérogénéités physiques complexes ou des irrégularités de propriétés telles que, par exemple, des variations de microstructure dans un métal, des variations de texture ou de rugosité sur une surface, des variations de propriétés électromagnétiques sur une bande. Ces objectifs sont souvent difficiles à atteindre, domaine, les progrès sont lents à réaliser. Il n'en va pas de même pour l'automatisation des CND qui bénéficie pleinement des progrès de l'informatique ; il en résulte l'arrivée sur le marché, d'année en année, d'appareillages plus performants, plus fiables et surtout plus faciles à utiliser dans le cadre du respect de procédures de contrôles très strictes. L'évolution des CND doit prendre toutefois en compte l'aspect coût, ce dernier pouvant freiner l'essor de nouvelles techniques très performantes, comme c'est le cas actuellement pour la tomographie X par exemple. Institut Supérieur des Systèmes Industriels de Gabès 2ème Année Licence Maintenance Industrielle Enseignant : Frija MOUNIR CND -6- Technique N°1 : Contrôle visuel Objectifs Spécifiques: • Connaître le principe, les bases théoriques du contrôle visuel et son instrumentation • Evoquer les méthodes de traitement du signal (filtrage, localisation, caractérisation des mécanismes d'endommagement...) • Connaître les applications industrielles et de laboratoire de la technologie (contrôle des appareils à pression, détection de corrosion, détection de fuites, examen de structures composites...) Principe L'examen visuel est le procédé de contrôle le plus ancien, le plus simple et le plus général. L'examen visuel est aussi utilisé dans l'étape finale de plusieurs autres procédés de contrôle non destructifs. L'examen visuel direct des pièces peut constituer un contrôle suffisant pour la détection des défauts débouchant en surface et surtout des hétérogénéité locales et superficielles (taches de différentes natures ) constituant des défauts d'aspect rédhibitoires pour des produits plats du type tôles, tissus, verre, etc. L'examen purement visuel présente toutefois des limites à différents niveaux. Ceci justifie d'ailleurs, l'éclosion de toute une gamme de procédés de contrôle optique, dont les principaux sont décrits plus loin. Dans toutes les situations d'examen d'un objet, les conditions d'éclairage sont essentielles pour la fiabilité du contrôle optique. Il s'agit d'abord de se placer dans des conditions énergétiques, uploads/Industriel/ controle-non-destructif-cnd 1 .pdf