Transcript Introduction des Méthodes CND innovantes au service de la

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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maintenance
des ESP
L’intérêt des contrôles non destructifs pour les
ESP
Le plus couramment :
 Détection de défauts, hétérogénéités dans la matière
 Positionnement des défauts
 Dimensionnement des défauts
 Mesure de perte d’épaisseur
Parfois, caractérisation :
 Détermination de caractéristiques mécaniques
 Contrôle de contraintes
 Profondeur de traitement
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des ESP
Notion de ‘défaut’ en contrôles non destructifs
Définition normalisée :
 Les contrôles non destructif détectent des « indications »
 Les indications sont qualifiées en défaut en relation avec les critères
d’acceptation (codes, normes..)
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des ESP
Les types de ‘défauts’recherchés sur
produits métalliques
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
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des ESP
Application des contrôles non destructifs
pour les ESP
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
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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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des ESP
Les méthodes de CND innovantes
Quelles évolutions ?
 Évolution des électroniques
Ondes guidées
Emission Acoustique
 Évolution de la micro-informatique
Intégration des technologies médicales :
 Évolution des capteurs: techniques multiéléments
 Développement de l’imagerie
US multiéléments
TOFD
Thermographie IR
Tomographie
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Maintenance Industrielle des ESP et CND
rapidité des
CND
Quels besoins?
Quels enjeux?
Quels challenges?
Facilité de
mise en
œuvre des
CND
Globalité
des CND
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Les méthodes de CND innovantes:
Quelles évolutions ?
 Évolution des électroniques
Ondes guidées
Emission Acoustique
 Évolution de la micro-informatique
Méthodes globales
Intégration des technologies médicales :
 Évolution des capteurs: techniques multiéléments
US multiéléments
TOFD
Thermographie IR
 Développement de l’imagerie
Tomographie
Méthodes alternatives à
la RX
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 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
 La thermographie IR
 L’émission acoustique
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Les méthodes alternatives à la Radiographie
Le contrôle Ultrasonore TOFD
trans
mitte
r
rece
iver
1
Wall
thickn
ess
Image TOFD
3
2
4
3
4
2
2
1
Image radio
Méthode normalisée
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Le contrôle Ultrasonore TOFD
Comparaison TOFD/RX
 Contrôle soudure en X
Fissures en surface
(bord de cordon)
Bscan - TOFD
Radiographie X
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Les méthodes alternatives à la Radiographie
Le contrôle Ultrasonore TOFD
Comparaison TOFD/RX
 Contrôle soudure en V
porosités
Bscan - TOFD
Radiographie X
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Les méthodes alternatives à la Radiographie
Le contrôle Ultrasonore TOFD
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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Les méthodes alternatives à la Radiographie
Le contrôle Ultrasonore TOFD
Contrôle US TOFD de corrosion
de canalisation de refroidissement d’un tunnel
Transmitting probe
Conventional ultrasonic probe
Receiving probe
No reflection
Incident beam
Diffracted beam
pitting
Avantages de la méthode TOFD /US traditionnels
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Les méthodes alternatives à la Radiographie
Le contrôle Ultrasonore TOFD
 Maintenance préventive: Contrôle des conduites d’Eurotunnel
 Contrôle sur site
 Sécurisation et fiabilisation des conduites inspectées
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Les méthodes alternatives à la Radiographie
Le contrôle Ultrasonore TOFD
 Avantages: imagerie rapide,
traçabilité, portabilité
 Limitations: taille du capteur
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 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 alternatives à la Radiographie
Le contrôle Ultrasonore multiéléments
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
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Les méthodes alternatives à la Radiographie
Le contrôle Ultrasonore multiéléments
Rayons X
Acier carbone
épaisseur 35 mm
Normalisation Européenne en
cours
Défectologie
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Les méthodes alternatives à la Radiographie
Le contrôle Ultrasonore multiéléments
Mesure d’épaisseur par ultrasons sur site
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Les méthodes alternatives à la Radiographie
Le contrôle Ultrasonore multiéléments
Profils d’épaisseur par ultrasons multiéléments
sur paroi de composant
Mesure d’épaisseur
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des ESP
Remplacement de la radiographie par
des méthodes alternatives :
autres documents existants
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 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
Les Ondes Guidées
Principe de fonctionnement –Modes de propagation
Longitudinal (L)
Torsion (T)
Flexion (F)
Sens de propagation des ondes
Mesure d’épaisseur
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Les méthodes globales
Les Ondes Guidées
Principe de fonctionnement –Modes de propagation
 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
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Les méthodes globales
Les Ondes Guidées
 Schématisation des signaux
Sonde ondes
guidées
Bride
Soudure
Perte de métal
Perte de métal
Amplitude - A-scan
Mode
symétrique Mode de
flexion
vertical
Mode de
flexion
horizontal
Mode
symétrique
Distance
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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
Teletest
Source TWI
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Les méthodes globales
Les Ondes Guidées
 Passage sous routes, rivières et voies ferrées, ponts
 Tube de centrales thermiques, usines pétrochimiques, raffineries ..
