Remerciez-le!

Remerciez @Admin pour avoir partagé cet document gratuitement, de la manière la plus simple, en partageant sur les réseaux sociaux.

Contrôle Non Destructif Hadj Brahim Boujemaa 60 ISET Siliana 2017/2018 Chapitre

Contrôle Non Destructif Hadj Brahim Boujemaa 60 ISET Siliana 2017/2018 Chapitre 6 : La thermographie infrarouge Contrôle Non Destructif Hadj Brahim Boujemaa 61 ISET Siliana 2017/2018 Chapitre 6 : La thermographie infrarouge I. Introduction La température se mesure à l’aide de thermomètres, par contact ou par rayonnement. La mesure par contact nécessite comme l’indique la définition, un contact entre l’élément dont on veut mesurer la température et l’appareil de mesure. La thermographie fournit à distance et sans contact la cartographie des températures d'une scène observée. La technologie des appareillages qui permettent ce type de mesure a beaucoup évolué. Actuellement, les caméras thermiques dédiées à la maintenance et à la prévention sont :  Plus fiables dans leurs images.  Plus ergonomiques dans leur utilisation (notamment en ce qui concerne l'exploitation des images thermiques sur ordinateur) grâce à la numérisation fine du thermo-signale et au développement de logiciels toujours plus performants.  Plus flexibles dans leur fonctionnement, de moindre encombrement et de moindre consommation, ces gains étant obtenus grâce aux matrices de détecteurs non refroidies. II. Définitions 1- Température absolue La température d’un corps est une grandeur physique qui caractérise le niveau énergétique de ce corps : celle-ci s’exprime en degrés Celsius (°C) ou en Kelvin (K). L’échelle en Kelvin fait référence au zéro absolu qui vaut -273,15°C : à cette température, tout corps a une valeur énergétique nulle. T(K) = T (°C) + 273.15 2- La thermographie La thermographie infrarouge (TIR) est la science de l'acquisition et de l'analyse d'informations thermiques à l'aide de dispositifs d'imagerie thermique à distance. La norme française A 09-400 définit la thermographie infrarouge comme « Technique permettant d’obtenir au moyen d’un appareillage approprié l’image thermique d’une scène thermique dans un domaine spectral de l’infrarouge ». III. Domaine spectrale de l’infrarouge La thermographie utilise la bande spectrale infrarouge, mais on travaille généralement dans une bande spectrale qui s’étend de 2 à15 μm. Contrôle Non Destructif Hadj Brahim Boujemaa 62 ISET Siliana 2017/2018 IV. Principe La camera infrarouge capte au travers d’un milieu transmetteur les rayonnements émis par une scène thermique. Le système radiométrique convertit la puissance de rayonnement en signaux numériques ou analogiques : ceux-ci sont transcrits en température par le calculateur et transformés en points lumineux sur un écran. L’image ainsi obtenue s’appelle « Thermogramme ». Contrôle Non Destructif Hadj Brahim Boujemaa 63 ISET Siliana 2017/2018 V. Loi du rayonnement infrarouge 1. Différents types de rayonnement On appelle rayonnement incident WINCD l'ensemble des rayonnements extérieurs à un objet qui viennent le frapper. Une certaine partie du rayonnement, notée Wa, sera toujours absorbée, et l'objet cible en retiendra alors l‘énergie. Une certaine quantité, notée Wr, sera réfléchie. Cette dernière n'affectera aucunement l'objet cible. Il est enfin possible qu’une certaine proportion de rayonnement, notée Wt , traverse l’objet cible. Comme la quantité réfléchie, elle n’affecte pas l’objet. Si nous écrivons cela sous forme d'une équation mathématique, nous obtenons: Wa + Wr + Wt = WINCID = 100% 2. Loi de Kirchhoff : Le rayonnement arrivant sur le matériau peut être absorbé, réfléchi ou transmis. r+t+a=1 Contrôle Non Destructif Hadj Brahim Boujemaa 64 ISET Siliana 2017/2018 3. Rayonnement résultant Le rayonnement résultant, capté par une camera infrarouge, est constitué de la somme de tous les rayonnements qui quittent la surface d'un objet, quelles qu’en soient les sources d'origine. Il provient de trois types de sources: rayonnement de l'objet cible lui-même, du rayonnement provenant de la réflexion sur l’objet de la source de chaleur avant, et du rayonnement issu de la source de chaleur arrière traversant l'objet cible. 4. Cas des différents corps réel a. Cas général : • La plupart des matériaux sont opaques en infrarouge (c'est-a-dire qu’ils ne se laissent pas traverser par les rayons lumineux), la relation est la suivante : a + r = 1 car la transmissivité est nulle t = 0. b. Cas particulier : • Si a =1, le matériau est appelé un corps noirs (radiateur total), le matériau ne transmet et ne réfléchit rien. • Si r =1, le matériau est appelé un réflecteur parfait, le matériau ne transmet et n’absorbe rien (Ex : miroir parfait). • Si t =1, le matériau est appelé un transmetteur parfait, le matériau ne réfléchi et n’absorbe rien. (Ex : le vide) c. Corps noir: • Le corps noir est le corps de référence dans la théorie du rayonnement infrarouge Contrôle Non Destructif Hadj Brahim Boujemaa 65 ISET Siliana 2017/2018 • Un corps noir désigne un objet qui absorbe tout le rayonnement qu’il reçoit sur sa surface, quelles que soient la direction et la longueur d'onde. VI. Grandeurs d’influences 1. L'émissivité  L‘émissivité d'un matériau (souvent écrite ε), est le rapport de l‘énergie qu'il rayonne par rapport a celle qu'un corps noir qui rayonnerait à la même température. C'est donc une mesure de la capacité d'un corps à absorber et à réémettre l‘énergie rayonnée.  