LES RÉPLIQUES MÉTALLOGRAPHIQUES

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1 CONGRÈS MATÉRIAUX 2014 Colloque 6 «Corrosion, vieillissement, durabilité, endommagement» LES RÉPLIQUES MÉTALLOGRAPHIQUES Une méthode non destructive pour contrôler le vieillissement et l endommagement métallurgique Pierrick LE PORT Tel : 33 (0)

2 DE QUOI S AGIT-IL? Technique permettant de réaliser un examen métallographique de surface, sans prélèvement, directement sur l équipement (analyse in-situ) Technique développée au début des années 60 (P.A. Jacquet) Technique normalisée : NF A / ISO 3057 / ASTM E 1351 POUR QUELLES APPLICATIONS? Contrôle de l état métallurgique d un équipement neuf Suivi périodique de l état de vieillissement en service Recherche de toute dégradation métallurgique après évènement imprévu (incendie, ) Caractérisation de défauts ou d endommagements de surface Préparation d une zone à répliquer sur tuyauterie 2

3 DESCRIPTION SCHEMATIQUE 1. Pose d un film plastique fin 2. Prise de l empreinte Microrelief de la surface CARBURE FISSURE PIECE A EXAMINER 3 PIECE A EXAMINER 3. Retrait du film après séchage IMAGE DE LA FISSURE IMAGE DU CARBURE 3

4 MODE OPERATOIRE Meulage local pour éliminer les couches d oxydes superficielles, couches de peinture ou les couches décarburées de surface Pré-polissage à l aide de papiers abrasifs de plus en plus fins, puis polissage de finition à l aide de tapis recouverts de pâte diamantée Attaque métallographique de la zone polie pour révéler la microstructure (attaque chimique ou électrolytique) Prise de l empreinte de la microstructure par pose d un film d acétate de cellulose sur la surface préalablement aspergée d un solvant Film réplique posé sur une soudure en T Vue de la réplique sur une lame de verre 4

5 AVANTAGES Méthode non destructive Facilité de mise en œuvre sur site, équipement portatif léger Rapidité d exécution et d exploitation, possibilité de diagnostic sur site Méthode applicable sur un grand nombre de matériaux Conservation de la réplique Qualité de l examen équivalente à une préparation de laboratoire Méthode applicable sur des surfaces planes ou incurvées Mise au point par l INSTITUT DE SOUDURE d une procédure spécifique de recherche de microvides de fluage. LIMITE Examen de surface 5

6 AVANTAGES Méthode non destructive Facilité de mise en œuvre sur site, équipement portatif léger Rapidité d exécution et d exploitation, possibilité de diagnostic sur site Méthode applicable sur un grand nombre de matériaux Conservation de la réplique Qualité de l examen équivalente à une préparation de laboratoire Méthode applicable sur des surfaces planes ou incurvées Mise au point par l INSTITUT DE SOUDURE d une procédure spécifique de recherche de microvides de fluage. LIMITE Examen de surface 6

7 AVANTAGES Méthode non destructive Facilité de mise en œuvre sur site, équipement portatif léger Rapidité d exécution et d exploitation, possibilité de diagnostic sur site Méthode applicable sur un grand nombre de matériaux Conservation de la réplique Qualité de l examen équivalente à une préparation de laboratoire Méthode applicable sur des surfaces planes ou incurvées Mise au point par l INSTITUT DE SOUDURE d une procédure spécifique de recherche de microvides de fluage. LIMITE Examen de surface 7

8 AVANTAGES Méthode non destructive Facilité de mise en œuvre sur site, équipement portatif léger Rapidité d exécution et d exploitation, possibilité de diagnostic sur site Méthode applicable sur un grand nombre de matériaux Conservation de la réplique Qualité de l examen équivalente à une préparation de laboratoire Méthode applicable sur des surfaces planes ou incurvées Mise au point par l INSTITUT DE SOUDURE d une procédure spécifique de recherche de microvides de fluage. LIMITE Examen de surface 8

9 AVANTAGES Méthode non destructive Facilité de mise en œuvre sur site, équipement portatif léger Rapidité d exécution et d exploitation, possibilité de diagnostic sur site Méthode applicable sur un grand nombre de matériaux Conservation de la réplique Qualité de l examen équivalente à une préparation de laboratoire Méthode applicable sur des surfaces planes ou incurvées Mise au point par l INSTITUT DE SOUDURE d une procédure spécifique de recherche de microvides de fluage. LIMITE Examen de surface 9

10 AVANTAGES Méthode non destructive Facilité de mise en œuvre sur site, équipement portatif léger Rapidité d exécution et d exploitation, possibilité de diagnostic sur site Méthode applicable sur un grand nombre de matériaux Conservation de la réplique Qualité de l examen équivalente à une préparation de laboratoire Méthode applicable sur des surfaces planes ou incurvées Mise au point par l INSTITUT DE SOUDURE d une procédure spécifique de recherche de microvides de fluage. LIMITE Examen de surface Exemple 1 10