 Diamètres 1”- 72”
 Températures
de -40 à 120°C
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Les méthodes globales
Les Ondes Guidées
 Ex : tubes d’échangeurs
Source SWRI
Source SWRI
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Les méthodes globales
Les Ondes Guidées
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
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Les méthodes globales
Les Ondes Guidées
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
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Les méthodes globales
Les Ondes Guidées
 Illustration de l’influence du revêtement
Tube nu
Teletest
Revêtement
PE
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 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
Le contrôle par émission acoustique
 Principe de l’Emission Acoustique (EA)
Preamplificateur
capteur
•
Détection
•
Enregistrement
•
Analyse
•
Evaluation
Paramètres d’EA
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Les méthodes globales
Le contrôle par émission acoustique
Exemple : Apport des CND au diagnostic global
Maintenance
préventive
CND
Maintenance
curative
CND+ analyse
métallographiques
Durée de
vie
Calculs+
réparations
Sphère de stockage de gaz
Volume: 3.000 m3
Année de construction: 1985
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Les méthodes globales
Le contrôle par émission acoustique
EA réalisée sur une Epreuve Hydraulique à 22.5
bar
Vérifications préliminaires
Vérification de la localisation
sur pied de sphère
Vérification de la localisation sur
portion de soudure circulaire
Mise en évidence de zones émissives
- Identification
- Analyse
- Caractérisation
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Les méthodes globales
Le contrôle par émission acoustique
Mise en évidence de régions émissives localisées
- Repérage physique sur l’ESP
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Les méthodes globales
Le contrôle par émission acoustique
CND complémentaires sur les régions émissives
- UT - TOFD pour les soudures circulaires ou verticales
(bout à bout)
-UT classiques pour piquages, trous
d’homme,
- Magnéto ou ressuage
- Radio sur certaines zones
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Les méthodes globales
Le contrôle par émission acoustique
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
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Les méthodes globales
Le contrôle par émission acoustique
Analyses métallurgiques
répliques métallurgiques sur certaines indications pour confirmer la
morphologie des défauts débouchant et vérifier l’état métallurgique autour.
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Les méthodes globales
Le contrôle par émission acoustique
Analyses métallurgiques
Un prélèvement « type barquette » a été réalisé sur une indication particulière
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Les méthodes globales
Le contrôle par émission acoustique
Analyses métallurgiques
Ouverture
Analyses et examens labo
Coupe transverse
Fractographie
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Les méthodes globales
Le contrôle par émission acoustique
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
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Les méthodes globales
Le contrôle par émission acoustique
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”
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Les méthodes globales
Le contrôle par émission acoustique
Calculs et durée de vie
Défaut K : pas de danger particulier, compte tenu du nombre
minimum de cycles résiduels calculés
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Les méthodes globales
Le contrôle par émission acoustique
Recommandations de réparation
Calcul de durée de vie
maintien de la sphère en service.
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
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Les méthodes globales
Le contrôle par émission acoustique
Suivi des réparations
Réalisation des meulages des indications de surface peu
profondes
Rechargement par soudage des zones plus profondes et du
prélèvement.
Soudure
terminée
brute de
soudage
Maintien du
préchauffage
entre passe
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Les méthodes globales
Le contrôle par émission acoustique
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
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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
Lampes
flashs
Courants de
Foucault
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Les méthodes globales
La thermographie infrarouge active
Détection de corrosion interne sur tuyauterie
Détection des zones
corrodées
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Merci de votre attention
Des questions ?
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