CHA.MPSELECTROMAGNETIQUES

Le contrôlepar magnétoscopie

Alain Becker Ingénieur-conseil, Centre interrégional de mesures physiques de l'Est - Carsat Nord-Est

econtrôle par magnétos­copie est un procédé decontrôle non destructif.permettant de détecterdes défauts (discontinui­tés) en surface (défautsdits « débouchants »)

ou sous-jacents Uusqu'à quelques milli­mètres de profondeur). dans les maté­riaux ferromagnétiques.Le panorama des applications indus­trielles est très étendu. Les exemplesci-dessous n'en donnent qu'un aperçu:• contrôle des soudures (toute

industrie) :• contrôle de la fabrication des pièces

de fonderie ou de forge pour lesindustries:- automobile: bielles, vilebrequins.

pignons, roulements... ;- ferroviaire: essieux, bogies. roues,

crochets d'attelage... ·- aéronautique: trains d'atterrissage.

roulements... ;- nucléaire: cuves. viroles... :

V sùallsat on du défaut< d ont~ol

par n t "op e

- marine: arbres de transmission... :• contrôle in situ des organes méca­

niques lors des opérations de main­tenance (toute industrie).

PRINCIPE DU CONTRÔLEPAR MAGNÉTOSCOPIE

Le contrôle par magnétoscopieconsiste à produire un flux d'inductionmagnétique intense dans la pièce àcontrôler. La présence d'un défaut pro­voque une déformation des lignes dechamp et l'apparition d'un « champ defuite ». La visualisation de celui-ci estobtenue par l'application sur la surface

Traceur magnêtique(liquide ou en poudre)

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contrôlée d'un produit révélateur(poudre ou liquide). Les particules fer­romagnétiques (colorées ou fluores­centes) contenues dans le révélateursont attirées par le champ de fuiteet forment une signature caractéris­tique du défaut. visible soit en lumièreblanche, soit sous rayonnement ultra­violet (Cf. Figure 1).

PRINCIPAUX MODESDE MAGNÉTISATION

Magnétisation transversale(ou circulaire)La magnétisation transversale met en

Lumière blancheou ultraviolette

Lignes de fuite

ÉTUDES DE CAS

Ci,triiid.JMagnetisation transversale sur banc de magnétisation.

C$âiriil;JiiConducteur auxilIaire pour la magnétisation des pièces creuses

Cj4tij'!;'.'Magnétisation transversale avec équipement portatif.

Ci4!Hih'4,MagnetisatIon longitudinale par bobine d'induction

évidence les discontinuités longitudi­nales. Elle est obtenue soit par la circu­lation directe du courant dans la pièceà contrôler, soit par la circulation ducourant dans un conducteur auxiliaire.Dans le premier cas, les équipementsutilisés sont:• les équipements fixes: bancs de

magnétisation (Cf. Figure 2) particu­liérement adaptés pour le contrôle ensérie;

• leséquipements partatifs (Cf. Figure 3)utilisés pour le contrôle des pièces degrandes dimensions, de formes com­plexes ou pour le contrôle in situ

Concernant le second cas, le conduc­teur auxiliaire est généralement encuivre (Cf. Figure 4). Cette techniqueest particulièrement adaptée pour lecontrôle des pièces creuses.

Magnétisation longitudinale(par passage de flux magnétique)La magnétisation longitudinale meten évidence les discontinuités trans­versales dans la pièce à contrôler.La méthode est particulièrementadaptée à la détection des défautssous-jacents. La magnétisation estobtenue par plusieurs moyens:• avec une bobine d'induction, géné­

ralement installée sur le banc demagnétisation, technique adap­tée pour le contrôle en série(Cf. Figure S);

• avec des spires ou un électroai­mant portatifs (Cf. Figures 6 et 7)utilisès pour le contrôle des piècesde grandes dimensions, de formescomplexes ou pour le contrôlein situ.

