| Titre : | CARACTERISATION DES JOINTS SOUDES DES PIPELINES EN ACIER INOX 304L |
| Auteurs : | Soumia Hamza, Auteur ; Zakaria Boumerzoug, Directeur de thèse |
| Type de document : | Monographie imprimée |
| Editeur : | جامعة محمد خيضر بسكرة الجزائر, 2019 |
| Langues: | Français |
| Mots-clés: | acier inoxydable austénitique 304L,Soudage TIG,Texture,EBSD,Traitements thermiques. |
| Résumé : |
ملخص إى الِدف هي ُرٍ األطسّحت ُْ دزاست اللحبم الوتحصل علَ٘ هي الفْالذ الوقبّم لألكسدة ذّ طْز االستٌ٘تٖL 304.لقد إستعولٌب عدة تقٌ٘بث هي أجل دزاست الجبًب الوجِسٕ ّالو٘كبً٘كٖ للحبم. لقد ّجدًب أى ُرا اللحبم ٗتكْى هي ثالثت هٌبطق ) الوعدى األسبسٖ ، الوٌطقت الوتؤثسة حسازٗب ّالوٌطقت الورابت( ببإلضبفت إلٔ هٌبطق صغسٓ داخل الوٌطقت الورابت.إى االتجبُبث البٌْ٘ٗت فٖ اللحبم تن تحدٗدُب. كرلك تن تطب٘ق علٔ اللحبم هعبلجبث حسازٗت فٖ دزجبث حسازة ثببتَ. أدث ُرٍ الوعبلجبث الحسازٗت الوطبقت إلٔ تحس٘ي جْدة الوفصل الولحْم ، خبصت فٖ دزجت حسازة 055° هئْٗت. الكلمات المفتاحية: الفْالذ الوقبّم لألكسدة453L ،اللحبم TIGً ،س٘ج ، EBSD،الوعبلجت الحسازٗت. Abstract The objective of thisthesis is to study of welded joint from austenitic stainless stell 304L. We have usedmany techniques of characterization for studying the microstructural and mechanical aspects. We have found that the welded joint is formed of three zones (BM, HAZ and FZ) and sub-zone in FZ. The texture of the welded joint has been determined. Isothermal heat treatments have been applied on the welded joint. These heat treatments have improved the quality of the welded joint, particulary at 500°C. Le but de cette thèse est l'étude d'un joint soudé à partir d'un acier inoxydable austénitique 304L. On a utilisé plusieurs techniques de caractérisation pour étudier l'aspect microstructural et mécanique. Nous avons trouvé que le joint soudé est formé de trois zones (MB, ZAT et ZF) et des sous zone dans la ZF. La texture au niveau du joint a été aussi déterminée. Des traitements thermiques isothermes ont été appliqués sur le joint soudé. Ces traitements thermiques appliqués ont améliorés la qualité du joint soudé, surtout à 500°C.
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| Sommaire : |
Sommaire
Introduction Générale…………………….………………………………................... 1 Etude Bibliographique Chapitre I / Soudage des métaux Introduction ……………………………………………………………………………... 3 I.1 Définition de l’opération de soudage ……………………………………………… 3 I.2 Classification des procédés de soudage …………………………………………….. 4 I.2.1 Soudage par pression …………………………………………………………….. 5 I.2.2 Soudage par fusion ……………………………………………………………... 5 I.3 Le soudage TIG (Tungsten Inert Gas) : application aux aciers inoxydables ......... 5 I.3.1 Principe ……………………………………………………………………………. 5 I.3.2 Paramètres technologiques ……………………………………………………….. 6 I.3.2.1 Nature du courant de soudage ………………………………………………….. 6 I.3.2.2 Intensité et vitesse de soudage ………………………………………………….. 7 I.3.2.3 Nature de l’électrode …………………………………………………………….. 8 I.3.2.4 Gaz de protection ………………………………………………………………... 8 I.3.3 Effet des paramètres de soudage………………………………………………. 8 I.3.4 Applications de la soudure TIG …………………………………………………. 9 I.3.5 Avantages de soudage TIG ………………………………………………………. 9 I.3.6 Inconvénients de soudage TIG …………………………………………………… 9 I.4 Zones métallurgiques d’une soudure ………………………………………………. 9 I.4.1 Zone Fondue (ZF) …………………………………………………………………. 10 I.4.2 Zone Affectée Thermiquement (ZAT) …………………………………………… 10 I.4.3 Zone de Liaison (ZL) ……………………………………………………………... 10 I.4.4 Métal de Base (MB) ……………………………………………………………….. 10 I.5 Aspects métallurgiques du soudage ………………………………………………... 10 I.5.1 Structure globale de solidification ……………………………………………….. 10 I.5.2 Sous structure de solidification …………………………………………………... 11 I.5.2.1 Mécanisme de formation ……………………………………………………….. 11 I.5.2.2 Effet de la vitesse de refroidissement ………………………………………….. 13 I.6 Principaux défauts des soudures …………………………………………………… 14 I.6.1 Les remèdes de la fissuration……………………………………………………… 16 I.7 Méthodes et critères de validation des paramètres d’assemblages ……………… 16 I.7.1 Contrôle surfacique ……………………………………………………………….. 