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DPCNews 032 - Éprouvettes KDS

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Écrit par Administrator
Samedi, 01 Janvier 2011 19:54

Que faut-il penser des éprouvettes KDS ?

Janvier 2011

Document actualisé février 2011

1- Introduction

Les éprouvettes KDS ont été conçues aux États-Unis pour le ressuage. Elles sont peu connues en Europe.
KDS est l’abréviation de ‘‘Known Defect Standard’’, c'est-à-dire : ‘‘Pièce de Référence avec Défaut Connu’’.

Pour un francophone, cette expression n’est pas facile à mémoriser ; c’est la raison pour laquelle, en France, elles auraient pu être appelées éprouvettes KIDS, jeu de mots avec le terme "kids" ("les mômes" en américain). KIDS peut être compris comme "Known Induced Defect Standard", soit "Pièce de Référence avec Défaut Artificiel Connu"... mais le fabricant s'est toujours refusé à entériner cette appellation.
Veuillez noter que le terme KDS, dans les documents américains, ne fait pas référence à une pièce avec plusieurs défauts. C'est un terme générique, même pour des pièces avec un seul défaut.

1- Description des éprouvettes KDS

Les éprouvettes jumelles KDS sont deux éprouvettes mesurant chacune 50,8 x 152,4 mm (l’épaisseur n’est pas mentionnée dans la documentation du fabricant) et qui comportent chacune 5 criques en forme d’étoiles induites dans un revêtement métallique fragile au choc (il s’agit de chrome alors qu’avant il y avait du nickel) dont l’épaisseur, qui est la même que pour l’éprouvette PSM-5®, n’est pas mentionnée dans la documentation du fabricant. Les criques se trouvent sur l’une des faces de chaque éprouvette, de bas en haut, et elles ont des diamètres différents. Adjacente à la zone criquée, se trouve une zone en inox non revêtue et grenaillée, présentant une rugosité moyenne pour évaluer la performance d’élimination de l’excès de pénétrant (+ émulsifiant le cas échéant) en surface. (Voir les illustrations). La fiche technique du fabricant ne précise pas la valeur Ra de cette rugosité et nous ne l’avons pas obtenue. Cela est très surprenant.

Les éprouvettes sont fabriquées en tant que jumelles en effectuant toutes les étapes de leur traitement : placage, fissuration et grenaillage, alors que la tôle traitée mesure 101,6 x 152,4 mm. Après traitement, elle est coupée en deux éprouvettes, mesurant chacune 50,8 x 152,4 mm, qui partagent le même numéro de série et sont marquées ‘‘A’’ et ‘‘B’’. Ces deux éprouvettes sont des jumelles presqu’identiques.

Initialement, les éprouvettes jumelles KDS revêtues de nickel existaient en deux modèles différents : le Modèle WW pour les pénétrants lavables à l’eau (Méthode A) et le Modèle PE pour les pénétrants à post-émulsion (Méthodes B, C et D). (Voir les illustrations ci-dessous). De plus le procédé de fabrication était si maîtrisé que les éprouvettes jumelles KDS pouvaient être fabriquées selon les demandes du Client, dans des limites raisonnables.

• Modèle WW : criques de 1/22’’ à 1/6’’ (1,17 à 4,34 mm).
• Modèle PE : criques de 1/64’’ à 1/11’’ (0,38 à 2,36 mm).

Les dimensions des criques étaient les suivantes :

Depuis que le fabricant a redémarré la production de ces éprouvettes, il n’existe plus qu’un seul modèle :

Les dimensions des criques :

Comme vous pouvez le constater d’après la photo ci-dessous, les dimensions de ces criques sont similaires à celles des dimensions des criques de l’éprouvette PSM-5®.

3- Ce que revendique leur fabricant

Les éprouvettes KDS ont pour fonction :
• La surveillance des gammes de ressuage.
• La comparaison de la sensibilité.
• L’évaluation de la performance des gammes de ressuage.
• La comparaison de la lavabilité des pénétrants.

Le fabricant prétend que :

• Les éprouvettes jumelles KDS représentent une amélioration majeure par rapport aux autres éprouvettes utilisées pour la surveillance des gammes de ressuage et pour comparer la sensibilité des pénétrants, telles que l’éprouvette PSM-5® et les pièces de référence type 1 de la norme ISO 3452-3.

• Utilisant un nouveau procédé de fabrication, il est possible de contrôler la dimension et la profondeur des fissures, en produisant des éprouvettes qui sont suffisamment résistantes pour être utilisées pour la vérification de routine des chaînes de ressuage.

