Essai non destructif (END) : méthodes complètes et applications

Qu'est-ce que l'essai non destructif (END) ?

L'essai non destructif (END) est une technique d'essai et d'analyse utilisée par l'industrie pour évaluer les propriétés d'un matériau, composant, structure, ou système pour différences caractéristiques ou défauts de soudure et discontinuités sans causer de dommage à la pièce originale. L'END est aussi appelé examen non destructif (END), inspection non destructive (IND), et évaluation non destructive (END).

Sur le terrain, END est souvent utilisé comme terme parapluie pour désigner les méthodes d'inspection non destructives, outils d'inspection, ou même tout le domaine des inspections non destructives.

Pour applications commerciales, sujet principal de cet article et de notre travail chez Flyability, l'objectif de l'END est d'assurer que les infrastructures critiques sont correctement maintenues pour éviter accidents catastrophiques.

Bien que les méthodes END soient typiquement associées à des cas d'usage industriels, comme inspecter points faibles dans une chaudière d'une raffinerie pétrolière, les usages en médecine sont en fait parmi les plus courants.

Par exemple, une future mère faisant une échographie pour vérifier la santé de son bébé serait un cas d'usage END, de même qu'une radiographie ou IRM pour en savoir plus sur une blessure.

Mais il est important de noter que l'END n'exige pas nécessairement l'utilisation d'outils spéciaux, ni d'outils du tout.

Par exemple, quand des inspecteurs en milieu industriel examinent l'extérieur d'un vase sous pression à l'œil nu, cela relève de l'END, car ils collectent des données sur l'état de la chaudière sans l'endommager. D'un autre côté, utiliser un outil sophistiqué comme un capteur ultrasonique pour chercher des défauts dans un matériau ou actif serait aussi appelé END.

Quel que soit le cas d'usage spécifique, la caractéristique commune sous-jacente est la collecte de données de manière non intrusive.

Essai destructif vs. Essai non destructif

Avant d'aller plus loin, clarifions qu'il existe des méthodes pour tester les matériaux qui les altèrent, voire les endommagent ou détruisent.

L'utilisation de ces méthodes s'appelle Essai Destructif.

En essai destructif, un morceau du matériau peut être gratté pour analyse ou altéré d'une façon sur site.

Voici quelques exemples :

• Macrographie. Teste une petite section d'un matériau soudé en la polissant et l'attaquant pour examen.
• Essai de traction. Aussi appelé essai de tension, technique destructive utilisant une tension contrôlée appliquée à un échantillon pour voir sa réaction. Tension pour tester certaines charges/conditions ou point de rupture.
• Essai de flexion 3 points. Examine la solidité et flexibilité (ductilité) d'un matériau en prenant un échantillon (provette) et le pliant en 3 points à un angle spécifié.

Codes et normes END

Les techniques END peuvent servir pour toutes sortes d'inspections. Mais les plus importantes sont celles d'actifs comme chaudières et vases sous pression, incroyablement dangereux s'ils ne sont pas bien maintenus.

Comme la maintenance de ces actifs est cruciale pour la sécurité de ceux travaillant à proximité (ou à distance, pour centrales nucléaires), la plupart des pays ont des lois exigeant le respect de codes et normes d'inspection spécifiques lors des inspections.

Ces normes et codes exigent généralement des inspections périodiques suivant des directives précises. Pour les actifs à plus grand risque, ces inspections doivent être menées par un inspecteur certifié et approuvées par un témoin certifié travaillant pour un organisme d'inspection formel.

Voici les organisations les plus suivies mondialement pour créer normes et codes END :

• API (American Petroleum Institute)
• ASME (American Society for Mechanical Engineers)
• ASTM (American Society for Testing and Materials)
• ASNT (American Society For Nondestructive Testing)
• COFREND (Comité Français pour les Études en Essais Non Destructifs)
• Groupe CSA (Association canadienne de normalisation)
• CGSB (Commission des normes générales du Canada)

Pourquoi utiliser l'END ?

Voici les principales raisons pour lesquelles tant d'entreprises utilisent l'END dans le monde :

• Économies. La réponse la plus évidente : l'END est plus attractif que l'essai destructif car il permet au matériau ou objet examiné de survivre intact, économisant argent et ressources.
• Sécurité. L'END est aussi attractif car presque toutes les techniques END (sauf radiographie) sont inoffensives pour les personnes.
• Efficacité. Les méthodes END permettent une évaluation approfondie et relativement rapide des actifs, cruciale pour assurer sécurité et performance continues sur un chantier.
• Précision. Les méthodes END se sont avérées précises et prévisibles, qualités recherchées pour des procédures de maintenance assurant sécurité du personnel et longévité des équipements.

