RÉPUBLIQUE DU BÉNIN

*****
MINISTERE DE L’ENSEIGNEMENT
SUPERIEUR ET DE LA RECHERCHE SCIENTIFIQUE
*****
UNIVERSITÉ D’ABOMEY-CALAVI
*****
ÉCOLE POLYTECHNIQUE D’ABOMEY-CALAVI
*****
DÉPARTEMENT DU GÉNIE MÉCANIQUE ET ÉNERGÉTIQUE
*****
Filière : GMP 4

Unité d’Enseignement : Matériaux

Thème De L’exposé

LES ESSAIS NON DESTUCTIFS

Présenté par : Chargé du cours :

ADANMINAKOU Gildas Ing Abdou Raimi ALAKOUKO

ALAFIA-FANOU H. E. Renat

Année Académique : 2022-2023

 PLAN

Listes des figures............................................................................................................ 2

Introduction .................................................................................................................... 3

1 Présentation des END ............................................................................................. 4

1.1 Définition d’un END ....................................................................................... 4

1.2 Les secteurs exploitant les END...................................................................... 4

1.3 Personnel et compétences................................................................................ 5

1.4 Principe général de mise en œuvre d’un END ................................................ 5

1.5 Avantages et limites des END ......................................................................... 6

1.6 Différentes méthodes de contrôle et leurs désignations .................................. 6

2 Les END les plus utilisés ........................................................................................ 7

2.1 Inspection visuelle ........................................................................................... 7

2.2 Contrôle par ressuage ...................................................................................... 9

2.3 Magnétoscopie .............................................................................................. 14

2.4 Radiographie ................................................................................................. 18

2.5 Contrôle par ultrasons ................................................................................... 21

2.6 Contrôle électromagnétique .......................................................................... 26

Conclusion ................................................................................................................... 28

Bibliographie................................................................................................................ 29

1
Listes des figures

Figure I : Un endoscope ................................................................................................. 9

Figure II : Etapes de la mise en œuvre du ressuage ..................................................... 11
Figure III : Processus du ressuage ............................................................................... 12
Figure IV : Observation de quelques pièces après ressuage ........................................ 13
Figure V : Principe de la magnétoscopie ..................................................................... 15
Figure VI : Etapes de l’essai magnétoscopique ........................................................... 16
Figure VII : Appareil portatif de magnétisation Figure VIII : Contrôle
par appareil portatif ...................................................................................................... 16
Figure IX : Fissuration en service d’un crochet ........................................................... 17
Figure X : Comparaison PT et MT .............................................................................. 18
Figure XI : Générateur de rayon X .............................................................................. 18
Figure XII : Principe de contrôle par Ultrasons ........................................................... 22
Figure XIII : Visualisation des échos réfléchis par les discontinuités dans un matériau
...................................................................................................................................... 23
Figure XIV : Ondes ...................................................................................................... 24
Figure XV : Propagation des ondes dans diverses directions ...................................... 24
Figure XVI : Exemples de vitesses des ultrasons dans la matière ............................... 25
Figure XVII : Contrôle par courant de Foucault .......................................................... 26

2
 Introduction

L’acronyme END (Essais non destructifs) ou CND (contrôles non destructifs) évoque
le diagnostic que le médecin formule lors de l’examen de son patient. Le même principe
appliqué aux pièces industrielles consiste à mettre en œuvre des méthodes
d’investigation pour apprécier sans destruction leur état de santé et formuler un avis sur
leur aptitude à remplir la fonction à laquelle elles sont destinées. L’exécution de cette
tâche demande une bonne connaissance des méthodes d’investigation mises en œuvre,
leurs limites et surtout une adéquation parfaite entre le pouvoir de détection de chacune
d’elles et les critères appliqués pour la mise en œuvre. Qu’est-ce qu’un CND ? Quels
sont les secteurs d’application des CND ? Comment se présente généralement la mise
en œuvre des CND ? Quelles sont les différentes méthodes de contrôle non destructif et
leurs limites ?

3
1 Présentation des END

1.1 Définition d’un END

L’essai non destructif (END) est un ensemble de méthodes qui permet d’évaluer
l’intégrité et les propriétés des matériaux, des composants ou des systèmes, sans les
dégrader, soit au cours de la production, soit en cours d’utilisation, soit dans le cadre
de maintenance. On parle aussi de contrôle non destructif (CND) ou d’examen non
destructif.