11 EXEMPLE 1 - COMPARAISON COUPE DE LABORATOIRE / REPLIQUE Soudure à clin entre un pipeline et un manchon de confinement de fuite en acier non allié de nuance API 5L X60 Préparation d une coupe métallographique transversale à la soudure en laboratoire, et pose d une réplique sur la coupe Examen macrographique de la soudure (objectif 1,25X) Examen sur coupe Examen sur réplique (Après métallisation) 11

12 EXEMPLE 1 - COMPARAISON COUPE DE LABORATOIRE / REPLIQUE Examen micrographique de la zone fondue (Objectif 20X) Examen sur coupe Examen sur réplique (Après métallisation) Examen sur réplique (Avant métallisation) 12

13 MATERIAUX 2014 Colloque 6 «Corrosion, vieillissement» EXEMPLE 1 - COMPARAISON COUPE DE LABORATOIRE / REPLIQUE ¾ Examen micrographique de la zone fondue (Objectif 100X) Examen sur coupe Examen sur réplique Examen sur réplique (Après métallisation) (Avant métallisation) 13

14 AVANTAGES Méthode non destructive Facilité de mise en œuvre sur site, équipement portatif léger Rapidité d exécution et d exploitation, possibilité de diagnostic sur site Méthode applicable sur un grand nombre de matériaux Conservation de la réplique Qualité de l examen équivalente à une préparation de laboratoire Méthode applicable sur des surfaces planes ou incurvées Mise au point par l INSTITUT DE SOUDURE d une procédure spécifique de recherche de microvides de fluage. LIMITE Examen de surface Exemple 2 14

15 EXEMPLE 2 - EXAMEN D UNE SURFACE INCURVEE 1 Indication linéaire sur une soudure de selle renfort 2 Préparation métallographique du pied de cordon Soudure Piquage Virole Selle renfort Virole 4 Evolution en fatigue des extrémités du défaut 3 Examen sur réplique du défaut de soudage (fissure à froid) 15

16 AVANTAGES Méthode non destructive Facilité de mise en œuvre sur site, équipement portatif léger Rapidité d exécution et d exploitation, possibilité de diagnostic sur site Méthode applicable sur un grand nombre de matériaux Conservation de la réplique Qualité de l examen équivalente à une préparation de laboratoire Méthode applicable sur des surfaces planes ou incurvées Mise au point par l Institut de Soudure d une procédure spécifique de recherche de microvides par fluage LIMITE Examen de surface Exemple 3 16

17 MATERIAUX 2014 Colloque 6 «Corrosion, vieillissement» EXEMPLE 3 - INTERET DE LA PROCEDURE FLUAGE ¾ La détection précoce de l endommagement par fluage sur un appareil implique de déceler la présence de cavités intergranulaires à l échelle microstructurale. ¾ Ex : examen en microscopie optique d un acier faiblement allié soumis au fluage Procédure réplique classique Procédure réplique fluage Evolution microstructurale Evolution microstructurale + microcavités et décohésions intergranulaires 17

18 EXEMPLE 3 - INTERET DE LA PROCEDURE FLUAGE Possibilité d examen des microvides au microscope électronique à balayage (MEB) Ex : acier faiblement allié très évolué (précipitation de nombreux carbures rendant difficile la recherche de microvides en microscopie optique) Microscopie optique MEB MEB (Détail) 20µm 18

19 AVANTAGES Méthode non destructive Facilité de mise en œuvre sur site, équipement portatif léger Rapidité d exécution et d exploitation, possibilité de diagnostic sur site Méthode applicable sur un grand nombre de matériaux Conservation de la réplique Qualité de l examen équivalente à une préparation de laboratoire Méthode applicable sur des surfaces planes ou incurvées Mise au point par l Institut de Soudure d une procédure spécifique de recherche de microvides par fluage LIMITE Examen de surface (absence d information sur l état microstructural du matériau à cœur ou sur la profondeur des défauts) 19

20 Autres méthodes d investigation sur site PRELEVEMENTS DE TYPE BARQUETTE But : accéder à des informations métallurgiques sous la surface de la pièce Principe : prélèvement local en surface de pièce et analyse en laboratoire Duromètre MIC 10 DL MESURES DE FERRITE But : Vérifier des teneurs de ferrite dans des soudures ou métaux de base en acier inoxydable austénitique ou austéno-ferritique (Duplex) Moyens : Feritscope FISCHER MP30 Exemple de prélèvement par barquette MESURES DE DURETE But : Vérifier les caractéristiques mécaniques d un matériau, compléter un diagnostic métallurgique Moyens : trois appareils portatifs Computest SC (ERNST) : méthode Rockwell Equotip (PROCEQ) : méthode Leeb (rebond) MIC 10 (GE) : méthode UCI Feritscope FISCHER MP30 20

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