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Rsultats globaux

13 projets grs en 2010

Types de projets : - R&D (Mtallurgie du soudage : fissuration en zone fondue, procd : MAG en court circuit, etc.) ;- veille (fumes de soudage).

6 thmatiques principales :- soudabilit mtallurgique et opratoire ;- parachvement finition ;- aptitude lemploi ;- procds de soudage ;- hygine & scurit ;- inspection qualit.

Commission interprofessionnelle Soudage Fim

CIS FIM

5 syndicats professionnels sous lgide de la FIM : Cisma, FIM-nergtique, Profluid, SNCT, Symop.

2 centres techniques : Cetim, Institut de Soudure

Prsident : Guy Barthelet - Directeur industriel SDMS

Reprsentant de la FIM : Philippe Contet

Reprsentant du Cetim : Dominique Ghiglione

Reprsentant de lInstitut de Soudure : Abdelkrim Chehaibou

Membres de la commission : 1 reprsentant de la FIM18 industriels adhrents aux syndicats de la FIM5 reprsentants des syndicats2 experts soudage4 reprsentants des centres techniques Cetim et IS

Budget 2010 : 425 K (300 k par le Cetim, 125 k par lInstitut de Soudure).

La CIS-FIM ne fait partie daucun comit programme. Elle est par nature interprofessionnelle et transversale au sein des entreprises de la Mcanique et des fabricants de matriel de soudage.

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Quelques rsultats dactions en 2010

E FISSURATION EN ZONE FONDUE

La fissuration froid en Zone fondue (ZF) est un risque de plus en plus prgnant. Ceci est d lutilisation de matriau HLE o le mtal dapport prsente une composition chimique relativement proche, ainsi qu lutilisation de mtaux de base dont la soudabilit progresse plus rapidement que celle de la zone soude.

La connaissance de ce type de fissuration est encore parcellaire. Le cot et la difficult de mise en uvre expliquent en partie cette mconnaissance. Il est cependant ncessaire de mettre au jour les facteurs dclenchant lapparition du phnomne au regard des risques encourus.

Plusieurs essais ont t entrepris pour y remdier : ils montrent une sensibilit la fissuration froid transversale en zone fondue non ngligeable partir dun niveau dhydrogne diffusible relativement bas. Ce, quel que soit le mtal de base utilis (S460 et S550). Deux types de fissuration froid transversale ont t observs :- de la fissuration oriente 45 par rapport laxe du cordon (fissures en chevron). Elle est directement lie au niveau de

contraintes longitudinales. Contrairement la fissuration en Zone affecte thermiquement (ZAT), cette fissuration survient en labsence dune structure martensitique et pour des niveaux de duret Vickers faible (235 HV3) ;

- de la fissuration froid transversale perpendiculaire la surface des cordons. Cette fissuration a t uniquement observe pour lacier S460 prsentant la limite dlasticit la plus basse. Elle est apparue pour des niveaux dhydrogne diffusible faibles. Lhypothse la plus plausible est que le passage dune fissure perpendiculaire au cordon une fissure en chevron est d une augmentation du niveau de contrainte longitudinale engendre par une augmentation de la limite dlasticit des mtaux de base.

Contrairement la fissuration en ZAT, il nexiste aucune corrlation entre la duret et le risque de fissuration froid en zone fondue.

De mme, la ralisation de Qualification de mode opratoire de soudage (QMOS) ne suffit pas garantir labsence du risque de fissuration froid transversale en ZF en constructions relles. En effet, dans le cadre de la ralisation dune QMOS, le bridage des assemblages nest pas forcment reprsentatif du bridage des assemblages dans lapplication finale.

Concernant les contrles non destructifs, la recherche de fissuration transversale nest pas systmatique lors du contrle des soudures par les mthodes ultrasonores. La rdaction dune procdure particulire de contrle par ultrasons incluant la dtection de dfauts transversaux est ncessaire. Compte tenu de la faible ouverture des fissures et de leur orientation (90 ou 45), la dtection par une mthode radiographique nest, par ailleurs, pas assure.

Ce type de fissuration pouvant tre trs diffr dans le temps, il est conseill de raliser ce contrle 15 jours aprs soudage sur une soudure arase.

Valorisation Diffusion des travaux dans la collection Cetim-Performances (FIM, Cetim et IS).

E SOUDAGE LARC SOUS FLUX EN POUDRE EN COURANT ALTERNATIF FORME DONDE CONTROLE INFLUENCE SUR LHYDROGNE DIFFUSIBLE ET TUDE DU RECHARGEMENT ANTI-CORROSION

Aprs le soudage MAG, des nouvelles sources de courant volues sont commercialises pour le soudage sous flux en poudre. Ainsi, il est possible de mettre en uvre des formes de courant ondes carres o les paramtres de balance, offset et frquence sont adaptables au travail raliser.

