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Document stagiaire :
Radiomtallographe
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Introduction la Radiographie
La radiographie industrielle est un essai de contrle non destructif qui permet de mettre
en vidence des htrognits physiques (criques, retassures, inclusions, etc.) ou
chimiques (sgrgations majeures dlments de numros atomiques trs diffrents)
par a!sorption diffrentielle de rayons " et # qui impressionnent une mulsion
photographique. La lecture des diffrences de noircissement au ngatoscope permet de
dtecter et identifier les dfauts.
1- Principe :
Le principe du contrle radiographique est de plac lo!jet $ contrl entre une source
de rayonnement (" ou %amma) et une mulsion photographique (&ilms
'adiographique).
Le noircissement du film (aprs dveloppement) dpend de la quantit de
rayonnement reu par le film.
Schma de principe
Domaines dapplications : prouvette dhomologation (cas de soudage)
*u+ cours dla!oration du produit (contrle intermdiaire).
roduit !rut (moulage et contrle avant usinage).
-aintenance (pice ayant fonctionne).
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*prs rparation.
2- Les sources de raonnements
Les sources de rayonnements ionisants sont choisies en fonction de la nature des
matriau+ $ contrler, de lpaisseur traverse, de la qualit dimage demande et des
conditions techniques de ralisation, on utilise gnralement les rayons " ou les rayons
%amma en radiographie industrielle.
!- "ppareillage #R"$%&' ():
Les rayons " sont produits $ partir dun appareillage spcial appel groupe radiogne
et comprenant un tu!e radiogne, les gaines protectrices, un gnrateur lectrique
constitu de transformateurs haute et !asse tensions relis $ un poste de commande.
Les groupes radiognes se diffrent par leur haute tension ma+imale, on distingue les
appareils auto redresss et les appareils $ tension constante.
n radiographie industrielle, la gamme des tensions utilises varie entre /01 $ 23401
(0150ilovolt).
&%*" : $ 234 01 lpaisseur ma+imale radiographie en acier ordinaire
est de /44 mm.
+- *u,e radiogne
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+-1 Description
Les tu!es $ rayon " utiliss en radiologie industrielle, se composent dune enveloppe
en verre ou cramique scelle et sous vide, et de deu+ lectrodes, une cathode de
charge ngative gnrant les lectrons et une anode de charge positive (tu!e !ipolaire)
ou de charge nulle (tu!e unipolaire) comportant la ci!le.
+-2 La cathode
La cathode comporte deu+ parties distinctes 6
+-2-1 Le filament 6 &il de tungstne (temprature de fusion denviron 724489) de 4,3
mm $ 4,7 mm de diamtre, !o!in en hlice (tu!es directionnels) ou en spirale (tu!e
panoramiques).
:n transformateur !asse tension alimente le filament dans lequel circule un courantrgla!le.
+-2-2 La cupule de concentration 6 9est la pice qui entoure le filament et permet
gr;ce $ sa forme la cration de lignes de forces qui dirigent et concentrent le faisceau
dlectrons vers la ci!le.
+-! Lanode
lectrode constitue de deu+ parties 6
+-!-1 La ci!le ou anticathode 6 9est dans cette pice que se forment les rayons "aprs freinage des lectrons du faisceau. Les photons " sont mis dans toutes les
directions $ partir de la l e+iste diffrentes formes de ci!les.
9i!les coniques ou planes pour les tu!es panoramiques.
9i!les inclines de /? $ 3? 8 pour les tu!es directionnels.
Panorami.ue orthogonale Panorami.ue non orthogonale
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Directionnelle
+-!-2 Le refroidisseur 6 artie massive en cuivre acheminant la chaleur dissipe dans
la ci!le vers le+trieur du tu!e.
+-+ Lisolant
>l est courant disoler lectriquement les tu!es et les transformateurs en les montant
noys dans de lhuile minrale ou du ga< sous pression (@e+afluorure de soufre A&B)
+-/ 0entre du tu,e 3iltration inhrente
La 3entre du tu,eest llment qui spare lintrieur de le+trieur dun appareil, elle
est en ,rlliumpour les tu!es $ !asse nergie (tension infrieures $ /44 01), et en
plasti.ue #araldite)ou mtalli.uespour les tu!es qui travail $ des nergies plus
leves.
