III.4 SOUDAGE DU PIPELINE AVEC 13 PASSES
Le soudage de notre tubulure comporte pratiquement 13 passes,
il sera intitule de donner les contours de température, de contrainte et
de déplacements après chaque passe. La simulation de soudage
à trois passes nous a montrée que c'est la première passe
qui présente les contraintes internes les plus significatives. On
s'intéresse donc a cette première passe dangereuse, à la
dernière passe pour voire l'état finale des contraintes
résiduelles tout en prenant quelques passes intermédiaires.
III.4.1 Contours de température
La figure III.13 nous offre une vue de l'état thermique
en fin de cycle de chauffage pour les passes 1, 2, 3, 10 et 13.
Chapitre III Résultats et discussions
Le cycle thermique imposé consiste à appliquer
la température de liquidus sur le métal fondue (1450°C). On
remarque que la température minimale atteinte par le métal
lointain diffère d'une passe à l'autre. Elle augmente avec la
multiplication de nombre de passe. Elle est de 21.992 °C dans la
première passe et elle passe à une valeur de 31.933 °C pour
la deuxième. Cette augmentation est due à la superposition du
cycle thermique de la passe i avec celui de la passe i+1, ainsi qu'à
l'augmentation de la surface de contact entre le métal fondu et le
métal de base. Cette loi n'aura pas lieu dans certains cas, par exemple
le cas de la dixième passe ou la température minimale atteint une
valeur de 29.490 °C, une valeur jugée intérieure à
celle calculée pour la passe précédente ! En fait c'est la
position de cette passe qui justifie cette chute de la température
minimale Tmin. Notons que la passe 10 se trouve en contact avec une autre passe
et non pas avec le métal de base, le flux thermique doit franchir deux
interfaces, la première est celle du métal d'apport/métal
d'apport et la seconde est celle du métal d'apport/métal de base,
ce qui conduit à une diminution du flux de chaleur transmis par
conduction vers le métal de base.
On peut dire donc que la géométrie des passes
présente également une influence sur le comportement thermique de
la tubulure soudée et par conséquent sur la distribution des
contraintes résiduelles.
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Passe1 passe 2
Chapitre III Résultats et discussions
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Passe 3 Passe 10
Passe 13
Figure III.13 : Contours de température
au temps de fin de cycle de chauffage pour les cinq passes 1, 2, 3, 10 et
13.
Chapitre III Résultats et discussions
III.4.2 Contours de contraintes et déplacements
résiduels
Les figures III.14, III.15, et III.16 représentent
respectivement l'état de contraintes résiduelles longitudinales
o-xx, circonférentielles o-zz ,
et transversales o-yy dues à
l'opération de soudage des passes 1, 2, 3, 10 et 13. La
figure III.17 montre l'état de déplacements résiduels
Uy de la première et de la dernière passe.
Pour l'ensemble des figures donnant des contours de
contraintes résiduelles pour les passes considérées, on
note que la structure se manifeste généralement en compression.
Pour chacune de ces passes les contraintes sont importantes sur la face
extérieure du cylindre. La première passe présente de
nouveau des valeurs importantes o- xx = -102.213
MPa, o-zz = -74.676 MPa, o- yy =
-49.098 MPa. Le contour donnant l'état de contraintes
de cisaillement n'est pas représenté car les
valeurs de ces contraintes sont relativement faibles, elles présentent
la valeur de -14.397 MPa pour la première passe.
Les contraintes internes de la passe i sont relaxées
par l'effet de la passe i+1 et par conséquent elles sont nommées
des contraintes instantanées.
L'état final des contraintes résiduelles
(après la dernière passe) donne des valeurs faibles (
o-xx = -2.896 MPa, o-zz = -1.879 MPa,
o-yy = -0.302MPa) qui n'affectent pas la
tenue mécanique de notre canalisation.
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Passe 1 Passe 2
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Chapitre III
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Résultats et discussions
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Passe 3 Passe 10
Passe 13
Figure III.14 : Contours de contraintes
résiduelles longitudinales pour les cinq passes
1, 2, 3, 10 et 13.
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Passe 1 Passe 2
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Chapitre III
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Résultats et discussions
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Passe 3 Passe 10
Passe 13
Figure III.15 : Contours de contraintes
résiduelles circonférentielles pour les cinq
passes 1, 2, 3,
10 et 13.
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Passe 1 Passe 2
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Chapitre III
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Résultats et discussions
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Passe 3 Passe 10
Passe 13
Figure III.16 : Contours de contraintes
résiduelles transversales pour les cinq passes 1,
2, 3, 10 et 13.
Les contraintes résiduelles les plus marquées
sont observées au niveau de la face extérieure de la tubulure. La
face intérieure est soumise à un état déplacements
résiduels important (figure III.17). La valeur maximale de
déplacement en valeur absolue est de 3.36 mm pour la première
passe et elle se situe au niveau de la ZAT. On remarque une diminution de ce
déplacement après chaque passe, il deviendra égale
à 1.16 mm pour la dernière passe.
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Chapitre III
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Résultats et discussions
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Passe 1 Passe 13
Figure III.17 : Contour du déplacement
résiduel.
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