L'analyse de défaillance

L'analyse de défaillance, ou analyse d'avarie, est une investigation scientifique d'un composant ou d'un système défaillant, qui permet d'identifier les modes d'endommagement de la défaillance et d'en déterminer les causes.

Qu'est-ce qu'une défaillance ?

Une défaillance est un état dégradé qui ne permet plus au composant ou à l'équipement de remplir la fonction pour laquelle il a été conçu de manière fiable et sûre, ou ne respecte pas les spécifications requises.
De nombreuses défaillances conduisent à des dégradations brutales ou progressives. Ces dégradations peuvent être causées par des phénomènes tels que la corrosion, l'usure, la déformation, les vibrations ou des variations de propriété des matériaux. Elles sont susceptibles d'entraîner une baisse de performance, une modification de l'aspect, l'apparition de fissures ou de ruptures, voir l'inutilisabilité du composant concerné. Dans les cas les plus critiques, elles peuvent conduire à un incident ou à un accident.

Pourquoi l'analyse de défaillance est-elle essentielle ?

L’analyse de défaillance est primordiale. Elle permet de déterminer la ou les causes racines et factuelles de la défaillance. La compréhension des phénomènes et les solutions identifiées permettent d'empêcher qu'une défaillance ne se reproduise sur un système ou un composant similaire. Cela permet également d'améliorer la conception, la fiabilité ou la durée de vie des composants et d'améliorer la qualité des produits et des process, en vue de garantir la disponibilité de ces équipements. Les méthodologies de l'analyse de défaillance peuvent être utilisées dans une démarche de maîtrise des risques.

En cas de litige entre professionnels, de sinistre industriel, d'avarie ou d'accident, l'expertise permet de déterminer avec neutralité les responsabilités de chaque partie prenante.

Quels sont les modes de défaillance possibles ?

Les défaillances les plus fréquemment rencontrées sur les composants sont la corrosion, la fracture, la fissure, la distorsion ou encore l’usure anormale ou la fuite. Cependant, la notion de défaillance va bien au-delà de la casse d’une pièce ou un système. Un dysfonctionnement, une non-performance, un défaut d'adhérence, une modification de l’apparence ou des caractéristiques, une anomalie de fonctionnement, ou même une non-conformité mise au jour par le service qualité sont autant de cas qui justifient de mettre en œuvre les méthodes d’investigation.

Quelles sont les différentes phases de l'analyse des défaillances ?

Une analyse de défaillance commence toujours par une collecte préliminaire d’informations et une préservation des pièces. Si nécessaire, des investigations sur site permettent la collecte d'échantillons et d'informations sur l’environnement par l’expert et de poser un premier diagnostic.

Vient ensuite la phase d’analyse et d’examen en laboratoire des composants défectueux avec l’évaluation des résultats et la détermination des mécanismes de défaillance. Dans certains cas, une phase de simulation permet de lever des hypothèses ou de rejouer des scénarios ayant conduit à la défaillance.

L’identification de solutions est formalisée dans la délivrance d’un rapport factuel, clair et synthétique incluant des conclusions argumentées. Ce rapport comprend aussi un avis technique de l’expert et ses recommandations sur la mise en œuvre et le suivi des actions correctives.

Chaque étape clef du déploiement opérationnel est supporté par nos spécialistes multidisciplinaires, afin de garantir le suivi et la qualité des opérations et prévenir de futures défaillances.

A plus long terme, des solutions et accompagnement sur mesure peuvent également être proposés pour améliorer les performances, la sécurité, la fiabilité et la disponibilité des équipements et installations (Asset Integrity Management - AIM) : 

• Evaluation de durée de vie résiduelle
• Monitoring et surveillance
• Plan de maintenance prédictive
• Maintien en condition opérationnelle
• ……

Quels sont les principaux outils, techniques et méthodes utilisés en analyse de défaillance ?

Pour mettre en œuvre la méthodologie d’analyse de défaillance et ses différentes phases, il existe de nombreux outils, techniques et moyens.

Pour la partie investigations sur site, en parallèle de l’expérience de l’expert, des moyens d’analyses portable sont utiles, voire nécessaires :

• Moyens d’analyses chimiques (Spectromètres, fluorescence X, LIBS - Laser Induced Breakdown Spectroscopy)
• Duromètres
• Endoscopes et vidéoscopes
• Microscopes portables
• Moyens de répliques métallographiques
• Moyens de Contrôles Non Destructifs (CND) tels que Magnétoscopie, Ressuage, Ultrasons …
• Moyens de recherche et détections de fuites
• Moyens de mesures dimensionnelles
• Scan 3D
• Des moyens d’analyse vibratoire et de monitoring
• Drones et robots
• ...

Au-delà des investigations sur site dans des environnements très variés, nos experts disposent de laboratoires pour mener des analyses (physico-chimiques, fractographies, ...) et des essais / simulation numérique (éléments finis, CFD, ...) pour reproduire la défaillance ou l'endommagement et comprendre ou rejouer les scénarios d'avaries.

Pour la réalisation de prélèvements ou de répliques métallographiques, aux outils classiques viennent maintenant s’ajouter des systèmes de micro-prélèvements permettant des prises de matières minimes.

Selon le type d'expertise, nos spécialistes construisent un protocole adapté en s'appuyant sur différents types d'analyses et essais :

• Essais mécaniques (Traction, dureté, résilience…)
• Essais tribologiques
• Analyse physico-chimique
• Métallographie et caractérisation des matériaux polymères (microscope optique, MEB, DMA, Infrarouge-IRTF)
• Inspection par rayons X (tomographie)
• Recherche de pollution électromagnétique (CEM)

Quelles sont les principales méthodes de résolution de problèmes ?

En amont d'une analyse de défaillance, il est nécessaire de suivre une méthodologie rigoureuse et de s'appuyer sur des méthodes éprouvées.

• QQOQCCP : c'est un outil d'analyse structuré utilisé pour examiner une situation, un problème ou une défaillance de manière systématique. Elle repose sur sept questions clefs et permet de cerner l'environnement de la défaillance.
• 8D : cette méthode organisationnelle vise à identifier, corriger et prévenir les problèmes de manière collaborative et rigoureuse.
• Diagramme Ishikawa (7M) : cet outil est utilisé pour identifier, organiser et visualiser les axes d'investigation pour remonter aux causes d'un problème. Il permet une exploration détaillée des facteurs contributifs.

L'AMDEC est l'une des méthodes de résolution de problème les plus couramment employées et est aussi utilisée dès la phase de conception d'un produit, afin d'analyser la gravité ou l'effet d'un défaut et ses potentielles conséquences. Elle nalyse les modes de défaillances, leurs effets et leurs criticités. Il existe plusieurs types d’AMDEC. Nous retiendrons principalement :

• AMDEC Produit : c’est l’analyse des défaillances d’un produit, dues à sa conception, sa fabrication ou son exploitation, pour améliorer sa qualité et sa fiabilité.
• AMDEC Processus : c’est l’analyse des défaillances sur les process de production d’un produit ainsi que les procédures mises en œuvre pour accomplir une tâche.
• AMDEC Moyens de Production : c’est l’analyse des défaillances des machines et équipements intervenant dans la réalisation d’un produit.

La méthode AMDEC consiste à identifier les causes et les effets d’un échec et à proposer les actions pouvant éliminer, ou du moins réduire, l'échec potentiel. Dans le cadre de l’analyse de défaillance cet outil peut aussi être utilisé pour être le plus exhaustif possible dans l’identification des causes potentielles.