Remerciez-le!

Remerciez @Admin pour avoir partagé cet document gratuitement, de la manière la plus simple, en partageant sur les réseaux sociaux.

1 Département de Génie Mécanique MEMOIRE DE FIN D’ETUDE En vue de l’obtention d

1 Département de Génie Mécanique MEMOIRE DE FIN D’ETUDE En vue de l’obtention du diplôme de : MASTER En Génie Mécanique Option : Génie Industriel Et Maintenance Thème : Etude de l'effet des réparations successives sur l'état d'une construction soudée Proposé et dirigé par : Présenté par : Dr. ZAOUI MOUSSA BEN NAA SALIM Année Universitaire : 2015 / 2016 N° d’ordre : GM/……………/2016 République algérienne démocratique et populaire Ministère de l’enseignement supérieur et de la recherche scientifique Université de M’sila Faculté de Technologie الجمهورية الجزائرية الديمقراطية الشعبية وزارة التعليم العالي والبحث العلمي جامعة المسيلة كلية التكنولوجيا 2 Remerciements Mes remerciements vont tout d'abord à notre Dieu pour la santé et le courage qu'il m'a donnés pour terminer ce modeste travail. Je remercie mes très chère parent qui se sont donnée beaucoup de peine dans la vie pour la réussite de leurs enfants, je souhaite de dieux les protège et donne la santé et la vigueur. J'adresse mes remerciements a monsieur Dr. ZAOUI MOUSSA mon encadreur, pour ses remarques et conseils qu’ils m'aidé moi beaucoup dans ce travail. Je remercie Au fond de cœur, tous les enseignants au sein de faculté de technologie en générale et spécialement les enseignants de département génie mécanique d'université de M'sila qui ont contribué à mon formation. Je remercie toute ma famille (mes frère NAFEA et ABD al Rahim et Amine et Hocine et AKRAM et mes sœurs, mes oncles, ma grand- mère) Je remercie mes amis G.SOUFYANE et S.SAMIR et D.MOHAMMED et L.TAHER et T.MOHAMMED Amin et S.SAMI et O.MOUSSA et B.BOUHAFS. Enfin, je remercie toute personne ayant contribué de près ou loin à la réalisation de ce travail. 3 Résumé L’objet de cette étude consiste à mettre en évidence l’effet des réparations successives sur l'état d’une construction soudé, sachant que ces réparations constituent un problème dans le domaine de maintenance industriel. Il s’agit d’étudier les effets des cycles thermiques de soudage sur l’évolution structurale des joints soudés et la zone affectée thermiquement (Z.A.T) ainsi que l’étendue de cette dernière. Nous procédons au soudage et à la réparation, plusieurs fois de suite, d’une éprouvette en acier destiné a usage générale. Puis en a fait l’analyse métallographique et des essais mécaniques pour tester ses réparations , Nous décrivons les moyens, les techniques et les modes opératoires utilisés au cours de notre analyse. Mots-clés : Soudage, Réparations successives, cycle thermique, joint soudée, ZAT, étendue. انهذف يٍ هزِ انذساست هى إظهاس أثش انتصهٍذاث انًتكشسة عهى دان ت ،بٍُت يهذًت يع انعهىٌأ هزِ انتصهٍذاث تشكم عائقا فً يجال انصٍاَت انصُاعٍت، ونهقٍاو بزنك َذسس آثاس انذوساث انذشاسٌت نهتهذٍى عهى انتطىس انبٍُىي نىصهت انتهذٍى وانًُطقت انًتأثشة دشاسٌا، وكزنك تًذدها ورنك بتهذٍى وتصهٍخ أكثش يٍ يشة نقطعت يٍ انذذٌذ ان ه ٍٍ ري االستعًال انعاو، ثى َقىو بانتذهٍم انًجهشيٌوانعٍاًَ نهًعذ إضافت إنى انتجاسب انًٍكاٍَكٍت انالصيت نزنك، نق ذ بٍُُا انىسائم وانتقٍُاث وانطشق انعًهٍت انًستخذيت خالل هزا انتذهٍم. انكهًاث انًفتادٍت: انتهذٍى .، انتصهٍخ انًتتانً، انذوساث انذشاسٌت، وصهت انتهذٍى، و و ح، تًذد 4 Sommaire Remerciements Liste des figures Liste des tableaux Introduction générale Chapitre 1 : généralité sur le soudage I.1 Introduction…………………………………………...