Conception et réalisation de sondes hyperfréquences pour la détection de micro-fissures de fatigue à la surface des métaux
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Abstract EN:
The fatigue and ageing of metal materials under operation conditions are major concerns in energy production plants. An early and non-destructive diagnostic of surface defects would allow one to carry out relevant preventive maintenance operations without dismantling or prematurely changing healthy components. Nowadays, most of the automated non-destructive testing (NDT) solutions available to detect the surface-breaking defects are based on ultrasound or eddy current techniques. Despite their high sensitivity and spatial resolution, they are unable to meet all the requirements of every real situation. Consequently, in order to supplement the available acoustic and electromagnetic NDT toolkits, it sounds relevant to evaluate the potential of new techniques to detect micro-cracks on metal surfaces. The aim of this work is the development of microwave methods allowing the detection of surface-breaking defects on metals. In this report, we demonstrate how micro-cracks at the surface of metals can be detected and imaged by using near-field microwave resonators. In particular, we present simulation data and measurement results carried out on mock-ups with EDM rectangular surface notches highlighting the high sensitivity and spatial resolution of the original dual-behavior resonator (DBR) filter probes.
Abstract FR:
La fatigue mécanique et thermique des structures métalliques est l’une des altérations majeures dans les centrales de production d’énergie. Une détection précoce des défauts de surface par des procédés de contrôle non destructif (CND) permet une maintenance préventive pertinente des installations en évitant d’avoir à démonter ou remplacer des composants sains. Actuellement, la majorité des solutions automatisées de CND est basée sur des techniques utilisant les ultrasons ou les courants de Foucault. Cependant, malgré leurs sensibilité et résolution spatiale élevées, ces méthodes ne sont pas nécessairement adaptées à la détection de tous les défauts de surface rencontrés en pratique. Les limites des méthodes de contrôle conventionnelles par courants de Foucault et ultrasons pour détecter des micro-fissures de surface dans les métaux justifient l’intérêt d’évaluer le potentiel de nouvelles techniques. Les travaux de thèse présentés dans ce mémoire se focalisent sur l’apport des méthodes microondes, Dans ce document, nous démontrons la faisabilité de la détection de micro-fissures de surface dans les métaux à l’aide de sondes micro-ondes résonantes en champ proche. En particulier, à partir de simulations et de mesures réalisées sur des maquettes de test contenant des entailles électroérodées rectangulaires, nous mettons en évidence la sensibilité et la résolution spatiale élevées des sondes originales de type filtre Dual-Behavior Resonator (DBR).