Bonjour,
Quelques données sur le TTAS ou PWHT (Post Weld Heat Treatment) de nos confrères anglo-saxons.
A quoi sert le PWHT ? La litterature nous dit que l'intérêt de ce traitement est de supprimer les contraintes résiduelles de soudage et d'adoucir la microstucture.
Pourquoi adoucir la micro-structure ?
La liaison entre dureté et ténacité est très loin d'être évidente. Une structure de martensite revenue (très dure) présente des valeurs de ténacité bien supérieure à celle d'une bainite grossière pourtant peu dure. La grosseur de grain (et les essais de résilence à FL +2 / FL+5 ) est un bien meilleur traceur de ce type de problème. les effets du PWHT sont en général limités en terme de précipitation de carbures (effet de revenu) au vu des T°C et des temps de maintien. De plus les aciers de construction modernes ne présente en général pas de structures sensibles à la trempe (particulièrement dans les états de livraison normalisés, trempés revenus ou TMCP). Ils sont plutot sensibles au grossissement de grain pour les énergies très importantes et pour cela un PWHT ne peut rien faire, les T°C étant bien au desssous de Ac1.
Pourquoi supprimer les contraintes résiduelles ?
La littérature précise que l'un des intérêts de la suppression des contraintes résiduelles de soudage est principalement de limiter les risques de rupture fragile (diminution du facteur d'intensification de contrainte Kr = K induit par le chargement + K Q induit par les contraintes secondaires dont les contraintes résiduelles de soudage). Or les evolutions des codes de mécaniques de la rupture précisent que dans le cas des matériaux suffisamment plastiques, en front des défauts de soudage, sous une contrainte, il va se créer un zone plastique supprimant localement tout effet des contraintes résiduelles de soudage (cf BS 7910 level 3 assesment). Or les aciers de construction modernes (particulièrement dans les états de livraison normalisés, trempés revenus ou TMCP) sont précisemment dans ce cas (comportement plastique ou élasto plastique) pour des T°C de service positive.
L'autre principal intérêt de la suppression des contraintes résiduelles de soudage est l'amélioration des la tenue en fatigue. Cet intérêt est net, avec une amélioration de la durée de vie estimée de l'ordre de 25% à 50% en moyenne. Toutefois, un bon parachèvement des soudures (meulage des surépaisseurs, chasse au caniveaux) donne les mêmes résultats, pour coût bien moindre.
Qui plus est, si un hydrotest est pratiqué, la surcharge en fond de défaut viendra générer des contarintes résiduelles de compression.
Résultats: dans l'industrie de l'Oil & Gaz, on ne voit plus beaucoup de PWHT, on se focalise principalement sur un bon choix de matériaux de base trés ductile et des cordons de soudure "smooth" (sans effet d'entaille). Il n'y a plus aucun pipeline soudé avec PWHT, avec pourtant parfois des pressions de plus de 200bars et des T°C de service de -38°C (cas des dépressurisations)!, des aciers à 500Mpa de limite d'élasticité ! De même pour les plateforme offshore, pourtant soumises en fatigue et avec des épaisseurs allant jusqu'à 75 mm, on ne pratique plus de PWHT.
Alors pourquoi les codes continuent-ils à le préconiser ?
Parce qu'ils sont basés sur l'utilisation d'aciers à ferrer les ânes des années 70 présentant des CE de 0,47% et plus, peu homogènes (ségrégation centrale de carbone +manganèse marquée avec risque de structure de trempe locale importante) et qu'ils ne veulent pas prendre de le moindre risque. ils laissent donc en général à l'initiative d'une étude plus poussée (type mécanique de la rupture ou fitnesss for purpose analysis) la possibilité d'éviter ce type de traitement souvent inutile.
Dans notre cas, pour statuer (hors considération normative ou de codification), il faut donc considérer l'ensemble du process (matériaux de base, valeur de charpy des QMOS, taux d econtrôle, ...) pour statuer.
Bien Cordialement