Il faut cependant pouvoir vrifier linfluence de ces formes de courant sur deux aspects :- le risque de fissuration froid li la teneur en hydrogne diffusible dans le mtal dpos qui peut tre influenc par les phases

positives ou ngatives du courant ;

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- la possibilit dobtenir un taux de dilution contrl pour obtenir une composition chimique donne dans un dpt anti-corro-sion.

Ainsi, plusieurs travaux ont t raliss et montrent que le choix de la nature du courant et des rglages des paramtres balance, offset, frquence se traduit par une modification des taux de dilution et de dpt. Cette modification sur une large plage de 15 55% du taux de dilution peut se traduire :- par une variation importante de la teneur en hydrogne en mtal fondu. Il conviendra de veiller aux conditions de soudage pour

saffranchir dun risque de fissuration froid. En effet, en passer de 2,5 5 ml/100 g m.d., ncessiterait une augmentation de la temprature de prchauffage qui serait gale, suivant la NF EN 1011-2, :

Tprchauffage = 62 x (50,35- 2,50,35 ) 25 C

- par des variations notables de la composition chimique des rechargements effectus en une couche, particulirement pour la nuance Inconel 625. Leffet des paramtres sur le taux de dilution peut tre approch par le temps pass dans la priode en arc indirect (+ llectrode). Malheureusement, il est difficile dtre prdictif. Il conviendra, donc, dans tous les cas de raliser des essais pralables la production pour atteindre un rsultat dsir.

Il apparat donc que les paramtres lectriques (balance, offset, frquence) doivent tre considrs comme des variables essen-tielles pour valider et transposer un mode opratoire.

Valorisation diffusion des travaux dans la collection Cetim-Performances (FIM, Cetim et IS).

Quelques actions sur 2011

E SOUDAGE ALU ET POROSITS

Le soudage des alliages daluminium de part la variation importante de solubilit de lhydrogne entre ltat liquide et ltat solide, se traduit trs facilement par lapparition de porosits. Dans le cadre dapplication spcifique (en particulier sur la nuance AG3-Net), des niveaux dacceptation trs svres impliquent des mises en uvre dlicates.Un sujet qui comporte des enjeux importants puisque les constructeurs se heurtent des taux de rebut incompatibles avec une production normale subissant ainsi des surcots trs importants. Lobjectif est donc de partager les connaissances et expriences pour trouver des pistes de progrs. Un atelier regroupant des ingnieurs-soudeurs de plusieurs entreprises se runit priodiquement pour changer et croiser les expriences afin dtablir un guide de bonnes pratiques.

Valorisation Le transfert se ralise en temps rel au sein du groupe de travail. Le guide de bonnes pratiques fera lobjet dune analyse pour ses modalits de diffusion.

E SOUDAGE DES ACIERS INOXYDABLES BASSE TENEUR EN NICKEL

Le prix dachat des aciers inoxydables austnitiques fluctue fortement. En particulier, en 2007, une forte augmentation du cours a t enregistr d au prix du Nickel. Le cours dun acier inoxydable est souvent compos de deux parties : un prix de base, souvent ngoci et fix lanne et un cot dextra alliages index sur le cours des matires premires.Pour limiter les alas dus un cours du mtal de base fluctuant ou pour diminuer le prix de revient, les constructeurs recherchent des mtaux de base o la teneur en Nickel aurait moins dimportance que dans les aciers austnitiques classiques au Chrome-Nickel.Pour cela, les aciristes dveloppent de nombreuses nuances. Pour conseiller les utilisateurs, ils rdigent des guides. Il faut cepen-dant avoir une expertise relle des conditions de soudage et surtout une comparaison de la tenue la corrosion par rapport aux nuances classiques austnitiques dans des conditions ralistes de fabrication.Plusieurs matriaux susceptibles de correspondre aux besoins ont fait lobjet dtudes.- La nuance 201LN (X2CrMnNiN17-7-5) : cet acier inoxydable prsente une trs bonne soudabilit opratoire en soudage laser

et en soudage TIG avec apport. Une soudabilit comparable aux nuances plus courantes du type 304L et 316L. Le taux de fer-rite estim pour le joint TIG est plutt proche de 10-13% tandis que le taux estim pour le joint laser est proche de 5%. Cette solidification permet de saffranchir de problme de fissuration chaud.

