Qu'est-ce que le contrôle non destructif (END) et comment il est utilisé

Les tests font partie intégrante de la maintenance des équipements. Elle doit être effectuée pour évaluer les matériaux, les composants, la conception ou la structure des composants mécaniques. Sur la base de l'état du composant testé après les tests, les procédures utilisées peuvent être classées en tests destructifs ou en tests non destructifs.

Si le composant est endommagé ou détruit pendant le processus de test, la méthode de test utilisée est décrite comme un test destructif. En revanche, les contrôles non destructifs sont effectués sans endommager l'équipement testé.

Dans cet article, nous allons nous concentrer sur différentes applications des méthodes de contrôle non destructif.

Qu'est-ce que le contrôle non destructif ?

Les méthodes de test qui ne compromettent pas l'intégrité structurelle des pièces testées sont appelées essais non destructifs (END) . NDT utilise diverses techniques d'inspection pour évaluer les composants, individuellement ou collectivement. Il utilise différents principes dans les domaines scientifiques (physique, chimie et mathématiques) pour tester les composants.

Le CND peut également être appelé évaluation/examen non destructif (NDE) ou inspection non destructive (NDI).

Imaginons un piston en fonctionnement à l'intérieur d'un moteur qui est testé pour un défaut ou une dégradation de la matière. Le piston peut être coupé pour vérifier s'il y a des défauts à l'intérieur. Cependant, une fois testé, le piston ne peut plus être utilisé dans le moteur, même s'il s'est avéré qu'il n'était pas défectueux. Il s'agit d'une forme de test destructif .

Au lieu de l'ouvrir, le piston peut être testé par radiographie. On peut utiliser des rayonnements ionisants (rayons X, rayons gamma) pour détecter des défauts ou des dégradations de matière dans le composant. S'il réussit le test, le composant peut toujours être utilisé. Il s'agit d'une forme de contrôle non destructif .

Où est utilisé le CND ?

Le CND est utilisé pour tester la qualité des composants et l'état de la machine avant ou pendant leur utilisation active. Les tests non destructifs sont utilisés pour l'évaluation de l'état et le contrôle de la qualité dans un large éventail d'industries, notamment (mais sans s'y limiter) :

• Aérospatiale – tester les moulages
• Automobile – pour tester la durabilité des têtes de piston
• Fabrication – pour tester la qualité des composants avant leur mise en production
• Appareils médicaux – pour tester la durabilité et la composition des stents
• Militaire et défense – tests et analyses balistiques
• Emballage – pour tester la structure et les chances de fuite des colis
• Industries maritimes – pour identifier la corrosion
• Production d'électricité – pour tester les défauts liés au soudage
• Gestion des déchets – pour identifier les métaux valorisables dans les déchets
• Industrie pétrochimique – pour tester les pipelines utilisés pour le transport du pétrole

Pourquoi le CND est-il utilisé ?

L'avantage distinct du CND est la réutilisation des composants testés. En plus de cela, des tests non destructifs peuvent souvent être utilisés sur des composants encore en fonctionnement. Les appareils et l'équipement d'essai utilisés pour effectuer la plupart des méthodes d'END sont compacts et portables. Cela facilite le test des composants dans une machine en fonctionnement.

Les avantages supplémentaires de la réalisation d'essais non destructifs sont répertoriés ci-dessous :

• La réalisation d'END garantit la sécurité des composants en fonctionnement . Les composants subissent une usure normale, ce qui entraîne inévitablement des dysfonctionnements et des pannes. Le CND aide à repérer les premiers signes de dégradation et à identifier les causes des pannes d'équipement. L'équipe de maintenance peut utiliser ces informations pour effectuer une maintenance corrective et ajuster ses efforts de maintenance préventive. Tout cela permet d'améliorer la fiabilité des actifs.
• À des fins d'assurance qualité. Les méthodes CND peuvent être utilisées pour assurer la qualité du résultat de la production. L'équipe d'assurance qualité sera en mesure d'analyser rapidement si le produit est dans les limites de tolérance.
• Évaluer la durée de vie utile restante des machines. L'usure des machines est un sous-produit naturel de leurs opérations. Ils doivent être remplacés après leur durée de vie utile. Mais toutes les machines ne se dégradent pas au même rythme en raison des différentes conditions de fonctionnement et d'autres facteurs. Une inspection NDT peut aider à estimer combien de temps les machines peuvent être utilisées avant qu'il soit préférable d'acheter un remplacement.

