Les appareils à pression, tels que les tuyauteries en acier des chaudières et leurs composants, présentent souvent des défauts difficiles à détecter, comme des manques de fusion ou de pénétration, des inclusions de laitier, des porosités, des fissures, etc. dans les soudures. Il est impossible de réaliser des contrôles destructifs sur chaque chaudière ou appareil à pression pour déterminer l'emplacement, la taille et la nature de ces défauts. Par conséquent, il est nécessaire d'utiliser des méthodes de contrôle non destructif. Autrement dit, sans endommager la structure, des méthodes physiques permettent d'inspecter et de mesurer les variations des grandeurs physiques de la pièce ou de la structure afin d'en déduire son organisation interne et ses défauts.
Équipement de contrôle non destructif pour les tubes en acier
L'objectif des essais non destructifs est :
(1) Améliorer le processus de fabrication et assurer la qualité du produit.
(2) Dans le processus de fabrication du produit, les défauts peuvent être découverts à l'avance pour éviter la mise au rebut du produit, ce qui permet d'économiser du temps et des dépenses et de réduire le coût de fabrication du produit.
(3) Améliorer la fiabilité du produit, garantir sa sécurité et éviter les accidents. Appliquer des essais non destructifs à tous les aspects de la conception, de la fabrication, de l'installation, de l'utilisation et de la maintenance du produit ; grâce à une série d'essais, déterminer la qualité de la conception, des matières premières, du processus de fabrication et du fonctionnement, identifier les facteurs susceptibles de causer des dommages et les corriger afin d'améliorer la fiabilité du produit.
Les méthodes de contrôle non destructif les plus courantes comprennent le contrôle radiographique, le contrôle par ultrasons, le contrôle par magnétoscopie, le contrôle par ressuage et le contrôle par courants de Foucault. On peut également citer la détection de fuites, le contrôle par émission acoustique, les essais de contrainte, l'inspection visuelle, etc.
examen radiographique
La méthode qui utilise la capacité du rayonnement à pénétrer le métal et d'autres matériaux pour contrôler la qualité des soudures est appelée contrôle radiographique. Le principe de base du contrôle radiographique est le principe de projection. Lorsque le rayonnement traverse le métal de la soudure, en présence de défauts (fissures, inclusions de laitier, porosités, pénétration incomplète, etc.), l'atténuation du rayonnement diffère entre le métal et le défaut, et la sensibilité du film radiographique est également différente. Le rayonnement s'atténue rapidement dans le métal et lentement au niveau du défaut. Par conséquent, la taille, la forme et la position des défauts dans la soudure peuvent être déterminées par contrôle radiographique. Puisque la détection des défauts par radiographie repose sur le principe de projection, cette méthode est plus sensible aux défauts volumiques (tels que les inclusions de laitier). De plus, comme cette méthode peut être enregistrée et conservée, les fabricants de chaudières et de récipients sous pression en Chine lui accordent une grande confiance. La réglementation relative aux chaudières dans mon pays stipule que les soudures circonférentielles longitudinales des ballons de chaudière, les soudures longitudinales des collecteurs et les joints des fonds de chaudière dont la pression nominale de vapeur est supérieure ou égale à 0,1 MPa et inférieure à 3,8 MPa doivent faire l'objet d'une détection de défauts radiographique à 100 % ; les chaudières dont la pression nominale est supérieure ou égale à 3,8 MPa doivent faire l'objet d'une détection de défauts par ultrasons à 100 % plus au moins 25 % de détection de défauts radiographique.