« L'essai non destructif est le sang vital d'une installation bien gérée. Les techniques END et résultats reproductibles dépendent de techniciens hautement formés avec expérience et intégrité. Les méthodes END industrielles et l'interprétation des résultats sont effectuées par des professionnels certifiés.

Non seulement le technicien doit être certifié dans une méthode END spécifique, mais il doit aussi savoir utiliser l'équipement pour collecter les données. Comprendre capacités et limites de l'équipement fait la différence entre une décision d'acceptation ou de rejet. »

Les 8 méthodes END les plus courantes

Il existe plusieurs techniques en END pour collecter divers types de données, chacune nécessitant ses propres outils, formation, et préparation.

Certaines techniques permettent une inspection volumétrique complète d'un objet, d'autres seulement une inspection de surface. De même, certaines méthodes END ont des degrés de succès variables selon le type de matériau, et certaines techniques comme l'END par particules magnétiques ne fonctionnent que sur matériaux spécifiques (magnétisables).

Voici les huit techniques END les plus couramment utilisées :

1. END Visuel (VT)
2. END Ultrasonore (UT)
3. END Radiographique (RT)
4. END Courants de Foucault (ET)
5. END Particules Magnétiques (MT)
6. END Émission Acoustique (AE)
7. END Liquide Pénétrant (PT)
8. Essai d'Étanchéité (LT)

1. Essai Visuel (VT)

Définition : L'Essai Visuel Non Destructif est l'acte de collecter des données visuelles sur l'état d'un matériau. L'essai visuel est la façon la plus basique d'examiner un matériau ou objet sans l'altérer.

Comment réaliser un essai visuel :

L'essai visuel peut se faire à l'œil nu, par inspecteurs examinant visuellement matériaux ou actifs. Pour essai visuel en intérieur, inspecteurs utilisent lampes torches pour ajouter de la profondeur à l'objet examiné. L'essai visuel peut aussi se faire avec un outil IVI (Inspection Visuelle à Distance), comme une caméra d'inspection. Pour placer la caméra, inspecteurs END peuvent utiliser un robot ou drone, ou simplement la suspendre à une corde.

2. Essai Ultrasonore (UT)

Définition : L'Essai Ultrasonore Non Destructif est le processus de transmission d'ondes sonores de haute fréquence dans le matériau pour identifier changements dans ses propriétés.

Comment réaliser un essai ultrasonore :

En général, l'essai ultrasonore utilise des ondes sonores pour détecter défauts ou imperfections sur la surface du matériau créé.

Une des méthodes les plus courantes est l'écho d'impulsion. Avec cette technique, inspecteurs introduisent des sons dans le matériau et mesurent l'écho (réflexions sonores) produit par imperfections de surface alors qu'elles reviennent vers un récepteur.

Voici d'autres types d'essai ultrasonore :

1. Essai Ultrasonore à Réseau Phasé (PAUT)
2. Essai Ultrasonore Automatisé (AUT)
3. Diffraction par Temps de Vol (TOFD)

3. Essai Radiographique (RT)

Définition : L'Essai Radiographique Non Destructif est l'acte d'utiliser rayonnement gamma ou X sur matériaux pour identifier imperfections.

Comment réaliser l'essai radiographique END :

L'essai radiographique dirige le rayonnement d'un isotope radioactif ou générateur de rayons X à travers le matériau testé sur un film ou autre détecteur. Les lectures du détecteur créent un radiogramme, révélant les aspects sous-jacents du matériau inspecté.

L'essai radiographique peut révéler des aspects difficiles à détecter à l'œil nu, comme des altérations de densité.

4. Essai par Courants de Foucault (Électromagnétique) (ET)

Définition : L'Essai par Courants de Foucault Non Destructif est un type d'essai électromagnétique utilisant des mesures de la force des courants électriques (courants de Foucault) dans un champ magnétique entourant le matériau pour déterminer des caractéristiques du matériau, incluant localisation des défauts.

Comment réaliser l'essai par courants de Foucault :

Pour réaliser l'essai, inspecteurs examinent le flux de courants de Foucault dans le champ magnétique entourant un matériau conducteur pour identifier interruptions causées par défauts ou imperfections dans le matériau.

5. Essai par Particules Magnétiques (MT)

Définition : L'Essai par Particules Magnétiques Non Destructif est l'acte d'identifier imperfections dans un matériau en examinant perturbations dans le flux du champ magnétique dans le matériau.

Comment réaliser l'essai par particules magnétiques :

Pour utiliser l'essai par particules magnétiques, inspecteurs induisent d'abord un champ magnétique dans un matériau hautement sensible à l'aimantation. Après induction, la surface du matériau est recouverte de particules de fer, révélant perturbations dans le flux du champ magnétique. Ces perturbations créent des indicateurs visuels pour la localisation d'imperfections dans le matériau.

