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Quelques limites du champ d'applications industrielles de la magnétoscopie

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Écrit par Administrator
Mardi, 01 Février 2011 13:17

Chères Lectrices et chers Lecteurs,
Cet article est le fruit de notre longue expérience industrielle ; nous sommes bien conscients qu’il est loin d’être complet et qu’il peut comporter des inexactitudes et/ou des imprécisions.
C’est la raison pour laquelle nous vous sollicitons afin que vous nous fassiez part de vos commentaires, de vos remarques et de vos suggestions pour l’améliorer et le compléter.
Nous vous remercions vivement par avance de votre aimable contribution.
Les Auteurs : Pierre CHEMIN et Patrick DUBOSC

Février 2011

1 – Introduction

Comme toute méthode de contrôle non destructif (CND), la magnétoscopie (MT) a ses propres limitations d’applications.
La magnétoscopie est utilisée pour détecter des discontinuités de surface, débouchant en surface ou sous-cutanées (généralement jusqu’à quelques millimètres de profondeur), exclusivement sur matériaux ferromagnétiques.

Les matériaux suivants sont classés comme étant ferromagnétiques : le fer, les aciers au carbone, les aciers faiblement alliés, les aciers maraging, la fonte, le nickel, etc.

Comme de plus en plus de matériaux non ferromagnétiques sont utilisés, un changement majeur s’est produit quant à l’utilisation de la magnétoscopie.

De nombreux matériaux non ferromagnétiques sont désormais utilisés : l’aluminium, le magnésium, les alliages légers, le cuivre et ses alliages (bronzes et laitons), le titane et ses alliages, les aciers inoxydables austénitiques, les aciers Hadfield (12-14% de manganèse), etc.

Ces derniers, qui ne peuvent pas être contrôlés par magnétoscopie, sont de plus en plus utilisés en :
• Aéronautique : alliages de titane, d’aluminium et de lithium-aluminium, matières plastiques, carbone, composites, céramiques, revêtements plasma, pièces obtenues par métallurgie des poudres.
• Automobile : plastiques, composites, alliages d’aluminium.
• Nucléaire : aciers austénitiques.
• Ferroviaire : Structures en alliages d’aluminium des voitures duplex (à deux niveaux) des rames TGV et AGV.

2 – Températures

Il n’existe pas de norme ISO concernant la magnétoscopie à haute ou basse températures.

2.1 - Magnétoscopie à haute température


Les liqueurs magnétiques à support aqueux ou pétrolier ne peuvent pas être pas utilisées à des températures supérieures à 80°C. Un autre support organique pourrait être utilisé, mais probablement pas au-dessus de 120°C.

Les poudres magnétiques sèches colorées, en fonction de leur type et de leur couleur, en règle générale, peuvent être utilisées à des températures supérieures à 200-300°C. Cependant, soumises à haute température pendant un certain temps, certaines particules magnétiques sèches peuvent s’altérer : la couleur s’estompe, elles collent les unes aux autres et elles dégagent des fumées. Certains types peuvent se consumer lentement ou faire des gerbes d’étincelles à des températures supérieures à 480°C ou s’ils sont soumis à l’action d’une flamme.

2.2 - Magnétoscopie à basse température

Les liqueurs magnétiques à support aqueux ne sont pas conçues pour être utilisées à des températures inférieures à 0°C.

Les liqueurs magnétiques à support pétrolier ne peuvent pas être utilisées à des températures inférieures à -40°C. Cependant, d’autres supports organiques peuvent être utilisés tels que distillat léger de pétrole, alcools, etc, pour travailler à des températures plus basses. Néanmoins, sachez que certaines sources UV-A peuvent ne pas fonctionner à très basses températures : mieux vaut vérifier ce point avant de partir au Pôle Nord ou au Pôle Sud !

Il est également toujours possible d’utiliser la technique de poudre sèche.

L’agent propulseur des générateurs d’aérosols est le plus souvent du GPL (gaz de pétrole liquéfié) ou du DME (diméthyléther), les deux étant des gaz liquéfiés. Lorsque les températures sont très basses, la pression dans un générateur d’aérosols propulsé par un gaz liquéfié peut sérieusement baisser, plus que dans les générateurs d’aérosols propulsés avec des gaz comprimés, tels que le dioxyde de carbone CO2. C’est pourquoi les générateurs d’aérosols doivent être conservés à une température minimale de +10°C, cela étant facile à réaliser en gardant les générateurs d’aérosols sur soi, sous ses vêtements de travail par exemple.

