Méthodes avancées en contrôle non destructif ultrasonore pour la détection et le dimensionnement de fissures de fatigue

Les phenomenes de fatigue thermique ou mecanique de materiaux conduisent a l’alteration des structures, allant jusqu’a la creation de fissures. L’objectif du controle non destructif (CND) est de detecter ces fissures et determiner leurs dimensions, donnees permettant de statuer sur leurs nocivites et l’endommagement de la structure. Parmi les differentes methodes de CND, les ultrasons offrent en outre un examen volumique de l’ensemble de la structure, avec une mise en œuvre relativement aisee et non contraignante en termes de securite et reglementation. L’interaction entre les ondes ultrasonores et les discontinuites ou fissures presentes au sein de la structure conduit a des echos observes en reception, lesquels apres interpretation permettent de dimensionner voire caracteriser les defauts a l’origine de ces echos. Selon la nature de l’endommagement (fissure isolee ou reseau de defauts, par exemple dans le cas d’un faiencage thermique, fissure ouverte ou partiellement fermee) et la technique de controle utilisee, des phenomenes plus ou moins complexes sont mis en jeu : interaction entre une fissure et un reseau de faiencage proche, contacts partiels entre les faces de la fissure sous l’effet de contraintes … Ces phenomenes peuvent limiter les capacites de dimensionnement, voire meme de detection des fissures. Dans cet article, differentes applications menees par le CEA LIST, dans le domaine nucleaire, sont discutees. Ces techniques reposent sur l’utilisation de capteurs multi-elements ultrasonres, permettant de maitriser l’orientation et la focalisation du faisceau ultrasonore rayonne dans la piece, de facon a optimiser la detection et le dimensionnement de defauts. Differents defauts ont ete etudies : fissure de fatigue mecanique inspectee par ultrasons sous contrainte ou hors contrainte, fissure de fatigue thermique, en presence ou non d’un reseau de faiencage. Ces techniques sont optimisees a partir des outils de simulation disponibles au sein de laplateforme logicielle multi-techniques (ultrasons, courants de Foucault, radiographie) CIVA, permettant de predire les resultats des inspections et ainsi de concevoir et/ou optimiser des techniques de controle. Les performances de ces differentes techniques sont evaluees experimentalement et confrontees aux simulations.