Tests comparatifs de performances techniques et écologiques entre la technique de contrôle magnétoscopique actuelle (magnétisation des pièces

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1 Tests comparatifs de performances techniques et écologiques entre la technique de contrôle magnétoscopique actuelle (magnétisation des pièces utilisant des générateurs de courant pilotés par thyristors) et celle basée sur l utilisation de générateurs BF de courant à reconstruction de forme d onde.

2 Contrôle magnétoscopique Matériel utilisé : Générateur de courant électrique Caractéristiques du générateur: - Puissance : 30 kva - Courant de sortie : forme d onde alternative / intensité allant de 800 A à 1500 A eff selon le circuit magnétique branché en sortie - Fréquence variable : 5 à 99 Hz - Types de défauts détectés : De surface jusqu à une profondeur de 2 à 4 mm selon la nuance de l acier (à F= 5 10 Hz). De surface jusqu à 1 mm (*) de profondeur (à F=50Hz). Générateur de courant Basse fréquence de puissance 30 kva * Épaisseur de peau moyenne pour un acier au carbone µ = 500

3 Pièce n 1 : support En 1 : 4 ka/m, en 2 : 5 ka/m, en 3 : 3,7 ka/m En 1 : 2,4 ka/m, en 2 : 3,2 ka/m, en 3 : 2,4 ka/m 50 mm 30 mm 50 mm 30 mm Induction magnétique rémanente de la pièce : 0,83 mt Après désaimantation à la fréquence 50 Hz : 0,12 mt

4 Pièce n 2 : Bielle En 1: 4 ka/m, en 2 : 8,5 ka/m, en 3 : 4 ka/m En 1:3,5 ka/m, en 2 :8 ka/m, en 3 :3,5 ka/m Induction magnétique rémanente de la pièce : 7,3 mt Après désaimantation à la fréquence 50 Hz : 0,25 mt 20 mm 25 mm Longueur du défaut plus importante à 10 Hz Comparativement à un contrôle magnétoscopique à 50 Hz, celui réalisé à 10 Hz permet d améliorer de façon notable le contraste de l indication magnétique

5 Pièce n 3 : Traverse en H En 1: 6,5 ka/m, en 2: 6,7 ka/m, en 3: 6,3 ka/m En 1: 5,3 ka/m, en 2: 5,7 ka/m, en 3: 5,4 ka/m Induction magnétique rémanente de la pièce : 0,88 mt Après désaimantation à la fréquence 50 Hz : 0,12 mt 15 mm Meilleur contraste à 10 Hz 15 mm

6 Pièce n 4 : support n 2 1 A 2 En 1 : 28 ka/m, en 2 : 4,7 ka/m, en 3: 4,4 ka/m En 1: 26 ka/m, en 2 : 4,5 ka/m, en 3: 3,8 ka/m 3 B C A A Induction magnétique rémanente de la pièce :0,6 mt Après désaimantation à la fréquence 50 Hz : 0,12 mt B B Détection améliorée pour les défauts types retassures Très difficile à détecter à 50 Hz C C

7 Pièce n 5 : Vis 1 En 1 : 6,5 ka/m, en 2 : 4,5 ka/m En 1 : 6,2 ka/m, en 2 : 3 ka/m 2 20 mm Indication sur presque tout le tour de la vis Induction magnétique rémanente de la pièce :0,63 mt Après désaimantation à la fréquence 50 Hz : 0,25 mt Détection complète du défaut à 10 Hz

8 Pièce n 6 : Roue Dentée magnétique mesuré: En 1 : 5,5 ka/m, en 2 : 4,9 ka/m, en 3: 5 ka/m magnétique mesuré: En 1: 5,5 ka/m, en 2 : 3,3 ka/m, en 3: 5,4 ka/m Groupement d indications linéaires Induction magnétique rémanente de la pièce :0,56 mt Après désaimantation à la fréquence 50 Hz : 0,12 mt