Ils sont une combinaison de diverses techniques d’inspection utilisées seules ou

conjointement sans toutefois causer de dommages à la pièce. En d’autres mots, une
pièce qui requiert l’utilisation d’une ou plusieurs de ces techniques peut encore être
utilisées une fois le processus d’inspection terminé.

Grâce à ces essais, il est également possible de savoir si les matériaux sont adéquats
pour une sollicitation en traction ou en flexion. Par exemple, un matériau qui possède
un défaut interne (des discontinuités) peut résister à la compression mais peut
rapidement se rompre en traction.

Les END sont donc souvent utilisés pour la détection, la localisation, la caractérisation
et le dimensionnement des discontinuités (généralement de l’ordre du 𝜇𝑚 ) inhérentes
à un composant, mais aussi celles associées à des mécanismes de dommage et
dégradation. Les essais non destructifs sont régis par des codes et des normes selon le
type de secteur.

1.2 Les secteurs exploitant les END

Les essais non destructifs sont utilisés dans l’ensemble des secteurs industriels. On peut
citer notamment :

➢ L’archéologie ;
➢ L’industrie pétrolière (pipelines, tubes, barres, soudures, réservoirs) ;
➢ L’industrie navale (contrôle des coques) ;
➢ L’aéronautique (poutres, ailes d’avion, nombreuses pièces de moteurs, trains
d’atterrissage, etc.) ;

4
 ➢ L’aérospatiale et l’armée ;
➢ L’industrie automobile (contrôle des blocs moteurs) ;
➢ La sidérurgie ;
➢ La fonderie ;
➢ La chaudronnerie et la tuyauterie en fabrication ;
➢ L’industrie de l’énergie : réacteurs nucléaires, chaudières, tuyauterie, turbines,
etc. (maintenance des installations) ;
➢ Le ferroviaire : en fabrication et en maintenance notamment pour les organes
de sécurité (essieux, roues, bogies) ;
➢ L’inspection alimentaire ;
➢ Le Génie civil et le bâtiment.

Et en règle générale dans tous les secteurs produisant :

➢ Des pièces à coût de production élevé en quantité faible (nucléaire,

pétrochimique, par exemple) ;
➢ Des pièces dont la fiabilité de fonctionnement est critique (BTP, nucléaire,
canalisation de gaz, par exemple).

1.3 Personnel et compétences

Les agents qui effectuent ces contrôles peuvent être certifiés selon les normes en
vigueur, si la règlementation l’exige, si le client le demande, ou si l’entreprise utilise ce
moyen comme assurance de la compétence de ses opérateurs dans le cadre de sa
politique qualité.

1.4 Principe général de mise en œuvre d’un END

On peut généralement distinguer les étapes suivantes, quelle que soit la méthode
employée :

➢ L’excitation : Mise en œuvre d’un processus physique énergétique ou non ;

➢ La perturbation : Modulation ou altération de ce processus par les défauts ;
➢ La révélation : Détection de ces modifications par un capteur approprié

5
 ➢ L’analyse : Traitements des signaux et interprétation de l’information délivrée.

1.5 Avantages et limites des END

La réduction de la consommation de travail de l’essai, une diminution de la
consommation de travail des travaux préparatoires, peu de dommages structuraux,
l’utilisation d’équipement d’essai moins cher, par rapport à l’essai destructif.

Détermination de certaines propriétés des matériaux tels que la performance, certaines

les propriétés physiques.

Les limites des contrôles non destructifs dépendent des procédés, des conditions
opératoires, des matériaux, de la géométrie de la zone concernée par l’examen, des
caractéristiques des défauts, et du facteur humain.

1.6 Différentes méthodes de contrôle et leurs désignations

Les normes NF EN ISO 9712 août 2012 (qui annule et remplace la norme EN 473) et
EN 4179 définissent un certain nombre de symboles pour les méthodes usuelles (cf.
tableau).