Équipement de détection non destructive des défauts pour les tubes en acier
Le contrôle par ultrasons est une méthode de contrôle non destructif qui exploite les propriétés de réflexion des ondes sonores lors de leur propagation dans un milieu et de leur rencontre avec différentes interfaces. L'élasticité des gaz, des liquides et des solides étant très différente, l'influence sur la propagation des ondes ultrasonores varie également. Il en résulte des phénomènes de réflexion, de réfraction et de conversion de forme d'onde aux interfaces hétérogènes. Lors de la propagation des ondes ultrasonores dans une soudure, la présence de défauts est détectée par l'interface, qui réfléchit l'onde et la capte par la sonde, formant ainsi une forme d'onde sur l'écran. On peut alors déterminer la nature, la position et la taille du défaut. Le contrôle par ultrasons traditionnel ne permet pas d'enregistrer les résultats et l'évaluation des défauts reste trop dépendante de l'opérateur. C'est pourquoi, actuellement, mon pays utilise le contrôle radiographique pour les chaudières basse pression. Le contrôle par ultrasons est plus sensible aux défauts de surface (fissures, pénétration incomplète, etc.). Il présente donc davantage d'avantages que le contrôle radiographique pour les tôles épaisses. Une fois que le détecteur de défauts ultrasonique pourra enregistrer et sauvegarder les résultats, le champ d'application de la détection de défauts ultrasonique sera encore élargi.
détection des défauts par particules magnétiques
La détection de défauts par magnétoscopie utilise le champ magnétique de fuite généré au niveau du défaut pour attirer une poudre magnétique et révéler ainsi des défauts difficiles à observer à l'œil nu. Cette méthode commence par appliquer un champ magnétique externe à la soudure à inspecter afin de la magnétiser. Une fois la soudure magnétisée, une fine poudre magnétique (taille moyenne des particules : 5 à 10 µm) est pulvérisée uniformément sur sa surface. En l'absence de défaut à proximité de la surface, la soudure peut être considérée comme un corps uniforme, sa perméabilité magnétique restant inchangée après magnétisation, et la poudre magnétique étant également répartie uniformément. En présence de défauts proches de la surface (fissures, porosités, inclusions de laitier non métalliques) contenant de l'air ou des non-métaux, leur perméabilité magnétique est nettement inférieure à celle du métal d'apport. La variation de résistance magnétique qui en résulte génère un champ magnétique de fuite au niveau de ces défauts, formant ainsi un petit pôle magnétique. La poudre magnétique est attirée par le petit pôle magnétique, et le défaut se révèle par accumulation de poudre, formant un motif visible à l'œil nu. Les défauts de surface ou subsuperficiels de la soudure génèrent des champs magnétiques de fuite du fait de leur faible perméabilité magnétique. Lorsque l'intensité de ce champ magnétique de fuite atteint le seuil d'absorption de la poudre magnétique, les défauts de surface ou subsuperficiels de la soudure deviennent observables. Plus l'intensité du champ magnétique appliqué est élevée, plus l'intensité du champ magnétique de fuite est importante, et plus la sensibilité du contrôle par magnétoscopie est grande. Le contrôle par magnétoscopie facilite la détection des défauts de surface ou subsuperficiels, notamment les fissures, mais la visibilité du défaut dépend de sa position par rapport à la ligne de champ magnétique. Un défaut perpendiculaire à la ligne de champ est plus facilement visible qu'un défaut parallèle. Le contrôle par magnétoscopie est largement utilisé dans la fabrication, l'installation et l'inspection des chaudières et des réservoirs sous pression, en particulier pour les réservoirs sphériques. C'est une méthode d'inspection indispensable.
Détection de défauts pénétrants
Le contrôle par ressuage est une méthode d'inspection des défauts de surface ou subsuperficiels des soudures. Cette méthode n'est pas limitée par le magnétisme du matériau et peut être utilisée pour divers matériaux métalliques et non métalliques, magnétiques et non magnétiques. Le contrôle par ressuage repose sur le pouvoir mouillant des liquides sur les solides et sur le phénomène de capillarité. Lors d'un contrôle par ressuage, la surface de la soudure à inspecter est d'abord immergée dans un pénétrant à fort pouvoir de pénétration. Grâce au pouvoir mouillant et à la capillarité du liquide, le pénétrant pénètre dans les défauts de surface. Après élimination du pénétrant en surface, une couche de révélateur blanc, à forte affinité et adsorption, est appliquée pour absorber le pénétrant ayant pénétré dans les fissures. Une image nette, révélant la forme et la position du défaut, apparaît alors sur le révélateur. Le contrôle par ressuage se divise en deux catégories : les méthodes de révélation colorimétrique et les méthodes fluorescentes, selon le mode de visualisation du défaut.