• Les éprouvettes jumelles KDS peuvent être fabriquées par paires pratiquement identiques, ce qui permet de faire la comparaison (sensibilité et lavabilité), côte à côte, d’un pénétrant en cours d’utilisation avec un pénétrant neuf qui n’a pas été utilisé, comme l’exige l’ASTM E1417 – 05 au paragraphe 7.8.3 intitulé ‘‘Penetrant System Performance’’ (ndlr : Performance du Système de Ressuage).

• Les utilisateurs du contrôle par ressuage fluorescent qui recherchent des criques difficiles à détecter sur des pièces critiques trouveront que les KDS autorisent une meilleure surveillance des gammes de ressuage. En raison des faibles dimensions de leurs fissures, les éprouvettes jumelles KDS sont discriminantes : elles sont meilleures pour détecter la diminution de la sensibilité et de l’intensité de fluorescence. Elles sont robustes et faciles à nettoyer.

• Les éprouvettes jumelles KDS satisfont aux exigences de l’ASTM, E1417 - 05 pour effectuer des comparaisons en temps réel : comparaison côte à côte des produits de ressuage neufs et en cours d’utilisation, en utilisant des éprouvettes jumelles appariées, pas de photographies qui peuvent rendre de manière imprécise les fissures et les couleurs.

• Aucune autre éprouvette, ni l’éprouvette PSM-5®, ni les pièces de référence type 1 de la norme ISO 3452-3, ne peut satisfaire aux exigences d’être à la fois un outil de véritable comparaison des pénétrants et de surveillance de gamme, tout en étant suffisamment robuste pour être utilisée sur chaîne de ressuage.

• Leurs surfaces plaquées présentent un ‘‘aspect métallique’’ et n’éblouissent pas. Elles ne sont pas brillantes ou réfléchissantes, donnant moins de distorsion.

• Le substrat métallique des éprouvettes jumelles KDS est en acier inoxydable qui résiste à la corrosion, ce qui n’est pas le cas du laiton.

• Les éprouvettes jumelles KDS comportent une zone rugueuse pour calibrer le bruit de fond fluorescent, ce qui n’est pas le cas des pièces de référence Type 1 de l’ISO 3452-3.

Par ailleurs, Sam Robinson et Amos Sherwin (†), dans un article (*), ont rendu compte avoir rencontré des cas où le fait de ne pas avoir utilisé les éprouvette KDS avait mis en difficulté des entreprises qui ne savaient pas :
• à quel moment le système de ressuage avait commencé à mal fonctionner,
• combien de pièces avaient été traitées pendant que la performance de la gamme de ressuage était non conforme,
• et où étaient passées les pièces en question.
Si des éprouvettes KDS avaient été utilisées, le problème aurait pu rester sous contrôle et être maîtrisé.

Les auteurs soutiennent que la comparaison entre une éprouvette KDS traitée et une photographie ou un enregistrement n'est pas vraiment significative. (Rappelons qu’il s’agit de la traduction d'un article écrit en 1999 : il y a eu tant d’améliorations techniques dans le domaine des appareils photos qu’il est désormais possible d’imprimer des photographies qui reproduisent ce que les contrôleurs voient dans la cabine d’examen).

La comparaison avec une photographie n’est pas une bonne idée. La photographie sous rayonnement ultraviolet (UV-A) exige un temps de pose dont la durée affecte la dimension et la définition de l'image de l'indication. De plus, la couleur sur la photographie ne correspond pas à la couleur des indications sur l’éprouvette KDS ; la couleur dépend du système de filtre. La comparaison sera effectuée sous rayonnement ultraviolet (UV-A) et les photos sont conçues pour être vues en lumière blanche. Mais, plus important, les images des indications de discontinuités ne sont pas fluorescentes. Comment peut-on juger de l’intensité de fluorescence ou comment peut être jugée la dégradation en comparant la plaque avec une photographie qui ne répond pas au rayonnement ultraviolet (UV-A) ? (Encore une fois, cet article correspond à la situation aux États-Unis ans les années 90).

L'utilisation d’enregistrements sur papier pour la comparaison a aussi des limites. Comment le facteur le plus critique dans la détermination de l'intégrité d'un système de ressuage fluorescent, la fluorescence des indications, peut-il être enregistré par un moyen autre que l'observation subjective ?

Les auteurs ont également déclaré qu’à la différence des anciennes éprouvettes jumelles Nickel-Chrome, ces éprouvettes sont suffisamment robustes pour supporter un traitement sévère. Les jeux d’éprouvettes sont fabriqués individuellement ; deux jeux d’éprouvettes ne sont pas identiques.