Ces symboles correspondent généralement à l’abréviation de la désignation anglaise de

la méthode, par exemple, le symbole PT pour le ressuage vient de « Penetrant Testing ».
Cependant, il existe de nombreuses autres méthodes qui ne sont pas sujettes à la
certification des contrôleurs, et n’ont donc pas de terminologie normée : c’est le cas par
exemple du radar, très utilisé dans le Génie civil.

Méthodes END et symboles :

▪ Émission acoustique (AT)

▪ Contrôle électromagnétique (ET)
▪ Étanchéité (LT)
▪ Magnétoscopie (MT)
▪ Ressuage (PT)

6
 ▪ Radiographie (RT)
▪ Ultrasons (UT)
▪ Examen visuel (VT)
▪ Shearographie (ST)
▪ Thermographie (TT)

Chacune de ces méthodes présente des avantages et des limites, mais six d’entre elles
sont fréquemment utilisées. Il s’agit : du contrôle par ultrasons (UT), de la
radiographie (RT), du contrôle électromagnétique (ET), de la magnétoscopie
(MT), du contrôle par ressuage (PT) et de l’inspection visuelle (VT).

2 Les END les plus utilisés

2.1 Inspection visuelle

L’inspection visuelle (VT) est le premier des procédés de contrôle non destructif, le
plus simple et le plus général puisque c’est aussi le point final de la majorité des
autres procédés non destructifs.

Elle est utilisée parfois par les observateurs expérimentés pour définir l’END adéquat
pour effectuer le contrôle sur le matériau.

Cet essai peut constituer un contrôle suffisant pour la détection des défauts débouchant
en surface et surtout des hétérogénéités locales et superficielles (taches de différentes
natures) constituant des défauts d’aspect rédhibitoires pour des produits plats du types
tôles, tissus, verre, etc. Toutefois l’examen purement visuel présente des limitations de
différentes natures.

Objectifs

Déceler les défauts tels que les défauts d’aspect, fissures, les inclusions, les criques,
susceptibles d’affecter la santé les matériaux.

7
Limites

Les limites de cet essai concernent l’œil. L’œil est un capteur optique remarquable,
mais possédant toutefois des limitations dont il faut tenir compte pour les END.

Les aides optiques à la vision

Il s’agit des instruments d’optique permettant d’accroître les performances de l’œil ou

encore plus généralement de donner la possibilité de contrôler des surfaces
inaccessibles à la vision directe de l’observateur.

Outils optiques classiques

Loupes et verres grossissants ;

Loupe binoculaire ;

Microscopes (microscopes électroniques à balayage)

Outils spécifiques

Les appareils optiques spécifiques ont été développés pour l’END.

L’endoscope par exemple est un appareil conçu pour pouvoir observer les surfaces non
directement accessibles à l’œil. Mis au point à l’origine pour les examens liés au
diagnostic médical, les endoscopes classiques à lentilles ont été remplacés par des
transmetteurs d’image à fibres optiques.

8
 Figure I : Un endoscope

2.2 Contrôle par ressuage

Le ressuage (PT) est une extension de l'inspection visuelle qui peut s'appliquer sur tout
matériau à l'exception de certaines fontes qui présentent une surface poreuse.

Le terme « ressuage » désigne la sortie d’un fluide (liquide ou gazeux) d’une

discontinuité dans laquelle ce fluide s’était précédemment accumulé au cours d’une
opération d’imprégnation.

Le ressuage permet de détecter des défauts débouchant en surface des métaux tel que
l'aluminium, le magnésium, le cuivre, le titane, l'acier inoxydable et la plupart des
alliages non métalliques comme les céramiques, les plastiques, le caoutchouc moulé,
(mais il faut, pour les plastiques et les composés caoutchouc moulé, se méfier de leur
réactivité vis à vis des produits utilisés et donc procédé à des essais préliminaires).

Les défauts observés sont principalement : les reprises de coulée, les criques, les
tapures, les microporosités, les décohésions et les reprises de fonderie. L’opération de
ressuage peut s’effectuer à tous les stades d’élaboration d’une pièce (brut de fonderie,
après usinage, après traitements thermiques…).

Objectifs

9
L’objectif du contrôle par ressuage est de mettre en évidence des indications de défauts
débouchant visibles ou non à l’œil nu en surface d’une structure ou d’une soudure.

