Établissement d’un critère numérique de fissuration à froid

Les aciers faiblement alliés présentent une certaine sensibilité au risque dit de fissuration à froid au soudage. Ce risque apparaît dans les zones de trempe martensitique, par l’action conjointe de la présence d’hydrogène, introduit par l’opération de soudage, et des contraintes de retrait. Face à ce risque, les soudeurs sont amenés à prendre des précautions opératoires pour l’obtention de soudures saines. Outre le retour d’expérience, la définition des paramètres opératoires à mettre en œuvre est souvent issue de résultats d’essais de fissuration normalisés généralement très conservatifs. Grâce aux progrès de la simulation numérique de nouvelles perspectives s’ouvrent pour une meilleure maîtrise des facteurs influents intervenant dans la fissuration à froid. Elle peut aussi à terme être d’une grande aide pour la définition et la justification de la mise en œuvre de précautions opératoires spécifiques dans des cas où les essais empiriques ne permettraient pas de répondre au besoin par excès de conservatisme. Ce papier présente les travaux réalisés dans le cadre du développement d’un outil numérique prédictif du risque de fissuration à froid au soudage multipasses des aciers type 16MND5 (SA 508 Gr3 Cl1). Les premiers développements exposés dans ce document utilisent, comme cas d’étude et de recalage, un essai monopasse normalisé dit « essai sur implant » sur acier 16MND5 à l’électrode enrobée. Une caractérisation de la zone affectée thermiquement obtenue est d’abord présentée en termes de microstructure et de microdureté, données primordiales vis-à-vis du risque de fissuration à froid. L’influence de la présence d’hydrogène sur les caractéristiques mécaniques de la martensite est aussi abordée en vue de la détermination d’un critère numérique de fissuration. Des simulations numériques réalisées avec le logiciel SYSWELD® (thermo-mécanico-métallurgique avec diffusion d’hydrogène) sont confrontées à des résultats expérimentaux. Il est ainsi mis en avant des besoins en termes d’amélioration des modèles métallurgiques existants, quand bien même l’outil a déjà fait ses preuves pour des applications prédictives en termes de déformations et contraintes résiduelles dues au soudage