La 3iltration inhrente attnuation de lintensit du rayonnement " par les o!stacles(parois en verre, isolant, fenCtre, etc..) se trouvant $ lintrieur mCme dun appareil,
la 3iltration inhrenteest e+prime en paisseur quivalente aluminium ou cuivre.
+-4 Protection
our viter leraonnement de 3uiteou pour le maintenir en dessous des limites
ma+imales admissi!les, on entoure le tu!e radiogne dune gaine en plom,qui limite
par la mCme occasion le faisceau utile 6
ar un trou circulaire (tu!es directionnels) ar une ceinture en alliage daluminium (tu!es panoramiques)
/- 'stme de re3roidissement du tu,e
Le dgagement de chaleur qui accompagne lmission de rayons " est considra!le.9est le pro!lme de refroidissement des tu!es qui limite pratiquement leur puissance.9e refroidissement doit donc Ctre ralis avec soin.lusieurs systmes sont utiliss 6
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/-1 Re3roidissement lair ou au ga5
=ans ce type de refroidissement, la chaleur est vacue du tu!e cathodique par une
rallonge en cuivre de lanode. :n ventilateur assure le refroidissement de cette rallonge
en crant un courant dair ou de ga< (par e+emple, lhe+afluorure de soufre A&B, !on
isolant lectrique).
/-2 Re3roidissement au moen de li.uides
:ne circulation de liquide au voisinage immdiat de lanode assure lvacuation de lachaleur. Lorsque lanode est $ la terre, ce liquide est de leau dont la chaleur spcifiqueest leve. *vec des tu!es !ipolaires, on utilise de lhuile qui a lavantage dun grandpouvoir isolant.:ne circulation de liquide donne un meilleur refroidissement quun courant ga
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4- Les circuits lectri.ues
Les alimentations lectriques des gnrateurs $ rayons " sont de plusieurs types
4-1 6ircuit auto - redresseur
4-2 6ircuit une soupape #7notron)
4-! Redressement dou,le alternance
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4-+ 6ircuit 8illard
4-/ 6ircuit 9reinacher
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- Le 3aisceau de raons (
Dn peut classer les tu!e $ rayons " en plusieurs catgories suivant leur gomtrie, on
distingue 6
-1 les tu,es mission directionnelle
Le faisceau est gnralement mis dans un cne de rvolution dont langle au sommet
ne dpasse pas 248. =ans certains tu!es, on ralise des angles douverture suprieurs
$ 248.
0aisceau directionnelle
-2 les tu,es mission panorami.ues
Le faisceau est mis sur 7B48 autour de la+e du tu!e. Louverture de la section
longitudinale du faisceau ne dpasse pas 74 $ 7?8.
=ans le type panoramique o!lique, la+e du faisceau fait un angle denviron /?8 avec le
plan de lanticathode.
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Panorami.ue orthogonale Panorami.ue o,li.ue
-! les tu,es anode longue
our ces types de tu!es, lanticathode est situe $ le+trmit dun tu!e troitprolongeant le tu!e principale et comportant gnralement un dispositif supplmentaire
de guidage des lectrons.
armi les tu!es $ anode longue, on distingue 6
Les tu!es $ faisceau hmisphrique
Les tu!es $ faisceau annulaire
Les tu!es $ faisceau conique latral
Panorami.ue anode longue
;- Lanticathode et le 3oer
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La surface de lanticathode !om!arde par le faisceau dlectrons sappelle le 3oer
thermi.ue.
