Contrôle non destructif
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Le Contrôle Non Destructif (C.N.D.) est un ensemble de méthodes qui permet de caractériser l'état d'intégrité de structures industrielles, sans les dégrader, soit au cours de la production (les pièces qui sortent des fonderies ne sont jamais exemptes de défaut), soit en cours d'utilisation (apparition de défaut). Il faut donc déterminer (à la casse, de façon empirique) quelle taille de défaut est acceptable et ensuite pouvoir les détecter, sans casser la pièce, et la remplacer si besoin (Les besoins se situent au niveau de l'interaction entre l'individu et l'environnement. Il est souvent fait un classement des besoins humains en trois grandes...) est. On parle aussi d'Essais Non Destructifs ou d'Examen Non Destructifs (E.N.D.).

Ces méthodes sont très utilisées dans :

  • l'industrie automobile (Une automobile, ou voiture, est un véhicule terrestre se propulsant lui-même à l'aide d'un moteur. Ce véhicule est conçu pour le transport terrestre de personnes ou de marchandises, elle est équipée en...) (contrôle des blocs moteurs) ;
  • l'industrie navale (contrôle des coques) ;
  • l'aéronautique (L'aéronautique inclut les sciences et les technologies ayant pour but de construire et de faire évoluer un aéronef dans l'atmosphère terrestre.) (poutres, ailes d'avion (Un avion, selon la définition officielle de l'Organisation de l'aviation civile internationale (OACI), est un aéronef plus lourd que l'air, entraîné par...), nombreuses pièces moteurs (Un moteur est un dispositif transformant une énergie non-mécanique (éolienne, chimique, électrique, thermique par exemple) en une énergie mécanique ou...), trains d'atterrissage (L’atterrissage désigne, au sens étymologique, le fait de rejoindre la terre ferme. Le terme recouvre cependant des notions différentes suivant qu'il est...), etc.) ;
  • l'aérospatiale (L'aérospatiale (nom commun féminin singulier) est une discipline scientifique qui rassemble les techniques de l'aéronautique (déplacement dans l'atmosphère, utilisant des avions ou des...) et l'armée (dont la totalité des programmes sont confidentiels ou secret défense) ;
  • l'industrie de l'énergie (Dans le sens commun l'énergie désigne tout ce qui permet d'effectuer un travail, fabriquer de la chaleur, de la lumière, de produire un mouvement.) (réacteurs, chaudières, tuyauterie, turbines, etc.) ;
  • le ferroviaire en fabrication et en maintenance notamment pour les organes de sécurité (essieux, roues (La roue est un organe ou pièce mécanique de forme circulaire tournant autour d'un axe passant par son centre.), bogies);
  • autres (fabrication de mousquetons d'escalade, ouvrages d'art, etc.) ;

Et en règle générale dans tous les secteurs produisant :

  • des pièces à coût de production élévé en quantité (La quantité est un terme générique de la métrologie (compte, montant) ; un scalaire, vecteur, nombre d’objets ou d’une autre manière de dénommer la valeur d’une...) faible (nucléaire, pétrochimique...) ;
  • des pièces dont la fiabilité (Un système est fiable lorsque la probabilité de remplir sa mission sur une durée donnée correspond à celle spécifiée dans le cahier des charges.) de fonctionnement est critique (BTP, nucléaire (Le terme d'énergie nucléaire recouvre deux sens selon le contexte :), canalisation (Une canalisation, ou un pipeline (de l'anglais) est une conduite destinée à l'acheminement de matières gazeuses, liquides, solides ou polyphasiques, d'un endroit à un autre. Le...) de gaz (Un gaz est un ensemble d'atomes ou de molécules très faiblement liés et quasi-indépendants. Dans l’état gazeux, la matière n'a pas de forme propre ni de volume...)...).

