En 2017, il y avait plus de 600 000 ponts en service aux États-Unis. Près de 9 % de ces ponts sont classés comme ayant une structure déficiente, ce qui signifie qu’ils comportent un ou des défauts importants et que des restrictions doivent être imposées pour que leur sécurité soit préservée. Un pont comportant des déficiences structurelles ne représente pas nécessairement un danger imminent, mais si l’on n’y apporte pas d’améliorations considérables, sa dangerosité peut augmenter grandement.
La durée de vie moyenne prévue d’un pont est de 50 ans, mais environ un pont sur quatre aux États-Unis est plus ancien. Pour que la sécurité structurale des ponts (nouveaux et anciens) soit assurée, il faut les inspecter régulièrement. Et pour s’assurer qu’ils restent sécuritaires, les inspecteurs utilisent différentes techniques de contrôle non destructif (CND). Les méthodes de CND fonctionnelles classiques ne sont toutefois pas les plus efficaces ni les plus fiables. Les méthodes d’inspection par ultrasons modernes, quant à elles, permettent aux inspecteurs d’obtenir des données améliorées et de l’information plus fiable dans le cadre de leur travail.
Le problème
En moyenne, il y a chaque jour 174 millions de passages sur des ponts dont la structure est déficiente. Au cours de la durée de vie d’un pont, le chargement et le déchargement constants de poids sur la structure peuvent provoquer la formation de fissures et de cisaillements dans les soudures et les boulons qui maintiennent le pont en place. Si ces défauts continuent de croître, ils peuvent conduire à une défaillance catastrophique. Pour éviter que cela ne se produise, il est important de trouver les défauts comme la corrosion et la fissuration par fatigue aussi rapidement et efficacement que possible. |  Illustration des différents défauts et discontinuités possibles dans une soudure |
Les soudures et les boulons qui joignent les supports en acier des ponts sont particulièrement vulnérables aux discontinuités qui peuvent conduire à la corrosion et à la fissuration. Par exemple, lorsque la soudure ne fusionne pas complètement avec l’acier ou que le gaz piégé crée des trous dans la soudure, la résistance de celle-ci est diminuée. Un joint boulonné peut être affaibli par une contrainte de cisaillement, laquelle se produit lorsque les deux structures fixées ensemble sont soumises à des forces allant dans des directions opposées. Ces zones faibles créent des points concentrés de contrainte élevée et c’est à ces endroits que les fractures peuvent se produire.
Méthodes classiques de contrôle non destructif
Une méthode de CND classique utilisée pour inspecter les ponts est la détection par ressuage, dans le cadre de laquelle on utilise un colorant liquide pour déceler les fissures de surface sur les soudures. Bien que cette méthode ait peu de limitations matérielles et soit relativement peu coûteuse, elle se limite à détecter les fissures de surface et ne permet donc pas de déceler les fissures sous la surface. De plus, pour utiliser la détection par ressuage, l’inspecteur doit avoir un accès direct à la surface à inspecter. Et même lorsqu’il peut y accéder, la rugosité de la surface peut avoir une influence sur la sensibilité de l’inspection.
La radiographie est une autre méthode de CND qui peut être utilisée pour inspecter un pont, mais les inspecteurs la mettent de plus en plus de côté. Dans le cadre d’un contrôle radiographique, on utilise des rayons X pour créer un film photographique de la structure interne de la soudure ou du boulon et déterminer s’il y a des discontinuités dans le joint. Toutefois, cette méthode comporte des risques pour la sécurité, car elle émet des rayonnements et génère des déchets chimiques. De plus, elle nécessite l’obtention de permis supplémentaires, et les zones à proximité des endroits où est réalisé le contrôle radiographique doivent être dégagées.
Une catégorie différente de méthodes de contrôle non destructif
L’inspection par ultrasons multiéléments (PAUT) offre une solution de rechange sécuritaire et fiable à la détection par ressuage et par radiographie, en plus de fournir des données de meilleure qualité. Un appareil de recherche de défauts par ultrasons multiéléments utilise une sonde pour envoyer des ondes sonores à haute fréquence dans les supports des ponts. S’il y a un défaut – comme une fissure ou de la corrosion –, la sonde détecte des ondes sonores modifiées. Les données sont renvoyées à l’appareil de recherche de défauts et sont alors transformées en représentation visuelle que l’inspecteur peut utiliser pour voir les défauts.
Une autre méthode perfectionnée de contrôle non destructif utilisée par les inspecteurs est la détection par courants de Foucault. Les courants de Foucault sont utilisés pour détecter les fissures sous la surface qui ne sont pas détectées au moyen de la méthode de détection par ressuage. Un important avantage des courants de Foucault est que, contrairement à la méthode par ressuage, ils peuvent être utilisés sur des surfaces peintes ou revêtues. Ils entraînent donc un gain de temps et une réduction des coûts, car il n’est pas nécessaire de retirer les revêtements ou la peinture avant l’inspection. |  Il est possible d’inspecter des soudures sans en retirer la peinture au moyen de la méthode de détection par courants de Foucault. |
Aujourd’hui, plus de 54 000 ponts ont dépassé leur durée de vie prévue et doivent être restaurés et/ou remplacés, un projet qui prendrait trente-sept ans à réaliser. Pour préserver la sécurité des ponts que nous traversons chaque jour, les inspecteurs doivent être en mesure de déceler les défauts qui pourraient nécessiter l’imposition de limitations de poids, et les appareils de recherche de défauts à ultrasons multiéléments et à courants de Foucault sont pour eux d’excellentes solutions de rechange aux méthodes de détection par radiographie et par ressuage.
Sources
2017 Infrastructure Report Card publiée par l’American Society of Civil Engineers
2018 Deficient Bridge Report publié par l’American Road and Transportation Builders Association
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