Le contrôle non destructif : définition et méthodes

Le contrôle non destructif (CND) est une approche essentielle pour garantir la qualité et la fiabilité des matériaux, des équipements et des structures industrielles. Il s’agit d’examiner les pièces sans altérer leurs caractéristiques physiques ou mécaniques, permettant ainsi leur réutilisation après l’inspection. Le CND englobe un large éventail de méthodes et d’applications dans différents domaines tels que l’aéronautique, le nucléaire, le pétrole et gaz, et bien d’autres industries. Dans cet article, nous allons définir le contrôle non destructif, présenter ses objectifs et passer en revue quelques-unes des méthodes les plus courantes.

Objectifs du contrôle non destructif

Les principaux objectifs du contrôle non destructif sont :

• Détecter les défauts internes ou externes d’une pièce ou structure avant qu’ils ne deviennent critiques et entraînent une défaillance.
• Suivre l’évolution des défauts lors de l’utilisation ou de la vieillissement des pièces ou structures, afin d’estimer leur durée de vie restante et anticiper d’éventuelles opérations de maintenance.
• Contrôler la conformité des procédés de fabrication par rapport aux normes et spécifications requises, en détectant toute anomalie ou non-conformité du produit final.
• Optimiser les coûts et limiter les risques en réduisant les opérations de maintenance et les arrêts de production.

Les principes fondamentaux du contrôle non destructif

Le contrôle non destructif repose sur deux principes fondamentaux :

1. La détection des défauts : l’objectif est d’identifier la présence de discontinuités ou d’anomalies internes et externes qui peuvent rendre une pièce ou structure non conforme aux exigences requises. Différentes méthodes de CND sont utilisées pour détecter tout type de défaut, qu’il s’agisse de fissures, de porosités, d’inclusions ou d’autres anomalies.
2. L’évaluation des défauts : une fois les défauts détectés, il est essentiel de les caractériser quantitativement et qualitativement pour déterminer leur criticité et prendre les décisions appropriées (réparation, mise au rebut, …). L’évaluation des défauts peut être réalisée par exemple en mesurant leur dimension, leur orientation et leur profondeur, ainsi que leurs évolutions dans le temps lors du suivi d’une pièce ou structure.

Principales méthodes de contrôle non destructif

1. Radiographie industrielle (RT)

La radiographie industrielle est basée sur l’utilisation de rayonnements ionisants (rayons X ou gamma) qui traversent la pièce à inspecter. Les variations d’absorption des rayonnements par la pièce, dues à ses hétérogénéités internes, peuvent être détectées et visualisées sur un film radiographique ou un écran numérique. Les défauts apparaissent alors sous forme d’anomalies de densité, permettant leur identification et mesure. La radiographie est principalement utilisée pour la détection de soudures défectueuses, d’inclusions ou de porosités.

2. Ultrasons (UT)

Le contrôle par ultrasons repose sur l’émission d’ondes acoustiques à haute fréquence (de 0,5 à 20 MHz) qui se propagent dans le matériau à inspecter. Lorsque ces ondes rencontrent une discontinuité (tel qu’un défaut), une partie de l’énergie est réfléchie et captée par un récepteur, permettant ainsi de localiser et caractériser les défauts présents dans la pièce. Cette méthode est largement employée pour la détection des fissures internes, l’évaluation de l’épaisseur de matériaux et la surveillance de la corrosion.

3. Ressuage (PT)

Le ressuage est une technique de surface, basée sur l’application d’un liquide pénétrant coloré ou fluorescent sur la surface de la pièce à examiner. Ce liquide va s’infiltrer dans les discontinuités et fissures présentes en surface. Après un temps d’attente, un révélateur est appliqué pour absorber le liquide piégé dans les défauts, mettant ainsi en évidence les zones défaillantes. Le ressuage est notamment utilisé pour inspecter les éléments mécaniques forgés, moulés ou soudés.

4. Magnétoscopie (MT)

La magnétoscopie est une méthode de contrôle de surface basée sur la détection des variations du champ magnétique en présence d’un défaut. La pièce à inspecter est aimantée et un flux de poudre magnétique fine est appliqué. En cas de discontinuité dans le matériau, comme une fissure, le champ magnétique est dévié et attire les particules de poudre, formant ainsi une accumulation visible qui révèle le défaut. Cette technique est très utile pour l’inspection des matériaux ferromagnétiques (fonte, acier).

5. Courants de Foucault (ET)

Le contrôle par courants de Foucault repose sur l’induction de courants électriques dans un matériau conducteur. Un capteur émet un champ magnétique variable, créant des courants de Foucault circulant dans la pièce. Ces courants génèrent à leur tour un champ magnétique induit qui est mesuré par le capteur. Les défauts et inhomogénéités affectent la distribution des courants de Foucault, ce qui permet de détecter et localiser des anomalies telles que fissures, corrosion ou variation de conductivité. Cette méthode est largement utilisée pour le contrôle des tubes d’échangeurs de chaleur, des aubes de turbines ou de revêtement métallique.

Avantages et limitations du contrôle non destructif

Le contrôle non destructif offre plusieurs avantages :

• Il permet d’évaluer la qualité des pièces et structures sans altérer leurs propriétés mécaniques, ce qui réduit les coûts et accroît la fiabilité des opérations de contrôle.
• Il contribue à assurer la sécurité en détectant les défauts avant qu’ils ne provoquent des défaillances potentiellement catastrophiques, notamment dans les secteurs à haut risque comme le nucléaire ou l’aéronautique.

Cependant, certaines limitations peuvent être mentionnées :

• Toutes les méthodes de CND ne sont pas adaptées à tous les types de matériaux et de géométries ; il convient donc de sélectionner la méthode la plus appropriée pour chaque application spécifique.
• La précision et la sensibilité des techniques de CND dépendent du niveau de compétence et de formation du personnel réalisant ces contrôles. La certification des opérateurs est ainsi cruciale pour garantir la qualité des inspections.