La radiographie industrielle est une méthode de contrôle non destructif (CND) essentielle pour assurer la qualité et la fiabilité des soudures. Elle permet de détecter des défauts internes invisibles à l'œil nu, garantissant ainsi l'intégrité des pièces et des structures. Cette technique est largement utilisée dans divers secteurs industriels, notamment la chaudronnerie, la pétrochimie, l'aéronautique, les installations nucléaires, les travaux publics et l'armement.
Principe de la Radiographie Industrielle
La radiographie repose sur le principe de l'absorption différentielle des rayonnements ionisants (rayons X ou gamma) par les matériaux. Les rayons X et gamma sont des ondes électromagnétiques, similaires aux ondes hertziennes, à la lumière visible et aux ultraviolets, mais avec des longueurs d'onde plus courtes, ce qui leur confère un pouvoir de pénétration élevé.
Lorsqu'un faisceau de rayons X ou gamma traverse une pièce, son intensité diminue en fonction de l'épaisseur et de la densité du matériau. Les zones présentant des défauts, tels que des cavités ou des inclusions, absorbent moins de rayonnements que les zones saines. En plaçant un film radiographique ou un détecteur numérique derrière la pièce, on obtient une image de la variation d'absorption des rayonnements. Les défauts apparaissent alors comme des zones plus claires ou plus foncées sur l'image, permettant de les localiser et de les caractériser.
Processus d'Imagerie
Le processus radiographique implique l'exposition d'une pièce métallique, potentiellement avec une cavité, à des rayonnements ionisants. Un film placé de l'autre côté enregistre les variations d'intensité du rayonnement. Après développement, le film révèle une image où la cavité apparaît plus foncée en raison d'une absorption moindre des rayons à cet endroit. L'image peut également être visualisée sur un écran photo-stimulable à mémoire ou via des détecteurs numériques.
Sources de Rayonnement
Deux types de sources de rayonnement sont utilisés en radiographie industrielle :
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- Sources à rayons X : Elles émettent des rayons X uniquement lorsqu'une haute tension est appliquée à un circuit générateur. L'intensité du rayonnement peut être ajustée en modifiant la tension. Ces sources produisent un spectre continu avec une énergie inversement proportionnelle à la longueur d'onde.
- Sources à rayons gamma : Ce sont des isotopes radioactifs, tels que l'iridium 192 (Ir 192) et le cobalt 60 (Co 60), qui émettent des rayons gamma de manière continue.
Indicateur de Qualité d'Image (IQI)
Pour contrôler la sensibilité de la méthode radiographique, un indicateur de qualité d'image (IQI) est généralement placé du côté de la source, de sorte que la pièce et l'IQI soient radiographiées simultanément. Les détails de l'IQI, visibles sur le cliché développé, forment l'un des trois éléments de base de l'évaluation de la qualité d'une radiographie.
Deux grands types d'IQI sont disponibles :
- IQI avec fils : Placé à travers la soudure.
- IQI avec trous : Placé à côté de la soudure avec une tôle de compensation pour tenir compte de son épaisseur.
Les normes EN ISO 19232 1 à 5 fournissent des informations détaillées sur les IQI et leur utilisation.
Types de Radiographie
Il existe différents types de radiographie adaptés à des applications spécifiques :
- Radiographie au hasard (Random radiography) : Cet examen est limité aux soudures circulaires bout à bout.
- Radiographie à 100 % : Cet examen concerne principalement les soudures circulaires bout à bout. Il s'agit de l'examen radiographique de la circonférence complète de toutes les soudures d'une tuyauterie donnée, par exemple, les tuyauteries de NH3 liquide ou de HNO3 liquide à diverses concentrations (65 %, 81 %, 99 %). Lorsque les spécifications de construction exigent que les soudures autres que circulaires bout à bout soient incluses dans ce contrôle, leur examen englobera la totalité de leur longueur.
