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RÉSUMÉ
Dans cet article, nous abordons les différents facteurs influençant la qualité d’un assemblage soudé, de la préparation des bords à la gestion des contraintes thermiques et métallurgiques. Des phénomènes critiques comme la fissuration à froid, la fissuration à chaud, l’arrachement lamellaire ou encore les défaillances en fatigue sont détaillés, avec des recommandations pratiques pour améliorer la durabilité des soudures.
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Thibault FOURCADE : Ingénieur
INTRODUCTION
Le soudage des aciers constitue une étape critique dans de nombreuses réalisations du BTP, tant sur le plan structurel que fonctionnel. La qualité des assemblages soudés dépend de nombreux paramètres, à la fois métallurgiques, géométriques et procéduraux. Cet article se propose d’analyser les principaux phénomènes impactant la tenue des soudures, en s’appuyant sur les pratiques courantes et les précautions à adopter. Qu’il s’agisse de la préparation des bords, de la sélection des consommables, du contrôle de l’hydrogène ou de la maîtrise des contraintes internes, chaque aspect est essentiel pour garantir la fiabilité et la durabilité des structures soudées.
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Soudabilité globale et constructive2. Soudabilité locale ou métallurgique
2.1 Fragilisation par l’hydrogène
2.1.1 Origines de l’effet de pression
Lors du soudage, de l’hydrogène peut être introduit dans la zone affectée thermiquement (ZAT) en raison de la décomposition de la vapeur d’eau à haute température sous l’effet de l’arc électrique. Cet hydrogène, une fois emprisonné dans le métal, peut générer des contraintes internes importantes par effet de pression, particulièrement lors du refroidissement, menant à une fragilisation locale du joint soudé.
Les sources de cette vapeur d’eau varient selon les procédés de soudage utilisés (figure 1) :
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électrodes enrobées (procédé SMAW) : l’hydrogène provient de l’humidité résiduelle dans les enrobages, qui est absorbée par hygroscopicité, ainsi que de la décomposition des composés organiques ;
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procédés MIG-MAG et TIG : les principales sources d’humidité sont la surface du fil électrode (s’il n’est pas stocké correctement) et les gaz de protection mal purifiés ou issus de circuits défectueux (fuites, condensation) ;
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fils fourrés : le phénomène est similaire à celui des électrodes enrobées ; l’humidité peut provenir du flux contenu dans le fil ou absorbée durant le stockage ;
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soudage sous flux en poudre (procédé SAW) : l’eau provient principalement de l’absorption hygroscopique par le flux ou par les fils eux-mêmes.
Même des traces infimes d’humidité peuvent suffire à introduire des teneurs significatives en hydrogène diffusible. D’où l’importance de bonnes pratiques de stockage.
2.1.2 Précautions nécessaires pour réduire les risques
Afin de limiter le risque de fragilisation par l’hydrogène, plusieurs précautions sont à respecter :
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stockage...
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Soudabilité locale ou métallurgique
BIBLIOGRAPHIE
-
(1) - Centre technique des industries mécaniques (CETIM) - Soudabilité des aciers de mécanicien - (2007).
-
(2) - Centre technique des industries mécaniques (CETIM) - Soudabilité des aciers THLE - (2008).
-
(3) - Centre technique des industries mécaniques (CETIM) - Qualité des soudures : tenue en fatigue des structures soudées - (2008).
-
(4) - LE QUILLIÉC (G.), HUNTHER (I.), GALTIER (A.) - Comportement en fatigue des matériaux métalliques : fatigue des assemblages soudés : soudage à l’arc. - Centre technique des industries mécaniques (2014).
-
(5) - Institut international de la soudure (IIW) - Recommandations pour la conception en fatigue des assemblages et des composants soudés. - CTICM (2002).
NORMES
-
Recommandations pour le soudage des matériaux métalliques – Partie 2 : Arc de fusion des aciers. - NF EN 1011-2 -
-
Soudage – Critères d’acceptation pour les soudures réalisées par faisceau d’électrons ou faisceau laser. - NF EN ISO 13919 -
-
Qualification des soudeurs – Soudage par fusion – Partie 1 : Aciers. - NF EN ISO 9606-1 -
-
Qualification des opérateurs et des régleurs en soudage pour le soudage mécanisé et le soudage automatique des matériaux métalliques. - NF EN ISO 14732 -
-
Soudage et techniques connexes – Fissuration à froid sur implants – Méthode d’essais. - NF A89-100 -
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