Contrôle par courants de Foucault
Une technique d'essai non destructif qui peut être utilisée sur des matériaux conducteurs est l'essai par courants de Foucault. À proximité de la surface d'essai se trouve une bobine d'essai alimentée en courant alternatif.
Des courants de Foucault sont créés dans l'éprouvette en raison du champ magnétique alternatif produit. La bobine d'essai change de manière quantifiable en raison des variations du flux de courants de Foucault. Ces modifications peuvent être observées sur un écran et analysées pour détecter les défauts.
En suivant les variations de l'impédance de la bobine d'essai par courants de Foucault, il est possible de déterminer si l'éprouvette présente des défauts.
Les variations d'impédance de la bobine sont représentées par des variations de tension par rapport à l'amplitude et à la phase du signal. Les fluctuations de l'angle de phase ou de l'amplitude du signal sont liées aux circonstances des défauts, comme la perte volumétrique et le pourcentage de perte.
La conductivité de la pièce d'essai et l'épaisseur des revêtements appliqués sur les matériaux conducteurs peuvent également être déterminées en utilisant la technique d'inspection par courants de Foucault, en plus de la détection de la dégradation.
Comment fonctionne le courant de Foucault ?
Lorsqu'une bobine alimentée en courant alternatif se rapproche d'un conducteur, des courants de Foucault sont créés par un champ magnétique alternatif.
En surveillant les changements d'impédance qui se produisent dans la bobine alimentée en courant alternatif, il est possible de déterminer quand un défaut matériel affecte le flux des courants. La détection des défauts dans le tube du condenseur et l'échangeur de chaleur peut être effectuée de manière très efficace et non destructive en utilisant cette procédure d'essai.
Qu'est-ce que l'essai par courants de Foucault ?
L'une des techniques d'essai non destructif qui utilise le principe de l'électromagnétisme pour trouver des défauts dans les matériaux conducteurs est l'essai par courants de Foucault. En contact étroit avec la surface d'essai, une bobine spécialement conçue et alimentée en courant alternatif est insérée, créant un champ magnétique fluctuant qui interagit avec la pièce d'essai et provoque des courants de Foucault dans la zone.
Ensuite, les changements du courant alternatif circulant dans la bobine d'excitation principale sont mesurés, ainsi que les variations des phases et de l'amplitude de ces courants de Foucault.
Les variations de conductivité électrique, de la perméabilité magnétique de la pièce d'essai ou de l'existence de toute discontinuité affecteront le courant de Foucault, ce qui modifie les phases et l'amplitude du courant mesuré. Les défauts sont identifiés en interprétant les changements tels qu'ils sont indiqués sur un écran.
Comment fonctionnent les tests par courants de Foucault ?
La méthode repose sur l'induction électromagnétique, une caractéristique du matériau. Le courant alternatif d'un tube en cuivre crée un champ magnétique. Lorsque le courant alternatif augmente et diminue, la taille du champ change. Le champ magnétique variable autour de la bobine pénètre le matériau et, selon la loi de Lenz, produit un courant de Foucault qui circule dans le conducteur lorsque la bobine est placée près d'un autre conducteur électrique. Ce courant de Foucault génère à son tour son propre champ magnétique. Le courant et la tension circulant dans la bobine sont affectés par ce champ magnétique secondaire, qui s'oppose au champ magnétique primaire.
Tout changement de conductivité du matériau, tel que des défauts proches de la surface ou l'épaisseur, peut affecter l'intensité du courant de Foucault. Le principe de base de l'inspection par courants de Foucault consiste à détecter ce changement en utilisant soit la bobine primaire, soit la bobine de détection secondaire.
La perméabilité d'un matériau détermine sa facilité à être magnétisé. Lorsque la perméabilité du milieu augmente, la profondeur de pénétration diminue. Les aciers ferritiques ont une perméabilité magnétique plusieurs centaines de fois supérieure à celle des métaux non magnétiques comme
les aciers inoxydables austénitiques,
l'aluminium, et
le cuivre.
À mesure que la profondeur augmente, la densité des courants de Foucault et la sensibilité aux défauts diminuent. La perméabilité et la conductivité du métal ont toutes deux un effet sur la vitesse à laquelle la valeur diminue. La pénétration est influencée par la conductivité. Les métaux à haute conductivité ont un plus grand flux de courants de Foucault à la surface, tandis que les métaux à faible conductivité, tels que le cuivre et l'aluminium, ont moins de pénétration.
