Mécanique de la rupture - Définition
La liste des auteurs de cet article est disponible ici.
Essais COD (CTOD)
L'essai COD (Crack Test opening Displacement) sert à mesurer l'aptitude d'une structure sous contrainte à propager ou non une fissure à partir d'un défaut existant.
Les nombreuses transformations métallurgiques qui se produisent lors du soudage sont à l'origine de microstuctures complexes qui peuvent avoir des propriétés mécaniques significativement différentes. De plus, la valeur de la ténacité peut être fortement influencée par la position d'un défaut. Aussi, lorsqu'un défaut est détecté dans un assemblage soudé trois attitudes peuvent être envisagées :
- Le conserver en l'état en continuant à exploiter le matériel
- Le réparer, sachant qu'une réparation peut être à l'origine d'un autre défaut encore plus sévère, et
- Remplacer la partie défectueuse.
Tout l'avantage de l'essai COD réside dans la possibilité de déterminer la taille d'une indication maximum admissible n'entraînant pas le ruine de l'assemblage en service et ce, dans un contexte précis.
D'autre part, les essais COD peuvent contribuer à l'obtention de garantie de tenue en service sans nécessité d'effectuer un traitement thermique après soudage (TTAS) souvent imposé par les codes de construction à partir d'une certaine épaisseur soudée pour diminuer le niveau de contraintes induits dans l'ouvrage pendant sa construction. Par exemple, les essais COD pourraient permettre de qualifier l'emploi d'acier thermo-mécanique dans la réalisation d'équipements sous pression brut de soudage quelle que soit l'épaisseur soudée (les aciers thermo-mécaniques voient leur propriétés mécaniques dégradées après TTAS).
Il existe différentes méthodes d'analyse de nocivité, basées sur des méthodes développées pour des structures homogènes et adaptées au cours de ces dernières années aux assemblages soudés.
Parmi les plus connues on peut citer :
- la méthode R6 modifiée (méthode des deux critères),
- la méthode ETM-MM (Engineering Treatment Model for Mismatch Welds),
- la méthode EMM (Equivalent Material Method),
- la recommandation PD 6493 du British Standard, intitulée "Guidance on methods for assessing the acceptability of flaws in fusion welded structures".
Une fois établie la taille maximum admissible de l'indication, celle-ci demeure une indication pouvant éventuellement faire l'objet d'un suivi et, d'autre part, toute indication de taille supérieure à cette limite sera cataloguée comme un défaut à corriger.
L'éprouvette COD
A développer...
Le mismatching
Les différences de caractéristiques mécaniques entre le métal de base (MB), la zone fondue (ZF) et la zone affectée thermiquement (ZAT) peuvent invalider les résultats obtenus en COD. Ces différences peuvent être mise en évidence, en première approximation, par des filiations de dureté dans les différentes zones voire complétées par des essais mécaniques.
Le « mismatching » s'exprime par le rapport entre la limite d'élasticité de la ZAT et celle du MB. Il se note « M ».
Quand M est supérieur à 1 on parle d'over-matching et dans le cas contraire d'under-matching.
La détermination de la ténacité de la zone fondue est influencée par l'effet de mismatching, la largeur de la ZF par rapport à celle de l'éprouvette, le mode de chargement (flexion ou traction), la position de la pointe de la fissure par rapport au cordon, l'évolution de la plasticité dans le ligament.
Par exemple, dans le cas de l'overmatching la plasticité se développer et rester confinée dans le métal le plus mou. Actuellement les codes ne tiennent pas compte de l'effet de mismatching. Ils considèrent le joint soudé comme un matériau homogène prenant en compte les caractéristiques les plus pénalisantes parmi celles constituant la soudure. Cela conduit en général à des résultats conservatifs.