méthode de détection des défauts de couleur
Cette méthode utilise la couleur d'un colorant pour révéler les défauts. Le colorant dissous dans le pénétrant doit être de couleur vive et visible. La méthode de détection de défauts par fluorescence exploite la luminescence de substances fluorescentes. Lors de la détection, la substance fluorescente adsorbée sur le défaut est irradiée par des rayons ultraviolets et atteint un état excité par absorption d'énergie lumineuse, passant ainsi à un état instable. Elle retourne ensuite de cet état instable à un état stable, en réduisant son énergie potentielle, et émet des photons, c'est-à-dire qu'elle émet de la fluorescence.
Détection de défauts actuelle d'Eddy
Il s'agit d'une méthode de détection de défauts par courants de Foucault qui utilise une bobine d'excitation pour générer des courants de Foucault dans une pièce conductrice et mesure la variation de ces courants grâce à une bobine de détection. Les bobines de détection par courants de Foucault se divisent en trois catégories selon leur forme : les bobines traversantes, les bobines de type sonde et les bobines d'insertion. Les bobines traversantes sont utilisées pour la détection de défauts dans les fils, les barres et les tubes ; leur diamètre intérieur s'adapte parfaitement aux barres et tubes ronds. Les bobines de type sonde sont placées à la surface de la pièce pour une détection locale. Les bobines d'insertion, également appelées sondes internes, sont placées à l'intérieur des tubes et des trous pour la détection de défauts sur les parois internes.
Équipement de contrôle non destructif pour accessoires de récipients sous pression
Le contrôle par courants de Foucault convient aux pièces fabriquées à partir de matériaux conducteurs tels que l'acier, les métaux non ferreux et le graphite, mais pas aux matériaux non conducteurs tels que le verre et la résine synthétique.
Ses avantages sont :
(1) Étant donné que les résultats des tests peuvent être directement transmis sous forme de signaux électriques, des tests automatiques peuvent être effectués.
(2) Puisque la méthode sans contact est adoptée (la sonde n'entre pas directement en contact avec la pièce testée), la vitesse de détection peut être très rapide.
(3) Il convient à la détection des défauts de surface ou de subsurface.
(4) Il possède un large éventail d'applications. Outre la détection de défauts, il peut également détecter des changements de matériau, de taille, de forme, etc.
Tests d'émission acoustique
La méthode consistant à utiliser une sonde pour détecter les ondes sonores émises par un solide en raison d'une déformation ou de l'amorçage et du développement d'une fissure sous l'action d'une contrainte externe afin de déduire l'emplacement et la taille du défaut.
méthode de détection des défauts par ultrasons
Le signal ultrasonore émis par la sonde est réfléchi et capté après avoir rencontré un défaut. Dans ce processus, le rôle des défauts se limite à la réflexion passive du signal ultrasonore, tandis que la détection par émission acoustique permet à l'objet testé (le défaut) de participer activement au processus de détection. L'émission acoustique se produit uniquement lors de la formation et du développement des défauts ; la détection par émission acoustique est donc une méthode de contrôle non destructif dynamique. En fonction des caractéristiques des ondes sonores émises et des conditions externes provoquant l'émission acoustique, il est possible de déterminer la position du son (et donc du défaut) ainsi que les caractéristiques microstructurales de la source d'émission. Cette méthode de détection permet non seulement de comprendre l'état actuel du défaut, mais aussi son processus de formation et son évolution en conditions réelles d'utilisation.
La détection par émission acoustique se divise en détection monocanal, bicanal et multicanal selon le nombre de sondes de détection. La détection monocanal permet uniquement de détecter la présence de défauts dans l'objet testé, sans en déterminer l'emplacement. La détection bicanal, quant à elle, permet un positionnement linéaire et est généralement utilisée pour le contrôle des soudures dont les caractéristiques sont connues. La détection multicanal, généralement à 4, 8, 16 ou 32 canaux, est principalement utilisée pour le contrôle par émission acoustique de composants de grande taille. Elle permet non seulement de détecter la présence de sources d'émission acoustique, mais aussi de les localiser.
Date de publication : 12 juin 2024