16 I.7.1.1 Contrôles visuels ………………………………………………………………… 16 I.7.1.2 Ressuage fluorescent ……………………………………………………………. 16 I.7.2 Contrôle en volume ……………………………………………………………….. 17 I.7.2.1 Radiographie X ………………………………………………………………….. 17 Chapitre II / Les aciers inoxydables Introduction………………………………………………...…………………………….. 18 II.1 Caractéristiques mécaniques et chimiques ………………………………………... 18 II.2 Les diagrammes de phases …………………………………………………………. 19 II.2.1 Phases de référence ……………………………………………………………….. 19 II.2.2 Diagramme Fe-Cr ………………………………………………………………… 20 II.2.3 Le système Fe-Cr-Ni ……………………………………………………………… 22 II.2.3.1 Diagramme Fe-Ni ………………………………………………………………. 22 II.2.3.2 Diagramme Fe-Cr-Ni …………………………………………………………... 22 II.2.3.3 Section isotherme du diagramme d’équilibre ternaire Fe-Cr-Ni…………….. 23 II.2.4 Le système Fe-C-Cr ……………………………………………………………………….. 23 II.3 Classification des aciers inoxydables ………………………………………………………. 24 II.3.1 Les aciers inoxydables ferritiques ……………………………………………………….. 24 II.3.2 Les aciers inoxydables martensitiques …………………………………………………… 25 II.3.3 Les aciers inoxydables austéno-ferritiques (duplex) …………………………………... 25 II.3.4 Les aciers inoxydables austénitiques …………………………………………………… 26 II.3.4.1 Généralités ……………………………………………………………………………….. 26 II.3.4.2 Soudure des aciers inoxydables austénitiques ………………………………………… 27 II.3.4.3 Traitements thermiques des aciers inoxydables ……………………………………… 28 II.3.4.4 Composition chimique des éléments de fixation des aciers inoxydables ..................... 29 II.3.4.5 Nuances des aciers inoxydables………………………………………………………… II.4 Travaux de recherche sur le soudage des aciers inoxydable austénitiques……………… 30 30 Chapitre III /Texture cristallographique Introduction………………………………………………...…………………………….. 31 III.1 Orientation des grains …………………………………………………………….. 31 III.2 Représentation des textures (Les indices de Miller, les figures de pôles directes et inverses) ......................................................................................................................... 33 III.2.1 Les indices de Miller ……………………………………………………......…… 33 III.2.2 Les figures de pôles directes et inverses .....……………………………………. 34 III.2.3 Fonction de Distribution des Orientations Cristallines (FDOC) ...................... 39 III.3 Types de Textures………………………………………………………................. 40 III.3.1 Textures de déformation …………………………………………....................... 40 III.3.1.1 Textures des métaux et alliages CFC ……………………………………….. 40 III.3.1.2 Textures des métaux et alliages CC ..………………………………………... 41 III.3.2 Textures de recuit .................................................……………………………… 41 III.3.2.1 Textures de recuit des métaux et alliages CFC……………………………... 41 III.3.2.2 Textures de recuit des métaux et alliages CC ……………………………….. 42 III.4 Détermination des textures ..................................................................................... III.5 Exemples de textures dans les joints soudés ........................................................ 42 43 Chapitre IV/ Matériaux et techniques de caractérisation Introduction………………………………………………...…………………………….. 45 IV. 1 Matériaux utilisés ..................................................................................................... 45 IV. 1. 1 Présentation du métal de base ............................................................................ 45 IV. 1. 1. 1 Composition chimique .................................................................................... 46 IV. 1. 1. 2 Caractéristiques mécaniques .......................................................................... 46 IV. 1. 2 Présentation du métal d’apport ........................................................................ 46 IV. 1. 2. 1 Composition chimique ..................................................................................... 47 IV. 1.2.2 Caractéristiques électriques et techniques ................................................... 47 IV. 1.2.3 Caractéristiques mécaniques ............................................................................ 48 IV.2 Techniques expérimentales ...................................................................................... 