On peut ainsi localiser les défauts de : moulage, de fatigue, d'usinage, de traitement

thermique et de soudage.

Principe

L’examen par ressuage (PT) consiste à appliquer sur la surface à examiner un liquide
d’imprégnation ou pénétrant c’est-à-dire de faible tension superficielle qui pénètre
dans les discontinuités débouchant en surface. Le pénétrant peut être par exemple du
pétrole léger, coloré ou contenant une poudre fluorescente.

Après un temps d’imprégnation de 15 à 20 min en moyenne, l’excès de pénétrant est

éliminé et la surface séchée. Le rinçage de la surface de la pièce pour enlever l’excès
de pénétrant est délicat parce qu’un rinçage excessif ou insuffisant permet de fausser le
résultat final.

Un révélateur, produit opaque (liquide ou sous forme de poudre) et absorbant est

ensuite appliqué sur la surface. Le pouvoir absorbant du révélateur fait que le pénétrant
qui a réussi à s'infiltrer dans les discontinuités est alors aspiré vers la surface (effet
buvard) et y laisse une trace. Cette trace à cause de la diffusion du pénétrant dans le
révélateur, est toujours plus importante que la discontinuité.

L'efficacité de cette méthode de contrôle repose sur la possibilité de détecter les

indications de discontinuité afin d'améliorer cette détectabilité. Le pénétrant contient en
général un produit coloré visible à la lumière blanche ou un produit fluorescent visible
à la lumière noire (ultraviolet).

10
 Figure II : Etapes de la mise en œuvre du ressuage

Procédé

Sur une surface propre, exempte de pollution susceptible de colmater les défauts
débouchant (les traces d’huile et de graisse, les résines inorganiques, les matières
charbonneuses, les peintures, les produits de corrosion, les oxydes, etc.), est appliqué
un liquide contenant des traceurs colorés et (ou) fluorescents. Ce liquide est appelé
liquide d’imprégnation ou pénétrant.

Après une période d’attente (temps d’imprégnation) au cours de laquelle le pénétrant

vient remplir les discontinuités, l’excès en surface est éliminé.

Un deuxième produit appelé révélateur est alors appliqué à sec ou en suspension sur la
surface de la pièce. Son but est de faire « ressuer » c’est-à-dire d’attirer le pénétrant
resté en rétention dans les discontinuités.

11
Figure III : Processus du ressuage

12
 Figure IV : Observation de quelques pièces après ressuage

Limites

✓ Détection uniquement sur matériaux non poreux (détection difficile sur

matériaux poreux) ;
✓ Détection aléatoire ou partielle sur des défauts bouchés ou matés ;
✓ Détection impossible sur défauts non débouchants.

Avantages

✓ Matériel peu encombrant ;

✓ Examen possible sur tout type de matériau non fibreux ni poreux ;
✓ Images des indications de défauts restent généralement visibles quelques heures
après examen ;
✓ Coût de réalisation faible.

Inconvénients

✓ Ne permet pas la détection des défauts non débouchants ;

✓ Temps d’examen relativement long comparé à la méthode d’examen par
magnétoscopie ;
✓ Visualisation indirecte des défauts (tache observée plus grande que le défaut
réel).

13
2.3 Magnétoscopie

La magnétoscopie (RT) complète l'examen visuel. Souvent les imperfections de

surface, surtout lorsqu'il s'agit de solution de continuité, restent peu visibles au ressuage
malgré tout le soin apporté. Parfois même si les anomalies sont débouchant, le milieu
ne permet pas d'avoir recours au ressuage (pièces immergées par exemple).

Lorsque le ressuage est insuffisant, on a recours à la magnétoscopie sous ses différentes

formes : passage de courant électrique, passage de flux magnétique.

Les procédés magnétiques de contrôles non destructifs permettent la détection des

défauts superficiels débouchant ou non débouchant dans les matériaux
ferromagnétiques comme le fer, la fonte, les aciers non alliés et faiblement alliés. Elle
ne peut pas être utilisée sur l’aluminium et certains aciers inoxydables.

Objectifs

Mise en évidence de discontinuités superficielles et/ou sous-jacentes proches de la

surface dans les matériaux ferromagnétiques.

