Intervenants : C. Tessier, L. Gaillet / Division MACOA. Date : 06 mai 2004

Transcription

1 Détection de la corrosion et du frottement de fils rompus par Émission Acoustique (EA) Intervenants : C. Tessier, L. Gaillet / Division MACOA Date : 06 mai 2004

2 Contexte Câbles = éléments structuraux fondamentaux ouvrages de grande portée : Ponts en béton précontraint Ponts suspendus Ponts à haubans Durabilité et sécurité structurelle : Bon comportement des câbles Capacité à détecter à temps les défauts

3 Contexte Endommagements : Ruptures de fils Développement de la corrosion

4 Objectif Difficultés de détection : parties cachées Par leur propre protection (gaine, coulis, ) Par leur configuration dans la structure (câbles noyés, traversée d entretoises, parties sous collier ou dans dispositif d ancrage, ) Un système complémentaire à la surveillance acoustique des câbles CASC : repère l énergie libérée lors d une rupture de fil tendu Recherches sur l émission acoustique (EA) : En amont : détecter la corrosion avant la rupture En aval : repérer les fils qui sont déjà rompus

5 Objectif Qu essaie-t-on d observer? Pour repérer des fils rompus dans un toron : Mise en vibration du câble => mouvement relatif fil rompu / voisins => frottement/glissement par «à-coups» => source d émission acoustique

6 Objectif Qu essaie-t-on d observer? Pour détecter la corrosion avant la rupture : Fil sain tendu Piqûration => EA suffisante? Propagation de fissure => EA

7 Technique d Émission Acoustique Émission Acoustique (EA) : Phénomène de création d ondes élastiques transitoires dues à des micro-déplacements locaux au sein d un matériau 0,6 0,4 0, ,2-0,4 Réflexions, autre modes de propagation -0,6

8 Technique d Émission Acoustique Auscultation de structures par E.A. : Longue expérience pour la détection et le suivi de la dégradation des matériaux industriels avec un traitement des signaux en temps réel Autres domaines : Secteur Energie (réservoirs sous pression, contrôle des soudures) Secteur chimie (Corrosion des cuves, corrosion des tubes) Etc Adaptation aux câbles du Génie Civil Technique applicable pour le contrôle des câbles (corrosion, frottement interne)

9 EA et frottement de fil rompus Un montage spécifique de sollicitation des câbles. Mise en vibration par application d une force transversale, mise en tension du câble : 200 KN Ruptures artificielles (fils coupés) sur le câble avant son installation dans le culot d ancrage culot résine 3,5 cm joint d étanch éité frette et défauts 1 3 zones endom mag ées 3 2

10 EA et frottement de fil rompus Nombre de coups Câble sain Câble endommagé Temps (mn) Évolution dans le temps de l activité EA : Deux niveaux distinct d EA, décroissance du «bruit de fond» Atténuation des ondes le long du câble

11 EA et frottement de fil rompus Salves Coups Energie Culot Câble sain Câble avec défauts Comparaison câble sain / avec défauts : Distinction nette entre présence de défauts ou non Paramètres d EA globaux : salves, coups, énergie

12 EA et frottement de fil rompus Câble sain Câble endommagé Salves d EA Amplitude (db) Comparaison câble sain / avec défauts : Distribution en amplitude différente sur câbles sain et endommagé

13 EA et frottement de fil rompus fils rompus 7 fils rompus 2 fils rompus Salves (x10) Coups Energie Caractérisation du frottement interfilaire : Réponse acoustique dépendante de la sévérité de l endommagement (+/- proportionnelle) Même résultats en terme de répartition énergétique de l EA

14 EA et corrosion sous contrainte Résumé des essais : Essais de CSC accélérés à charge constante Influence de l oxygène / gaz dissous Influence de la solution corrosive Influence d un cyclage mécanique (fatigue) Acquisition EA : Capteurs Piézo-électriques ( 2 Pico par bâtis ou 1 Micro 80 par bâti) Discrimination du bruit de fond à l aide de 2 capteurs EA ou par post-filtrage Activité acoustique localisée l intérieur d une même zone de fissuration Possibilité de détection lors de la piqûration (?) et durant la phase de propagation de la fissure jusqu à la rupture finale

15 EA et corrosion sous contrainte 400 Capteurs saturés lors de la rupture 350 Energie (u.a) Capteur 1 Capteur Salves

16 EA et corrosion sous contrainte Exemple d un essai de CSC : Milieu corrosif : NH 4 SCN dilué Charge appliquée : 0.8 Rm Matériau : Toron acier T Suivi de l essai en continu : 2 capteurs EA micro 80 Transposition dans l audible de l EA Caméscope numérique E.A. Électrochimie Transposition dans l audible

17 EA et corrosion sous contrainte Début de l essai : Voir la video (9 Mo, format avi) Au premier tiers de l essai : 2h1/2 avant rupture Voir la video (6 Mo, format avi) Au second tiers de l essai : 1h avant rupture Voir la video (12 Mo, format avi) Rupture : après 3h40 Voir la video (6 Mo, format avi)

18 EA et corrosion sous contrainte Activité acoustique durant l essai : Signaux d EA cumulés Signaux d EA Phase0 Phase1 Phase2 Phase3

19 Perspectives et questions à résoudre Bruit de fond sur ouvrage Optimisation des capteurs (caractérisation des signaux) Distances de détection Détection fils rompus : Quelle excitation optimale : amplitude/fréquence? (modélisation phénomène source contact interfilaire) Possibilités d excitation du câble Quantification : 2 fils cassés couche n-1 / 1 fil couche n

20 Perspectives et questions à résoudre Détection de la corrosion : Interfaces Phénomène lent : essai accéléré en labo Durée des phénomènes corrosifs en labo / réalité Salves d EA générées en labo / réalité : énergie et espacement