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Les essais de corrosion montrent sans trop de surprise que ltat brut de soudage est plus sensible la corrosion par piqres. En comparaison avec une tude prcdente ralise sur la nuance 304L, il apparat que le comportement de lacier inoxydable 201LN est assez comparable celui de la nuance 304L.

- La nuance 1.4162 (X2CrMnNiN22-5-2) : dun point de vue mtallurgique, les cycles thermiques de soudage conduisent un dsquilibre entre les phases austnitique et ferritique en ZAT. Cependant, mme si le taux de ferrite en ZAT est lev quelles que soient les nergies de soudage tudies et les procds tests, il reste toujours infrieur 70% (valeurs mesures par comptage par grille). Les essais effectus montrent galement une influence de la nature du gaz de protection sur ce taux de ferrite en zone fondue. Lajout de 2,5% dazote dans le gaz de protection diminue significativement la formation de ferrite.

Les essais de corrosion par piqres montrent que la nuance 2101 est aussi rsistante quune nuance 316 classique. De plus, leffet dun gaz de protection Ar + 2,5%N nest pas significatif. Une protection 100% argon est suffisante pour obtenir des soudures dun comportement au moins gal la nuance 304L.

- La nuance 1.4362 (X2CrNiN23-4) : cette nuance de base prsente chez tous les aciristes est promue pour les lments struc-turaux. Son tude sur la soudabilit mtallurgique et sur la tenue en service est en cours.

Valorisation Diffusion des travaux dans la collection Cetim-Performance (FIM, Cetim et de IS).

E SOUDAGE LSND LOW STRESS NO DISTORSION

Depuis quelques annes, nombre de publications vantent les mrites des techniques de soudage Low Stress No Distorsion ou LSND. Cette technique consiste utiliser des sources thermiques (chaudes ou froides) additionnelles permettant de gnrer des champs de contraintes sopposant ceux gnrs par le soudage. Ces champs de contraintes en tle fine peuvent se traduire par des dformations dues au flambage.Sur les tles fines, les travaux de rcupration des dformations prsentent cependant un cot important pour les industriels. Tester les techniques mises en avant pour limiter les dformations permet dvaluer les gains possibles pour dventuelles dmarches industrielles.Aprs une tude, en 2010, utilisant deux sources chaudes de chaque ct de la torche de soudage, ltude sera poursuivie, en 2011, afin dvaluer lintrt dune source froide en aval de la torche de soudage.Ce nest pas un hasard si lon trouve beaucoup plus de publications concernant le soudage DC-LSND avec source froide que sur le LSND transitoire avec sources chaudes. En effet, la littrature foisonne dexemples numriques et exprimentaux montrant que cette technique permet de rellement annuler les dformations (de type flambage) dues au soudage. Certains aspects de cette mthode restent dlicats, comme par exemple linteraction entre la torche et la source froide lorsque celles-ci agissent en face endroit. La simulation numrique est ncessaire afin de mettre au point les paramtres comme la distance entre torche et la source froide, la puissance de la source froide, etc.Le soudage DC-LSND dpend par ailleurs fortement du matriau travaill. On ne peut appliquer les mmes paramtres selon que lon soude de lacier ou de laluminium, du fait de la conductivit thermique trs diffrente. De mme, nous avons vu que pour un mme matriau, lefficacit de la mthode dpend de la vitesse de soudage, la mthode DC-LSND pouvant se rvler beaucoup moins efficace pour des vitesses de soudage plus rapides si lon ne modifie pas la puissance de la source froide. La majorit des articles portant sur le soudage DC-LSND tudie limpact de la mthode sur des assemblages en acier inoxydable 316L.Des travaux numriques et exprimentaux ont permis de tester la mthode de soudage LSND transitoire avec un certain type de chalumeau sur des plaques en acier de nuance DC01. Une tude paramtrique numrique a t mene afin doptimiser les para-mtres relatifs cette mthode. lissue de cette phase doptimisation, le gain en termes de rduction des contraintes rsiduelles de compression est apparu relativement faible, de lordre de 22 %. Toutefois, ce pourcentage de relaxation de contraintes est en adquation avec certains rsultats tirs de ltude bibliographique pralable, mais dans des configurations diffrentes en termes de sources additionnelles ou de matriaux utiliss.Le soudage LSND transitoire optimis par calcul a ensuite t appliqu exprimentalement sur des plaques soudes par procd TIG. La rduction des dformations longitudinales mesures est faible, de lordre de 30 %.

Le soudage LSND transitoire avec sources additionnelles chaudes, ne semble pas tre une solution trs efficace dans la configu-ration choisie pour cette tude.

Valorisation Publication dune synthse dans la collection Cetim-Performances (FIM, Cetim et IS).

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