Publié le 6 septembre 2023

Les dommages causés par les défaillances des soudures

Plus de 50% de tous les produits fabriqués par l'homme nécessitent un assemblage par soudure. Des voitures aux avions, des trains dans lesquels nous voyageons, en passant par les ordinateurs, les téléphones, les montres intelligentes jusqu’aux systèmes de plomberie et aux structures des bâtiments dans lesquels nous vivons, tous ces objets et ces structures ont besoin d'un point de soudure avant de devenir pleinement fonctionnels. Ainsi, la soudure est essentielle au bon fonctionnement de nos vies et en fait partie intégrante sans même que nous en soyons conscients.

Dans cet article, nous expliquerons le procédé de soudage ainsi que ses différents types. Nous présenterons ensuite ce qu’est un phénomène de contrainte pouvant survenir durant le soudage.

Définition du soudage et types de procédés

Le soudage est un procédé d'assemblage permettant d’unir des pièces, par la chauffe ou l’ajout d’un métal ou d’un alliage intermédiaire.

Il existe de nombreux types de procédés de soudage, possédant chacun des particularités propres:

  • Soudage à l'arc avec électrode enrobée (procédé SMAW), aussi appelé soudage manuel avec électrode enrobée (MMAW) ;
  • Soudage à l'arc sous gaz avec électrode de tungstène (procédé GTAW), ou soudage TIG ;
  • Soudage à l'arc avec fil-électrode fourré (procédé FCAW) ;
  • Soudage à l'arc sous gaz avec fil-électrode plein (procédés GMAW, MIG et MAG) ;
  • Soudage plasma (procédé PAW) ;
  • Soudage à l’arc sous flux en poudre (procédé SAW) ;
  • Soudage par points ;
  • Soudage par friction ;
  • Soudage au chalumeau

Le procédé le plus répandu est le soudage GMAW/MIG/MAG, dans lequel un fil de soudage (métal d’apport) est acheminé d'une bobine vers le pistolet de soudage. La vitesse d'alimentation est variable, offrant un excellent contrôle, et le soudeur peut se concentrer sur la soudure elle-même. Il s’agit du type de soudage le plus utilisé, car il s’agit de la technique de soudage la plus facile à apprendre. De plus, les débutants peuvent produire des soudures solides et constantes qui nécessitent peu de travail de nettoyage. Bien entendu, le type de soudage dépendra avant tout du matériau sur lequel la soudure devra être effectuée.

Un soudeur en train de réaliser une soudure

Saviez-vous que, bien que dans la langue générale, soudage et soudure sont perçus comme des synonymes, dans la langue technique, on distingue les deux mots. Le soudage est l'opération d'assemblage, alors que la soudure est le résultat de cette opération.

Phénomène de contraintes

Durant le processus de soudage, de nombreux paramètres entrent en ligne de compte afin de créer une soudure adéquate ayant de bonnes propriétés mécaniques. D’ailleurs, le métal subit un choc thermique important. La zone affectée par la chaleur de soudage est appelée « zone affectée thermiquement » ou « ZAT ». À cet endroit, la microstructure du métal est altérée par la chaleur et des contraintes internes dans le matériel peuvent en découler. Ceci, dans certains cas, peut entraîner une diminution des propriétés mécaniques de l’assemblage.

Par conséquent, les métaux de base et d’apport, les paramètres de soudage, les traitements thermiques, les critères de conception utilisés (forces présentes, usage, caractéristiques du milieu, etc.) sont tous des éléments qui doivent être considérés afin de garantir que l’assemblage soudé est résistant et fiable.

Si l’un ou plusieurs de ces éléments ne sont pas respectés, des défauts tels que des fissures, des inclusions, une pénétration insuffisante, des contraintes internes, etc., peuvent en résulter et mener à un bris prématuré ou anormal de la soudure. Les conditions d’utilisation ou d’entreposage peuvent également exercer une influence sur la défaillance de la soudure.

Un exemple de défaillance de soudure

Une expertise de pointe

Une attention particulière et une documentation rigoureuse doivent être réalisées lors d’un soudage. En cas de soudures défaillantes, une analyse effectuée sur les lieux et en laboratoire permet de confirmer le mode de défaillance et de déterminer si un recours est possible.

Chez Origin, nos experts disposent d’équipements de préparation métallographique permettant d’effectuer des coupes transversales précises de soudures et du polissage, lequel révèle la microstructure des matériaux présents. De plus, des analyses chimiques ponctuelles peuvent également être effectuées sur les pièces afin de déterminer si l'alliage du métal ou de la soudure répond aux exigences et possède les propriétés physico-chimiques adéquates.

De plus, des examens par microscopie optique et, si requis, par microscopie électronique à balayage (MEB) qui permet de forts grossissements, sont effectués sur les préparations métallographiques ainsi que sur les faciès de rupture des pièces afin de comprendre et de déterminer le mécanisme du bris et la présence de défauts. Des contrôles non destructifs (NDT) ainsi que des analyses par microduretés peuvent également être effectués pour déterminer si des défauts et des contraintes sont présents dans la région de la soudure.

Un exemple de grossissement d'une microstructure d'acier au MEB

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À propos

Nicolas Roux-Garcia M. Sc., Candidat à la profession d’ingénieur
Expert en matériau, métallurgie et chimie
Ingénieur en devenir, Nicolas a su très rapidement prendre en charge plusieurs dossiers et examens pour notre département de matériau et métallurgie, où la demande de services ne cesse de croître.