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JOURNEE TECHNIQUE AFIAP
du 15 Mai 2014
Introduction des méthodes
CND innovantes au service
de la maintenance des ESP
Catherine HERVE; Henri WALASZEK; Mohammed CHERFAOUI
CETIM
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Plan de la présentation Les méthodes CND appliquées
aux ESP:
Contexte
Les méthodes CND innovantes dans la maintenance
Les méthodes alternatives à la
radiographie :
Le contrôle ultrasonore TOFD
Le contrôle ultrasonore multiéléments
Les méthodes globales
Les Ondes guidées
L’émission acoustique
La thermographie IR
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Plan de la présentation Les méthodes CND appliquées
aux ESP:
Contexte
Les méthodes CND innovantes dans la maintenance
Les méthodes alternatives à la
radiographie :
Le contrôle ultrasonore TOFD
Le contrôle ultrasonore multiéléments
Les méthodes globales
Les Ondes guidées
L’émission acoustique
La thermographie IR
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Inspection et
maintenance
des ESP
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Le plus couramment : Détection de défauts, hétérogénéités dans la matière
Positionnement des défauts
Dimensionnement des défauts
Mesure de perte d’épaisseur
L’intérêt des contrôles non destructifs pour les
ESP
Parfois, caractérisation : Détermination de caractéristiques mécaniques
Contrôle de contraintes
Profondeur de traitement
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Définition normalisée :
Les contrôles non destructif détectent des « indications »
Les indications sont qualifiées en défaut en relation avec les critères
d’acceptation (codes, normes..)
Notion de ‘défaut’ en contrôles non destructifs
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Elaboration • Retassures, soufflures, inclusions, ségrégations, structure en
bande, criques, inclusions
Transformation • Replis, criques, dédoublures, grossissement de grain, brûlure
Fabrication : traitement, usinage, soudage • Défaut géométrique, manque de pénétration, tapure, contraintes,
décarburation, écrouissage, criques, soufflure, retassures,
inclusions, collage,
Fonctionnement • Usure, corrosion, abrasion, fatigue, déformation, rupture
Les types de ‘défauts’recherchés sur
produits métalliques
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Quand ?
En cours de fabrication, en fin de production
Durant la vie du composant
Maintenance préventive
Maintenance curative (réparation)
En appui à l’analyse de défaillance
Application des contrôles non destructifs
pour les ESP
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Plan de la présentation Les méthodes CND appliquées
aux ESP:
Contexte
Les méthodes CND innovantes dans la maintenance
Les méthodes alternatives à la
radiographie :
Le contrôle ultrasonore TOFD
Le contrôle ultrasonore multiéléments
Les méthodes globales
Les Ondes guidées
L’émission acoustique
La thermographie IR
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Les méthodes de CND innovantes
Quelles évolutions ?
Intégration des technologies médicales :
Évolution des électroniques
Évolution de la micro-informatique
Évolution des capteurs: techniques multiéléments
Développement de l’imagerie
Ondes guidées
Emission Acoustique
US multiéléments
TOFD
Thermographie IR
Tomographie
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Quels besoins?
Quels enjeux?
Quels challenges?
rapidité des
CND
Globalité
des CND
Facilité de
mise en
œuvre des
CND
Maintenance Industrielle des ESP et CND
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Les méthodes de CND innovantes:
Quelles évolutions ?
Intégration des technologies médicales :
Évolution des électroniques
Évolution de la micro-informatique
Évolution des capteurs: techniques multiéléments
Développement de l’imagerie
Ondes guidées
Emission Acoustique
US multiéléments
TOFD
Méthodes globales
Méthodes alternatives à
la RX
Thermographie IR
Tomographie
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aux ESP:
Contexte
Les méthodes CND innovantes dans la maintenance
Les méthodes alternatives à la
radiographie :
Le contrôle ultrasonore TOFD
Le contrôle ultrasonore multiéléments
Les méthodes globales
Les Ondes guidées
La thermographie IR
L’émission acoustique
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Les méthodes alternatives à la Radiographie
Le contrôle Ultrasonore TOFD
Wall
thickn
ess
trans
mitte
r
rece
iver
1
2 2
1
2 3 4
3
4
Image TOFD
Image radio
Méthode normalisée
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Comparaison TOFD/RX
Contrôle soudure en X
Radiographie X
Fissures en surface
(bord de cordon)
Bscan - TOFD
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Le contrôle Ultrasonore TOFD
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Comparaison TOFD/RX
Contrôle soudure en V
Radiographie X
porosités
Bscan - TOFD
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Le contrôle Ultrasonore TOFD
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Contrôle par cartographie TOFD
sur structure chaudronnée
Le TOFD utilise deux traducteurs placés
symétriquement par rapport au cordon de
soudure.
