Examen magnétoscopique (MT)

L’examen par particules magnétiques (MT) est une méthode très populaire et peu coûteuse pour effectuer un examen non destructif (NDE) d’un matériau ferromagnétique. Le ferromagnétique est défini dans la section V de l’ASME comme « un terme appliqué aux matériaux qui peuvent être magnétisés ou fortement attirés par un champ magnétique ». La MT est une méthode NDE qui vérifie les discontinuités de surface mais peut également révéler des discontinuités légèrement sous la surface.

Comment fonctionne l’examen des particules magnétiques

Lorsque le matériau ferromagnétique (généralement du fer ou de l’acier) est exempt de défauts, il transfère des lignes de flux magnétique (champ) à travers le matériau sans aucune interruption.

Examen magnétoscopique (MT)

Mais lorsqu’une fissure ou une autre discontinuité est présente, le flux magnétique s’échappe du matériau. Au fur et à mesure qu’il fuit, le flux magnétique (champ magnétique) va collecter des particules ferromagnétiques (poudre de fer), rendant la taille et la forme de la discontinuité facilement visibles.

Cependant, le flux magnétique ne sortira du matériau que si la discontinuité est généralement perpendiculaire à son écoulement. Si la discontinuité, telle qu’une fissure, est parallèle aux lignes de flux magnétique, il n’y aura pas de fuite et donc aucune indication observée. Pour résoudre ce problème, chaque zone doit être examinée deux fois. Le deuxième examen doit être perpendiculaire au premier afin de détecter les discontinuités dans n’importe quelle direction. L’examinateur doit s’assurer qu’un chevauchement suffisant des zones de flux magnétique est maintenu tout au long du processus d’examen afin de ne pas manquer de discontinuités.

Histoire de l’examen des particules magnétiques

Le magnétisme a été utilisé pour la première fois dès 1868 pour vérifier les défauts des canons de canon. Les canons ont d’abord été magnétisés, puis un compas magnétique a été déplacé le long du canon. S’il y avait une discontinuité, le flux magnétique s’échapperait et provoquerait le déplacement de l’aiguille de la boussole. Les défauts peuvent être facilement localisés avec cette technique.

Au début des années 1920, William Hoke remarqua que des meulages métalliques provenant de pièces en acier dur (tenues par un mandrin magnétique tout en étant meulées) formaient des motifs qui suivaient les fissures à la surface des pièces qu’il usinait. Il a également constaté qu’en appliquant une fine poudre ferromagnétique sur les pièces, il y avait une accumulation de poudre au niveau des discontinuités qui formaient une indication plus visible.

Dans les années 1930, la MT remplaçait rapidement la méthode à l’huile et au merlan des NDE (liquide pénétrant [PT]) dans l’industrie ferroviaire. C’était plus rapide et ne laissait pas la poudre blanche qui nécessitait un nettoyage. Après une évaluation MT, il ne restait que de la poudre de fer, qui pouvait facilement tomber de la pièce ou être emportée.

Techniques de particules magnétiques (MT)

Il existe de nombreuses techniques différentes et combinaisons de techniques de TA. L’  ASME Boiler and Pressure Vessel Code,  Section V, Article 7, reconnaît cinq techniques différentes de magnétisation :

  1. Technique de production
  2. Technique de magnétisation longitudinale
  3. Technique de magnétisation circulaire
  4. Technique de joug
  5. Technique de magnétisation multidirectionnelle

Il existe deux supports d’examen ferromagnétiques différents : les particules sèches et les particules humides. Les deux formes peuvent être fluorescentes ou non fluorescentes (visible, contraste de couleur) et sont disponibles dans une variété de couleurs pour contraster avec le matériau testé.

Méthode MT la plus couramment utilisée

Deux des méthodes les plus utilisées sont le système horizontal stationnaire, utilisant des techniques d’aimantation longitudinale et circulaire, et la technique du joug très portable. 

Un système stationnaire d’examen de particules magnétiques mis en place pour une magnétisation longitudinale et circulaire à l’aide de particules fluorescentes humides.

Les systèmes stationnaires sont généralement utilisés pour les petites pièces telles que les vilebrequins et les tiges de soupape. On les trouve souvent à l’intérieur, autour des ateliers d’usinage et des installations de traitement thermique. En général, ils ont une poupée et une contre-pointe. Les pièces peuvent être serrées entre les stocks pour la magnétisation. Il y a aussi une bobine placée autour de la pièce pour la magnétiser dans le sens perpendiculaire. Les systèmes horizontaux stationnaires utilisent la technique des particules humides avec un réservoir de circulation sous l’équipement. Les particules humides s’écoulent sur la pièce examinée et s’écoulent dans le réservoir de circulation. Les particules humides ont plus de mobilité dans un liquide que les particules sèches. Cette mobilité aide à la sensibilité en permettant aux particules de se déplacer facilement vers les discontinuités. Les particules fluorescentes sont couramment utilisées avec les systèmes horizontaux fixes, car le fonctionnement à l’intérieur permet d’assombrir facilement la zone ;la lumière ultraviolette (noire) requise peut ensuite être utilisée pour évaluer les pièces. Les deux examens par méthode humide ont à peu près la même sensibilité, mais dans des conditions d’éclairage correctes, les indications fluorescentes sont beaucoup plus faciles à voir. Ce type de système stationnaire peut coûter 15 000 $ ou plus.

Examen magnétoscopique (MT)

Joint longitudinal externe d’une chaudière en service en cours de contrôle par magnétoscopie à
l’aide d’une culasse AC avec poudre sèche.