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CARACTÉRISTIQUESÉLECTRIQUESDES GÉNÉRATEURS

Le courant électrique utilisé dans leséquipements de magnétoscopie peutètre continu ou alternatif. Dans ce der­nier cas, sa fréquence fondamentaleest généralement de 50 Hz. Un circuitélectronique permet d'obtenir un cou­rant redressé (une ou deux alternances)ou pulsé. Le courant alternatif sinusoï­dal est approprié pour la détectiondes défauts débouchants tels que lesfissures. Le courant continu et les cou­rants redressés permettent la détec­tion des défauts sous-jacents. Dans cecas, plus la composante continue ducourant redressé est importante, plusla détection des défauts profonds est

possible. La puissance électrique deséquipements va de quelques kW à plu­sieurs centaines de kW. Les intensitéspeuvent dépasser 10000 A.

DÉMAGNÉTISATION

Cette opération est souvent renduenécessaire après le contrôle pour sup­primer l'aimantation rémanente dansla pièce. On fait passer celle-ci dansune bobine d'induction (Cf. Figure 8)pour lui appliquer un champ magné­tique alternatif décroissant jusqu'àzéro. La fréquence du champ magné­tique est généralement de 50 Hz.

EXPOSITIONS AUX POSTESDE CONTRÔLEPAR MAGNÉTOSCOPIEET DE DÉMAGNÉTISATION

Les mesurages ont été réalisés par lesneuf Centres de mesures physiques(CMP) des Carsat. de la Cramif et l'INRS.Ils ont porté sur plus de 60 postes decontrôle par magnétoscopie et dedémagnétisation. Les résultats sontprésentés de maniére synthétiquedans les figures 9 et 10. Les indicesd'exposition R correspondent au rap­port « valeur mesurée au poste/valeurdéclenchant l'action -. Un indice Régalà 1 signifie que la valeur déclenchantl'action NA) est atteinte.Pour rappel. VA = 1000 ~T pour lecorps et 18000 ~T pour les mains(Cf. Tableau 82 de la directive euro­péenne 2013/35/UE du 26 juin 2013)Concernant le cas particulier desporteurs de dispositifs médicauximplantables actifs (DM lA), la valeurde référence est la valeur « public ­de 100 ~T pour le corps mentionnéedans la recommandation européenne1999/519/CE. Elle concerne unique­ment les implants cardiaques actifs(pacemaker, défibrillateurs).Aux postes de contrôle par magnétos­copie, on observe un dépassement dela VA dans 23% des cas pour le corpset dans 64 % des cas pour les mains.En ce qui concerne les porteurs d'im­plants cardiaques actifs, la VA pour lecorps est dépassée dans près de 70%des cas.Pour ce qui est des postes de

démagnétisation. on observe undépassement de la VA dans 14% descas pour le corps et dans 50% des caspour les mains (situations dans les­quelles l'opérateur tient la pièce enmain pour la passer dans la bobine dedémagnétisation). Par ailleurs, pour lesporteurs d'implants cardiaques actifs,la VA pour le corps est dépassée dansprès 60% des cas.

MOYENS DE PRÉVENTION

Champs électromagnétiquesLes principaux moyens de préventionconcernent le choix de l'équipement,l'éloignement de la source, l'informa­tion et la formation des travailleurs.En premier lieu, il est recommandéd'utiliser les nouvelles technologiesqui sont moins émissives: magnétos­copie à basses fréquences variables,magnétoscopie sans contact parchamp tournant ou magnétoscopiesans contact par passage de courantinduit.L'éloignement constitue actuellementla seule mesure de prévention effi­cace vis-à-vis des champs magné­tiques, car il n'existe pas, à ce jour,de moyens techniques économique­ment acceptables pour s'en protéger.Au préalable, il convient de réaliserdes mesurages afin de déterminer lesdistances de sécurité appropriées.Léloignement peut étre obtenu aumoyen de différents aménagementsselon la situation, par exemple:• installations fixes (bancs de magné­

tisation): déporter les commandes:• inducteurs ou électroaimants por­

tatifs: adapter sur la poignée unerallonge en matériau non ferroma­gnétique (bois, PVC);

• câbles d'alimentation des équi­pements portatifs: les suspendreau moyen d'un dispositif avecéquilibreur:

• application du produit révélateur:utiliser une canne d'aspersion pluslongue;

• installations avec magnétisationautomatisée (par passage de nux):déplacer le poste de contrôle visuel;

• démagnétiseurs: installer unconvoyeur mécanique pour le pas­sage des pièces.