Déplacement des traducteurs
parallèlement à la soudure :
création d’une cartographie : B
Scan
Détection et dimensionnement de défauts
Mise en regard avec les critères d’acceptation, décision de prélèvement
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Le contrôle Ultrasonore TOFD
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Contrôle US TOFD de corrosion
de canalisation de refroidissement d’un tunnel
pitting
Receiving probe
Transmitting probe
Incident beam Diffracted beam
Conventional ultrasonic probe
No reflection
Avantages de la méthode TOFD /US traditionnels
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Le contrôle Ultrasonore TOFD
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Maintenance préventive: Contrôle des conduites d’Eurotunnel
Contrôle sur site
Sécurisation et fiabilisation des conduites inspectées
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Le contrôle Ultrasonore TOFD
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Avantages: imagerie rapide,
traçabilité, portabilité
Limitations: taille du capteur
Les méthodes alternatives à la Radiographie
Le contrôle Ultrasonore TOFD
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Plan de la présentation Les méthodes CND appliquées
aux ESP:
Contexte
Les méthodes CND innovantes dans la maintenance
Les méthodes alternatives à la
radiographie :
Le contrôle ultrasonore TOFD
Le contrôle ultrasonore multiéléments
Les méthodes globales
Les Ondes guidées
L’émission acoustique
La thermographie IR
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Evolution des ultrasons:
Imagerie ultrasonore multiéléments Principe
Plusieurs éléments piézoélectriques
pilotables indépendamment
Génération de lois de retard pour
l’excitation des éléments
Balayage électronique
Focalisation électronique
Avantages
Rapidité grâce au balayage
Traçabilité grâce aux sauvegardes
Facilité d’exploitation grâce à
l’imagerie
Défectologie
Les méthodes alternatives à la Radiographie
Le contrôle Ultrasonore multiéléments
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Rayons X
Acier carbone
épaisseur 35 mm
Défectologie
Normalisation Européenne en
cours
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Le contrôle Ultrasonore multiéléments
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Mesure d’épaisseur par ultrasons sur site
Les méthodes alternatives à la Radiographie
Le contrôle Ultrasonore multiéléments
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Profils d’épaisseur par ultrasons multiéléments
sur paroi de composant
Mesure d’épaisseur
Les méthodes alternatives à la Radiographie
Le contrôle Ultrasonore multiéléments
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Remplacement de la radiographie par
des méthodes alternatives :
autres documents existants
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aux ESP:
Contexte
Les méthodes CND innovantes dans la maintenance
Les méthodes alternatives à la
radiographie :
Le contrôle ultrasonore TOFD
Le contrôle ultrasonore multiéléments
Les méthodes globales
Les Ondes guidées
L’émission acoustique
La thermographie IR
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Page 27 Mesure d’épaisseur
Longitudinal (L)
Torsion (T)
Flexion (F)
Sens de propagation des ondes
Principe de fonctionnement –Modes de propagation
Les méthodes globales
Les Ondes Guidées
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Les méthodes globales
Les Ondes Guidées
Une réflexion a lieu lorsque l’onde rencontre une variation de section
Soudure
Support
Piquage
Perte d’épaisseur
…
Corrosion/Erosion
interne
Corrosion
externe
Support soudé
Principe de fonctionnement –Modes de propagation
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Mode
symétrique Mode de
flexion
vertical
Mode de
flexion
horizontal
Mode
symétrique
Distance
Amplitude - A-scan
Sonde ondes
guidées
Perte de métal Soudure Perte de métal
Bride
Les méthodes globales
Les Ondes Guidées
Schématisation des signaux
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Les méthodes globales
Les Ondes Guidées
Focalisation avec systèmes multiéléments
Permet de concentrer l’énergie sur une zone particulière
Augmentation de la sensibilité
Informations sur positionnement et taille du défaut
Importance des modes asymétriques
Source TWI Teletest
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Passage sous routes, rivières et voies ferrées, ponts
Tube de centrales thermiques, usines pétrochimiques, raffineries ..
