CND & SHM

Généralités

Les Contrôles non destructifs (CND), ou Essais non destructifs (END), sont des méthodes qui permettent de rechercher des anomalies dans la matière et les matériaux sans les altérer.

Le Structural health monitoring (SHM) est l’ensemble formé par les procédés de CND mis en œuvre et la stratégie de contrôle associée, avec l’objectif d’évaluer l’intégrité, la santé et le maintien dans le temps des structures.

  1. CND & SHM, pour faire quoi ?
  2. Quelques définitions
  3. Quelles méthodes sont disponibles ?
  4. Quelles anomalies ou défauts sont détectables ?

1. A quoi çà sert, les CND et le SHM ?

Les contrôles non destructifs sont utilisés soit en fabrication, soit en maintenance afin de déterminer si la pièce contrôlée est conforme au cahier des charges et exigences de son usage. Les CND visent souvent à rechercher des anomalies ou indication locales, et éventuellement à les cartographier.

Le structural health monitoring (SHM) est utilisé en maintenance afin de surveiller l’évolution d’une structure dans son ensemble. Cela peut être par exemple en l’instrumentant, en enregistrant, en analysant les signaux ainsi obtenus et en les comparant avec ce qui était prévu (par exemple lors de la modélisation).

Dans les deux cas, il est nécessaire de connaître la pièce ou structure contrôlée, sa défectologie, ses zones de contraintes et de fragilité, afin de pouvoir déterminer des critères d’acceptation des anomalies détectées. Ainsi, les contrôles ou essais non destructifs n’ont pas pour objet de mesurer (avec incertitude) une anomalie, mais de déterminer si l’anomalie n’est qu’une simple indication acceptable ou un défaut rédhibitoire.

La mise en œuvre des contrôles non destructifs peut-être soit à l’initiative de l’industriel (fabricant ou exploitant) soit dépendante d’une norme voire d’une règlementation.
Selon le cas, les impositions ne sont pas les mêmes.
Une certification de l’opérateur (ou contrôleur ou inspecteur), ou du procédé peut également être demandée (voir l’article sur la certification). Les enjeux liés à l’usage de la pièce ou structure sont souvent déterminant dans le niveau d’exigence : équipements sous pression, aéronautique, nucléaire, ferroviaire, remontées mécaniques…


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2. Comme s’y retrouve-t-on dans tous ces termes : définitions

De part la diversités des usages, des secteurs industriels concernés et la richesse de la langue française, de nombreux termes sont utilisés.
Pour en savoir plus sur les différences entre SHM, CND, END, END ou bien encore END, nous vous invitons à lire cet article !


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3. Quelles méthodes existent et sont utilisées ?

Selon le matériau et les anomalies recherchées, il conviendra de choisir la méthode et/ou technique la plus adaptée pour atteindre ses objectifs. Il est parfois nécessaire de faire des compromis, ou de mettre en œuvre plusieurs méthodes et techniques pour les atteindre.

Nous pouvons distinguer les méthodes :

  • surfaciques : le ressuage, les courants de Foucault, la magnétoscopie. La shearographie et la thermographie infrarouge sont plutôt surfaciques, mais permettent tout de même dans certaines conditions de contrôler une certaine profondeur de la pièce.
  • celles qui sont volumiques : les rayonnements ionisants, le radar, les térahertz, les ultrasons.
  • et celles qui sont dites globales : l’émission acoustique, l’étanchéité.
  • Certaines méthodes sont complémentaires, comme l’endoscopie.

De même, certaines ne sont utilisables que sur matériaux métalliques, ferromagnétiques, organiques (composites ou non), ou bien carbone.

Chacune de ces méthodes aura donc des limites différentes selon le matériau étudié, ce qui nécessite des connaissances scientifiques et techniques spécifiques.

Le principe de mise en œuvre est à peu près le même pour toutes les méthodes : on sollicite le matériau dont les anomalies vont perturber la réponse à cette sollicitation.C’est cette perturbation qui sera observée ou mesurée.

Des normes ou règlementations peuvent également imposer l’utilisation de certaines méthodes ou technique : pour en savoir +, consultez cet article.

Les éléments fournis ici sont donc très synthétiques et en cas de projets, nous vous invitons à nous contacter pour étudier ensemble votre besoin !


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4. Quelles anomalies ou défauts pouvons-nous détecter ?

Les anomalies peuvent être recherchée lors de la fabrication ou de la maintenance de la pièce ou structure. Il convient de préciser qu’une “anomalie” ne devient un “défaut” que lorsque son dimensionnement est supérieur aux critères définis. En dessous, cela reste une anomalie considérée comme sans conséquence. Il convient alors au contrôleur de déterminer et apprécier son signalement.

Les anomalies détectées en fabrication et en maintenance vont être différentes car d’origines différentes !
De même, selon le procédé (moulage, forgeage, soudage, usinage, traitement thermique, collage…) et les matériaux, la défectologie sera différente…

Lors de la fabrication, nous pouvons par exemple retrouver les défauts suivants

  • pour les pièces moulées, il peut y avoir des retassures (dues à la différence de volume entre l’état liquide et l’état solide), des soufflures ou porosités, des inclusions (les oxydes peuvent ainsi modifier localement les propriétés du matériau et créer des zones de fragilité), de criques, de la ségrégation (donc hétérogénéité du matériau), des rides de peau, etc…
  • pour d’autres procédés, nous pouvons avoir de l’écrouissage ou du corroyage entrainant des hétérogénéités et donc des propriétés mécaniques et ferromagnétiques différentes
  • les traitements thermiques peuvent entrainer également des différences de propriétés
  • l’usinage peut engendrer ou relâcher des contraintes résiduelles
  • le soudage peut entraîner de multiples défauts
  • les procédés de fabrication des composites peuvent générer des porosités, des manques de matière, une disposition inappropriée des renforts ou inserts, des délaminages…

Lors des phases de maintenance, ce sont essentiellement les phénomènes liés à l’usure, la fatigue ou la corrosion qui seront recherchés.

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