Principe

1. La zone à contrôler est soumise à un flux magnétique, crée par un aimant ou un

électro-aimant ;
2. Projection de poudre magnétique, qui se répartit de manière homogène si la
pièce est saine ;
3. Agglomération de poudre dans les zones de défauts.

Description

La magnétoscopie (MT) est une méthode de contrôle non destructif qui consiste à
soumettre un matériau à l’action d’un champ magnétique (soit par passage d’un champ
magnétique, soit par passage de courant). La valeur du champ magnétique est définie

14
en fonction de la pièce. Toute discontinuité du matériau provoquera une diminution de
la section de passage et donc une augmentation du champ d'induction magnétique
(conservation du flux). Cette augmentation provoquera une fuite magnétique à la
surface de la pièce.

Des particules ferromagnétiques contenues dans un révélateur constitué de très fines

particules d’oxyde de fer, soit par voie sèche (poudre) soit par voie humide (en
suspension dans un liquide) s'accumulent au droit du défaut. On observe le spectre
résultant sous un éclairage adapté. Elle peut être réalisée soit en lumière blanche avec
une laque de contraste et un indicateur coloré soit sous rayonnement ultraviolet (UV-
A) avec un indicateur fluorescent.

Dans la pratique, on procède à l’aimantation des pièces suivant deux techniques

principales : magnétisation par courant d’injection et par électro-aimant mobile. Les
particules du produit révélateur doivent être suffisamment fines et légères pour circuler
dans toute la pièce. Ainsi elles sont facilement attirées par les fuites magnétiques. Des
poudres à base de produits fluorescents sont utilisées pour améliorer le contraste. Après
examen le magnétisme résiduel peut causer des problèmes ultérieurs (soudage, usinage)
; il est recommandé de procéder à la démagnétisation de la pièce en la soumettant à un
champ magnétique dont on diminue progressivement l’intensité et inversant à chaque
fois son sens.

Figure V : Principe de la magnétoscopie

15
 Figure VI : Etapes de l’essai magnétoscopique

Figure VII : Appareil portatif de magnétisation Figure VIII : Contrôle par appareil portatif

16
 Figure IX : Fissuration en service d’un crochet

Limites

✓ Le matériau doit être ferromagnétique ;

✓ Détection des défauts perpendiculaires aux lignes du champ magnétique ;
✓ Détection médiocre des défauts non linéaires ;
✓ Détection moyenne des défauts sous-jacents ;
✓ Une qualité médiocre de la surface peut générer des indications fallacieuses.

Avantages

✓ Simple à mettre en œuvre ;

✓ Rapidité de détection (en temps réel) ;
✓ Visualisation possible des défauts sous-jacents jusqu’à 2 mm de profondeur,
dans des conditions adéquates et des défauts matés ou obstrués ;
✓ Peut être réalisée sur une pièce revêtue dont le revêtement est d’une épaisseur
inférieure à 50 μm pour les revêtements non ferromagnétiques. Au-delà, la
sensibilité de détection doit être vérifiée ;
✓ Possibilité d’apprécier la longueur réelle d’un défaut ;
✓ Coût de réalisation relativement faible.

Inconvénients

✓ Ne s’applique que sur les matériaux ferromagnétiques (ne fonctionne pas sur
l’aluminium et certains inox) ;

17
 ✓ Sensibilité dépendante de l’orientation du défaut par rapport à la direction
générale des lignes d’induction ;
✓ Délicat à mettre en œuvre sur des pièces de géométrie complexe ou étriquée et
des pièces de grandes dimensions ;
✓ Ne permet pas une appréciation de la profondeur
✓ Utilisation de produits chimiques dont certains sont inflammables ;
✓ Nécessite une source électrique dans le cadre de l’utilisation d’un électroaimant.

Figure X : Comparaison PT et MT

2.4 Radiographie

Figure XI : Générateur de rayon X

Les rayons X en contrôle non destructif sont principalement utilisés pour réaliser des
radiographies X. La radiographie ou le Contrôle radiographique (RT) permet de fournir
des informations directement exploitables sur l’intérieur des objets ou des matériaux.
L’étape d’inversion peut être assez réduite et la résolution spatiale suffisamment bonne.

18
Toutefois, l’interprétation des images demande de l’expertise et la réalisation des
clichés nécessite des conditions de sécurité pour l’opérateur et l’environnement.

