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1 2 ISBN : 2-909066-00-2 3 CONTROLES NON DESTRUCTIFS PAR RAYONNEMENTS IONISANTS

1 2 ISBN : 2-909066-00-2 3 CONTROLES NON DESTRUCTIFS PAR RAYONNEMENTS IONISANTS par Daniel DUGRILLON Décembre 1990 Photo de couverture : Deux porte-source 4 u cours des cinquante dernières années, de réels progrès dans la connaissance de la matière ont été accomplis. Parallèlement, cela a entraîné, entre autres, une utilisation de plus en plus fréquente des rayonnements ionisants en milieu industriel no- tamment dans le contrôle non destructif (CND). A Caisson de métallographie 5 TABLE DES MATIÈRES Chapitre 1 - CONTROLES NON DESTRUCTIFS Pages - Définition....................................................................................................................................... 1 - Méthodes de contrôle non destructif.............................................................................................. 1 - Radiologie industrielle gamma ou X .............................................................................................. 2 Chapitre 2 - RAPPELS SUR LES RAYONNEMENTS IONISANTS - Radioactivité .................................................................................................................................. 5 - Activité........................................................................................................................................... 5 - Période radioactive ......................................................................................................................... 6 - Radiotoxicité .................................................................................................................................. 6 - Énergie ........................................................................................................................................... 6 - Exposition ...................................................................................................................................... 6 - Unités radiologiques....................................................................................................................... 7 Chapitre 3 - UTILISATION DU RAYONNEMENT GAMMA - Radioéléments utilisés en France ................................................................................................... 9 - Choix du radioisotope .................................................................................................................... 11 - Appareils de radiographie gamma .................................................................................................. 14 - Stockage des sources radioactives ................................................................................................... 17 - Transport des sources radioactives ................................................................................................. 18 Chapitre 4 - UTILISATION DES RAYONS X - Formation des rayons X ................................................................................................................. 23 - Distribution.................................................................................................................................... 24 - Qualité des rayons X ...................................................................................................................... 25 - Filtration ........................................................................................................................................ 26 - Foyer optique ................................................................................................................................. 26 - Appareils radiographiques spéciaux................................................................................................ 27 6 Chapitre 5 - NOTIONS SUR LA PRISE DE CLICHÉS - Calcul du temps de pose................................................................................................................. 29 - Suppression du rayonnement diffusé.............................................................................................. 30 - Écrans renforçateurs ....................................................................................................................... 31 - Indicateurs de qualité d'image ........................................................................................................ 32 Chapitre 6 - RISQUES DUS AUX RAYONNEMENTS IONISANTS - Effets des radiations ionisantes ...................................................................................................... 33 - Limitation des doses d'exposition .................................................................................................. 34 - Accidents du travail et maladies professionnelles ........................................................................... 37 Chapitre 7 - ÉLÉMENTS DE RADIOPROTECTION - Base de la radioprotection .............................................................................................................. 39 - CAMARI ...................................................................................................................................... 41 - Protection contre l'exposition externe ............................................................................................ 42 - Calcul de délimitation de zones ..................................................................................................... 48 - Dosimétrie ..................................................................................................................................... 52 Chapitre 8 - DOCUMENTATION - Textes réglementaires ..................................................................................................................... 57 - Normes........................................................................................................................................... 59 - Divers ............................................................................................................................................. 60 ANNEXES - Annexe n° 1 : Tableau n° 6 des maladies professionnelles .............................................................. 63 - Annexe n° 2 : Radioprotection et personne compétente................................................................. 65 - Annexe n° 3 : Dispositions générales CRAM du Centre ............................................................... 69 Listes des figures incorporées dans le texte ........................................................................................................ 71 Liste des tableaux incorporées dans le texte ....................................................................................................... 