La radiographie industrielle est une méthode de contrôle non destructif (CND) essentielle pour assurer l'intégrité des matériaux et des structures, notamment dans le domaine de la tuyauterie. Elle repose sur l'utilisation de rayonnements ionisants (rayons X ou gamma) pour détecter les défauts internes et les discontinuités dans les matériaux, sans les endommager. Cet article explore en détail la définition de la radiographie appliquée aux tuyauteries, ses principes, ses applications, les normes associées et les considérations de sécurité.
Introduction à la Radiographie Industrielle
La radiographie industrielle est une technique d'imagerie qui permet de visualiser l'intérieur d'un objet opaque aux rayonnements visibles. Elle est largement utilisée pour le contrôle qualité des soudures, la détection de corrosion, la vérification de l'épaisseur et l'identification de défauts dans les pièces industrielles.
Principe de la Méthode
La radiographie exploite la capacité des rayons X et gamma à pénétrer la matière. Ces rayonnements sont absorbés différemment selon la densité et l'épaisseur du matériau traversé. Les zones de moindre densité, comme les cavités ou les fissures, absorbent moins de rayonnements que les zones denses. Cette différence d'absorption est enregistrée sur un film radiographique ou un détecteur numérique, créant une image de l'intérieur de l'objet.
Les rayons X et gamma sont des ondes électromagnétiques de même nature que les ondes hertziennes, la lumière visible et les ultraviolets, dont elles ne diffèrent que par leurs longueurs d'ondes plus courtes. De là d'ailleurs leur pouvoir de pénétration. Les rayons émis qui ont à traverser une certaine épaisseur subissent un affaiblissement plus grand que ceux qui traversent une épaisseur moindre ou la même épaisseur d'un matériau moins absorbant.
Si nous exposons, par exemple, une pièce métallique dans laquelle il y a une cavité, à des rayons ionisants et que nous plaçons un film de l'autre côté de cette pièce, nous pourrions localiser la cavité sur ce film, après développement de celui-ci, à cause d'une impression plus foncée sur un film plus clair (absorption moindre à l'endroit de la cavité ). L’image peut également être visible sur un écran photo stimulable à mémoire utilisable ou sur détecteurs numériques.
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Sources de Rayonnement
Les sources de rayonnement utilisées en radiographie industrielle se divisent en deux catégories principales : les sources à rayons X et les sources à rayons gamma.
Sources à Rayons X
Elles émettent les rayons qu'après application d'une haute tension à un circuit générateur. L'intensité de ce rayonnement est réglable par cette tension. Elles ont un spectre continu avec une énergie qui est inversement proportionnelle à la longueur d'onde.
Sources à Rayons γ
Ce sont des isotopes (Ir 192, Co 60, …), qui émettent continuellement des rayons.
Application à la Tuyauterie
La radiographie est particulièrement importante dans le contrôle des tuyauteries, car elle permet de vérifier l'intégrité des soudures et de détecter les défauts qui pourraient compromettre la sécurité et la fiabilité des installations.
Types de Radiographie Appliqués aux Soudures de Tuyauteries
Plusieurs types de radiographie sont utilisés pour examiner les soudures de tuyauteries :
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- Random radiography (radiographie au hasard): cet examen ne s'applique qu'aux soudures circulaires bout à bout.
- Radiographie à 100%: Cet examen ne concerne, en principe, que les soudures circulaires bout à bout. C'est l'examen radiographique de la circonférence complète de toutes les soudures d'une tuyauterie donnée (ex. tuy. NH3 liquide, HNO3 liquide diverses concentrations 65, 81, 99%). Lorsque la spécification de construction impose que soient inclues, dans ce contrôle, les soudures autres que circulaires bout à bout, leur examen englobera la totalité de leur longueur.
C'est l'organisme de contrôle ou le délégué du maître d'œuvre qui désignera les soudures à vérifier, après une inspection visuelle de l'entièreté des soudures. Si ces vérifications montrent qu'une ou plusieurs des soudures ne correspondent pas aux spécifications adoptées, le constructeur y remédiera. Les critères d'acceptabilité des défauts sont définis dans les différents codes (ex. EN 13445 et EN 13480). Dans les spécifications, il faut indiquer le code qui est appliqué pour l'examen ( ex ASME V art. 2 ) et éventuellement, pour des applications particulières, des critères seront ajoutés par le maître d'oeuvre.