6. Essai par Émission Acoustique (AE)

Définition : L'Essai par Émission Acoustique Non Destructif est l'acte d'utiliser des émissions acoustiques pour identifier défauts et imperfections possibles dans un matériau.

Comment réaliser l'essai par émission acoustique :

Inspecteurs menant des essais par émission acoustique examinent les matériaux pour des rafales d'énergie acoustique, aussi appelées émissions acoustiques, causées par défauts dans le matériau. Intensité, localisation, et temps d'arrivée peuvent être examinés pour révéler informations sur défauts possibles dans le matériau.

7. Essai par Liquide Pénétrant (PT)

Définition : L'Essai par Liquide Pénétrant Non Destructif désigne le processus d'utilisation d'un liquide pour enduire le matériau et chercher des ruptures dans le liquide pour identifier imperfections dans le matériau.

Comment réaliser l'essai par pénétrant :

Inspecteurs menant un essai par pénétrant enduisent d'abord le matériau testé d'une solution contenant un colorant visible ou fluorescent. Inspecteurs enlèvent ensuite l'excès de solution de la surface du matériau en laissant la solution dans les défauts qui « cassent » la surface du matériau.

Après cela, inspecteurs utilisent un révélateur pour extraire la solution des défauts, puis utilisent lumière ultraviolette pour révéler imperfections (pour colorants fluorescents). Pour colorants ordinaires, la couleur apparaît dans le contraste entre pénétrant et révélateur.

8. Essai d'Étanchéité (LT)

Définition : L'Essai d'Étanchéité Non Destructif désigne le processus d'étude des fuites dans un vase ou structure pour identifier défauts.

Comment réaliser l'essai d'étanchéité :

Inspecteurs peuvent détecter fuites dans un vase en utilisant mesures avec manomètre, tests à bulles de savon, ou dispositifs d'écoute électronique, entre autres.

Où l'essai non destructif est-il utilisé ?

Selon la définition de l'END, on pourrait dire qu'il est utilisé dans presque toutes les industries, puisque les inspections visuelles (formalisées ou non) ont lieu dans presque tous les lieux de travail sous une forme ou autre.

Cela dit, il y a des industries spécifiques qui requièrent l'END et ont formalisé des processus pour son usage, comme codifié par les organisations listées plus haut (API, ASME).

Ces industries incluent :

• Pétrole & Gaz
• Production d'énergie
• Chimie
• Mines
• Aérospatial
• Automobile
• Maritime
• Mines

Comment les drones peuvent aider l'END

Ces dernières années, les drones équipés de caméras sont devenus un autre outil couramment utilisé en END pour collecter des données visuelles.

En raison de limitations technologiques, pendant un temps les drones ne pouvaient fournir que des données visuelles supplémentaires aux inspecteurs, mais ne pouvaient remplacer les inspecteurs collectant physiquement les données visuelles eux-mêmes.

Cependant, avec l'amélioration de la technologie des drones, les inspecteurs ont pu les utiliser de plus en plus comme outils IVI, dans certains cas remplaçant complètement le besoin de collecter manuellement les données visuelles.

Voici deux façons principales dont les drones aident l'END aujourd'hui :

Sécurité

En éliminant le besoin pour les inspecteurs d'entrer dans des espaces dangereux pour collecter des données visuelles, les drones améliorent la sécurité au travail.

Pour inspections extérieures d'actifs comme lignes électriques ou tours, utiliser un drone réduit le temps qu'une personne doit physiquement passer dans les airs sur la tour ou la ligne.

Pour inspections intérieures d'actifs comme vases sous pression ou chaudières, utiliser un drone comme l'Elios 2 pour collecter des données visuelles signifie que l'inspecteur n'a pas à entrer dans un espace confiné, réduisant significativement l'exposition au risque.

Économies

Les drones aident les entreprises à améliorer leur ROI en scénarios intérieurs et extérieurs, mais les économies sont surtout significatives pour inspections intérieures.

Utiliser un drone professionnel d'intérieur au lieu d'envoyer un inspecteur collecter manuellement des données visuelles signifie que les entreprises économisent sur la construction et le démontage d'échafaudages, et réduisent les temps d'arrêt associés, dans certains cas de un à deux jours.

FAQ

Qu'est-ce que l'essai non destructif ?

L'essai non destructif (END) est le processus d'inspection, test, ou évaluation de matériaux, composants, ou assemblages pour discontinuités, ou différences de caractéristiques sans détruire l'aptitude au service de la pièce ou du système. En d'autres termes, quand l'inspection ou test est terminé, la pièce peut encore être utilisée.

