Essai de pliage guidé ASTM E190 pour la ductilité des soudures

La norme ASTM E190, Méthode d'essai standard pour l'essai de ductilité par pliage guidé des soudures, élaborée par l'American Society for Testing and Materials (ASTM), décrit une méthode d'essai de pliage guidé permettant de déterminer la résistance et la ductilité des soudures des produits ferreux et non ferreux. Des défauts non visibles aux rayons X peuvent apparaître à la surface d'un échantillon soumis à une contrainte excessive locale progressive.

L'éprouvette est pliée dans une matrice en U en appliquant une force au centre du cordon de soudure sur une éprouvette plate, soutenue en deux points équidistants de la ligne d'application de la force. L'éprouvette est enfoncée dans la matrice par un piston façonné pour obtenir le contour souhaité. La surface convexe de l'éprouvette pliée est examinée pour détecter d'éventuelles fissures ou autres défauts apparents.

L'essai de pliage dirigé décrit dans cette méthode d'essai est utilisé pour évaluer la qualité des soudures en ce qui concerne la ductilité, comme en témoigne leur capacité à résister à la fissuration lors du pliage.

Les éprouvettes couramment utilisées pour les essais de pliage guidé sont des éprouvettes rectangulaires usinées à partir de plaques et de tubes. La face de soudure d'une éprouvette plane contient la plus grande partie du matériau de soudure, tandis que la face opposée est appelée racine de soudure. Les types d'éprouvettes sont les suivants :

• Pliage latéral transversal : la soudure est transversale à l'axe longitudinal de l'échantillon et l'échantillon est plié de sorte que l'une des surfaces latérales devienne la surface convexe de l'échantillon plié.
• Pliage transversal de la face : la soudure est transversale à l'axe longitudinal de l'échantillon plié, de sorte que la surface de la face de soudure devient la surface convexe de l'échantillon plié.
• Flexion transversale de la racine : la soudure est transversale à l'axe longitudinal de l'échantillon plié, de sorte que la surface de la racine de la soudure devient la surface convexe de l'échantillon plié.
• Pliage longitudinal de la face : la soudure est parallèle à l'axe longitudinal de l'échantillon plié, de sorte que la surface de la face de soudure devient la surface convexe de l'échantillon plié.
• Pliage longitudinal de la racine : la soudure est parallèle à l'axe longitudinal de l'échantillon plié, de sorte que la surface de la racine de la soudure devient la surface convexe de l'échantillon plié.

Lors des essais, des éprouvettes de pliage guidé sont pliées dans un dispositif d'essai sensiblement conforme à la forme spécifiée dans la norme. Les éprouvettes transversales sont placées dans l'élément de moule du dispositif, la soudure à mi-portée. Les éprouvettes de pliage de face sont placées avec la soudure face à la cavité ; les éprouvettes de pliage de fond sont placées avec la racine de la soudure face à la cavité ; et les éprouvettes de pliage latéral sont placées avec le côté présentant les imperfections les plus importantes face à la cavité. En l'absence d'imperfections significatives, l'un ou l'autre côté peut être sélectionné.

Tout moyen approprié peut être utilisé pour déplacer le piston par rapport à la matrice, mais il doit être immobile et ne présenter aucun mouvement latéral significatif. La force est appliquée jusqu'à ce que l'échantillon forme un « U » et qu'aucun fil de 3,2 mm de diamètre ne puisse être inséré entre l'échantillon et un point quelconque de la courbure du piston du gabarit. Cependant, cela serait possible en cas de défaillance prématurée de l'échantillon.

La ductilité des soudures désigne la capacité d'un joint soudé à se déformer plastiquement (flexion ou pliage) sans rupture sous contrainte. Il s'agit d'une propriété mécanique essentielle qui indique la capacité d'un matériau soudé à supporter la déformation sous contrainte de traction ou de flexion, notamment dans des environnements dynamiques ou fortement sollicités.

En soudage, la ductilité mesure la capacité d'un joint soudé à s'étirer ou à se plier avant de se rompre. Une ductilité élevée indique une meilleure capacité à absorber les contraintes sans se fissurer.

La ductilité des soudures est importante pour les raisons suivantes :

• Empêche la rupture fragile dans les applications structurelles.
• Il aide les composants soudés à absorber les chocs, les impacts et les vibrations.
• Cela indique une bonne fusion entre le métal de base et le métal de soudure.
• Important dans les conditions de chargement cyclique ou sismiques.

Les facteurs affectant la ductilité de la soudure sont :

• Procédé de soudage : certains procédés produisent une ductilité plus élevée que d’autres (par exemple, le soudage à l’arc).
• Matériau d'apport : Il est très important d'utiliser un métal d'apport dont la ductilité est compatible avec le métal de base.
• Zone affectée thermiquement : la zone proche de la soudure peut devenir cassante en raison du chauffage et du refroidissement rapides.
• Défauts de soudure : La porosité, les inclusions ou les fissures réduisent la ductilité.
• Traitement thermique après soudage : peut soulager les contraintes et améliorer la ductilité.

Les méthodes d’essai suivantes sont généralement utilisées pour déterminer la ductilité des soudures :

• Essai de traction : Mesure l'allongement et la réduction dans la zone de soudure.
• Essai de pliage : vérifie si la soudure peut être pliée sans se fissurer.
• Essai de ténacité à la rupture : évalue la résistance à la propagation des fissures.

Cette norme est largement appliquée aux ponts, aux navires, aux pipelines, aux avions et aux récipients sous pression où la déformation sans défaillance est critique, ainsi qu'aux environnements où la dilatation thermique ou les charges dynamiques lourdes sont critiques.

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