4- Notre point de vue

La fabrication des éprouvettes KDS constitue un secret industriel. Ne sont donc pas divulguées :
• La nature du revêtement métallique.
• La méthode pour induire les fissures.
• La rugosité de la surface non revêtue bien que celle-ci puisse être mesurée et vérifiée à l’aide d’un rugosimètre numérique.

Les éprouvettes KDS peuvent être considérées comme une amélioration par rapport à l’éprouvette PSM-5®.

Cependant, pour l’évaluation de la sensibilité, nous pensons que les pièces de référence Type 1 de l’ISO 3452-3 conviennent mieux. Le nombre de fissures est beaucoup plus important. Tout comme les éprouvettes KDS, elles sont fournies par paire, chacune des éprouvettes ayant le même nombre de défauts de mêmes profondeur et largeur.

Certes, les éprouvettes KDS et PSM-5® sont plus robustes que les pièces de référence Type 1 de l’ISO 3452-3, ce qui n’empêche pas d’utiliser ces dernières sur chaîne de ressuage sans qu’elles subissent d’endommagement : il suffit d’en prendre soin.

Le fait que le substrat des pièces de référence Type 1 de l’ISO 3452-3 soit en laiton ne pose pas de problème de corrosion dans des conditions normales d’utilisation.

Pour l’évaluation de la lavabilité, l’éprouvette type 2 de l’ISO 3452-3 semble apparemment mieux appropriée que l’éprouvette PSM-5® car elle comporte quatre zones de rugosité Ra : 2,5 µm, 5 µm, 10 µm et 15 µm. D’après le paragraphe 5.1.2 de la norme ISO 3452-3, ‘‘la zone pour laquelle Ra = 2,5 µm peut être produite par sablage, les autres zones peuvent être produites par électro-érosion.’’

En revanche, la rugosité Ra de la surface non chromée de l’éprouvette PSM-5® n’est que de 2 µm seulement, bien qu’elle ne soit pas divulguée dans la documentation technique du fabricant.
De plus, notez qu’aucune valeur maximale et/ou minimale admissible n’est stipulée pour les rugosités de la pièce de référence Type 2 de la norme ISO 3452-3 et celle de l’éprouvette PSM-5®, comme si ce n’était que des valeurs-types.

Pouvons-nous penser qu’une rugosité Ra = 2,5 µm obtenue par sablage, grenaillage ou électro-érosion soit identique ?
Le Ra est un écart moyen arithmétique, qui peut ‘‘masquer’’ des différences importantes de profondeur des ‘‘vallées’’.Ce point mériterait des commentaires de la part de nos lecteurs.

Un rugosimètre numérique ne permet de faire aucune distinction.

Cependant, l’évaluation de la rugosité des surfaces peut être effectuée, grâce à l’œil et au toucher, à l’aide de comparateurs de profils, en utilisant la méthode viso-tactile.

La preuve formelle que l’état de surface n’est pas identique est qu’il existe des comparateurs distincts pour les surfaces sablées et pour les surfaces grenaillées.

Ces comparateurs sont utilisés conformément aux normes : ASTM D 4417 Method A, ISO/DIS 8503-1 et ISO/DIS 8503-2.

N’importe quel opérateur de ressuage peut se rendre compte de cette différence lors du rinçage/lavage à l’eau de ces surfaces.

À notre connaissance, aucune spécification n’exige la vérification de la rugosité de surface de ces éprouvettes. Nous pouvons imaginer une diminution au fil des ans du fait que ces zones sont fréquemment essuyées avec du papier ou des chiffons en coton.

Depuis 1999, date à laquelle les auteurs ont publié leur article, la photographie des éprouvettes de ressuage a été énormément améliorée.

La photographie numérique est un progrès considérable :
• La rugosité de surface n’a presqu’aucune importance.
• La prise de photographie est simple et rapide.
• La retouche des photos est facile quand elle est nécessaire, même l’inversion des couleurs est possible (cas de photographies prises en ressuage fluorescent sur certaines matières plastiques.)
• La conservation et l’archivage des photographies sont aisés.
• L’envoi de photos immédiatement à tous les destinataires concernés dans le monde entier est facile et bon marché.
• Le coût est quasi négligeable.