La puissance reue par unit de surface de foyer thermique sappelle charge 3ocale
(e+prime en FattsGmm3)
Le faisceau de rayons " qui sort du tu!e est gnralement perpendiculaire au faisceau
dlectrons qui frappe lanticathode. =ans un tu!e directionnel, lanticathode est incline
par rapport $ la direction des lectrons dun angle de B4 $ H48. La projection du foyer
thermique sur un plan perpendiculaire $ la+e du faisceau de rayons " est appele
3oer opti.ue.
olt mtre qui indique la valeur de la haute tension- un milliampremtrequi donne le d!it lectronique du tu!e- une minuterie qui permet de rgler le temps de+position- une prise de c?,le dalimentation
-une prise de c?,le de liaison poste de commande I transformateur
- une prise de c?,le de liaison des dispositifs de dtection et !alisage
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- des >oants lumineu@- des sstmes de scurit (empCchant 6 e+cs de d!it, surtension, etc.)
Le pupitre est plac en gnral dans une ca!ine protge par un revCtement de plom!ou par des parois paisses en !ton vi!r. Loprateur surveille les oprations $ traversune fenCtre o!ture par du verre en plom!.
A@emples dinstallation 6 Ja!leau rsumant la caractristique de construction etdutilisation de quelques installations courantes
Ju!e
'efroidissement >solant
&oyer
optique
(mm)
'ythme de travail
: ma+ (01) > ma+ (m*)
/44 B Kain dhuile @uile /,2+/, 2/?mn pose
?mn darrCt
/24 ? Kain dhuile @uile /,?+/, ?3mn pose
3mn darrCt
344 7 Kain dhuile @uile 3+3 ?4
344 /4
>njection
huileMrefr huile
par changeur
@uile 7,3+7, 3
?4 sans refr. eau,
illimit avec refr.
eau
744 7 9irculationforce de ganjection huile
Mrefr .eau%a< 7,B
?4(3mnM3mn)
sans refr. eau,
>llimit avec refr.
eau
244 7 >njection
huileMrefr.eau
%a< /,?+/, ? ?4(?mnM?mn)
sans refr. eau
illimite avec refr.eau
244 /4 >njection
huileMrefr.eau
%a< 2+2 ?4(?mnM?mn)
sans refr. eau
illimite avec refr.
eau
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1B- In3luence de la nature de lanticathode et de lalimentation dutu,e
La quantit de photons mis par un tu!e dpend !eaucoup du numro atomique N du
mtal qui constitue lanticathode 6 les lments lourds ont un rendement !ien meilleurque les lments lgers. Lanticathode des tu!es radio gne utiliss en radiologie
industrielle et gnralement en tungstne.
In3luence de haute tension C
1ariation de la longueur donde
des rayons " en fonction de latension du tu!e
In3luence du courant lectroni.ue i
1ariation du rayonnement en
fonction de lintensit applique $
la cathode,
pour une tension constante
La .ualitdu rayonnement est dtermine par la tension dacclration en 01.
La .uantitde rayonnement est dfinie par lintensit du courant en m*.
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(3)
(5)
11- thode du stnop :
9est une mthode qui est dfinie pour dterminer les dimensions du foyer optique
Description de la mthode :
:n film enferm dans une cassette sans cran renforateur, est plac $ une distance
denviron / mtre du foyer. :ne plaque de plom!, perce en son centre dun trou de
diamtre aussi petit que possi!le (infrieur $ 4.?mm) est interpose entre le foyer et le
film. La distance entre le foyer et la plaque est choisie !eaucoup plus petite que la
distance entre la plaque et le film, par e+emple dans le rapport de / $ 2 (34cm et
O4cm). La plaque et le film doivent Ctre perpendiculaires $ la+e du cne de
rayonnement et le trou !ien centr par rapport $ cet a+e. *prs une e+position de
courte dure mais qui permet de donner une image !ien visi!le de la forme et
ventuellement des dfauts du foyer sur le film, on mesure cette image qui est
normalement agrandie de quatre fois par rapport au+ dimensions relles du foyer.
(*ucune correction nest ncessaire si le diamtre du trou est infrieur $ 4.?mm et si les
dimensions du foyer sont suprieures ou gales $ 2mm).
(/) 6 foyer
(3) 6 flu+ dlectrons
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(7) 6 plaque de plom! perce dun trou (stnop)
(2) 6 film
(?) 6 image du foyer
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