La technique du joug MT est la méthode la plus portable et la moins coûteuse, et donc la méthode la plus populaire. Un kit de joug typique coûterait environ 750 $. La plupart des culasses peuvent fonctionner en mode courant alternatif (AC) ou courant continu (DC). Le courant continu donne le plus de pénétration et est recommandé si des discontinuités souterraines doivent être détectées. AC est recommandé si la surface est rugueuse, car AC donne aux particules plus de mobilité que DC. Un joug a une bobine électrique dans l’unité créant un champ magnétique longitudinal qui se transfère à travers les jambes vers la partie examinée. La technique du joug est facile à utiliser avec une formation minimale. Il peut être utilisé à l’intérieur, à l’extérieur, à l’intérieur de navires et de réservoirs, et dans toutes les positions. Avant utilisation, le pouvoir magnétisant de la culasse électromagnétique doit avoir été vérifié au cours de l’année écoulée.Un joug CA doit avoir une puissance de levage d’au moins 10 lb et un joug CC d’au moins 40 lb.

Étapes pour la TA

Ce qui suit illustre les étapes de base à utiliser avec la technique de la poudre sèche, non fluorescente, à empiècement. Avant le début de l’examen, tous les équipements et compteurs doivent être étalonnés conformément à l’article 7 de la section V de l’ASME.

Examen magnétoscopique (MT)

L’article 7 de la section V de l’ASME exige que la méthode des particules magnétiques visibles (contraste de couleur) soit évaluée avec une intensité lumineuse minimale de 100 pieds-bougies sur la surface de la pièce. La bonne quantité de lumière doit être vérifiée à l’aide d’un certain type de posemètre étalonné et vérifiée et acceptée par l’inspecteur. Si des particules magnétiques fluorescentes sont utilisées, une lumière noire doit atteindre un minimum de 1 000 microwatts par centimètre carré sur la surface examinée. Si des sources lumineuses de longueurs d’onde alternatives sont utilisées pour fournir une lumière ultraviolette, provoquant une fluorescence dans les particules, elle doit être qualifiée conformément à l’ASME Section V, Article 7, Appendice IV.

Examen magnétoscopique (MT)

Exemples typiques d’inspections requises par le code ASME

Dans les codes de construction ASME, l’examen magnétoscopique ou l’examen par ressuage est spécifié à plusieurs reprises pour détecter la possibilité de défauts de surface. Si le matériau n’est pas magnétique, le seul choix est l’examen par ressuage. Cependant, si le matériau est ferromagnétique, l’examen par particules magnétiques est généralement utilisé. Certains exemples typiques d’inspections requises par le code ASME incluent, sans s’y limiter :

  • Moulages pour défauts de surface
  • Plaques pour stratifications dans les joints d’angle lorsque le bord d’une plaque est exposé et non fusionné dans le joint de soudure
  • Soudures en bouchon de trou de rotation de tête
  • Accumulation de métal de soudure sur les plaques
  • Zones où les défauts ont été éliminés avant la réparation des soudures

Une fois les chaudières et les récipients sous pression en service, la MT peut être une méthode d’examen largement utilisée. Le  National Board Inspection Code  (NBIC) spécifie que le MT peut être utilisé pour l’inspection d’articles tels que :

  • Surfaces internes et externes de la chaudière et des récipients sous pression
  • Navires en service d’ammoniac liquide
  • Composants soumis à des dommages causés par le feu
  • Locomotive et chaudières historiques
  • Séchoirs Yankee
  • Citernes à cargaison
  • Navires en service de GPL
  • Réparations de soudures et modifications d’éléments sous pression

Avantages et inconvénients de l’examen des particules magnétiques

Avantages :

  • Peut détecter à la fois les indications de surface et proches de la surface.
     
  • La préparation de la surface n’est pas aussi critique que les autres méthodes NDE. La plupart des contaminants de surface n’entraveront pas la détection d’une discontinuité.
     
  • Une méthode d’examen relativement rapide.
     
  • Les indications sont visibles directement en surface.
     
  • Faible coût par rapport à de nombreuses autres méthodes NDE.
     
  • Une méthode NDE portable, en particulier lorsqu’elle est utilisée avec un équipement à culasse alimenté par batterie.
     
  • Post-nettoyage généralement pas nécessaire.
     
  • Une technique relativement sûre ; matériaux généralement non combustibles ou dangereux.
     
  • Les indications peuvent montrer la taille et la forme relatives de la discontinuité.
     
  • Facile à utiliser et nécessite un minimum de formation.

Désavantages:

  • Les matériaux non ferreux, tels que l’aluminium, le magnésium ou la plupart des aciers inoxydables, ne peuvent pas être inspectés.
     
  • L’examen de grandes pièces peut nécessiter l’utilisation d’équipements avec des exigences de puissance spéciales.
     
  • Peut nécessiter le retrait du revêtement ou du placage pour atteindre la sensibilité souhaitée.
     
  • Capacités limitées de détection de discontinuité souterraine.
     
  • Une post-démagnétisation est souvent nécessaire.
     
  • L’alignement entre le flux magnétique et les indications est important.
     
  • Chaque partie doit être examinée dans deux directions différentes.
     
  • Seules de petites sections ou de petites pièces peuvent être examinées à la fois.

En conclusion, l’examen magnétoscopique peut être une méthode d’examen non destructif utile lors des inspections de construction neuve et en service. Il ne peut être utilisé que sur des matériaux ferromagnétiques ; par conséquent, ce n’est pas la meilleure méthode pour toutes les applications. Pour des inspections rapides et peu coûteuses, la MT est souvent la meilleure méthode NDE pour détecter les discontinuités de surface et légèrement souterraines.