…………….……………1 I.2 Généralité sur le soudage………………………………………...………………1 I.2.1 Historique de soudage……………………………...…………………………….1 I.2.2 Le soudage de nos jours…………………………….…..………………………..2 I.3 Procédés de soudage………………………………….………...………………..2 I.3.1 Soudage au gaz ou au chalumeau…………………………………….………….2 I.3.2 Soudage a l'arc…………………………………………………………...………3 I.3.3 Soudage a l'arc avec électrode enrobée………………………………………..…3 I.3.4 Soudage TIG …………………………………………………………………….4 I.3.5 Soudage MIG/MAG………………………………….…………………………..5 I.4 Soudage des aciers au carbone…………………………………………………...6 I.4.1 Les aciers au carbone …………………………………………………………...6 I.4.2 Les aciers de construction……………………………………………………..…8 I.4.3 Soudage des aciers de construction………………………………………………9 I.4.4 Notion de métallurgie de soudage………………………………………………10 I.5 Les cycles thermiques de soudage……………………………………………...11 I.5.1 Soudage avec déplacement de la source………………………………………..12 I.5.2 Solidification et transformations dans la soudure………………………………15 I.6 Soudabilité et notion de carbone équivalant …………………………………...16 Chapitre 2 : Défauts et contraintes de l'opération de soudage Partie 1 défaut de l'opération de soudage II.1 Introduction …………………………………………………………….……….17 II.1.2 Les principaux défauts de soudures ………………………………...….……...17 II.1.2.1 Les inclusions gazeuses ……………………………………………….…….17 II.1.2.2 Les inclusions solides………………………………………………………..17 II.1.2.3 Défauts de fusion (collage)…………………………………………………..18 II .1.2.4 Défauts de pénétration………………………………………………………18 5 II.1.2.5 Sillons aux caniveaux et morsures en surface……………………………….18 II.1.2.6 Retassures de cratère………………………………………………………...18 II.1.2.7 Fissurations…………………………………………………………………..19 II.1.3 Les fissures…………………………………………………………………….19 II.1.3.1 Fissuration à chaud…………………………………………………….…….19 II.1.3.1 Facteurs métallurgiques (Ségrégation)………………………………………20 II.1.3.2 Facteurs géométriques et tenson-thermiques………………………….…..…20 II.1.3.3 Fissures par arrachement lamellaire…………………………………………22 II.1.3.4 Fissures à froid………………………………………………….………..…..22 II.1.3.4.1 Les fissures transversales….…………………………………………….....22 II.1.3.4.2 Fissures de la ZAT………….………………………………………….…..22 Partie 2 les contraintes résiduelles dans les assemblages soudés II-2. Déformations et contraintes induites par le soudage…………..………………..30 II-2.1. Contraintes résiduelles dans les assemblages soudés……….…………...……30 II-2.1.1 Contraintes résiduelles directes……………………………...………………30 II-2.1.2 Contraintes résiduelles indirectes, ou de bridage…………..….…………….30 II-2.1.3 contraintes parasites (extérieures à l’opération de soudage) ………………..30 II-2.1.4 contraintes résiduelles directes longitudinales dans les assemblages bout à bout …………………………………………………………………………………..30 II-2.2. Classification des contraintes résiduelles……………………………………..31 II-2.2.1. Les contraintes d'ordre 1 ou macro-contraint…………………………….…31 II-2.2.2. Les contraintes d'ordre 2 ou micro-contrainte………………………………31 II-2.2.3. Les contraintes d'ordre 3……………………………………………………31 II-3. Influence des contraintes résiduelles sur le comportement mécanique d’un ensemble soudé ……………………………………………………………………...31 II-3.1. Résistance statique de l’ensemble………...…………………………………..31 II-3.2. Risques dus aux contraintes résiduelles Structures soumises au flambement (ou flambage) ………………………………………………………….…………………32 II-3.2.1. Structures soumises au risque de rupture fragile………….…...……………32 II-4 Origine des contraintes résiduelles …………………………..……………….