Le contrôle radiographique par rayonnements ionisants (X ou gamma) permet de détecter des discontinuités et défauts internes de compacité souvent très fins (fissures, soufflures, inclusions, manque de liaison, manque de fusion) dans les parois des matériaux métalliques.
Principe du contrôle radiographique ou gammagraphique
Ce contrôle est réalisé à l'aide d'un tube générateur à rayons X ou d'une source radioactive gamma qui émettent des rayonnements ionisants, de films radiographiques ou d'une caméra pour l'acquisition numérique de l'image transmise placés sur la face inverse au rayonnement. Les rayons électromagnétiques de faible longueur d'onde sont partiellement absorbés par les hétérogénéités du milieu en traversant la paroi du matériau irradié.
Composants et Matériaux Utilisés
- Tube radiogène (tube de Coolidge) : Un tube en verre sous vide poussé alimenté en courant électrique. Il émet des électrons par échauffement d'un filament incandescent de tungstène de la cathode (potentiel négatif). Ce faisceau d'électrons est attiré par la différence de potentiel (plusieurs milliers de volts) vers la cible de l'anode ou anti-cathode (potentiel positif). L'impact des électrons sur la cible ou foyer électronique ou foyer thermique génère 99% de chaleur et 1% de rayons X.
- Source radioactive gamma : Le radio-élément est placé dans une capsule scellée placée sur un porte source et dans un conteneur appelé projecteur de gammagraphie ou gammagraphe. L'activité d'un radio-élément décroît dans le temps. Chaque radio-élément a sa période de décroissance ou demi-vie.
- Films radiographiques : Ils sont constitués d'émulsions photosensibles, contenant des halogénures d'argent (sels d'argent), coulées sur les deux faces d'un support plastique et protégées par une pellicule de gélatine de protection durcissante. Le développement des films dans le révélateur transforme les ions d'argent Ag + en argent métallique noir. La granulation du film définit sa sensibilité et sa rapidité d'exposition. Le développement du film est réalisé dans une chambre noire équipée d'un éclairage par lampe inactinique.
- Cassette : Elle est constituée à l'extérieur d'une feuille de papier renforcée ou de plastique opaque à la lumière blanche.
Processus de développement du film
- Révélateur: Agiter toutes les 30 secondes.
- Fixateur: Agiter les cadres dans le fixateur.
La densité optique d'un film radiographique correspond au degré de noircissement du film. La densité optique est égale au rapport logarithmique de la lumière incidente par la lumière transmise. Plus le film est dense et noir et moins la lumière incidente est transmise. Une densité optique de 3 correspond à un film qui transmet 1/1000 de la lumière incidente du négatoscope.
Techniques de Contrôle Radiographique
Les rayonnements diffusés et rétro-diffusés doivent être éliminés par un système de filtration et/ou de blocage. Un filtre est placé entre la pièce et la pochette de film pour filtrer le rayonnement diffusé par la pièce autour de l'image radiographique du défaut.
Contrôle de soudures circulaires :
- Tir en ellipse ou projection elliptique : Le contrôle radiographique de soudures circulaires de tubes de diamètre extérieur compris entre 30 mm et 100 mm est réalisé par un tir en ellipse ou projection elliptique. La source est décalée d'une distance DES par rapport à l'axe de la soudure. Deux expositions décalées à 90° sont réalisées pour le contrôle complet de la soudure. Le temps de pose est déterminé sur les deux épaisseurs du tube traversées. La qualité d'image est déterminée à partir de la somme des deux épaisseurs de parois du tube.
- Tir au contact : Le contrôle radiographique de soudures circulaires de tubes de diamètre extérieur compris entre 90 mm et 500 mm est réalisé par un tir au contact. La source est placée sur la paroi extérieure du tube et le film est placé sur la paroi extérieure à l'opposé de la source. Plusieurs expositions sont réalisées pour le contrôle complet de la soudure. Le temps de pose est déterminé sur les deux épaisseurs du tube traversées.
Indicateurs de qualité d'image (IQI)
- IQI à fils : L'indicateur de qualité d'image à fils est repéré par un numéro en plomb (W1, W6, W10 et W13) correspondant au diamètre du fil le plus gros de la pochette. L'I.Q.I. est constitué d'une pochette en plastique translucide dans lequel sont placés 7 fils de diamètres calibrés précis et décroissants. Le matériau des fils doit avoir un coefficient d'absorption le plus proche du matériau à contrôler. L'IQI à fils chevauche la soudure.
- IQI à gradins : L'indicateur de qualité d'image à gradins est repéré par un numéro en plomb (H1, H5, H9 et H13) correspondant à l'épaisseur du gradin et au diamètre du trou le plus gros. Les gradins inférieurs à 0,8 mm d'épaisseur sont percés de deux trous. Le matériau de l'IQI doit avoir un coefficient d'absorption le plus proche du matériau à contrôler.
Identification et Repérage
Un système de repérage et d'identification des radiogrammes doit assurer une correspondance parfaite entre le film et la zone radiographiée. Des lettres et chiffres en plomb ainsi que des rubans métriques ou bande de Wulf sont utilisés pour assurer le marquage et l'identification des films.
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Détermination du Temps de Pose
Le temps de pose est déterminé par un abaque d'exposition spécifique à chaque poste à rayons X. Cette abaque est définit pour un type de film donné, un type de chargement de cassette de films avec ou sans écrans renforçateurs, une densité optique donnée, une distance focale tube / film fixe, des conditions de développement et de traitement de films précises et un nombre de milliampères.
Radioprotection et Sécurité
La radiographie industrielle est une méthode de contrôle non destructif par émission de rayons gamma ou X. Elle vise à détecter les éventuels défauts des pièces industrielles et ouvrages, en particulier des cordons de soudure, lors de leur fabrication ou lors d’opération de maintenance.
L’Autorité de sûreté nucléaire est chargée du contrôle de la radiographie industrielle en vue de garantir la protection des travailleurs, du public et de l’environnement. Elle réalise chaque année plus de 100 inspections dans ce secteur. La radiographie industrielle constitue un enjeu prioritaire en matière de radioprotection, au regard de la dangerosité des procédés, des conditions difficiles d’intervention sur les chantiers où une mauvaise manipulation des appareils est susceptible de conduire très rapidement à des conséquences économiques et sanitaires importantes. Des efforts sont encore à fournir pour réduire le nombre d’incidents et optimiser l’exposition des personnes.
Mesures de sécurités
- Balisage : Un tir de gammagraphie nécessite de baliser une zone autour de l’appareil, laquelle est interdite aux personnes non habilitées. Il permet de matérialiser, de manière visible et continue, l’interdiction d’accès à la zone d’opération où l’exposition aux rayonnements ionisants est jugée dangereuse.
- Formation : Les radiologues industriels sont formés à la radioprotection, leur compétence étant attestée par le Camari.
- Délimitation de zone : Dans le cas de chantiers extérieurs, avec utilisation d’un gammagraphe mobile, le responsable de l’appareil doit délimiter une zone d’opération.
Risques et Prévention
Les rayonnements ionisants peuvent provoquer des effets sur la matière vivante. Protéger le travailleur, compte tenu des risques encourus, consiste tout d’abord à évaluer les risques professionnels, en prenant en compte les caractéristiques de la source d’émission et les conditions d’exposition des personnes.
La prévention des risques liés à l’exposition aux rayonnements ionisants est encadrée par un certain nombre de dispositions réglementaires, figurant dans le Code de la santé publique, le Code de l’environnement et le Code du travail.
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