Toutes les méthodes d'essais non destructifs ont des cas d'utilisation et des exigences uniques. Discutons-en ensuite.

Méthodes de contrôle non destructif 

Il existe une multitude d'options d'essais non destructifs disponibles. La méthode que vous allez utiliser dépend du type de composant que vous testez et de ce que vous recherchez exactement.

Certaines méthodes CND n'ont d'applications que dans des catégories de niche. Ci-dessous, nous discutons des méthodes CND les plus courantes qui ont une application plus large.

1) Inspections visuelles

Inspection visuelle à distance ( Source de l'image )

L'inspection visuelle est de loin la méthode de contrôle non destructif la plus simple. Il est souvent classé comme faisant partie des travaux d'entretien de routine. Les professionnels de la maintenance l'utilisent quotidiennement pour vérifier les signes courants d'usure. Selon son application, il peut être effectué ou non pendant le fonctionnement de la machine.

Dans les scénarios où l'accès direct à l'objet de test n'est pas disponible, des robots et des drones équipés de caméras peuvent être utilisés pour effectuer des inspections visuelles à distance.

Dans son application la plus avancée, les tests visuels sont combinés à des algorithmes d'apprentissage automatique. Ceci n'est économique que pour les tests de qualité des produits où il y a un grand volume de composants standardisés qui doivent être inspectés.

2) Tests par ultrasons

Test par ultrasons ( Source de l'image )

Les tests par ultrasons sont basés sur le principe de propagation et de réflexion des ondes sonores à haute fréquence. Il peut être utilisé pour la détection/évaluation des défauts, les mesures dimensionnelles, la caractérisation des matériaux, etc. Le test est effectué avec un récepteur et un émetteur à ultrasons.

Les ondes sonores ultrasonores sont transmises à travers le matériau testé. Le son se propage à travers le composant et se réfléchit sur la surface rigide placée à l'extrémité opposée de l'émetteur. Le temps nécessaire pour transmettre et recevoir les ondes sonores est mesuré. La variation du temps à différentes sections du composant peut être utilisée pour identifier les défauts du matériau.

Différents types de modes de test par ultrasons peuvent être utilisés pour identifier différents défauts, cavités, détérioration des matériaux, etc. Les composants mécaniques qui fonctionnent avec de lourdes charges de travail sont régulièrement testés avec des tests par ultrasons. Un bon exemple de contrôle par ultrasons est le test pour identifier les défauts et la déformation des roues et des essieux des wagons de chemin de fer.

3) Analyse des vibrations

Test de surveillance des vibrations ( Source de l'image )

L'analyse des vibrations est une méthode couramment utilisée pour surveiller l'état des composants rotatifs en fonctionnement. Le principe sous-jacent de l'analyse vibratoire est que différents matériaux ont des signatures vibratoires différentes.

Outre un appareil de mesure des vibrations, il existe différents types de capteurs qui peuvent être installés pour mesurer les vibrations. Ils sont conçus pour mesurer le déplacement, la vitesse et l'accélération, les désalignements, le jeu et les défauts similaires que les équipements rotatifs peuvent rencontrer.

L'analyse des vibrations, comme toutes les autres techniques dont nous discutons ici, fournit des données précieuses qui sont utilisées pour la surveillance de l'état et la maintenance prédictive.

4) Test de particules magnétiques

Inspection de particules magnétiques ( Source de l'image )

Le test de particules magnétiques est utilisé pour détecter les défauts près de la surface dans les matériaux ferromagnétiques. L'éprouvette est maintenue entre les deux pôles d'un électro-aimant et une suspension de particules magnétiques est versée sur l'éprouvette. Cette méthode de test est basée sur l'effet d'un champ magnétique sur les matériaux ferromagnétiques.