Dans l’industrie lourde, le contrôle à l’aide des rayons X est utilisé notamment pour les
soudures dans les centrales nucléaires et les chantiers navals et pétroliers, la corrosion
des tuyaux, la structure des matériaux composites ou les fissures dans les pièces
mécaniques complexes ainsi que pour les pièces de fonderie.

D’autres méthodes radiologiques de contrôle non destructif utilisent la fluorescence et

la spectrométrie. Grâce au rayonnement rétrodiffusé, il est possible d’analyser le
contenu atomique des objets et ainsi par exemple de détecter la présence de plomb ou
d’autres matériaux toxiques dans les peintures, ou bien la présence d’explosifs dans des
objets suspects.

❖ Spectrométrie de fluorescence des rayons X

La spectrométrie de fluorescence des rayons X est une technique d’analyse chimique

utilisant une propriété physique de la matière, la fluorescence de rayons X.

Lorsque l’on bombarde de la matière avec des rayons X, la matière réémet de l’énergie
sous la forme, entre autres, de rayons X : c’est la fluorescence X ou émission secondaire
de rayon X. Le spectre des rayons X émis par la matière est caractéristique de la
composition de l’échantillon, en analysant ce spectre, on peut en déduire la composition
élémentaire, c’est-à-dire les concentrations massiques en éléments. L’analyse du
spectre peut se faire de deux manières :

1. Par analyse dispersive en longueur d’onde

2. Par analyse dispersive en énergie

Physique de la fluorescence X

Quand un matériau est soumis à un rayonnement de faible longueur d’onde et donc de

forte énergie, comme les rayons X, les rayons gamma, les atomes constituants le
matériau peuvent subir une ionisation, c’est-à-dire qu’un ou plusieurs électrons peuvent
être éjectés des couches électroniques de chacun de ces atomes. Ainsi l’énergie des
photons ou des particules émises (source du rayonnement) doit être plus grande que le

19
potentiel d’ionisation. Les atomes ayant été ionisés deviennent donc instables, ils sont
excités. La désexcitation se fait par une transition électronique : un électron d’un niveau
plus élevé descend pour occuper la case quantique laissée vacante par le photo-électron.
Cette transition électronique libère l’énergie correspondant à la différence d’énergie des
niveaux impliqués, soit par l’émission d’un photon X, soit en transmettant l’énergie à
un des électrons atomiques. Le premier cas correspond à la fluorescence X. L’énergie
du photon X émis est donc caractéristique de l’atome ou l’émission a été générée. On
appelle spectre d’énergie la distribution des énergies de l’ensemble des photons émis.
Le spectre d’énergie est donc caractéristique de la composition de l’échantillon.
Chacune de ces transitions électroniques génère un photon fluorescent avec son énergie
caractéristique et la longueur d’onde du photon est reliée à son énergie par la constante
de Planck (h).

ℎ×𝑐
𝐿𝑎𝑚𝑏𝑑𝑎 =
𝐸

Le rayonnement fluorescent peut donc être analysé de façon équivalente en énergie

(analyse dispersive en énergie) ou en longueur d’onde (analyse dispersive en longueur
d’onde).

Ce principe physique utilisé en industrie permet de caractériser les matériaux

composants un échantillon.

❖ Gammagraphie

La technique consiste à placer la pièce à radiographier entre la source de rayonnements

et un film photographique contenu dans une cassette. Après un temps d’exposition, le
film est développé. Son interprétation permet de mettre en évidence certains défauts de
compacité de la pièce. En effet, les rayons gamma projetés par la source de
rayonnement étant des ondes électromagnétiques de hautes fréquences pénètrent la
matière condensée. Elle permet d’obtenir un cliché dont le contraste dépend à la fois de
l’épaisseur et du coefficient d’atténuation de structures traversées. Ainsi le principe de
gammagraphie est utilisé en radiologie industrielle afin d’obtenir une image de
l’intérieur des pièces étudiées ce qui permet d’examiner leur structure interne.

