Mesure du taux de ferrite en zone fondue austénitique

Le contrôle de la teneur en ferrite d’un dépôt en acier inoxydable nominalement austénitique permet de maîtriser :

• le risque de fissuration à chaud : la quantité de ferrite de solidification restante après refroidissement présume du mode de solidification, le mode ferrite-austénite étant le plus favorable ;

• le risque de fragilisation à haute température : l’excès de ferrite résiduelle favorise le développement d’un réseau continu « sigmatisable » ;

• les propriétés mécaniques, résilience notamment, à basse température : l’excès de ferrite résiduelle favorise le développement d’un chemin fragile continu ;

• dans certains cas, la résistance à la corrosion, la phase ferritique apparaissant alors comme une hétérogénéité préférentiellement attaquée (milieu nitrique par exemple).

Ceci justifie la nécessité de mesurer ladite teneur en ferrite de manière fiable.

Pourtant, d’après la norme ISO 8249 : « Il n’existe actuellement pas d’opinion universelle portant sur la meilleure méthode expérimentale assurant un mesurage absolu de la teneur en ferrite d’un métal fondu, que ce soit par voie destructive ou par voie non-destructive ».

En effet, plusieurs méthodes de mesure permettant d’approcher cette quantité coexistent, mais leurs résultats ne s’accordent pas toujours. Ces méthodes diffèrent notamment par le principe physique mis en œuvre dans la technique, mais aussi par leur caractère destructif ou non-destructif, les dimensions de la surface ou du volume soumis à analyse ou examen, les unités, leur facilité d’utilisation.

Typiquement, les fabricants de produits consommables expriment les tendances ferritiques de leurs apports sur des diagrammes de prédiction, les industriels pratiquent le comptage métallographique lors des qualifications de modes opératoires de soudage (MOS) et contrôlent en fabrication de manière non-destructive à l’aide d’appareils magnétiques, à l’instar des inspecteurs.

Or, tous les intervenants concernés par l’intégrité d’un assemblage soudé en acier inoxydable doivent être en mesure de s’accorder sur la teneur en ferrite. Ces personnes peuvent être :

• le fabricant de produits d’apport de soudage ;

• le constructeur de la structure soudée ;

• un organisme chargé de l’élaboration de codes ou de règlements intéressant la sécurité du public ;

• une compagnie d’assurance ;

• tout autre organisme pouvant avoir une responsabilité financière en cas de rupture de la construction soudée.

Il est donc indispensable que toute méthode de détermination de la teneur en ferrite soit reproductible d’une part, et que les comparaisons entre mesures par différentes méthodes soient rendues possibles d’autre part.

Encore faut-il avoir connaissance du problème. Le présent document tente donc de faire le point sur la question. Les problèmes posés par la mesure du taux de ferrite y sont rappelés et leurs conséquences en contexte industriel examinées.