Remarque: La visibilité des défauts dépend surtout de leur épaisseur suivant la direction du rayonnement. Les défauts très minces (défauts plans) ne seront décelables que suivant un certain angle de prise, il sera parfois nécessaire de prendre plusieurs clichés suivant différents angles pour les interpréter sans problème.
Indicateur de Qualité d'Image (IQI)
Pour contrôler la "sensibilité" de la méthode, on place généralement un indicateur de qualité d'image (IQI) du côté de la source, de sorte que la pièce et l'IQI soient radiographiées en même temps.
Deux grands types d'IQI sont disponibles sur le marché: l'IQI avec fils est placé à travers la soudure. L'IQI avec trous est placé à côté de la soudure avec une tôle de compensation, afin de tenir compte de son épaisseur. Les détails de l'IQI, visibles sur le cliché développé forment un des 3 éléments de base de l'évaluation de la qualité d'une prise de radiographie. Normes EN ISO 19232 1 à 5 à consulter.
Radioprotection et Sécurité
La radioprotection est un aspect crucial de la radiographie industrielle, en raison des risques associés à l'exposition aux rayonnements ionisants. Des mesures de sécurité rigoureuses doivent être mises en place pour protéger les travailleurs, le public et l'environnement.
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Principes de Radioprotection
La radioactivité est un phénomène naturel lié à l’instabilité de certains atomes qui composent la matière. Ces atomes instables (les 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.
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. 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).
Importance du 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 est un élément essentiel de radioprotection en gammagraphie industrielle », explique Jean-François Mosnier, responsable opérationnel de l’activité de contrôle non destructif pour l’Institut de soudure industrie à Port-de-Bouc (Bouches-du-Rhône). « 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.
Un tir de gammagraphie peut, de prime abord, sembler simple : ne suffit-il pas de poser de la rubalise [ruban textile ou plastique servant à délimiter une zone, ndlr], des panneaux trisecteurs et un signal lumineux à une certaine distance autour de la source, afin de ne pas dépasser le seuil réglementaire de 2,5 µSv/h en limite de zone ?
« C’est parfois le cas, notamment quand il s’agit de vérifier des soudures de canalisation en zone inhabitée. « Nous privilégions le travail de nuit, ou en soirée, pour déjà limiter les risques liés à la co-activité. Mais quand bien même : selon la configuration de l’espace à confiner, le balisage peut se révéler complexe. Il faut être sûr d’avoir identifié toutes les zones d’accès possibles (portes, escaliers…). Et Jean-François Mosnier ajoute : « On doit aussi prendre en compte le rayonnement dans ses trois dimensions, et pas seulement sur le plan horizontal. » Cela peut amener à baliser aussi l’étage supérieur ou inférieur.
« La solution pour mener à bien le balisage ? Y réfléchir 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. Il s’agit des donneurs d’ordre, de l’entreprise de maintenance industrielle et de la personne compétente en radioprotection (PCR) de l’entreprise de radiographie industrielle. En amont des tirs de gammagraphie sur chantier et le jour J, une zone d’opération doit être balisée. C’est le fruit d’un important travail de mise en place et de vérification.
« Ne pas laisser la routine s’installer, mais faire en sorte que la réflexion prenne toujours le pas sur les habitudes. Les radiologues industriels sont formés à la radioprotection, leur compétence étant attestée par le Camari. Selon Jean-Pierre Vidal, la baisse de vigilance peut-être à l’origine d’incidents. C’est particulièrement vrai quand ils sont programmés de nuit, alors que la fatigue guette. « Et le balisage est un travail redondant, sensible aux erreurs d’inattention », reconnaît le spécialiste. La formation au Camari est donc importante.
Dans le cas de chantiers extérieurs, avec utilisation d’un gammagraphe mobile, 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
Cat. A : Directement affectés à des travaux sous rayonnements (DATR), 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.
Guides de l'ASN
Guides de l'ASN destinés aux fournisseurs de source. Protection des sources de rayonnements ionisants contre la malveillance - Principes essentiels. Détention ou distribution de sources de rayonnements ionisants : les inventaires. Fiche relative à la Décision n° 2017-DC-0591 de l’ASN du 13 juin 2017 fixant les règles techniques minimales de conception des locaux de travail dans lesquels sont utilisés des appareils électriques émettant des rayonnements X.
Fiches "Éviter l'accident" N°3 - Appareils électriques émetteurs de rayons x : sécurités et signalisations en installation. N°1 - Gammagraphie et coactivité : Attention franchissement dangereux !
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