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RÉSUMÉ
L'opération de soudage par fusion, introduit de nombreuses modifications locales au plan géométrique et structural, qui impactent souvent les performances conférées à l’origine aux matériaux de base. L'article est consacré aux différents traitements thermiques, mécaniques et thermomécaniques mis en œuvre sur les ensembles soudés, afin de rétablir les propriétés de référence. Les traitements de parachèvement (arasage, refusion TIG, grenaillage, etc.) qui améliorent le comportement des assemblages soudés en fatigue sont largement détaillés. Enfin, la technique de soudage temper bead qui constitue une alternative au traitement d’adoucissement y est développée.
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Alain MICHEL : Ingénieur CNAM et ESSA - Expert, chargé de cours - Institut de Soudure Industrie, Villepinte France - École supérieure du soudage et de ses applications, Yutz, France
INTRODUCTION
Bien que le soudage par fusion puisse constituer à l’heure actuelle une technique d’assemblage très performante des métaux et alliages dans le domaine de la construction mécanique, il n’en demeure pas moins que celui-ci donne lieu à des modifications locales, sur le plan géométrique, structural (constituants métallurgiques) et physique (équilibre élastique interne), qui sont telles qu’à l’état « brut de soudage », certains assemblages soudés ne peuvent bénéficier pleinement des performances mécaniques et chimiques élevées conférées au matériau de base à l’issue de son élaboration. Il devient nécessaire en conséquence, soit de faire appel en cours de soudage à des procédures particulières de dépôts qui permettent de minimiser l’impact des cycles thermiques, soit de soumettre la structure en fin de fabrication à divers traitements ou parachèvements thermiques ou mécaniques qui permettent de restaurer tout ou partie des caractéristiques mécaniques affectées par l’opération de soudage.
Après un rappel indispensable définissant les modifications potentiellement observables sur le plan des caractéristiques mécaniques de la structure, de la géométrie et de l’équilibre interne dans les joints soudés, l’article décrit les effets des divers traitements thermiques, mécaniques et parachèvements locaux mis en œuvre dans le but d’améliorer les performances des constructions soudées vis-à-vis des divers mécanismes de défaillance auxquelles elles peuvent être confrontées tout au long de leur fonctionnement.
Le lecteur trouvera en fin d'article un glossaire et un tableau des sigles et symboles utilisés.
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MOTS-CLÉS
VERSIONS
- Version archivée 1 de avr. 1999 par Alain MICHEL
- Version archivée 2 de janv. 2007 par Alain MICHEL
DOI (Digital Object Identifier)
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Traitements thermiques sur les ensembles soudés
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1. État des assemblages après l’opération de soudage
1.1 Rappel sur les effets du cycle thermique vis-à-vis du matériau
1.1.1 Cas des aciers non alliés et non trempants
Il s’agit des aciers relevant des sous-groupes 1-1 et 2-1 présentés dans l'article [BM 5 188] (tableau 1), sur lesquels la teneur en C et Mn est insuffisante pour que les effets du cycle thermique de soudage ([BM 5 185], § 1.2.1), se traduisent par des modifications significatives des propriétés mécaniques dans la ZAT (Zone Affectée Thermiquement).
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Zone fondue (ZF) et zone de liaison (ZL)
C’est dans cette zone facilement identifiable à l’aide d’un examen macrographique, qu’un abaissement de ductilité peut apparaître en raison de la création d’une structure de solidification. Cette dernière comporte des grains de taille plus ou moins grossière, en relation avec la vitesse de refroidissement de la ZF, laquelle dépend de certains paramètres du MOS tels que :
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le procédé ;
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la position de soudage ;
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la technique de dépôt : mono ou multi-passes et, dans le cas de ce dernier paramètre, la disposition des dépôts dans le chanfrein qui peut être de nature à multiplier ou non les régions dans lesquelles a lieu la régénération des grains sous-jacents lors du changement de phase au chauffage (figure 1).
D’une manière générale, le problème essentiel posé par la présence d’une structure de solidification grossière demeure la ténacité de cette région (ZF et ZL), qui est normalement vérifiée au stade de la QMOS à l’aide d’essais mécaniques de flexion par choc sur éprouvettes entaillées ou d’essais MR spécifiques.
Il convient de préciser que certains procédés de soudage susceptibles d’opérer en mono-passe sur pièces épaisses (121, 71, 73, 74 et en particulier 72) font apparaître une fragilité inacceptable à l’état brut de soudage, ce qui nécessite en principe la réalisation d’une gamme de Traitement Thermique Après Soudage (TTAS)...
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État des assemblages après l’opération de soudage
BIBLIOGRAPHIE
-
(1) - API RP 571 - Damage mechanisms affecting fixed equipment in the refining industry. - API Publishing Services Washington DC 20005 (2003).
-
(2) - DAVID (J.-C.), ROQUES (C.), BASTIEN (P.) - Relaxation des contraintes et soudabilité des aciers. - Soudage et Techniques Connexes, n° 7/8, p. 297-310 (1965).
-
(3) - FD A36-200 - * - . – Influence des traitements thermiques après soudage sur les propriétés mécaniques des aciers pour chaudières et appareils à pression (juin 1982).
-
(4) - NF EN 10028-2 - Produits plats en aciers pour appareils à pression - – Partie 2 : aciers non alliés et alliés avec caractéristiques spécifiées à température élevée (juillet 2017).
-
(5) - PRIMOT (L.), ATTIMONT (J.) - Du traitement thermique après soudage. - Cetim Informations, n° 118, p. 61-65 (1990).
-
...
DANS NOS BASES DOCUMENTAIRES
ANNEXES
Décret n° 99-1046 du 13 décembre 1999 relatif aux équipements sous pression.
HAUT DE PAGE2.1 Documentation – Formation – Séminaires (liste non exhaustive)
Institut de Soudure, 90 rue des Vanesses, 93420 Villepinte :
HAUT DE PAGE2.2 Laboratoires – Bureaux d'études – Écoles – Centres de recherche (liste non exhaustive)
Institut de Soudure, Espace Cormontaigne, 57970 Yutz :
Cetim, 52 avenue Félix Louat, 60304 Senlis Cedex :
HAUT DE PAGE
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