…32 II-4.1. Origine mécanique……………………...…………………………………….33 II-4.2.1. Origine mécanique………………………………...………………………..33 II-4.2.2. Origine thermique liée à la trempe……………………………………….....33 II-4.2.3. Origine chimique………………………………………….………………...33 6 II-5. Contraintes résiduelles dans les joints soudes hétérogènes…………...………...34 II-5.1. Nature de ces contraintes résiduelles………………………………………….34 II-5.2. Amélioration de la tenue des joints soudés …………………………………..35 II-5.2.1. Modification de la géométrie du cordon……………………………………35 II-5.2.2. Modification du champ des contraintes résiduelles………………………...36 II-5.2.2.1 Dimensionnement thermique……………………………………………...36 II-5.2.2.2 Préchargement statique……………………………………...……………..36 II-5.2.2.3 Grenaillage de précontrainte ……………………………………………...37 II-6. Contraintes et déformations résiduelles générées par le soudage ……...………37 II-6.1 Système plan d’un assemblage bout à bout rectiligne situé sur un axe principal d’inertie………………………………………………………………………………37 II-6.1.1 Contraintes résiduelles………………………………………….…………...37 II-6.1.2 Déformations résiduelles……………………………………………………39 Chapitre III : traitements thermiques et technique de contrôle III.1. Introduction …………………………………………………..………………..41 III.1.2. Cycle d’un traitement thermique …………………………………………….41 III.1.3. TRAITEMENTS THERMIQUES DES SOUDURES……….………………42 III.1.3.1. Classification selon l’objet……………………………...………………….42 III.1.3.2. Modes de mise en œuvre ……………………………...…………………...43 III.1.3.2.1. Traitement global ……………….……………………………………….43 III.1.3.2.2. Traitement local simultané………………...…………………………….43 III.1.3.3. Traitement de relaxation…………………………...………………………44 III.1.3.3.1. Objet de traitement de relaxation ………………………...……………...44 III.1.3.3.2. Mécanisme de la relaxation ……………………………………………..45 III.1.3.3.3. Effets métallurgiques du traitement ………………...…………………...47 III.1.3.3.5. Traitement avant ou après refroidissement……………………………....48 III.2. Technique de contrôle des soudures………………………...………………….49 III.2.1. Contrôle avant le soudage……………………………………………………49 III.2.2. Contrôle au cours du soudage………………………………………………..49 III.2.3. Contrôle après le soudage…………………………………………………….50 III.2.3.1 Contrôles destructifs………………………………………………………...50 III.2.3.1.1 Essais de texture……………………………………………………….….50 III.2.3.1.2. Essais mécaniques………...……………………………………………...50 III.2.3.1.3. Examens macrographiques et micrographiques…………...……………..51 7 III.2.3.2. Contrôles non destructifs……………………………………….…………..51 III.2.3.2.1. Examen visuel……………………………………………………………51 III.2.3.2.2. Contrôles par ressuage……………………………………………………51 III.2.3.3. Contrôle par magnétoscopie………………………………………………..53 III.2.3.3.1. Indications des défauts par magnétoscopie………………………………55 III.2.3.4. Examens radiographiques…...……………………………………………...56 III.2.3.5. Méthodes de contrôle des soudures par ultrason………………………...…56 Chapitre IV : Partie expérimentale IV.I. Essais et matériels utilisé .……………………………………………..……….58 IV.I.1. Présentation de l’assemblage soudé……………………..………………………58 IV. I.1.2. Procédure de réparation ………………………...…………………………60 IV.I.2. Méthode de prélèvement des échantillons……………………………………61 IV.I.3. Essai de traction……………………………………………………………………63 IV.I.3.1 Préparation des éprouvettes de traction …………...………………………..64 IV.I.4. Mesure de la dureté sous cordon……………………………………………....65 IV.I.4.1. Méthode de mesures et filiations de dureté et micro dureté……..……..…….67 IV.I.5. Examen macrographique……………………………………………….……….…68 IV.I.5.1. Technique de macrographie………………………………………….