20
Les principes physiques de ces deux méthodes de radiologies sont de mêmes exploités
en radiologie industrielle.

2.5 Contrôle par ultrasons

Le contrôle par ultrasons (UT) est basé sur la transmission, la réflexion et l’absorption
d’une onde ultrasonore se propageant dans la pièce à contrôler. Le train d’ondes émis
se réfléchit sur les défauts puis revient vers le traducteur (qui joue souvent le rôle
d’émetteur et de récepteur). L’interprétation des signaux permet de positionner le défaut
et de définir ses dimensions relatives. Cette méthode présente une résolution spatiale
élevée et la possibilité de trouver des défauts aussi bien dans le volume de la matière
qu’en surface. L’étape d’inversion est simple, du moins pour les pièces
géométriquement et matériellement simples.

Principe physique

L’émission et la détection d’ondes ultrasonore se réalisent très facilement grâce à l’effet

piézoélectrique. Certains matériaux comme le quartz possèdent la propriété de se
déformer sous l’effet d’un champ électrique. Une tension électrique alternative
appliquée aux électrodes fait vibrer le transducteur piézoélectrique. Les vibrations ainsi
créées se transmettent à tout solide en contact avec le transducteur et se propagent dans
celui-ci avec la vitesse du son caractéristique de ce milieu. Réciproquement, une
compression ou une dilatation d’un matériau piézoélectrique provoqué par une onde
incidente, fait apparaître des charges électriques sur les électrodes qui se mesurent
facilement par la tension créée entre les électrodes (effet piézoélectrique inverse).
L’effet inverse peut alors servir pour la détection d’ondes. Il suffit pour cela de
remplacer la tension d’alimentation par un oscilloscope.

21
 Figure XII : Principe de contrôle par Ultrasons

Procédé

Une onde ultrasonore est émise par un transducteur placé sur la surface du matériau à
contrôler et se propage dans le matériau. Il existe des méthodes par contact (le palpeur
est en contact avec la pièce) ou par immersion (la pièce et le palpeur sont immergés
dans l’eau). Dans le cas de la méthode par contact il est important d’ajouter un couplant
(eau ou gel) entre le palpeur et la pièce pour assurer la transmission des ondes. Lorsque
ces ultrasons rencontrent une interface délimitant deux milieux ayant des impédances
acoustiques différentes, il y a réflexion. Les ultrasons réfléchis sont captés par un
palpeur. Il y a création d’un écho.

Dans le cas d’une pièce comportant deux surfaces, la détection de défaut se fait en
comparant le temps mis pour faire un aller-retour dans l’épaisseur de la pièce et le temps
mis pour la réflexion sur un défaut.

Au niveau du palpeur, le signal est instantanément transformé en une onde ultrasonore.

Lorsque le faisceau ultrasonore rencontre la face opposée de la pièce, il y a réflexion si
un défaut se trouve sur le parcours du faisceau ultrasonore. Une partie des ultrasons est
immédiatement réfléchie vers le palpeur avant que la partie complémentaire n’atteigne
le fond de la pièce. Sur l’écran, on observe un écho intermédiaire qui révèle sa position
et dont l’amplitude est fonction de la dimension et de l’orientation du défaut.

22
 Figure XIII : Visualisation des échos réfléchis par les discontinuités dans un matériau

Toute réflexion supplémentaire indique la présence d’un défaut.

L’examen par réflexion

La méthode est très utilisée, un seul palpeur joue le rôle d’émetteur et de récepteur. Les
ondes ultrasonores sont émises de façon discontinue (impulsions brèves) pendant de
très courte durée de temps comprise entre un et trois millionièmes de seconde. Entre
deux impulsions le palpeur reçoit les ondes réfléchies.

23
 Figure XIV : Ondes

Lorsque l’émission est modulée par impulsions, les signaux réfléchis par différents
obstacles peuvent être séparés.

Figure XV : Propagation des ondes dans diverses directions

Quelques propriétés physiques des matériaux déterminées grâce à l’ultrason

1-) Étant donné que les ondes se réfléchissent sur les interfaces acoustiques
rencontrées comme les contours de la pièce, les défauts intérieurs voire grains des
matériaux il nous permet d’avoir d’informations non seulement sur l’aspect de la pièce,
mais aussi sur sa microstructure : grain type et taille, agrégat, nature, forme, fraction
volumique, texture.

