Réparation par soudage multipasse d'aciers réfractaires moulés : utilisation de la simulation numérique pour prédire les risques de fissuration

Repair by multipass welding of heat-resisting cast steels : use of digital simulation to predict the risks of cracking

• Auteur / Autrice : Arnaud Duchosal
• Direction : Gilles Fras
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Mécanique. Génie mécanique. Génie civil
• Date : Soutenance en 2006
• Etablissement(s) : Montpellier 2

Mots clés

Mots clés contrôlés

Soudage par faisceau d'électrons

Acier inoxydable austénitique

Résumé

Ce travail vise à la prédiction de l'apparition de la fissuration lors de réparations par soudage à l'électrode enrobée, d'aciers austénitiques réfractaires moulés. Une modélisation du comportement thermique et mécanique ainsi que du chargement thermique du matériau lors du soudage, est proposée et la simulation thermique est validée grâce à la confrontation avec les résultats d'essais instrumentés. L'étude expérimentale de la fissuration d'un acier réfractaire moulé a montré que les fissures se créaient et se propageaient principalement dans le réseau de carbures, présent dans les zones interdendritiques qui présentent un caractère fragile, dans une matrice à comportement ductile. Des critères macroscopiques sont proposés de manière à localiser une zone critique, après une opération de rechargement complète. En parallèle, une '' cellule '', représentant un élément de microstructure typique du matériau est modélisée. L'histoire thermo-mécanique de la zone critique, identifiée à l'aide des critères macroscopiques, est appliquée dans la cellule représentative de manière à déterminer à partir de quel nombre de passes la contrainte dans la cellule atteint une valeur seuil, déterminée par un essai de traction in situ. Une confrontation avec l'expérience permet de constater que la simulation prédit l'apparition de la fissuration de façon précoce.

The purpose of this work is the prediction of the appearance of cracks when weld repairing by coated electrode cast refractory austenitic steels. A modelling of the thermal and mechanical behaviour, as well as thermal loading of the welding material, is proposed and thermal simulation is validated thanks to confrontation with the instrumented test results. The experimental study of the cracking of a heat-resisting cast steel showed that the cracks were created and propagated mainly in the carbide network, present in the interdendritic zones which present a fragile character, in a matrix with ductile behaviour. Macroscopic criteria are proposed so as to locate a critical zone, after a complete operation of recharging. In parallel, a ''cell'', representing a typical microstructure element of the material is modelled. The thermomechanical history of the critical zone, identified using macroscopic criteria, is applied in the representative cell so as to determine starting from which number of master keys the stain in the cell reaches a threshold value, given by an in situ tensile test. A confrontation with the experiment makes it possible to note that simulation predicts the early appearance of cracks.