Evaluation of the reliability of nondestructive ultrasonic inspection methods for the detection and the characterization of defects in hydroelectric turbine welded joints

Résumé

Dans un environnement industriel compétitif, les fabricants tentent en permanence d'optimiser leurs processus de production et de bénéficier de leurs installations aussi efficacement que possible. Leurs efforts se concentrent sur la maximisation de l'efficacité globale des équipements de production et leur durée de vie. Par ailleurs, dans le domaine de la production d'électricité, la demande croissante pousse les producteurs à prolonger l'utilisation de leurs installations de production et à éviter les arrêts inutiles dus à des défaillances prématurées. Dans les centrales hydroélectriques, où les roues de turbine tournent sous des charges variables et cycliques, la fatigue est l'un des principaux processus de dégradation qui limitent la durée de vie des équipements de production. Par conséquent, l'utilisation de modèles (basés sur la mécanique de la rupture) pour estimer la durée de vie de ces équipements est de plus en plus populaire. Puisque les arrêts de production causés par des défaillances prématurées ou le remplacement inutile de composants de production majeurs sont assez coûteux en termes de temps et d'argent, il est essentiel d’estimer précisément leur durée de vie résiduelle. Dans les cas qui nous intéressent, la durée de vie d'un composant est basée sur l'approche de la tolérance aux dommages dans lequel la durée de vie déclarée est une fraction du nombre de cycles qui, suivant des modèles basés sur la mécanique de la rupture, sont nécessaires pour propager une fissure à partir d’une taille initiale déterminée par inspection (ou par le seuil de détection) jusqu'à la rupture. En conséquence, la dimension des défauts existants dans la structure est l'une des principales entrées de ces modèles. Cette entrée est généralement caractérisée en utilisant les résultats des essais non destructifs (END) qui, par conséquent, doivent être fiables afin d'avoir une image factuelle de l'intégrité des composants. Dans ce contexte, il est crucial d'avoir des connaissances détaillées sur les défauts qui se produisent fréquemment, ainsi que sur les propriétés des matériaux inspectés car ceux-ci affectent l'efficacité et la fiabilité des essais non destructifs utilisés. Dans ce projet de recherche, nous allons d'abord étudier en profondeur les proprieties acoustiques des matériaux les plus fréquemment utilisés pour les roues de turbine. En effet, le contrôle par ultrasons est la méthode END la plus couramment utilisée pour l'inspection pour les défauts internes de telles roues. Dans la seconde étape, l'effet de traitements thermiques sur les propriétés acoustiques de l'acier inoxydable martensitique, un des matériaux les plus largement utilisés pour la fabrication des roues, est évalué. Enfin, une évaluation des caractéristiques des défauts communément détectés dans les joints soudés des roues est réalisée. Le résultat de cette recherche pourrait être utilisé pour étudier la probabilité d'occurrence (POO) et la probabilité de détection (POD) des défauts de soudage lors de l'inspection des joints des roues de turbine.

Date	15 mars 2018
langue originale	Anglais américain
Établissement diplômant	École de technologie supérieure
Superviseur	Martin Viens (Directeur(-trice)) & Antoine Tahan (Codirecteur(-trice))