73 7 Chapitre 1 CONTROLES NON DESTRUCTIFS DÉFINITION Le contrôle non destructif (CND) consiste à rechercher la présence éventuelle de défauts au sein des matériaux constituant les objets ou parties d'objets à tester par l'utilisation de techniques diverses, sans attenter à l'intégrité de ceux- ci. MÉTHODES DE CONTROLE NON DESTRUCTIF Les métodes de contrôle non destructif utilisées couramment sont : ●Le contrôle visuel, qui ne doit pas être oublié est généralement pratiqué par le soudeur lui-même : linéarité et régularité du cordon de soudure, absence de surépaisseur ou de criques, de cani-veaux (manque de fusion du métal sur les bords de la soudure), bonne pénétration du métal d'apport, etc…). ●Le contrôle par ressuage utilisable pour la recherche de microdéfauts en surface non visibles à l'œil nu de tous métaux non poreux. Après nettoyage et dégraissage de la surface à contrôler, un produit est appliqué au pinceau, par pulvérisation ou immersion et va s'infiltrer dans les criques. Ce produit contient soit un traceur rouge visible en lumière naturelle, soit un traceur fluorescent pour examen en lumière ultraviolette. ●Le contrôle par magnétoscopie qui permet de déceler des défauts affleurant la surface mais est uniquement utilisable pour des matériaux ferromagnétiques. Sous l'action d'un champ magnétique, les particules magnétiques en suspension dans un liquide s'accumulent au droit des défauts. ●Le contrôle par ultrasons qui permet la recherche des défauts situés de quelques millimètres à plusieurs mètres de profondeur et qui utilise la technique de "l'impulsion-écho" avec une fréquence du transmetteur de 0,5 à 15 MHz. ●Le contrôle d'étanchéité qui permet de déceler les fuites dues à des défauts de dimensions microscopiques par mise sous pression ou en dépression du conteneur à contrôler au moyen d'un gaz (hexafluorure de soufre, hélium, ammoniac, etc…) ou d'un liquide. ●Et le contrôle radiologique industriel qui met en œuvre une source de rayonnements ionisants et qui reste la méthode la plus utilisée (tableau 1). 8 Tableau 1 - CONTROLES NON DESTRUCTIFS Type de contrôle non destructif % d'utilisation Radiologie industrielle (X ou gamma) 51 Ultrasons 25 Courants de Foucault 11 Ressuage (avec ou sans ultraviolet) 6 Magnétoscopie 3,5 Emission acoustique et vibrations 2 Divers (thermographie infrarouge, potentiométrie, holographie laser, argenture par voie chimique, étanchéité, etc…) 1,5 10-14 10-12 10-4 1 angstrom 108 106 104 102 1 10-2 10-6 10-8 10-10 1 micron 1 cm 1 km en mètres › cosmiques γ rayons X U.V. I.R. ondes hertziennes courants électriques (transmission de l'énergie) 380 400 440 500 440 500 550 650 760 500 550 600 550 600 650 600 650 760 violet indigo bleu vert bleu vert jaune vert jaune orange orange rouge orange rouge λ spectre visible (µm) Figure 1 - SPECTRE DES ONDES ÉLECTROMAGNÉTIQUES radar MF TV ondes courtes Le contrôle non destructif par technique à l'aide de photons X ou gamma, parfois de faisceaux d'électrons (accélérateurs de particules) ou de neutrons ne se limite pas aux constructions soudées. Il concerne également : -les ouvrages d'art où les défauts recherchés sont : . l'hétérogénéité d'un béton mal vibré, des reprises de bétonnage ou des joints de construction, . absence partielle ou totale de coulis d'injection (protection des câbles contre la corrosion), . torons rompus ou détendus, -les contrôles d'entretien notamment sur les chaudières, les hauts-fourneaux, cubilots, -le contrôle d'objets très divers : pneus, pièces de fonderie ou en matériaux composites, etc… -l'expertise : tableaux, objets d'antiquité, etc… -etc… RADIOLOGIE INDUSTRIELLE GAMMA OU X Le contrôle non destructif par radiologie des matériaux s'effectue principalement avec des photons X ou γ . Il s'agit de "grain" de rayonnement de masse et de charge électrique nulles. Ce sont des rayon-nements électromagnétiques dont les longueurs d'onde se placent entre les ultraviolets et les rayons cosmiques (figure 1). 9 Ces rayonnements ont la propriété de traverser la matière, d'être atténués plus ou moins selon les matériaux traversés et de transporter une "image radiante" de ces derniers pouvant être convertie en image visible sur un dispositif approprié : film radiographique (radiographie industrielle) ou écran fluorescent (radioscopie industrielle). Voir figure 2. Dans le cas de la radioscopie industrielle, nous pouvons utiliser, outre l'écran fluorescent, un intensificateur d'image associé éventuellement à une caméra qui permet la vision directe sur un écran de télévision et l'enregistrement éventuel sur magnétoscope. (Figure 3). Lors du contrôle non destructif, la pièce à étudier est intercalée entre l'émetteur de rayonnements ionisants et le dispositif de visualisation. La pièce à contrôler atténuera le rayonnement émis et impressionnera plus ou moins ce dispositif sauf en cas de présence de défaut (crique, bulle d'air, etc…). Voir figure 2. Les sources ponctuelles de rayonnements n'existant pas dans la pratique, il y aura toujours un flou géo-métrique (appelé également pénombre) autour du défaut décelé. Ce flou est déterminé par la formule : d - l f = D - d avec f = largeur du flou l = plus grande dimension du foyer d'émission D = distance source-film d = distance défaut - film Remarque : La radiographie neutronique, qui présente une excellente définition, ne semble pas être utilisée pour le CND des soudures. Figure 2 - PRINCIPE D'UNE RADIOGRAPHIE collimateur source radioactive faisceau de protons pièce à radiographier défaut image du défaut flou géométrique film d D ▲ ▲ ▼ ▼ 10 123 123 123 123 123 123 123 123 Figure 3 a - Radioscopie Figure 3 - TECHNOLOGIES RADIOLOGIQUES 1234 1234 1234 1234 1234 1234 123 123 123 123 123 123 écran fluorescent défaut pièce à radiographier rayons X 1234 1234 1234 1234 1234 1234 1234 1234 1234 1234 1234 1234 1234 faisceau de photons intensificateur d'image Figure 3 b - Intensificateur d'image Figure 3 c - Télévision caméra TV 1 1 12 12 ◗ téléviseur 11 Chapitre 2 RAPPELS SUR LES RAYONNEMENTS IONISANTS Les radiations ionisantes sont des rayonnements composés de photons ou de particules qui, en pénétrant dans la matière, lui cède leur énergie et sont de ce fait capables de déterminer la formation d'ions, soit directement, soit indirectement. RADIOACTIVITÉ Un élément chimique est radioactif lorsqu'une transformation dans le noyau des atomes qui le constitue, entraîne l'émission d'un rayonnement ionisant. Nous disons que le noyau se désintègre ou que nous sommes en présence d'une transition nucléaire. Il le fait progressivement jusqu'à se transformer en un élément stable. La radioactivité est un phénomène spontané. La probabilité de désintégration par unité de temps est exprimée par la constante radioactive du radioélément ou radio-isotope considéré. Nous distinguons la radioactivité naturelle et la radioactivité artificielle selon que l'existence du radioélément donnant celle-ci est due ou non à l'intervention humaine. ACTIVITÉ L'activité d'une source est égale au nombre de désintégrations émises par seconde. L'activité radionucléaire correspond en fait à la puissance de la source radioactive considérée. -Unité légale : uploads/Industriel/ controles-non-destruct-ifs-par-rayonnements-ionisants.pdf