En France, la majorité des agents qui effectuent ces contrôles sont certifiés par la COnfédération FRançaise pour les Essais Non Destructifs (COFREND) selon un principe de tierce partie. Les modalités de certification sont régies par la norme (Une norme, du latin norma (« équerre, règle ») désigne un état habituellement répandu ou moyen...) française et européenne NF EN 473 intitulée : "Essais non destructifs, qualification et certification du personnel END. Cette norme a été écrite en avril 1993 et révisée en décembre 2000.

Pour les pièces destinées à l'industrie aérospatiale (aéronautique et espace), les C.N.D. sont considérés comme des procédés spéciaux (Le terme de « procédés spéciaux » est principalement utilisé dans la norme aéronautique EN 9100.) au sens (SENS (Strategies for Engineered Negligible Senescence) est un projet scientifique qui a pour but l'extension radicale de l'espérance de vie humaine. Par une évolution progressive allant du ralentissement du vieillissement, suivi de son...) de la norme EN 4179 et doivent être qualifiés comme tels. En France ces certifications sont gérées par le Comité Sectoriel Aérospatial de Certification (COSAC)((lien)) pour le compte de la COFREND. L'EN 4179 est identique à la norme américaine NAS 410.

Pour la maintenance ferroviaire, le Comité Ferroviaire de Certification pour la Maintenance (CFCM) assure la certification COFREND des opérateurs du secteur (SNCF, RATP (La Régie autonome des transports parisiens (RATP) est une entreprise publique désignée par le STIF pour assurer la gestion du métro et d'autres transports urbains de Paris et de sa proche...), wagons,...) selon l'EN 473.

Principes généraux

Quelle que soit la méthode adoptée, on peut représenter la mise en œuvre d'un système CND suivant le synoptique suivant :

La cible se caractérise par un ensemble (En théorie des ensembles, un ensemble désigne intuitivement une collection d’objets (les éléments de l'ensemble), « une multitude...) de paramètres que l'on va chercher à estimer afin de former un diagnostic (Le diagnostic (du grec δι?γνωση, diágnosi, à partir de δια-, dia-, „par, à travers,...) d'intégrité. La mise en œuvre d'un système CND adéquat va permettre de produire un certain nombre (La notion de nombre en linguistique est traitée à l’article « Nombre grammatical ».) de signaux qui sont fonction des paramètres recherchés. Une étape " d'inversion ", plus ou moins compliquée, est bien souvent nécessaire afin de retrouver les paramètres initiaux de la pièce.

Différentes méthodes de contrôle (Le mot contrôle peut avoir plusieurs sens. Il peut être employé comme synonyme d'examen, de vérification et de maîtrise.)

La norme EN 473 définit un certain nombre de symboles pour les méthodes usuelles (cf. tableau).
Ces symboles correspondent généralement à l'abréviation de la désignation anglaise de la méthode, par exemple, le symbole PT pour le ressuage vient de Penetrant Testing.

Méthode END symbole
Emission acoustique (L’acoustique est une branche de la physique dont l’objet est l’étude des sons et des ondes mécaniques. Elle fait appel aux phénomènes ondulatoires et...) AT
Courants de Foucault (On appelle courants de Foucault les courants électriques créés dans une masse conductrice, soit par la variation au cours du temps d'un champ magnétique extérieur traversant...) ET
Etanchéité LT
Magnétoscopie MT
Ressuage PT
Radiographie (La radiographie est l'ensemble des techniques permettant de réaliser des clichés à l'aide de rayons X des structures internes d'un patient ou d'un composant mécanique (la radiographie en...) RT
Ultrasons UT
Examen visuel VT
Interférométrie (L'interférométrie est une méthode de mesure qui exploite les interférences intervenant entre plusieurs ondes cohérentes entre elles.) de Speckle ST
Thermographie (L'AFNOR définit la thermographie comme la « technique permettant d'obtenir, au moyen d'un appareillage approprié, l'image thermique d'une scène thermique observée dans un domaine spectral de l'infrarouge ».) IT

Le contrôle par ressuage (PT)

