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Contrôle radiographique (RT)

Un article précédent a souligné qu'une inspection visuelle et qu'un END de surface effectués par contrôle par magnétoscopie (MT) ou un contrôle par ressuage (PT) sont des moyens efficaces d'inspecter les soudures. Cependant, de manière générale, ces techniques particulières ne peuvent pas détecter les discontinuités qui se trouvent sous la surface et à l’intérieur d’une soudure. Pour de nombreuses applications, des examens volumétriques non destructifs sont donc nécessaires et l’une des méthodes traditionnelles pour réaliser cette tâche est le contrôle radiographique.

Depuis la découverte des rayons X et des rayons gamma dans les années 1890, le contrôle radiographique (RT) est une aide précieuse pour ''voir l’intérieur'' des structures comme les soudures. Pour ce faire, une source de rayonnement est placée d’un côté d’une soudure et un film radiographique, enfermé dans un étui étanche à la lumière, est placé sur le côté opposé de la soudure par rapport à la source de rayonnement, comme illustré à la figure 1. Après une période de temps calculée, la source de rayonnement est retirée et le film est traité chimiquement, révélant l'état de la soudure.

Le contrôle radiographique peut être réalisé avec des rayons X ou des rayons gamma, qui sont tous deux des ondes électromagnétiques à courtes longueurs d'onde. Les courtes longueurs d’onde permettent aux rayons de traverser divers matériaux tels que l’acier et d’autres métaux.

Les rayons X sont générés dans un tube à vide en propulsant un flux d'électrons à travers ce vide contre une cible constituée de matériaux ayant des numéros atomiques élevés et un point de fusion élevé. (Le tungstène est un matériau couramment utilisé comme cible.) Le flux d’électrons interagit avec la structure atomique du matériau cible, délogeant temporairement les électrons. De l'énergie est générée à partir de cette action de délogement, dont 99 % sont de la chaleur et 1 % sont des rayons X. La chaleur est dissipée par l'anode en cuivre et le fluide de refroidissement dans le boîtier du tube. Les rayons X sont projetés depuis le matériau cible contre la soudure examinée, comme illustré à la figure 2.

Le flux d'électrons peut être contrôlé par l'entrée électrique et, en tant que tel, les longueurs d'onde et le pouvoir de pénétration des rayons X peuvent être modifiés pour s'adapter à l'application mise à l'essai.

Les rayons gamma émanent d’un radio-isotope communément appelé ''source''. ÌýDe petites quantités de matériaux, tels que le Cobalt-59 (Co-59) ou l'Iridium-191 (Ir-191), sont soumises à un rayonnement neutronique à haute densité dans un réacteur nucléaire. Pendant ce temps, le noyau des matériaux capte un neutron et ceux-ci deviennent les isotopes Cobalt-60 (Co-60) ou Iridium-192 (Ir-192). Ces isotopes sont dans un état instable. Ainsi, dans l’ordre naturel des choses, la matière s’efforce constamment de revenir à un état stable et, ce faisant, libère de l’énergie sous forme de rayons gamma.

Les longueurs d’onde des rayons gamma sont fixées par l’isotope qui les émet. Le Co-60 a des longueurs d'onde beaucoup plus courtes que l'Ir-192 et, par conséquent, le Co-60 a une plus grande capacité de pénétration. Ces sources émettent constamment des radiations et ne peuvent pas être interrompues comme les rayons X. Elles sont donc protégées dans un boîtier de protection fabriqué à partir d'un matériau dense tel que le plomb ou le tungstène. Le matériau absorbe les radiations et protège le personnel de l’exposition.

Lorsque la source doit être utilisée, elle est manipulée à distance. Un câble d'entraînement est connecté à la source et projeté à travers un tube appelé ''gaine d'éjection'' jusqu'à une position à partir de laquelle le rayonnement traverse l'objet et se dirige vers un film. Le câble d'entraînement est suffisamment long pour permettre au technicien de rester à une distance sécuritaire de la source lorsqu'elle est hors de la position blindée.

