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CONGRÈS MATÉRIAUX 2014Colloque 6 « Corrosion, vieillissement, durabilité, endommagement »
LES RÉPLIQUES MÉTALLOGRAPHIQUESUne méthode non destructive pour contrôler le vieillissement et l’endommagement métallurgique
Pierrick LE PORTTel : 33 (0)1 49 90 79 12
email : [email protected]
MATERIAUX 2014 – Colloque 6 « Corrosion, vieillissement »
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Répliques métallographiquesDE 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 05-154 / ISO 3057 / ASTM E 1351
Préparation d’une zone à répliquer sur tuyauterie
POUR QUELLES APPLICATIONS ?Contrôle de l’état métallurgique d’un équipement neufSuivi périodique de l’état de vieillissement en serviceRecherche de toute dégradation métallurgique après évènement imprévu (incendie, …)Caractérisation de défauts ou d’endommagements de surface
MATERIAUX 2014 – Colloque 6 « Corrosion, vieillissement »
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Répliques métallographiques
PIECE A EXAMINER
CARBURE
IMAGE DE LA FISSURE
IMAGE DU CARBURE
FISSURE
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DESCRIPTION SCHEMATIQUE
1. Pose d’un film plastique fin 2. Prise de l’empreinte
PIECE A EXAMINER
3. Retrait du film après séchage
Microrelief de la surface
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Répliques métallographiquesMODE 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
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Répliques métallographiquesAVANTAGES
Méthode non destructiveFacilité 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
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Répliques métallographiquesAVANTAGES
Méthode non destructive
Facilité de mise en œuvre sur site, équipement portatif légerRapidité 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
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Répliques métallographiquesAVANTAGES
Méthode non destructive
Facilité de mise en œuvre sur site, équipement portatif léger
Rapidité d’exécution et d’exploitation, possibilité de diagnostic sur siteMéthode 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
MATERIAUX 2014 – Colloque 6 « Corrosion, vieillissement »
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Répliques métallographiquesAVANTAGES
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
MATERIAUX 2014 – Colloque 6 « Corrosion, vieillissement »
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Répliques métallographiquesAVANTAGES
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
MATERIAUX 2014 – Colloque 6 « Corrosion, vieillissement »
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Répliques métallographiquesAVANTAGES
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
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Répliques métallographiquesEXEMPLE 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)
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Répliques métallographiquesEXEMPLE 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)
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Répliques métallographiquesEXEMPLE 1 - COMPARAISON COUPE DE LABORATOIRE / REPLIQUE
Examen micrographique de la zone fondue (Objectif 100X)Examen sur coupe Examen sur réplique
(Après métallisation)Examen sur réplique
(Avant métallisation)
MATERIAUX 2014 – Colloque 6 « Corrosion, vieillissement »
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Répliques métallographiquesAVANTAGES
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 incurvéesMise au point par l’INSTITUT DE SOUDURE d’une procédure spécifique de recherche de microvides de fluage.
LIMITE
Examen de surface
Exemple 2
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Répliques métallographiquesEXEMPLE 2 - EXAMEN D’UNE SURFACE INCURVEE
Indication linéaire sur une soudure de selle renfort Préparation métallographique du pied de cordon
Examen sur réplique du défaut de soudage (fissure à froid)
Evolution en fatigue des extrémités du défaut
Piquage
Selle renfort
Virole
Soudure
Virole
1 2
3
4
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Répliques métallographiquesAVANTAGES
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
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Répliques métallographiquesEXEMPLE 3 - INTERET DE LA PROCEDURE FLUAGE
La détection précoce de l’endommagement par fluage sur un appareil implique de déceler la présence de cavités intergranulaires à l’échelle microstructurale.
Ex : examen en microscopie optique d’un acier faiblement allié soumis au fluageProcédure réplique classique Procédure réplique fluage
Evolution microstructurale Evolution microstructurale + microcavités et décohésions intergranulaires
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Répliques métallographiquesEXEMPLE 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)
20µm
Microscopie optique MEB MEB (Détail)
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Répliques métallographiquesAVANTAGES
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)
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Autres méthodes d’investigation sur sitePRELEVEMENTS 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
MESURES DE FERRITEBut : Vérifier des teneurs de ferrite dans des soudures ou métaux de base en acier inoxydable austénitique ou austéno-ferritique (Duplex)
Moyens : Feritscope FISCHER MP30
MESURES DE DURETEBut : 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 UCIDuromètre MIC 10 DL
Feritscope FISCHER MP30
Exemple de prélèvement par “barquette”