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Analyse numérique des contraintes résiduelles dans les structures assemblées par soudage "cas des pipelines en acier à  haut grade"

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par Soufyane BELHENINI
Université Djilali Liabes de Sidi Bel Abbés ( Algérie) - Magister en génie mécanique, option: mécanique des matériaux avancés 2009
  

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Index des figures et des tableaux

Figure I.1 Cordon de soudure 5

Figure I.2 Procédé de soudage automatique MAG bitorche [3] 8

Figure I.3 Soudage (MIG/MAG) : principe [4] 9

Figure I.4Présentation schématique des différentes parties constitutives d'un joint soudé

[8] 17

Figure I.5 Différents modes élémentaires de distorsions [9] 19

Figure I.6 Schéma des enregistrements des cycles thermiques de soudage [2] 23

Figure I.7 Schémas de différentes coupes du solide thermique [2] 24

Figure I.8 Modélisation de l'apport de chaleur [15] 28

Figure I.9 modélisation 2D d'une section longitudinale [16] 32

Figure I.10 Diagramme TTT de l'acier C90 [18] 34

Figure I.11 Diagramme TRC d'un acier type 16MND5 [15] 34

Figure II.1 Géométrie de la tubulure 44

Figure II.2 Géométrie de la tubulure avec 13 passes de soudage 45

Figure II.3 Géométrie de la partie simulée de la tubulure (cas de soudage à 13 passes) 46

Figure II.4 Géométrie de l'élément fini " Plane 13 " [19] 47

Figure II.5 Discrétisation de la tubulure en éléments finis 48

Figure II.6 Logique séquentielle du calcul thermomécanique 49

Figure II.7 Trajet de la torche de soudure en fonction de l'angle circonférentielq 53

Figure II.8 Variation de la conductivité thermique et de la chaleur spécifique de l'X100[23] 55

Figure II.9 Variation de la masse volumique et de l'émissivité de l'X100 [23] 55

Figure II.10 Variation du coefficient de dilatation thermique linéique de l' X100 [24] 56

Figure III.1 Evolution de la température de la zone fondue en fonction du temps 59

Figure III.2 Etat thermique de la structure à la fin du chauffage 60

Figure III.3 Contours de contraintes résiduelles 61

Figure III.4 Variation des contraintes résiduelles longitudinales et circonférentielles 63

Figure III.5Etat de contraintes résiduellesde la face extérieure du cylindre 64

Figure III.6 Variation des contraintes résiduelles transversales 65

Figure III.7 Déplacement résiduels de la face intérieure 66

Figure III.8 Contour de température de fin de chauffage pour les trois passes 68

Figure III.9 Contours de contraintes résiduelles (sxx,syy,szz) 70

Figure III.10 Distribution des contraintes résiduelles 71

Figure III.11 Contour du déplacement résiduel 73

Figure III.12 Déplacements résiduels uy de la face intérieure 73

Figure III.13 Contours de température au temps de fin de cycle de chauffage 76

Figure III.14 Contours de contraintes résiduelles longitudinales 78

Figure III.15 Contours de contraintes résiduelles circonférentielles 79

Figure III.16 Contours de contraintes résiduelles transversales 80

Figure III.17 Contour du déplacement résiduel 81

Figure III.18Variation des contraintes résiduelles le long de l'axe x après la première

passe. 82

Figure III.19 Variation des contraintes résiduelles le long de l'axe x après la deuxième

passe 82
Figure III.20 Variation des contraintes résiduelles le long de l'axe x après la troisième

passe 83

Figure III.21 Variation des contraintes résiduelles le long de l'axe x après la dixième passe 83 Figure III.22 Variation des contraintes résiduelles( partie extérieure) après la dernière

passe 84

Figure III.23 Variation de déplacements résiduels de la face intérieure 85

Figure III.24Variation des contraintes résiduelles sxx de l'origine (0,0) en fonction du

temps 86

Figure III,25 Variation des contraintes szz de l'origine (0,0) en fonction du temps 86

Tableau I.1 Protections gazeuses utilisées en soudages MIG et MAG [4] 9

Tableau I.2 Avantages et inconvénients du soudage MIG/MAG 11

Tableau I.3 Les facteurs qui ont influencé le développement des pipelines en acier [5] 13

Tableau I.4 Les pipelines en acier de grade API [6] 13

Tableau I.5 Rôle des éléments chimiques ajoutés pour les aciers à hauts grades [6] 15

Tableau I.6 Développement de l'acier X100 [7] 16

Tableau I.7 Propriétés mécaniques de l'X100 résultantes [7] 16

Tableau I.8: Composition typique chimique des grades X80, X100 et X120[6] 16

Tableau II.1 : Vitesses de soudage pour les 13 passes [21] 53

Tableau II.2: Paramètres d'écrouissage de l'acier X100 [3] 57

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