Etude du comportement mécanique du joint soudé

Des essais de traction sur éprouvettes lisses prélevées dans le sens travers du joint soudé avec produit d’apport Thermanit MTS 616, ont été réalisés à 20°C et 550°C. Un dispositif de corrélation d’images a été utilisé afin d’évaluer les champs de déplacements et de déformations dans les différentes zones des joints soudés lors des essais. Un des objectifs de ces essais est d’analyser le comportement en traction de ce joint soudé à 550°C. En particulier, les différences de propriétés mécaniques entre les différentes zones du joint soudé sont examinées. Les essais ont été faits sur des éprouvettes plates, prélevées dans le sens travers du joint soudé Grade 92 et dans l’épaisseur du tube. Les éprouvettes sont de section rectangulaire de 6 mm par 8 mm (dans la partie utile) et de longueur utile 38 mm. Le plan des éprouvettes est donné sur le schéma de la Figure 4-23. Les plans d’éprouvettes sont repérés à l’aide des coordonnées (r, θ, z) du tube sur la Figure 4-23. Le plan de prélèvement est indiqué en annexe 7.7. température de consigne et stabilisée pendant environ 30 minutes, l’essai est lancé. La température de l’éprouvette est mesurée à l’aide d’un thermocouple positionné au milieu de l’éprouvette, en contact avec la surface. La précision de la mesure est de +/- 3°C. La cellule de charge est située à l’extérieur de l’enceinte. La Figure 4-24 présente le dispositif des essais à 550 °C. L’enceinte comporte un hublot à travers duquel la caméra prend les images de l’éprouvette à différents stades de l’essai. Deux lampes (de couleur bleu sur la Figure 4-24) sont orientées vers la zone utile de l’éprouvette.

 La méthode est basée sur la comparaison de deux images. Deux configurations sont possibles. La comparaison peut être faite soit entre l’image à l’état initial et l’image à l’instant étudié (à un stade donné du chargement) soit entre deux images successives. Il s’agit de faire coïncider un même point sur les deux images et d’en déduire le déplacement de l’image à l’état déformé. On suppose en outre L’appariement point par point des deux images grâce à des algorithmes numériques, permet d’obtenir les champs de déplacements. Plus précisément, la méthode consiste à associer des points homologues en maximisant une fonction de corrélation entre les deux images enregistrées par une caméra [Doumalin, 2000]. La mise en application de cette méthode nécessite en premier lieu d’avoir une surface munie soit de plusieurs motifs aléatoires avec un contraste de niveau de gris important, soit d’une grille. La technique de la corrélation d’images a été mise en application par Hild et al. *Hild et al., 2002+ et Périé et al. [Périé et al., 2009]. Ces derniers ont utilisé la méthode dans le but de déterminer des lois d’endommagement anisotropes sur des matériaux composites. L’ensemble de ces chercheurs ont utilisé un mouchetis aléatoire.

Pour les essais à 550°C, les mouchetis ont été faits avec une peinture haute température. Un premier essai en température avec un mouchetis similaire à celui de l’essai à 20°C, a montré que la peinture blanche s’écaillait rapidement, dès le début de la localisation de la déformation. Une autre méthode a donc été utilisée. Un mouchetis de peinture blanche a été déposé directement sur la zone utile de l’éprouvette. Le contraste a été amélioré grâce à l’oxydation de l’éprouvette au niveau de la zone d’étude. Le mouchetis obtenu est observable sur la Figure 4-26. Celui-ci comporte des taches plus larges que le mouchetis de l’essai à 20°C. Cela est lié à la peinture utilisée, qui présente des caractéristiques différentes de la peinture basse température. Le dispositif de corrélation d’images est également constitué d’une chaîne d’acquisition numérique et d’un système d’éclairage. Le système d’éclairage est constitué de deux lampes orientées vers la zone utile de l’éprouvette dans le four (Figure 4-24). L’une est positionnée sous le hublot mais dirigée vers la zone utile de l’éprouvette, la seconde est située au-dessus du hublot mais également orientée vers la zone utile de l’éprouvette. Cette configuration permet d’éviter les effets d’ombres sur la partie de l’éprouvette observée. La qualité des images faites pendant l’essai à chaud n’a pas été affectée par la présence de la vitre du four et par les effets de convection.