La figure 3 ci-dessus illustre une configuration typique pour le contrôle radiographique avec rayons gamma. La source est ''éjectée'' hors de la position sécuritaire et est déployée à travers la gaine d'éjection jusqu'à une position à l'intérieur de la soudure. La ''source'' reste en position pendant une période de temps calculée pour produire une image acceptable sur le film

Lorsque le rayonnement est dirigé vers la soudure, une certaine quantité sera absorbée par la structure du métal et le reste passera à travers le film. Une radiographie mesure les différences d’épaisseur et de densité et exprime cette différence sous la forme d’une image en niveaux de gris sur un film. Ces différences dans la quantité de rayonnement traversant la soudure apparaissent sur le film développé sous forme d’ombres claires ou sombres. Le film radiographique est interprété en évaluant la forme, la densité et l'emplacement des images créées par le laitier, les soufflures, les inclusions de tungstène, etc.

Pour être détectable, la discontinuité doit provoquer un changement suffisant dans la densité du film pour être discernable à l'œil nu. Certains défauts, selon le plan dans lequel ils se situent par rapport à la direction du rayonnement, peuvent présenter si peu de différence dans la quantité de rayonnement absorbée qu'aucune image détectable n'apparaîtra sur le film.

Nous pouvons illustrer cela en nous référant à la figure 4 ci-dessous qui illustre deux discontinuités qui sont exactement les mêmes mais qui se situent dans des plans différents. Le vide de droite sera facilement discernable dans un film car il présente un cylindre rond de 3 mm et de 25 mm de long à travers lequel le rayonnement se déplacera et assombrira le film en dessous. Le même défaut à gauche se présente au rayonnement comme un tube rond de seulement 3 mm, et non de 25 mm comme à droite.

Lorsque le faisceau de rayonnement n’est pas dirigé dans le plan du défaut, comme illustré dans la figure 4, le défaut peut être manqué. Des défauts importants tels que des fissures serrées et un manque de fusion peuvent être manqués si le défaut ne se situe pas dans le bon plan. C’est la principale limitation du contrôle radiographique.

Ces dernières années, en raison de la révolution numérique, la nécessité d’exposer et de développer les films de manière traditionnelle diminue et est remplacée par la radiographie numérique.

La radiographie numérique (RN) est une forme innovante de radiographie utilisant des plaques sensibles aux rayonnements pour recueillir des données dans de nombreux domaines. Avec la NR, les données sont immédiatement transférées vers un ordinateur et la technologie permet des transferts numériques en temps réel, rendant les images et les informations disponibles pour analyse en quelques secondes.

Les cassettes de radiographie numérique utilisent des écrans photo-simulés de pointe pour capturer des images radiographiques au lieu de films traditionnels, qui peuvent prendre du temps et coûter cher.

Certains des avantages de la RN sont:

• Traitement plus rapide des données
• Aucun produit chimique
• Entreposage et archivage d'image améliorés
• Productivité accrue
• Risque réduit au niveau de la sécurité
• Dans la majorité des cas, l'évaluation de la discontinuité est améliorée

Enfin, il faut noter que les radiographes industriels doivent être certifiés par la Commission canadienne de sûreté nucléaire (CCSN) pour utiliser des appareils d’exposition et travailler avec des sources radioactives. Ils doivent également être certifiés selon les normes CAN/ONGC-48.9712 et ISO 9712 pour effectuer le contrôle radiographique.

Les rayonnements X et gamma sont tous deux dangereux et les barrières mises en place par les travailleurs sous radiation pour éloigner les personnes du lieu d'opération doivent être strictement respectées.

Veuillez profiter de l'occasion pour visionner la vidéo YouTube référencée pour un court métrage sur le sujet ci-dessus.

Mick J Pates IWE

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