Transcript Contrôle non destructif par Courants de Foucault - UTC

Universit´e de Technologie de Compi`egne
Courants de Foucault : Conducteur plan
Courants induits :
− trajectoire ferm´ee
− plan perpandiculaire au flux de B
− parall`ele aux spires de la bobine
− mˆeme fr´equence que le courant d’excitation
− profondeur
de
p´en´etration
en
d´ecroissance exponentielle
s
Contrˆole non destructif par Courants de
Foucault
Partie 2 : Utilisation
P.Simard
z
J(z) = J0 .e− δ
avec
δ=
Universit´
e de Technologie de Compi`
egne
- d´ephasage lin´eaire en fonction de la profondeur :
si z = δ , θ = 1rad ' 57deg
si z = kδ , θ = k × 1rad ' k × 57deg
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P.Simard
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µσ ω
P.Simard
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Plan d’Impedance - Facteur d’influence
Plan d’Impedance : Conducteur plan
Facteurs d’influence affectant l’imp´edance de la sonde :
variations de conductivit´e ´electrique
variation de perm´eabilit´e magn´etique
dues des changements de la microsctructure, strucure
des grains, traitement de surface, trempe,
c´ementation,... brulure de rectification...
variation de l’entrefer :
mouvement de la sonde irr´egularit´e de la surface ou de
section excentricit´e de tubes ou barre variations
dimensionnelle normale ou pas d´efauts de surface
bords, variation g´eom´etrique
supports (exemple plaque de maintien)
(ref : doc logiciel winEC (TM))
possibilit´e d’apparition conjointe de plusieurs ”d´efauts”
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Plan d’Impedance : Conducteur plan
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Exemple : contrˆole manuel
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(ref : Cabannes, MRA,1977)
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(sofranel VD3-71 )
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Exemple : contrˆole de rails
Exemple : capteur d´edi´e pour rail
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(Project no. TIP5-CT-2006-031415 INNOTRACK)
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(SNCF
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)
Exemple : capteur d´edi´e pour rail
P.Simard
Exemple : capteur d´edi´e pour rail
P.Simard
(SNCF )
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Exemple : capteur d´edi´e pour rail
Exemple : capteur d´edi´e pour rail
- Contrainte : distance > 20mm
- bi fr´equence : 10 et 100kHz
(permet d’´eliminer partiellement certains effets ind´esirables)
- Mode diff´erentiel et combin´e :
ex :
Vdiff = V1 − V5
V2dif = 2V3 − V2 − V4
au total 4 signaux construits.
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Champ ~H barre cylindrique + soleno¨ıde long
Champ magn´etique d’un sol´eno¨ıde
rappel
rappel
mod`ele barre+soleno¨ıde
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Module r´eduit du champ de ~H(r) fonction de ka
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(source : wikipedia)
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Contrˆole des barres
Courants de Foucault : Cylindre plein
rappel
Courants induits :
− d´ecroissance de p´en´etration
quasi exponentielle (pour f /fc assez grand)
− courants circulant parall`element
aux spires
- fr´equence caract´eristique :
1
506600
'
2πa2 µσ
µr σ d2
- r´esultats exprim´es en fr´equence r´eduite :
f
fr =
fg
fg =
Champ de ~H(r) pour ka = 5
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Courants de Foucault : Cylindre plein
Courants de Foucault : Tubes
Courants induits :
Profondeur de p´en´etration en fonction de la fr´equence
r´eduite
- possibilit´e de circulation dans
toute l’´epaisseur
- courants circulant parall`element
aux spires
-impossible de contrˆoler la zone centrale
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- valeur approch´ee de la profondeur de p´en´etration :
utiliser la formule du conducteur plan
– fr > 100 , ok
– 5 < fr < 100 , incertitude∼ 20%
– fr < 5, formule inapplicable
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Plan d’imp´edance : Tubes
Le d´ephasage permet de distinguer d´efauts internes et
externes
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Choix de la fr´equence :
θ = 90deg pour ffg = 1.4
Exemple : Tubes de GV
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Exemple : Tubes de GV
Exemple : Tubes de GV
Plus d’une dizaine de ruptures de tube de g´en´erateur de vapeur
se sont produites dans le monde au cours de l’exploitation de
r´eacteurs de type REP.
La derni`ere rupture compl`ete a affect´e en 1991 un r´eacteur de la
centrale japonaise de Mihama, de conception Westinghouse,
construite sous licence par Mitsubishi ; le r´eacteur a ´et´e mis `a
l’arrˆet pendant deux ans dans l’attente d’un g´en´erateur de vapeur
de remplacement. Les contrˆ
oles r´ealis´es ont mis en ´evidence un
d´efaut de positionnement de barres anti-vibratoires, conduisant `a
une absence de supportage de certains tubes, ainsi qu’un
encastrement du tube rompu au niveau de la plaque entretoise
sup´erieure, dˆ
u `a la pr´esence de d´epˆ
ots. La rupture a r´esult´e d’un
ph´enom`ene de fatigue vibratoire `a grand nombre de cycles.
source IRSN
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Exemple : Tubes de GV
Type de bobines :
Coefficient de remplissage :
2
S
r
η = Spb = rpb
Coefficient de remplissage :
2
η = SSbp = rrbp
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distance pi`ece-bobine
δ e < 0.03mm
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Type de montages :
Capteurs `a fonctions s´epar´ees
Absolu
diff´erentiel
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Capteurs `a fonction double
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Montage absolu en fonction s´epar´ee E/R
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Montage diff´erentiel avec r´ef´erence
Mesure : Pont de Maxwell
A l’´equilibre : Z =
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= R1 .R4 R12 + jC2 ω


 R = R1 .R4

R2
Z=


 L = R .R .C
1 4 2
R1 .R4
Z2
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Application : mesure d’´epaisseur
Application : mesure d’´epaisseur
Revˆetement de titane sur substrat laiton
Revˆetement de laiton sur substrat acier
Laiton
Titane
σ = 14.106 S/m
σ = 1.82.106 S/m
(tr`
es diff´
erentes)
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Application : mesure d’´epaisseur
Application : d´etection de fissure
Fissure d´ebouchante (exemple Aluminium)
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Application : d´etection de fissure
Application : d´etection de fissure
Fissure d´ebouchante (exemple Aluminium)
Fissure d´ebouchante
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Application : contrˆole industrie nucl´eaire
Application : contrˆole industrie nucl´eaire
Bobine encerclante, capteur absolu, MF (115-340 kHz)
Tubes de turbines `a vapeur
Bobine interne, capteur absolu, MF (340 kHz)
Tubes de turbines `a vapeur
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Application : tri de mat´eriaux
exemple
de
Conclusion
tri
nuances
Param`etres mesur´es par courants de Foucault :
conductibilit´e ( duret´e - traitement thermique –
temp´erature)
´epaisseur
d´efauts, fissures
• Basses fr´equences (1-1000Hz)
- Pi`eces ferromagn´etiques
- CF d´ependent principalement de µr
Avantages :
rapidit´e
pr´ecision (sur la mesure de conductibilit´e)
fiabilit´e (pour les discontinuit´es voisines de la surface)
pr´ecision (mesures d’´epaisseur)
•
Hautes fr´equences (1kHz100kHz)
- Produits non magn´etiques
Inconv´enients :
p´en´etration limit´ee
grand nombre de variables difficiles `a d´ecoupler
pas de mesure simple de la taille des discontinuit´es
(m´ethode qualitative)
limit´e aux mat´eriaux conducteurs.
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