Les défauts à la surface du matériau seront mis en évidence car les particules magnétiques se regroupent près des défauts et des fissures. Pour une meilleure visibilité, la lumière ultraviolette est utilisée pour observer les défauts.

L'examen des particules magnétiques peut être effectué avec une machine MPI horizontale humide ou des appareils portables tels que des culasses magnétiques. Le National Board Inspection Code (NBIC) spécifie que le MT peut être utilisé pour l'inspection d'articles tels que :

• surfaces internes et externes de la chaudière et des récipients sous pression
• composants soumis à des dommages causés par le feu
• locomotive et chaudières historiques
• sécheuses Yankee
• citernes à cargaison
• navires en service de GPL
• réparations par soudure et modifications des éléments retenant la pression

5) Test de ressuage

 Test de ressuage ( Source de l'image )

Le ressuage peut être utilisé lorsque le test par particules magnétiques n'est pas réalisable. Une surface de travail propre est nécessaire pour effectuer les tests de ressuage.

Lors d'un contrôle par ressuage, un ressuage liquide est pulvérisé sur la zone à tester et laissé intact à l'air libre. Le temps nécessaire pour laisser le pénétrant agir (également appelé temps de séjour) sur la surface peut aller de 10 minutes à une heure. Cela dépend des caractéristiques du matériau testé.

Le pénétrant liquide est retiré du plan de travail avec un chiffon sec non pelucheux. Une légère application de liquide révélateur est pulvérisée sur la surface de travail testée. S'il y a des défauts sur la surface testée, le colorant liquide sera ramené à la surface après l'application du liquide révélateur.

Le ressuage est couramment utilisé pour tester les surfaces soudées et fonctionne sur le principe de l'action capillaire.

6) Test de courants de Foucault

Test par courants de Foucault ( Source de l'image )

Le test par courants de Foucault est une technique CND courante utilisée dans les scénarios de test manuels et automatisés. Il est basé sur le principe de l'induction électromagnétique.

Lorsqu'une tension électrique est appliquée aux bornes d'une bobine, elle génère un champ magnétique puissant. Lorsque du métal est introduit à l'intérieur de la bobine, le champ magnétique fluctue et le courant circulant dans le circuit augmente. Cela est dû au flux de courants de Foucault à l'intérieur du métal.

Lorsqu'il y a un défaut ou une cavité dans le matériau, la consommation de courant augmente. Le courant de Foucault doit parcourir une plus longue distance, ce qui augmente la résistance qui se manifeste par une augmentation de la consommation de courant. La variation de la consommation de courant sur différentes sections transversales du matériau peut être utilisée pour identifier l'emplacement et les dimensions du défaut.

Ce type d'examen non destructif est effectué avec un équipement de test à courants de Foucault, qui peut inclure des sondes électromagnétiques, des détecteurs de défauts de courant, des conductimètres ECT et d'autres accessoires. Ces outils sont utilisés pour effectuer différents types d'inspections électromagnétiques, telles que le balayage de surface, l'inspection du sous-sol, l'inspection des soudures, l'inspection des trous de fixation, l'inspection des tubes, la vérification du traitement thermique et le tri de la qualité des métaux.

7) Inspection aux rayons X et tomodensitométrie industrielle

TDM industriel ( Source de l'image )

Les rayons X et autres techniques de tomographie sont largement utilisés dans le domaine médical. Cependant, certaines des mêmes techniques sont également utilisées dans des applications industrielles dans le cadre d'essais non destructifs.

Les rayons X et les tomodensitogrammes peuvent être utilisés en radiographie industrielle pour voir les images détaillées du matériau testé. Les rayons X traversent les composants et l'image peut être imprimée sur un film ou visualisée en temps réel à l'aide d'un ordinateur.

La tomodensitométrie permet également de coder en couleur les différents objets en fonction des métaux composites ou des cavités présentes. Les rayons X peuvent être envoyés sous différents angles sur l'objet à tester pour obtenir des images plus détaillées. Les tests aux rayons X et la tomodensitométrie relèvent de la catégorie plus large des tests radiographiques, où différents types de rayonnements ionisants peuvent être utilisés.