48 IV.2.1 Préparation des échantillons ................................................................................ 49 IV.2.2 Microscope optique ............................................................................................... 50 IV.2.3 Diffraction des rayons X ....................................................................................... 51 IV.2.4 Microscope électronique à balayage (MEB) ....................................................... 52 IV.2.5 Analyse EBSD (Electron Back Scattered Diffraction) ....................................... 52 IV.2.6 Principe de formation des diagrammes de Kikuchi ........................................... 55 IV.2.7 Caractérisation mécanique des soudures…......................................................... 56 IV.2.7.1 Microdureté Vickers (Hv)................................................................................... 56 IV.2.7.2 Essai de pliage ………………………………………….............……………... 58 Chapitre V/Résultats et Interprétations Introduction …………………………………………………………………………….. 60 V.1 Observations microstructurales par microscopie électronique à balayage (MEB) 60 V.1.1 État initial ……………………………………………………………………….. 60 V.1.1.1 Métal de base …………………………………………………………………… 60 V.1.1.2 La zone affectée thermiquement ………………………………………………….. 61 V.1.1.3 La zone de liaison ……………………………………………………………… 63 V.1.1.4 La zone fondue …………………………………………………………………. 64 V.1.2 Traitement thermique de l'acier inox soudé ……………………………………….. 65 V.1.2.1 L’état d’homogénéisation à 200°C …………………………………………… 66 V.1.2.1.1 Métal de base ………………………………………………………………… 66 V.1.2.1.2 La zone affectée thermiquement ………………………………………………… 66 V.1.2.1.3 La zone de liaison …………………………………………………………….. 68 V.1.2.1.4 La zone fondue ……………………………………………………………….. 69 V.1.2.2 L’état d’homogénéisation à 300°C ……………………………………………….. 70 V.1.2.2.1 Métal de base ………………………………………………………………… 70 V.1.2.2.2 La zone affectée thermiquement ……………………………………………. 71 V.1.2.2.3 La zone de liaison ……………………………………………………………. 73 V.1.2.2.4 La zone fondue ………………………………………………………………. 73 V.1.2.3 L’état d’homogénéisation à 400°C ……………………………………………. 75 IV.1.2.3.1 Métal de base ……………………………………………………………….. 75 V.1.2.3.2 La zone affectée thermiquement ……………………………………………….. 76 V.1.2.3.3 La zone de liaison ………………………………………………………………….. 77 V.1.2.3.4 La zone fondue ………………………………………………………………. 78 V.1.2.4 L’état d’homogénéisation à 500°C …………………………………………… 80 V.1.2.4.1 Métal de base ………………………………………………………………… 80 V.1.2.4.2 La zone affectée thermiquement ……………………………………………. 81 V.1.2.4.3 La zone fondue ……………………………………………………………….. 81 V.1.2.5 L’état d’homogénéisation à 1000°C …………………………………………… 82 V.1.2.5.1 Métal de base …………………………………………………………………. 82 V.1.2.5.2 La zone affectée thermiquement ……………………………………………. 83 V.2 Résultats de l’étude par l’EBSD ………………………………………………….. 84 V.2.1 Texture dans le joint soudé ………………………………………………………. 84 V.2.1.1 La texture du métal de base ……………………………………………………. 85 V.2.1.2 Texture de la zone affectée thermiquement …………………………………... 87 V.2.1.3 La texture de la zone fondue …………………………………………………... 88 V.2.2 Effet de traitement thermique sur le joint soudé ……………………………….. 93 V.3 Etude par diffraction des rayons X ………………………………………………... 93 V.3.1 État initial : Joint soudé non traité ………………………………………………. 93 V.3.2 L’état d’homogénéisation à 200°C ……………………………………………... 95 V.3.3 L’état d’homogénéisation à 300°C …………………………………………….. 95 V.3.4 L’état d’homogénéisation à 400°C ……………………………………………... 96 V.3.5 L’état d’homogénéisation à 500°C ……………………………………………... 96 V.3.6 L’état d’homogénéisation à 1000°C ……………………………………………. 97 V.4 Caractérisation mécanique des soudures ……………..……………………………... 97 V.4.1 Mesure de la microdureté ………………………………………………………. 97 V.4.2 Tests de pliage ……………………………………………………………………. 102 Conclusion générale ……………………………………………………………………... 107 Références bibliographiques …………………………………………………………. 109 |
Disponibilité (1)
| Cote | Support | Localisation | Statut | Emplacement | |
|---|---|---|---|---|---|
| TH/1007 | Livre | BIB.FAC.ST. | Empruntable |
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