9 Comparaison avec la présence d une couche de peinture sur la pièce Nous allons réutiliser ici la bielle à laquelle nous avons rajouté une couche de peinture d épaisseur d environ 0,2 mm au niveau de son défaut. magnétique mesuré: 6,5 ka/m magnétique mesuré: 4,5 ka/m L indication est nette uniquement pour une fréquence d excitation du champ magnétique de 10 Hz La probabilité de détection (POD) est nettement plus importante à 10 Hz À 10 Hz, il n est pas nécessaire d enlever la peinture pour observer clairement l indication Basse fréquence Gain économique notable en produit et en temps

10 Bilan Energétique Caractéristiques mesurées au secondaire, et comparaison avec un générateur à commande par thyristors : Générateur Basse Fréquence Triphasé Générateur à thyristors Monophasé 50 Hz 10 Hz 5 Hz 50 Hz Au secondaire Au primaire Au secondaire Au secondaire Au primaire Au secondaire Tension en sortie Courant en sortie Puissance électrique consommée Rendement P sortie / P entrée 17,4 V 400 V 8,8 V 8,2 V 392,3 V 26,8 V 700 A 11 A 700 A 700 A 115 A 700 A 12,2 kw 7,6 kw 6,2 kw 5,7 kw 45 kw 18,8 kw 0,82 0,42 Perte d énergie électrique dans les thyristors Le rendement entre la puissance électrique en entrée (au primaire) et en sortie (au secondaire) est meilleure dans la cas de générateur à fréquence variable (sans thyristors) : Basse Fréquence 82% contre Thyristors 42% Dans le cas d un générateur à fréquence variable, on consomme deux fois moins d énergie en travaillant à 10 Hz plutôt qu à 50 Hz En cumulant les deux phénomènes (Thyristors et Basse fréquence), le facteur énergétique est de 5! 45 kw Thyristors 50 Hz Contre 7,6 kw BF à 10 Hz Forme d onde d un générateur avec les thyristors partiellement ouverts (potentiomètre de courant à 40-50% environ)

11 Aspects de Sécurité Règlementation Européenne Au niveau du visage, la valeur de champ mesurée par l opérateur est de l ordre de 1500 A/m D après la Directive 2004/40/CE, il convient de respecter des valeurs limites d exposition aux champs magnétiques pour une fréquence donnée. Conformément au tableau présenté en annexe de cette directive (partie B tableau 2), les valeurs limites sont les suivantes : A 50 Hz, la valeur limite d exposition du champ magnétique est de 400 A/m. (sans tenir comptes des harmoniques des générateurs à thyristors) -> La norme de sécurité n est pas respectée! De plus en toute rigueur il faudrait mesurer et quantifier les harmoniques, ce qui dans la pratique est difficile à réaliser (appareil de mesure couteux et utilisateur à former pour la décomposition et interprétation des signaux) A 10 Hz, la valeur limite d exposition du champ magnétique est de 2000 A/m (taux et fréquence des harmoniques plus faibles) -> La condition de sécurité est respectée!

12 Rappel des principaux avantages de la magnétoscopie à fréquence variable - Très faible consommation d énergie comparativement à un générateur classique commandé par thyristors. - Consommation électrique équilibrée sur les 3 phases comparativement à un générateur classique monophasé. - Cos phi beaucoup plus faible : le circuit magnétique est moins inductif à Basse Fréquence (moins d échauffement des câbles et des transformateurs -> moins de pertes par effet Joule). - Technologie bien adaptée pour la détection des défauts sous peau. Cette technologie assure le meilleur compromis entre la magnétisation 50 Hz et celle utilisant des champs magnétiques continus (on conserve une intensité de champ magnétique suffisante dans les 5 à 10 premiers mm sous peau, alors qu en courant électrique continu, le champ magnétique est «dilué» dans toute l épaisseur de la matière). - Maitrise complète des processus de désaimantation ce qui n est pas toujours le cas des pièces probablement aimantées avec un champ magnétique continu. - Sécurité accrue pour les opérateurs face aux risques électromagnétiques. - Taux et rang des harmoniques moins élevé -> moins de pertes d énergie (*), meilleure protection CEM (Compatibilité ElectroMagnétique vis-à-vis des équipements électroniques). * en moyenne 10 à 15% de pertes par effet Joule dans les conducteurs, transformateurs et les récepteurs et autant par Courants de Foucault qui augmente avec le carré des courants des harmoniques)