8) Mentions honorables

Les sept types d'END décrits dans les sections précédentes sont couramment utilisés dans différentes industries. Cependant, il existe de nombreuses autres techniques CND utilisées dans les laboratoires scientifiques et les opérations industrielles telles que :

• Test par ondes guidées  :identification des défauts par excitation contrôlée de plusieurs ondes ultrasonores envoyées dans différentes directions.
• Tests laser : les faisceaux laser sont utilisés pour détecter les défauts des matériaux. L'holographie, la shearographie et la profilométrie sont trois techniques de test au laser.
• Test de fuite : tester les fuites par différentes méthodes telles que les tests de bulles, de changement de pression, de diode halogène et de spectromètre de masse.
• Fuite de flux magnétique : identifie les défauts des différents modèles de flux magnétique dans les matériaux ferreux.
• Test radiographique neutronique : des neutrons de basse énergie sont envoyés à travers la surface de travail au lieu de rayons X.
• Test thermique/infrarouge : cartographier la température de la surface, sur la base des rayonnements infrarouges émis.

Il y a quelque temps, nous avons compilé une liste complète des techniques de surveillance des conditions pour le magazine MRO, pour ceux qui veulent en savoir plus.

Qui effectue les contrôles non destructifs ?

Comme vous pouvez l'imaginer, les différentes méthodes CND nécessitent des techniciens avec des compétences et une expérience différentes.

Par exemple, avec un peu de formation et une bonne liste de contrôle PM, certaines inspections visuelles peuvent être effectuées même par des techniciens novices. En revanche, la tomodensitométrie industrielle nécessite des techniciens ayant une connaissance spécialisée de la radiologie et de l'équipement utilisé dans le processus de test.

Qui effectue les tests sera également déterminé par ce qui est testé :l'état des machines/des composants ou la qualité du produit.

Lorsque la qualité de sortie d'une ligne de production doit être testée, l'équipe d'assurance qualité peut être responsable de la conduite des END.

Dans la plupart des autres scénarios, les tests sont effectués par l'équipe de maintenance. Dans certains cas, les équipementiers peuvent être chargés d'effectuer des tests CND selon un calendrier prédéfini. Dans les deux scénarios, les organisations peuvent utiliser un logiciel de GMAO pour planifier les intervalles de test et enregistrer les données de test. Lorsque les tests sont effectués par des machines équipées de capteurs, la GMAO peut être utilisée pour analyser les données en temps réel entrantes et déclencher automatiquement des alertes lorsqu'elle détecte des signes de détérioration.

L'American Society for Nondestructive Testing (ASNT) est la pionnière de l'accréditation des techniciens qualifiés. Ils proposent divers cours de formation en END, organisent des examens, délivrent des certificats et accréditent différentes organisations. Les détails sont fournis sur le site Web de l'ASNT.

L'avenir des contrôles non destructifs

Le grand nombre d'essais non destructifs qui ont été développés au fil des ans témoigne de l'utilité de ces méthodes. Vérifier l'état de la machine sans l'endommager et sans nécessairement avoir besoin de l'arrêter sont deux avantages considérables, en particulier dans un environnement de production.

À mesure que l'adoption des analyses prédictives et prescriptives continue de croître, l'utilisation des END augmentera également. Les algorithmes ont besoin d'un volume élevé de données précises sur l'état des machines pour prévoir les pannes et proposer des solutions. Il n'y a pas de meilleur moyen d'y parvenir que d'utiliser des capteurs de surveillance de l'état et des tests non destructifs.

2 commentaires

• Kadhim.A.Hubeatir 28 octobre 2021, 6h22

  Que diriez-vous d'utiliser le rayonnement laser comme nouvelle méthode en CND.

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• Senko 4 novembre 2021, 6h17

  Il ne s'agit pas d'une liste complète des méthodes CND, mais de celles que nous avons trouvées les plus populaires. Nous pourrions mettre à jour l'article à une date ultérieure avec plus de méthodes CND !

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