Depuis très peu d’années maintenant, la meilleure façon de comparer une éprouvette traitée sur une chaîne de ressuage à la même éprouvette traitée à l’origine est d’avoir une photographie numérique comme référence. Après des années au cours desquelles nous avons beaucoup insisté sur certaines exigences techniques, nous sommes heureux maintenant de lire que certains points sont obligatoires – ou le seront bientôt :
• que la photographie soit à l’échelle 1/1 par rapport à l’éprouvette réelle.
• que les photographies soient visibles sous rayonnement UV-A si des pénétrants fluorescents sont utilisés.
• que les photos soient en couleur.

La qualité des photos est un sujet de préoccupation pour beaucoup d’utilisateurs qui pensent qu’ils peuvent faire eux-mêmes leurs propres photos parce que les appareils photos numériques semblent permettre de prendre des photos même dans les conditions les plus difficiles.

Les auteurs de l’article de 1999 expriment un sentiment ‘‘négatif’’ vis-à-vis des ‘‘anciennes’’ éprouvettes NiCr, c'est-à-dire des pièces de référence ISO 3452-3 Type 1. Or, celles-ci sont toujours commercialisées, mais… elles ne sont pas fabriquées aux États-Unis, alors que les éprouvettes KDS et PSM-5® le sont. Du protectionnisme déguisé ?

5- Conclusion

Bien que nous convenions que les éprouvettes jumelles KDS présentent certains avantages, nous pensons que :
• Les pièces de références Type 1 de la norme ISO 3452-3 sont mieux appropriées pour effectuer les essais de types des familles de produits afin de déterminer les niveaux de sensibilité ;

• La pièce de référence Type 2 de la norme ISO 3452-3 est mieux appropriée pour l’évaluation de la lavabilité des pénétrants.Elle peut être utilisée pour la vérification du process de contrôle.

Mais, contrairement aux éprouvettes PSM-5® et KDS, les caractéristiques géométriques des fissures sur les éprouvettes Type I et Type 2, peuvent ne pas détecter des dérives dans le process d’examen.

Peut-être ne sommes-nous pas les seuls à partager ce point de vue car les éprouvettes jumelles KDS n’ont pas connu un franc succès, tout du moins en Europe. En revanche, les éprouvettes PSM-5® ont la faveur des auditeurs NADCAP.

Une question se pose si l’on utilise les KDS : est-ce que ce sont les anciens modèles, ou les nouveaux ? Il faut être très clair dans les procédures, même si, comme on travaille par comparaison de deux plaques, et non en valeur absolue, les résultats seront probablement similaires dans les deux cas. Mais un auditeur va en général au fond des choses, et il est préférable d’anticiper !

Afin d'éviter tout problème avec les auditeurs, pouvons-nous vous suggérer que vos procédures mentionnent le(s) type (s) exact(s) que vous utilisez sur vos installations ?

Références

(*) Sam J. ROBINSON and Amos G. SHERWIN (†) ASTM E1417 Penetrant System Check: New Requirements and Test Pieces (ndlr : Contrôle du système de ressuage : Nouvelles exigences et Pièces de Référence), Back to Basics- Materials Evaluation- Novembre 1999.

• ISO 3452-3:1998 Essais non destructifs -- Examen par ressuage -- Partie 3 : Pièces de référence, Organisation Internationale de Normalisation, Genève, Suisse, 1998.

• ASTM, E1417 - 05 Standard Practice for Liquid Penetrant Testing, (ndlr : Mise en œuvre standard du ressuage),American Society for Testing and Materials, West Conshohocken, Pennsylvania, États-Unis, 2005.

• ASTM D4417 - 03 Standard Test Methods for Field Measurement of Surface Profile of Blast Cleaned Steel, American Society for Testing and Materials, West Conshohocken, Pennsylvania, États-Unis, 1999.

•ISO/DIS 8503-1 Préparation des subjectiles d'acier avant application de peintures et de produits assimilés - Caractéristiques de rugosité des subjectiles d'acier décapés - Partie 1 : Spécifications et définitions relatives aux échantillons de comparaison viso-tactile ISO pour caractériser les surfaces préparées par projection d'abrasif, Organisation Internationale de Normalisation, Genève, Suisse, 2009.

• ISO 8503-2 Préparation des subjectiles d'acier avant application de peintures et de produits assimilés. Caractéristiques de rugosité des subjectiles d'acier décapés. Partie 2 : méthode pour caractériser un profil de surface en acier décapée par projection d'abrasif. Utilisation d'échantillons de comparaison viso-tactile ISO, Organisation Internationale de Normalisation, Genève, Suisse, 1988.


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Mis à jour ( Vendredi, 15 Mars 2013 08:08 )