Évaluation des contraintes résiduelles induites par soudage par la méthode ultrasonore : analyse de l'effet de la microstructure

Evaluation of residual stresses induced by welding by using ultrasonic method: analysis of microstructure effect

¹ Département Mécanique et Comportement des Matériaux, École des Mines de Douai, 941 rue Charles Bourseul, 59508 Douai, France
² Centre Technique des Industries Mécaniques, 52 Av. Félix Louat, 60304 Senlis, France

Auteur de correspondance : jazzar_hoblos@yahoo.fr

Reçu : 8 Juin 2005
Accepté : 3 Février 2006

Résumé

L'utilisation de la méthode ultrasonore pour l'évaluation des contraintes résiduelles repose sur l'effet acoustoélastique qui traduit une dépendance de la vitesse de propagation des ondes acoustiques en fonction de l'état de déformation du solide. Dans le cas du soudage, les modifications microstructurales observées dans la zone affectée thermiquement et dans la zone fondue induisent également des variations de la vitesse de propagation des ondes acoustiques. La superposition des deux effets : contraintes et microstructure conduit à surestimer les niveaux de contraintes. Ce travail réalisé en collaboration avec le CETIM de Senlis essaie d'apporter une réponse à ce problème observé dans le cas du soudage. La solution adoptée consiste à caractériser l'effet acoustoélastique ainsi que les vitesses de propagation pour les différentes zones de la soudure. L'étude expérimentale effectuée sur des tôles en aciers P460 HLE et P265 soudées avec un chanfrein en X a permis de valider notre démarche. Ceci nous permet d'envisager sous certaines conditions, l'utilisation de cette méthode dans le cas des équipements sous pression.

Abstract

The use of the ultrasonic method for the evaluation of the residual stresses is based on the acoustoelastic effect which refers to the change in velocity of the acoustic waves propagating in a strained solid. In the case of welding, the microstructural modifications observed in the heat affected zone and the molten zone also induce variations of the velocity of the acoustic waves. The superposition of the two effects: stresses and microstructure results in over-estimating the levels of stresses. This work completed in collaboration with CETIM of Senlis is a contribution to this problem. The solution proposed consists in characterizing the acoustoelastic effect as well as the propagation velocities V₀ for the different welded zones. The experimental study carried out on welded sheets with a chamfer in X on P460 HLE and P265 steel, which enables to consider, that under certain conditions, the use of this method in the case of pressure equipments is possible.