Diamètres 1”- 72”
Températures
de -40 à 120°C
Les méthodes globales
Les Ondes Guidées
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Ex : tubes d’échangeurs
Source SWRI
Source SWRI
Les méthodes globales
Les Ondes Guidées
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Points forts
Gain de temps
Possibilité de contrôler en service
Facilité d’installation
Mise en œuvre du contrôle très rapide
Contrôle des zones inaccessibles
Echafaudages non nécessaires
Limitation du nombre d’excavations
Seule une petite section doit être décalorifugée
Les méthodes globales
Les Ondes Guidées
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Limitations
Contrôle qualitatif
Étalonnage dépendant de la qualité des soudures
Catégorisation des indications - % de perte de section
Deuxième méthode de contrôle nécessaire pour valider et caractériser les
indications
Interprétation complexe
Distorsion du signal en cas de géométrie complexe
Dispersion des signaux
Faisabilité pas toujours prévisible
Atténuation due à la fuite d’énergie dans le revêtement ou contenu
Géométrie complexe
Les méthodes globales
Les Ondes Guidées
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Illustration de l’influence du revêtement
Revêtement
PE Tube nu
Teletest
Les méthodes globales
Les Ondes Guidées
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Plan de la présentation Les méthodes CND appliquées
aux ESP:
Contexte
Les méthodes CND innovantes dans la maintenance
Les méthodes alternatives à la
radiographie :
Le contrôle ultrasonore TOFD
Le contrôle ultrasonore multiéléments
Les méthodes globales
Les Ondes guidées
L’émission acoustique
La thermographie IR
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Principe de l’Emission Acoustique (EA)
Paramètres d’EA
Preamplificateur
capteur
• Détection
• Enregistrement
• Analyse
• Evaluation
Les méthodes globales
Le contrôle par émission acoustique
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Exemple : Apport des CND au diagnostic global
Sphère de stockage de gaz
Volume: 3.000 m3
Année de construction: 1985
Les méthodes globales
Le contrôle par émission acoustique
Maintenance
préventive
Maintenance
curative Durée de
vie
CND CND+ analyse
métallographiques
Calculs+
réparations
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EA réalisée sur une Epreuve Hydraulique à 22.5
bar
Vérification de la localisation
sur pied de sphère
Vérification de la localisation sur
portion de soudure circulaire
Les méthodes globales
Le contrôle par émission acoustique
Vérifications préliminaires
Mise en évidence de zones émissives
- Identification
- Analyse
- Caractérisation
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Mise en évidence de régions émissives localisées
- Repérage physique sur l’ESP
Les méthodes globales
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CND complémentaires sur les régions émissives
- UT - TOFD pour les soudures circulaires ou verticales
(bout à bout)
Les méthodes globales
Le contrôle par émission acoustique
-UT classiques pour piquages, trous
d’homme,
- Magnéto ou ressuage
- Radio sur certaines zones
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Analyse des indications
avec recherche d’antécédents pour enrichir le diagnostic.
Exemple de la région « K »
- Détection et dimensionnement de 3 défauts internes
- Radiographie mettant en évidence des indications
acceptables
- Analyse des radio initiales : indications déjà présentes
Pas d’évolution significative
Les méthodes globales
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Analyses métallurgiques
répliques métallurgiques sur certaines indications pour confirmer la
morphologie des défauts débouchant et vérifier l’état métallurgique autour.
Les méthodes globales
Le contrôle par émission acoustique
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Un prélèvement « type barquette » a été réalisé sur une indication particulière
Analyses métallurgiques
Les méthodes globales
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Analyses et examens labo
Coupe transverse
Ouverture Analyses métallurgiques
Fractographie
Les méthodes globales
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Analyses métallurgiques
Présence d’une fissure débouchante peu profonde
et d’un défaut interne (Pr = 10 mm) – manque de fusion
Confirmation des CND
Pas d’évolution sensible des indications
Les méthodes globales
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Calculs et durée de vie
La détermination de la durée de vie résiduelle d’un ESP présentant des défauts
plans suppose la connaissance :
- de la position et de la géométrie des défauts plans mesurés,
- du champ de contraintes principales dans la zone de localisation des défauts
- de la caractéristique mécanique du matériau vis à vis de la propagation de
fissures.
Logiciel utilisé : CETIM SECURE développé sur la base de
l’API RP 579 “fitness for service”
Les méthodes globales
Le contrôle par émission acoustique
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Calculs et durée de vie
Défaut K : pas de danger particulier, compte tenu du nombre
minimum de cycles résiduels calculés
Les méthodes globales
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Recommandations de réparation
Calcul de durée de vie
Nécessité de réparer
- Les régions contenant des indications de surface
Meulage ou affouillement + rechargement
- Le prélèvement « barquette »
affouillement + rechargement
Rédaction d’une procédure de réparations
Les méthodes globales
Le contrôle par émission acoustique
maintien de la sphère en service.
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Suivi des réparations
Réalisation des meulages des indications de surface peu
profondes
Rechargement par soudage des zones plus profondes et du
prélèvement.
Maintien du
préchauffage
entre passe
Soudure
terminée
brute de
soudage
Les méthodes globales
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Contrôles après réparations
Contrôles réalisés par les CND classiques.
Quelques petites indications linéaires très superficielles
éliminées par meulage.
Validation des réparations
Mise en place d’un plan de contrôle périodique de la sphère
Les méthodes globales
Le contrôle par émission acoustique
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Plan de la présentation Les méthodes CND appliquées
aux ESP:
Contexte
Les méthodes CND innovantes dans la maintenance
Les méthodes alternatives à la
radiographie :
Le contrôle ultrasonore TOFD
Le contrôle ultrasonore multiéléments
Les méthodes globales
Les Ondes guidées
L’émission acoustique
La thermographie IR
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Les méthodes globales
La thermographie infrarouge active
Lampes
halogènes
Courants de
Foucault
Lampes
flashs
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Détection de corrosion interne sur tuyauterie
Détection des zones
corrodées
Les méthodes globales
La thermographie infrarouge active
Page 55
Des questions ?
Merci de votre attention