C'est une méthode destinée à révéler la présence de discontinuités ouvertes en surface (Une surface désigne généralement la couche superficielle d'un objet. Le terme a plusieurs acceptions, parfois objet géométrique, parfois...) de pièces métalliques, essentiellement, mais aussi en céramique (Premier « art du feu » à apparaître (avant la métallurgie et le travail du verre), la céramique désigne l’ensemble des objets fabriqués en terre qui ont subi une transformation physico-chimique...). Elle consiste à badigeonner (par immersion ou par pulvérisation (Le terme de pulvérisation a été introduit en 1975 par J. M. Steele dans sa thèse de doctorat, à l'université Stanford.) électrostatique (L'électrostatique traite des charges électriques immobiles et des forces qu'elles exercent entre elles, c’est-à-dire de leurs interactions.), parfois mais rarement, au pinceau) la cible avec un liquide (La phase liquide est un état de la matière. Sous cette forme, la matière est facilement déformable mais difficilement compressible.) fluorescent ou coloré en rouge (La couleur rouge répond à différentes définitions, selon le système chromatique dont on fait usage.), qui pénètre dans les discontinuités. Après nettoyage de la cible, un révélateur est appliqué et, en faisant " ressuer " le liquide resté dans les fissures, va les révéler.

Cette méthode semble très simple à mettre en œuvre et elle est sensible aux discontinuités ouvertes. On peut mettre en évidence des discontinuités de 1 µm d'ouverture, 100 fois plus fines qu'un cheveu. Par contre, elle n'est pas automatisable et les résultats restent à l'appréciation de l'opérateur (Le mot opérateur est employé dans les domaines :). De plus, elle nécessite l'utilisation de produits non récupérables, voire contaminés après utilisation (ex. : centrale nucléaire : on essaie de réduire le volume (Le volume, en sciences physiques ou mathématiques, est une grandeur qui mesure l'extension d'un objet ou d'une partie de l'espace.) des déchets), mais cette méthode est irremplaçable pour la mise en évidence de discontinuités débouchantes, quel que soit leur emplacement, quelle que soit leur orientation (Au sens littéral, l'orientation désigne ou matérialise la direction de l'Orient (lever du soleil à l'équinoxe) et des points cardinaux (nord de la boussole) ;).

La radiographie (RT)

Cette méthode présente l'avantage de fournir des images directement exploitables, l'étape d'inversion peut être extrêmement réduite et la résolution spatiale excellente. Toutefois, l'interprétation des images demande un fort niveau d'expertise de la part de l'opérateur. De plus, cette méthode est extrêmement coûteuse et impose des conditions de sécurité pour l'opérateur et l'environnement (L'environnement est tout ce qui nous entoure. C'est l'ensemble des éléments naturels et artificiels au sein duquel se déroule la vie humaine. Avec les enjeux écologiques actuels, le terme environnement tend actuellement à prendre une...), qui rendent son utilisation en industrie difficile. Le contrôle à l'aide des rayons X est particulièrement utilisé pour contrôler les soudures en micro-électronique (La micro-électronique est une spécialité du domaine de l'électronique.).

Les ultrasons (UT)