Ces valeurs sont comprises dans une gamme de 0 à 1 sans dimension 2. L’état du matériau En général, plus la surface du matériau est rugueuse ou oxydée, plus l’émissivité est élevée. En revanche si la surface du matériau est polie l’émissivité est faible. Matériaux T(°C) ɛ Papier 30 0.95 Bois brut 20 0.83 Béton 20 0.94 Peinture mate 20 à 100 0.95 Peinture brillante 20 à 100 0.90 Acier oxydé 100 0.74 Acier poli 100 0.07 Acier rouillé 20 0.69 Aluminium en feuille mate 100 0.69 Argent 30 0.02 Cuivre grossier 30 0.05/0.10 Fer galvanisé 30 0.25 Fonte en fusion 1300 0.28 Contrôle Non Destructif Hadj Brahim Boujemaa 66 ISET Siliana 2017/2018 3. La direction de l’émission L’émission du rayonnement infrarouge varie avec l’angle d’observation et l’émissivité reste constante jusqu’à plus ou moins 50° par rapport a la normale : au-delà, celle-ci chute fortement. 4. Température apparente réfléchie Ce paramètre permet de compenser le rayonnement réfléchi. 5. Les effets de distance VII. Classification des défauts en thermographie 1. Condition de température absolue Si le composant peut être touché par un opérateur habilité, sa température de surface ne doit dépasser le seuil limite fixé par le constructeur. Roulements à rouleaux Roulements à billes, matériaux Composants de transmission Cage plastique 120 Aluminium 120 Courroie V 60 Cage acier 300 Bronze /cuivre 175/180 Système à chaine Limitation du lubrifiant Cage bronze 300 Bronze /plomb 230 Joint feutre 100 Cadmiés 260 Système à engrenage Limitation du lubrifiant Joint caoutchouc nitrile 130 Contrôle Non Destructif Hadj Brahim Boujemaa 67 ISET Siliana 2017/2018 Défaut d'engrenage avant et après correction. 2. Condition de température différentielle, charge nominale • Le composant fonctionnant à charge nominale, est comparé à un autre travaillant dans des conditions similaires. • La température du composant de référence :  simultanément à celle du composant défectueux,  est mesurable sur une seconde image,  peut faire l’objet d’un "historique". Ecart ∆T Critère de sévérité <10°C Cela peut être un défaut. Dans l’incertitude, c’est à surveiller. 10 à 20°C Défaut 1 (avéré). Planifier une mesure corrective. 20 à 40°C Défaut 2 (sérieux). Mesures correctives urgentes, dans la semaine ou la quinzaine. >40°C Défaut 3 (critique). Intervenir immédiatement. Défaut de connexion sur un disjoncteur Contrôle Non Destructif Hadj Brahim Boujemaa 68 ISET Siliana 2017/2018 VIII. Application de la TIR Electricité Mécanique Isolation Mécanique des fluides  connecteur  équilibrage des phases.  courants de fuite.  défaut d’éléments : capacité, fusible, circuit électronique.  dérive d’un système : batteries, transformateur.  défauts de désalignement.  défauts de soupapes, clapets  dispositifs soumis à vibrations.  ensemble des systèmes soumis à des efforts.  matériau réfractaire.  pertes d’énergie.  étude comparative (gain).  infiltrations d’eau sur un bâtiment.  chimie et pétrochimie.  Élaboration du papier.  flux au travers d’un moteur.  flux de vapeur.  systèmes hydrauliques. Thermogramme d’un moteur électrique. Thermogramme d’une transmission Thermogramme d’une conduite par poulies-courroie. Contrôle Non Destructif Hadj Brahim Boujemaa 69 ISET Siliana 2017/2018 IX. Avantages et inconvénients Avantages Inconvénients • Méthode sans contact : utilisation la détection à distance. – Laisse l’utilisateur en dehors de tout danger. – N’affecte d’aucune manière la cible visée. • Mesure en deux-dimensions : – La comparaison entre les surfaces de la cible est possible. – L’image tient compte d’une excellente vue d’ensemble de la cible. – Les gradients thermiques peuvent être visualisés pour analyse. • Mesure en temps réel : – Permet des visées rapides sur des cibles stationnaires. – Permet une capture des cibles très mobiles. – Permet des captures de changements thermiques rapides.  Personnel formé  Paramètres d’influence  Equipement couteux Exemple de défaut dans une armoire électrique. Cette image thermique est composée par des niveaux de couleur, qui sont en corrélation avec les niveaux de T° mesurés (échelle des températures). Dans ce cas, par comparaison des températures des trois connexions, le thermogramme nous indique un mauvais serrage au niveau du câble droit. Contrôle Non Destructif Hadj Brahim Boujemaa 70 ISET Siliana 2017/2018 Application : Interpréter ces thermogrammes et déterminer le degré de sévérité et l’intervention à faire. Image visible et thermogramme d’une connexion à fusibles (en verres). uploads/Management/ chapitre-6-la-thermographie-infrarouge 1 .pdf