Que signifie END ?

END signifie Essai Non Destructif. Cela désigne un ensemble de méthodes d'inspection permettant aux inspecteurs d'évaluer et collecter données sur un matériau, système, ou composant sans l'altérer définitivement.

À quoi sert l'END ?

L'essai non destructif (END) est une technique d'essai et d'analyse utilisée par l'industrie pour évaluer les propriétés d'un matériau, composant, structure, ou système pour différences caractéristiques ou défauts de soudure et discontinuités sans causer de dommage à la pièce originale.

L'END est-il une bonne carrière ?

L'END est utilisé dans une très large gamme d'industries : Pétrole & Gaz, Aérospatial, Énergie, Électrique, Nucléaire, Transport, et opportunités d'emploi sont virtuellement illimitées. Une carrière en END est extrêmement dynamique, où formation à jour est une nécessité.

Quels sont les types d'essai non destructif ?

Les 8 méthodes END les plus courantes :

• END Visuel (VT)
• END Ultrasonore (UT)
• END Radiographique (RT)
• END Courants de Foucault (ET)
• END Particules Magnétiques (MT)
• END Émission Acoustique (AE)
• END Colorant Pénétrant (PT)
• Essai d'Étanchéité (LT)

Quelles sont les 3 méthodes d'essai destructif ?

Les types les plus courants de méthodes d'essai destructif sont : essai en environnement agressif, essai de corrosion, essai de fracture et mécanique.

Pourquoi l'essai non destructif est-il utilisé ?

L'essai non destructif est réalisé pour s'assurer que les composants ou matériaux utilisés ne sont pas endommagés ou défectueux et sont aptes à être utilisés par le personnel. Le résultat peut montrer si les composants doivent être réparés ou s'ils sont sûrs pour l'exploitation.

Qu'est-ce que l'essai destructif et non destructif ?

La différence : l'essai destructif endommage l'éprouvette testée. En contraste, pendant l'essai non destructif (END), l'objet testé ne subit aucun dommage physique et peut être utilisé en exploitation active après le test.

Comment l'essai non destructif est-il fait ?

Méthodes END actuelles : Essai Émission Acoustique (AE), Essai Électromagnétique (ET), Méthodes Essai Laser (LM), Essai d'Étanchéité (LT), Fuite Magnétique (MFL), Essai Liquide Pénétrant (PT), Essai Particules Magnétiques (MT), Essai Radiographique Neutronique (NR), Essai Radiographique (RT), Essai Thermique/Infrarouge (IR).

Que signifie Essai Destructif (ED) ?

L'essai destructif (ED) est une forme d'analyse objective impliquant l'application d'un test pour dégrader un matériau particulier afin de déterminer ses propriétés physiques, comme propriétés mécaniques : résistance, ténacité, flexibilité, dureté.

Quel est un exemple d'essai destructif ?

Cela inclut différents types de méthodes d'essai destructif : essais de traction, flexion, impact Charpy, chute de poids Pelini, pelage, crash, pression, fracture.

Pourquoi l'essai ultrasonore est-il utilisé ?

L'essai ultrasonore (UT) est une méthode d'essai non destructif utilisant des ondes sonores pour détecter fissures et défauts dans pièces et matériaux. Peut aussi déterminer l'épaisseur d'un matériau, comme mesurer l'épaisseur de paroi d'un tube.

L'essai de dureté est-il non destructif ?

L'essai de dureté est un test non destructif relativement simple et peu coûteux réalisable sur surface extérieure de matériaux ou soudures. Bien qu'il ne trouve généralement pas de défauts, il peut montrer que le matériau ou les soudures ne sont pas devenus trop fragiles pendant soudage ou traitement thermique.

Comment l'essai destructif est-il fait ?

L'essai destructif est accompli en forçant le matériau à échouer sous divers facteurs de charge. La méthode est utilisée pour trouver propriétés mécaniques : résistance à la traction, limite d'élasticité, dureté, ténacité à l'impact, allongement, etc.

Comment fonctionne l'essai ultrasonore de soudure ?

Essai Ultrasonore de Soudure pour Énergies Alternatives

• Un jauge ultrasonore transmet un faisceau d'énergie ultrasonore haute fréquence dans le composant ou matériau.
• Le faisceau ultrasonore pénètre la totalité du composant ou matériau.
• Ensuite, deux signaux audibles résultent du jauge, alertant le testeur.

Qu'est-ce qu'une méthode destructive ?

Les méthodes destructives sont typiquement utilisées pour déterminer propriétés physiques d'un produit particulier qui sera produit en masse. Cela assure de savoir la durabilité d'un article avant qu'il n'atteigne le marché.