Le contrôle par ultrasons est basé sur la transmission, la réflexion et l'absorption ( En optique, l'absorption se réfère au processus par lequel l'énergie d'un photon est prise par une autre entité, par exemple, un atome qui fait une transition entre...) d'une onde (Une onde est la propagation d'une perturbation produisant sur son passage une variation réversible des propriétés physiques locales. Elle transporte de l'énergie sans transporter de...) ultrasonore se propageant dans la pièce à contrôler. Le train (Un train est un véhicule guidé circulant sur des rails. Un train est composé de plusieurs voitures (pour transporter des personnes) et/ou de plusieurs wagons...) d'onde émis se réfléchit dans le fond de la pièce et sur les défauts puis revient vers le transducteur (Un transducteur est un dispositif convertissant une grandeur physique en une autre.) (qui joue (La joue est la partie du visage qui recouvre la cavité buccale, fermée par les mâchoires. On appelle aussi joue le muscle qui sert principalement...) souvent le rôle d'émetteur et de récepteur). L'interprétation des signaux permet de positionner le défaut. Cette méthode présente une résolution spatiale élevée et la possibilité de trouver des défauts en profondeur. L'étape d'inversion est simple, du moins pour les pièces géométriquement et matériellement simples. Par contre, c'est une méthode lente (La Lente est une rivière de la Toscane.) car il faut faire un balayage mécanique (Dans le langage courant, la mécanique est le domaine des machines, moteurs, véhicules, organes (engrenages, poulies, courroies, vilebrequins, arbres de transmission, pistons, ...), bref, de tout ce qui produit ou transmet un...) exhaustif de la pièce. Il est d'ailleurs souvent nécessaire de contrôler plusieurs surfaces de la pièce pour pouvoir faire une représentation tridimensionnelle des défauts.

La thermographie

Les méthodes de contrôle thermique (La thermique est la science qui traite de la production d'énergie, de l'utilisation de l'énergie pour la production de chaleur ou de froid,...) consistent à exciter un matériau (Un matériau est une matière d'origine naturelle ou artificielle que l'homme façonne pour en faire des objets. C'est donc une matière de base...) ou une structure par un apport d'énergie (mécanique, photonique, chauffage (Le chauffage est l'action de transmettre de l'énergie thermique à un objet, un matériau.) par induction, air (L'air est le mélange de gaz constituant l'atmosphère de la Terre. Il est inodore et incolore. Du fait de la diminution de la pression de l'air avec l'altitude, il est nécessaire de pressuriser les cabines...) chaud...). La diffusion (Dans le langage courant, le terme diffusion fait référence à une notion de « distribution », de « mise à disposition » (diffusion...) de la chaleur (Dans le langage courant, les mots chaleur et température ont souvent un sens équivalent : Quelle chaleur !) dans le matériau et l'impact qu'elle a sur la distribution de température (La température est une grandeur physique mesurée à l'aide d'un thermomètre et étudiée en thermométrie. Dans la vie...) de surface renseignent sur les propriétés thermophysiques des matériaux (Un matériau est une matière d'origine naturelle ou artificielle que l'homme façonne pour en faire des objets.) et sur d'éventuels défauts. Les principaux avantages de l'ensemble de ces méthodes résident dans la possibilité d'effectuer un contrôle sans contact et automatisable. Les inconvénients sont liés à la lenteur du contrôle, au coût de l'investissement et à la difficulté de mise en œuvre des étapes d'inversion pour établir le diagnostic.

La magnétoscopie (MT)

La magnétoscopie est une technique de contrôle non destructif (Le Contrôle Non Destructif (C.N.D.) est un ensemble de méthodes qui permet de caractériser l'état d'intégrité de structures industrielles, sans les dégrader, soit au...) qui consiste à créer un flux (Le mot flux (du latin fluxus, écoulement) désigne en général un ensemble d'éléments (informations / données, énergie, matière, ...) évoluant dans un sens commun. Plus précisément le terme est employé dans les domaines...) magnétique intense à l’intérieur d’un matériau ferromagnétique.

Lors de la présence d’un défaut sur son chemin, le flux magnétique est dévié et crée une fuite qui, en attirant les particules (colorées ou fluorescentes) d’un produit révélateur, fournit une signature particulière caractéristique du défaut.

Les méthodes couplées

Récemment, des méthodes couplées ont vu le jour (Le jour ou la journée est l'intervalle qui sépare le lever du coucher du Soleil ; c'est la période entre deux nuits, pendant laquelle les rayons du Soleil éclairent...), et pour certaines sont encore dans le domaine de la recherche : les méthodes électromagnétiques acoustiques, électromagnétiques ultrasonores ou magnéto-optiques.

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