3 - Profondeur des défauts

La magnétoscopie ne permet pas de déterminer la profondeur des défauts.

4 – Limites liées à l’équipment d’aimantation

Les équipements pour générer le champ magnétique dans les pièces ont leurs propres limites :

• Les aimants permanents fournissent un champ magnétique continu faible. De plus, les particules magnétiques ont tendance à s’accumuler aux pôles.

• Les électroaimants portables ne sont pas adaptés pour être utilisés sur de grandes pièces car le contrôle peut être chronophage.

• Les générateurs de courant portables, s’ils ne sont correctement choisis, peuvent ne pas être suffisamment puissants en fonction des pièces à contrôler.

• Les générateurs de courant mobiles peuvent être lourds en fonction de la dimension et de la puissance.

• Les générateurs de courant mobiles peuvent nécessiter du courant triphasé 400 volts.

• La majorité des générateurs modernes de courant mobiles génèrent un courant contrôlé par thyristor. Cela conduit à des formes d’ondes non sinusoïdales, avec des pointes d’intensité ; les mesureurs de champs tangentiels, de même que les ampèremètres, peuvent ne pas afficher les bonnes valeurs de courant/champ magnétique, sauf s’ils affichent les valeurs efficaces vraies (TRMS= True Root Mean Square).

• Réaliser une bobine en utilisant un générateur de courant mobile peut ne pas être simple.
Les pièces trop grandes pour être passées sur banc magnétoscopique peuvent parfois n’être contrôlées qu’avec des spires enroulées autour d’elles.
Selon la dimension de la pièce et l’intensité requise de champ magnétique tangentiel à satisfaire, des générateurs de courant mobiles de 3000 A dotés de câbles de 100-120 mm² de section sont utilisés, ou même des générateurs de courant mobiles de 6000-8000 A dotés de câbles de 200 mm² de section.
Il est alors facile de comprendre que réaliser des spires avec de tels câbles, en particulier ceux de 200 mm², n’est pas une tâche facile compte tenu de leur poids et de leur rigidité.

• Les bancs magnétoscopiques ne permettent de contrôler que des pièces dont la longueur et/ou le diamètre ne dépassent pas les dimensions pour lesquelles le banc magnétoscopique est conçu.

• L’aimantation par la technique du conducteur central exige que celui-ci puisse supporter de fortes intensités de courant électrique. Sur pièces épaisses, la sensibilité de détection sur la surface externe peut être moins bonne.

5 – Discontinuités détectables

D'une manière générale, la magnétoscopie est parfaitement adaptée pour la détection de discontinuités débouchantes fines et profondes. C'est en effet dans ces conditions que la sensibilité est maximale, car le gradient magnétique est très grand.
En revanche, la détecter des discontinuités dont la profondeur est faible par rapport à la largeur peut être difficile.

Dans le cas d’utilisation d’une peinture de contraste ou d’un revêtement non ferromagnétique, la sensibilité de détection décroît avec l’épaisseur de revêtement.

En dépit de conditions optimales d’aimantation, il apparait une diminution de la sensibilité dans les cas suivants :
• discontinuités relativement larges.
• discontinuités dont les bords sont arrondis.
• discontinuités qui se propagent à plat (telles que replis de forge).
• discontinuités remplies d’oxydes ferromagnétiques.

6 – Autres limites d’utilisation

Comme toute autre méthode de CND, une importante limitation résulte des indications fallacieuses qui résultent de : l’état de surface de la pièce, des variations brusques de géométrie et des changements de perméabilité magnétique. Elles peuvent même rendre difficile ou impossible la détection des indications vraies.

Notons, aussi bien pour nos lecteurs francophones que pour les anglophones, une distinction entre deux termes anglais employés parfois indifféremment :
• ‘‘non-relevant’’ signifie une indication qu’il n’est pas besoin de noter, généralement parce que sa dimension, sa forme, son emplacement, la rendent acceptable : elle est dans les critères d’acceptation.
• ‘‘non-significant’’ signifie une indication qu’on ne peut relier à une discontinuité ou un défaut ; les francophones utilisent le terme ‘‘indication fallacieuse’’ ou aussi ‘‘artefact’’… qui n’a pas la même signification en anglais !!! Attention aux incompréhensions alors !!!