L'organisme de contrôle ou le délégué du maître d'œuvre désigne les soudures à vérifier après une inspection visuelle de l'ensemble des soudures. Si ces vérifications révèlent que certaines soudures ne sont pas conformes aux spécifications, le constructeur doit y remédier. Les critères d'acceptabilité des défauts sont définis dans les différents codes de construction, tels que EN 13445 et EN 13480. Les spécifications doivent indiquer le code appliqué pour l'examen (par exemple, ASME V art. 2) et, éventuellement, des critères supplémentaires peuvent être ajoutés par le maître d'œuvre pour des applications particulières.
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La visibilité des défauts dépend principalement de leur épaisseur dans la direction du rayonnement. Les défauts très minces (défauts plans) ne sont détectables que sous un certain angle de prise de vue. Il peut donc être nécessaire de réaliser plusieurs clichés sous différents angles pour les interpréter correctement.
Radioprotection et Sécurité
La radiographie industrielle implique l'utilisation de rayonnements ionisants, qui peuvent être dangereux pour la santé si les précautions de sécurité appropriées ne sont pas respectées.
La radioactivité est un phénomène naturel lié à l'instabilité de certains atomes qui composent la matière. Ces atomes instables (radionucléides) émettent des rayonnements qui, en interagissant avec la matière, peuvent l'ioniser, c'est-à-dire lui arracher un ou plusieurs électrons. La radioactivité peut provenir de substances radioactives naturelles (uranium, radium, radon…) ou artificielles (californium, américium…). Les rayonnements ionisants peuvent provoquer des effets sur la matière vivante.
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. Ces dispositions, qui ont évolué depuis le 1er juillet 2018 dans le cadre de la transposition de la directive 2013/59/Euratom du 5 décembre 2013, adoptent une approche globale, en réintroduisant les neuf principes généraux de prévention comme préalable à la gestion des risques liés aux rayonnements ionisants en milieu de travail, sans pour autant renier les principes fondateurs de la radioprotection (justification, optimisation, limitation).
Mesures de sécurité
Plusieurs mesures de sécurité sont essentielles pour protéger les travailleurs et le public contre les risques liés aux rayonnements ionisants :
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- Évaluation des risques : Il est primordial d'évaluer les risques professionnels en tenant compte des caractéristiques de la source d'émission et des conditions d'exposition des personnes.
- Balisage : Un tir de gammagraphie est une technique de contrôle non destructif réalisée à l’aide d’une source radioactive émettrice de rayonnements gamma. Cette opération délicate, réglementée, requiert le respect d’une succession d’étapes. Ainsi, l’utilisation d’un gammagraphe en milieu industriel nécessite de baliser une zone autour de l’appareil, laquelle est interdite aux personnes non habilitées. Le balisage 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. Il est essentiel de prendre en compte le rayonnement dans ses trois dimensions et d'identifier toutes les zones d'accès possibles.
- Formation : Les radiologues industriels doivent être formés à la radioprotection, leur compétence étant attestée par le Camari.
- Planification : La planification du balisage doit être réalisée en amont, en travaillant d'abord sur plan, puis en validant le zonage retenu par une visite in situ. Ce travail doit être effectué conjointement par les différentes parties prenantes, notamment les donneurs d'ordre, l'entreprise de maintenance industrielle et la personne compétente en radioprotection (PCR) de l'entreprise de radiographie industrielle.
- Surveillance : Le responsable de l'appareil doit délimiter une zone d'opération. Lorsque le gammagraphe est mis en œuvre à l'intérieur d'une zone surveillée ou contrôlée, la délimitation de la zone d'opération prend en compte les débits de dose inhérents à l'appareil ainsi que ceux déjà existants dans ces zones.
Catégories de risque
Les travailleurs exposés aux rayonnements ionisants sont classés en différentes catégories de risque en fonction de leur niveau d'exposition :
- Catégorie A (DATR) : Directement affectés à des travaux sous rayonnements, personnes dont les conditions de travail sont susceptibles d’entraîner le dépassement de 3/10ème d’une des limites annuelles d’exposition.
Contrôle par l'Autorité de Sûreté Nucléaire (ASN)
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.
L'ASN publie régulièrement des guides et des fiches d'information pour aider les professionnels à se conformer à la réglementation et à améliorer la sécurité des opérations de radiographie industrielle. Elle met également à disposition des formulaires administratifs pour les demandes d'autorisation relatives aux activités nucléaires.
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