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nâŒij;jidMagnetIsation longitudinale par spires

Dosées sur la plece a CQ"'ItrOle!

",trii!;)_)Magnétisation longitudinale

par electroaimant portatif Dosésur la Pièce à contrOler.

Demagnétlseur sur convoyeur

ËTUDES DE CAS

Indices d'eXPosition aux pOstes de contrôle par magnetoscODte

O.2<Rs0,4

PICtogrammeinformantles porteursde DM lA

t,atijuI)if)

Cj#lrii!;!'"Pictogrammes informant

de la présence de RNI et de champsmagnétique statique.

R> 1

Indice d'exposition

a.S<RslO.6<RsO,80,4<RsO,6

• RiSQues particuliers• COrpsMains

~ 80>

~

cu 70><1)~

00. 60>xcu~

50>CUcc0 40>~

~0.CU 3D>"0

CU 20>~

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0\R:!l; 0,2

IndICes d'exposition aux postes de démagnétisation.

• les effets directs et indirectspotentiels;

• les résultats de l'évaluation desrisques;

• les mesures de prévention mises enœuvre.

• pour les yeux: si l'opérateur a lapossibilité de vision directe sur leslampes UV ou en cas de réllexionsspéculaires sur la pléce il contrôler(réllexions de type « miroir »);

• pour la peau: si la distance il la lampeUV est courte.

Les mesures de prévention dans cessituations restent:• pour les yeux: les lunettes de protec­

tion sPécifiques aux rayonnementsultraviolets: marquage 2.2 C ou 3(norme EN 170);

• pour la peau: le port de vêtements ilmanches longues et de gants;

• pour éviter la vue directe de l'opé­rateur sur les lampes UV, l'utilisationd'écrans ou de grilles de défilementsur les torches portatives ou lesluminaires.•

• Directive européenne 2013/35/UEdu Parlement européen et du Conseildu 26 juin 2013 concernant lesprescriptions minimales de sécurite etde santé relatives à l'exposition destravailleurs aux risques dus aux agentsphysiques (champs électromagnétiques).

• Fiches de la collection « Champsélectromagnétiques", INR5, ED 4200et suivantes.

• Dossier« Champsélectromagnétiques» sur www.inrs.fr

Pour en savoir+

Indice d'exposition

Rayonnements ultravioletsLes lampes utilisées dans les torchesportatives ou dans les luminairesfixes pour la visualisation des défautssous éclairage ultraviolet émettent unrayonnement centré généralement surla longueur d'onde 365 nm (UVA). Dansla plupart des cas, le rayonnement UVrélléchi par la surface des piéces estdiffusé, ce qui entraîne un risquefaible pour l'oeil. Certaines situationspeuvent cependant s'avérer il risque:

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cu~ 70>::>~

CUE 60>cu"0~ 50>1::'0 40>0.CU"0 3D>cuiJE 20>0z

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Mains • Corps • Risques particuliers

Information des travailleursDes recommandations doivent égaie­ment être données aux travailleurs:• matérialiser les distances de sécurité:

par exemple par un marquage au solou avec une chaîne non métallique;

• afficher des pictogrammes: pourinformer les salariés de la présencede rayonnements non Ionisantsou de champ magnétique statique(Cf. Figure 11) et pour avertir les por­teurs de DMlA d'un risque de pertur­bation de leur implant (Cf. Figure 12).

Enfin, la formation se rapporte il l'éva­luation des risques, notamment en cequi concerne:• les valeurs et les concepts relatifs

aux valeurs limites d'exposition etaux valeurs déclenchant l'action;

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