Trois exemples ‘‘classiques’’ parmi tant d’autres :

6.1- Cas des aciers au chrome

Lorsque le pourcentage en carbone augmente, cet élément n’est plus dissous dans le fer mais il se combine au fer pour former de la cémentite Fe3C, moins ferromagnétique que le fer. En règle générale, l’augmentation de la teneur en carbone se traduit par une diminution de l’induction magnétique à saturation et une plus faible perméabilité magnétique. C'est un problème rencontré couramment lors du contrôle magnétoscopique d’aciers à forte teneur en chrome, tels que le Z12C13 ou le 30 CD4 (AISI 4130).

De plus, certains oxydes de chrome non conducteurs électriques peuvent apparaître à la surface de la pièce. Si la technique d’aimantation par passage de courant est employée, une brosse en inox doit être utilisée pour éliminer la fine couche d’oxyde sur la zone de contact avec les touches ou électrodes.

Des pseudo-défauts dus à certains paramètres métallurgiques peuvent se manifester sous forme d’indications magnétiques où la poudre magnétique est attirée en raison de variations de perméabilité magnétique.

Sur les aciers martensitiques (13 % Cr), ces pseudo-défauts sont dus à des variations de structure :
• Soit de l’austénite résiduelle.
• Soit des plages de ferrite δ.
• Soit une plage de martensite déposée dans l’austénite résiduelle (dans ce dernier cas, cette martensite peut être éliminée par traitement thermique : un double revenu).

Sur les aciers à 13 % de chrome, la magnétoscopie révèle parfois des lignes parallèles au sens du laminage ; ces lignes sont des plages de ferrite δ accompagnées de carbure de chrome. Ces lignes ne sont, en aucune manière, dangereuses pour la pièce car elles ne conduisent pas à la concentration de contraintes. Exceptées certaines utilisations très spécifiques, telles que la fabrication d’aubes de turbine, pièces qui sont utilisées à leurs limites, le rebut de l’acier dû seulement à ces lignes n’est pas requis. En cas de doute concernant des fissures ouvertes, un contrôle par ressuage peut être effectué.

Mais ayez toujours présent à l’esprit que tout ce qui est ferromagnétique peut être contrôlé en magnétoscopie. Pour cela, il faut parfois utiliser un champ magnétique important.

6.2 - Soudage par friction de matériaux ferromagnétiques différents

Des indications peuvent résulter des perméabilités magnétiques différentes des deux matériaux et non de discontinuités.

6.3 - Détection de replis de forge en fond de filet de vis

Elle est pratiquement impossible pour des raisons de forme géométrique (très petits rayons de courbure). La forme induit un pic de champ magnétique qui attire les particules magnétiques tout le long du filetage.

Deux manières de surmonter ce dernier problème :

• La méthode par aimantation rémanente peut être utilisée avec les liqueurs magnétiques fluorescentes ‘‘standards’’, si l’acier s’y prête.

• Une liqueur magnétique fluorescente renfermant seulement 0,1 g/l de particules magnétiques fluorescentes, ou même moins, en utilisant la méthode continue. Cette concentration est en dehors de toute norme ou spécification… mais çà marche très bien !!! Si une telle liqueur magnétique hautement diluée est utilisée sur un banc magnétoscopique, elle doit être remplacée assez fréquemment, car les particules magnétiques entraînées par les pièces représentent une proportion significative de ces particules dans la liqueur magnétique : sa teneur en particules magnétiques chute assez rapidement.

Conclusion

La magnétoscopie est très simple... oui... comme le ressuage !!! Cela signifie avoir une bonne connaissance des principes fondamentaux de la méthode ainsi que des pièges auxquels un utilisateur peut être confronté au quotidien. Les exemples ci-dessus sont donnés à nos lecteurs seulement afin qu’ils pensent à poser "les bonnes questions" AVANT d’effectuer un contrôle magnétoscopique.

Si vous avez d'autres exemples, des solutions à des problèmes, ou des questions, n'hésitez pas à nous les envoyer.


Avertissement à nos lecteurs

Les informations mentionnées ci-dessus sont basées sur l’état de nos connaissances actuelles et le fruit de notre longue expérience. Cependant, l’attention du lecteur est attirée sur le fait que ces informations ne sont fournies qu’à titre indicatif et qu’elles ne constituent, en aucun cas, une spécification/recommandation : notre responsabilité ne peut en aucune manière être engagée.

Mis à jour ( Dimanche, 22 Mai 2011 11:46 )