24
2-) Les mesures prises par le procédé d’ultrason nous permettent de connaître la vitesse
de propagation des ondes dans la pièce et donc de calculer son impédance acoustique
(Z= rho*V) ; le produit de la masse spécifique de matériau par la vitesse de l’onde.

- Les matériaux ayant de grandes impédances acoustiques sont dits « durs ».

- Les matériaux ayant de faibles impédances acoustiques sont dits « mous ».

Ainsi l’ultrason permet d’évaluer la dureté du matériau, une propriété mécanique

3-) En connaissant la vitesse de propagation des ultrasons dans la matière nous pouvons
connaître sa composition chimique et donc déterminer sa résistance à la corrosion et à
l’oxydation.

Figure XVI : Exemples de vitesses des ultrasons dans la matière

Les avantages :

✓ Ne nécessite qu’une seule face d’accès ;

✓ Aucun danger lié à l’utilisation de source radioactive et de rayonnements
ionisants ;
✓ Plus grande sensibilité de contrôle sur les pièces de forte épaisseur ;
✓ Résultat du contrôle en temps réel ;
✓ Contrôle plus rapide pour des épaisseurs importantes ;
✓ Meilleure sensibilité de contrôle pour les défauts filiformes (fissures, tapures,
criques) d’orientation aléatoire.

25
Inconvénients :

✓ Certains matériaux métalliques sont difficilement contrôlables (matériaux à

gros grains) ;
✓ Contrôle plus lent pour les faibles épaisseurs ;
✓ Plus faible sensibilité à la détection de porosités.

2.6 Contrôle électromagnétique

La méthode consiste à créer des courants induits par l’intermédiaire d’un champ
magnétique alternatif (généré par un solénoïde) dans les matériaux conducteurs de
l’électricité. Ces courants induits et créés localement sont appelés Courants de Foucault.
Leur distribution et leur répartition dépendent du champ magnétique d’excitation, de la
géométrie et des caractéristiques de conductivité électrique et de perméabilité
magnétique de la structure examinée. Sur la figure ci-dessous nous montrons comment
le courant induit est généré à l’approche d’une bobine.

Figure XVII : Contrôle par courant de Foucault

Ces courants induit à l’intérieur de la pièce créent eux-mêmes un flux magnétique. Ce

flux magnétique, en s’opposant au flux générateur, modifie l’impédance de la bobine.
La présence d’un défaut perturbe la circulation et la répartition des courants de
Foucault. La variation de l’impédance décelable au niveau de la bobine d’excitation est
utilisée pour détecter des défauts superficiels, leur nature ainsi que leur dimension

26
volumique. En général, on utilise une méthode comparative qui consiste à mesurer la
différence entre l’impédance Z de la bobine sur la pièce à étudier et l’impédance Z0
d’une pièce de référence ne comportant pas de défauts superficiels. C’est ainsi que les
courants de Foucault sont couramment utilisés pour la recherche de fissures de fatigue
au cours de la maintenance en aéronautique.

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 Conclusion
Avec autant de techniques d’inspection différentes et chacune ayant ses propres
caractéristiques, il est important de comprendre que certaines technologies peuvent être
bien adaptées à une application, tout en étant inefficaces dans d’autres situations. Par
exemple, certaines méthodes sont limitées à un examen de surface tandis que d’autres
permettent l’inspection d’un volume entier. Parallèlement, les techniques d’inspection
sont souvent complémentaires, ce qui permet d’obtenir les avantages et caractéristiques
de plusieurs technologies lors d’une inspection. Par conséquent, choisir la méthode
appropriée est une étape très importante afin d’optimiser la performance d’une
inspection END, il est donc primordial d’être bien conseillé lors de l’élaboration du
plan d’inspection. Il est ainsi important de faire le bilan afin de déterminer s’il n’y a pas
une meilleure manière de procéder pour gagner en précision en temps et en argent.

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Bibliographie
Essais non destructifs en Génie civil
Contrôle non destructif (Université Frères Mentouri Constantine1)
- Institut des Sciences et Techniques Appliquées « ISTA »
FicheB3-3-Guide Auscultation Ouvrage Art-Cahier Interactif Ifsttar
FicheB3-4-Guide Auscultation Ouvrage Art-Cahier Interactif Ifsttar
Internet (Google)

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