……….…68 IV.I.5.2. Technique de micrographie………………………………………….…………..69 IV.I.6. Essai de pliage……………………………………………………………...….....…69 IV.I.7. Evaluation de l’étendue de la ZAT et la ZF……………………………….……..70 IV.I.8. Méthode de prélèvement des cycles thermiques…………………………...…71 Partie n02 IV.II. Résultats et Discussion……………………...………………………………………..72 IV.II.1. Analyse des caractéristiques mécaniques………………………………...….72 IV.II.1.1. Résultats d'essai de traction………………………………………………..72 IV.II.2. Résultats d'essai de dureté………….………………………………………..73 IV.II.3 Essai de pliage ……………………………………………………...……..…79 IV.II.4. Caractéristiques métallographiques…………………..……………………...79 IV.II.4.1 Photographies des micrographies……………...…………………………...79 IV.II.4.2. Etude des micrographies……..…………………………………………….81 IV.II.5. Photographies des macrographies………………………...…………………81 IV.II.5.1 Observations sur les macrographies...………………………………….…..82 IV.II.5.2. Schématisation des sections des différents échantillons……...…….……..83 8 IV.II.6 Analyse des cycles thermiques……………..…………………………….…..85 Conclusion générale………………………………………………………………….84 Références bibliographiques ………………………………………………………...85 9 Liste des figures Figure. 1.1. Soudage au chalumeau……………………….…………….…………3 Figure. 1.2. Principaux procédés de soudage à l’arc…………..……………………...3 Figure. 1.3. Schéma de principe du Soudage a l’arc électrique …………..………….4 Figure. 1.4. Soudage TIG sous argon ………………...………………………………5 Figure. 1.5 : Evolution des températures suivant l’axe Y………………………10 Figure. 1.6. Présentation macrographique d’un joint soudé…………………….11 Figure. 1.7. Ɵ = f(t)……………………………………………………….……...12 Figure. 1.8. Ɵ m = f (x)…………………………………………….…………….12 Figure. 1.9. ƟAi= f(t)…………………………………………………………….13 Figure. 1.10 : Les courbes température/temps……………..……………………14 Figure. 1.11 : Influence du préchauffage sur la vitesse de refroidissement…….15 Figure. II.1.- Fissure dans une Soudure en T ……………………………………25 Figure. II.2. Fissure dans une Soudure en Vé double …………………….……..25 Figure. II.3- Assemblage bout à bout voltage trop haut ...………………………26 Figure. II.4- Fissures à chaud ou de solidification……………………………….26 Figure. II.5- Forme du cordon lors d’un soudage rapide………………………...26 Figure. II.6- Forme du cordon lors d’un soudage lent…………………………..27 Figure. II.7- Chanfrein trop fermé Avec ………………………………………...27 Figure. II.8 - Chanfrein ouvert……………………………………………………27 Figure. II.9 positions des fissures à froid couramment dans les soudures en T...27 Figure. II.10 Figure représentant les positions des fissures à froid couramment observées dans les soudures bout à bout ………………………………….……..27 Figure. II.11 - Positions des fissures à froid couramment observées dans les soudures en T ……………………………………………………………….…….28 Figure. II.12 - fissure par arrachement lamellaire dans le métal de base ………29 Figure. II.13-Fissures concaves et convexes …………………………………….29 Figure. II.14 Distribution des contraintes résiduelles dans le sens longitudinal et transversal. ………………………………………………………………………..34 Figure. II.15 : Géométrie du joint ………………………………………………..36 Figure. II.16: Répartition des contraintes résiduelles longitudinales de plasticité de dilatation. Cas d’un assemblage mono passe. ………………………………..37 11 Figure. II.17 Répartition des contraintes résiduelles transversales de plasticité de dilatation. Cas d’un assemblage multi passe. …………………………………....38 Figure. II.18 Les trois composantes de uploads/Voyage/ memoire-de-fin-d-x27-etude-dr-zaoui-moussa-ben-naa-salim.pdf