La fréquence du courant alternatif peut être modifiée pour contrôler la profondeur de pénétration ; plus la fréquence est basse, plus la pénétration est profonde. Ainsi, les basses fréquences identifient les défauts sous-surface et les hautes fréquences les défauts proches de la surface. Cependant, la sensibilité à la détection des défauts diminue lorsque la fréquence est abaissée pour offrir une meilleure pénétration. Il existe donc une fréquence idéale pour chaque test afin de fournir la profondeur de pénétration et la sensibilité nécessaires.
Qu'est-ce que l'inspection de tubes par courants de Foucault ?
L'essai par courants de Foucault est souvent utilisé pour inspecter les tubes dans
les échangeurs de chaleur et
les condenseurs.
C'est un usage fréquent de cette technique.
Le test par courants de Foucault utilise l'induction électromagnétique pour localiser les défauts dans les tubes. Une sonde est introduite dans le tube et se déplace le long de celui-ci. Des courants de Foucault sont produits par les bobines électromagnétiques incluses à l'intérieur de la sonde, et leur présence peut être détectée simultanément en mesurant l'impédance électrique de la sonde.
L'inspection de tubes par courants de Foucault est une technique non destructive pour identifier les défauts dans les tubes. Elle est efficace sur une variété de matériaux de tubes différents et peut révéler des anomalies qui ont le potentiel de causer des problèmes significatifs pour les échangeurs de chaleur et les condenseurs.
Quelles sont les différentes types de Contrôle Non Destructif (CND) ?
Contrôle visuel,
Examen par pénétration liquide,
Contrôle ultrasonore,
Détection de fuites magnétiques, et
Contrôle par particules magnétiques
sont des techniques CND supplémentaires.
La technique d'essai par courants de Foucault peut être utilisée pour identifier divers défauts de tubes, notamment :
Érosion du diamètre extérieur (DE) et du diamètre intérieur (DI)
Pitting DI et DE
Usure (des structures de support, et des sections lâches)
Fissuration
Norme et calibration de l'essai par courants de Foucault
Comme pour toute autre technique de contrôle non destructif (CND), l'essai par courants de Foucault nécessite que tous les systèmes soient calibrés par rapport à des étalons de référence appropriés. Les blocs d'étalonnage doivent être identiques à l'objet testé en termes de
matériau,
état de traitement thermique,
forme, et
taille.
Le bloc d'étalonnage a des défauts trompeurs qui reproduisent des imperfections pour l'identification des défauts, et il a des épaisseurs variables pour la détection de la corrosion. La méthode d'essai par courants de Foucault nécessite un opérateur professionnel formé.
Quel type de matériau est testé en utilisant un courant de Foucault ?
Tout conducteur
Non magnétique
Substance faiblement ferromagnétique
peut être correctement testé en utilisant la technologie par courants de Foucault.
Cela s'appliquerait à des substances comme
l'acier inoxydable chromo-molybdène ferritique et
les alliages de nickel.
Quels types d'inspections peuvent être réalisées en utilisant les courants de Foucault ?
Parmi les méthodes d'essai par courants de Foucault, on trouve, mais sans s'y limiter :
Essai des tubes d'échangeur de chaleur par courants de Foucault.
Vérification de la résistance des boulons et des soudures.
Réalisation d'un test de conductivité pour examiner les matériaux traités thermiquement.
Vérification des défauts sur les surfaces métalliques.
Identification de la présence de corrosion dans le métal.
Comme les résultats sont rapides et ne nécessitent pas de toucher le métal réel, cela est très utile pour examiner l'intégrité structurelle des bâtiments composés de matériaux conducteurs comme le cuivre, l'acier et l'aluminium. Ces méthodes de test peuvent être utilisées pour confirmer que les matériaux conducteurs, tels que les tuyaux, ne sont pas rouillés, piqués ou fissurés. Elles peuvent également être utilisées pour mesurer la dureté du métal et l'épaisseur des revêtements non conducteurs comme la peinture. L'essai par courants de Foucault est souvent réalisé, par exemple, pour s'assurer que les tubes d'échangeur de chaleur ne sont pas dégradés.
Types communs de sondes de courants de Foucault
