Etude du comportement en fatigue des joints soudés sur les aciers pour pipeline API 5L

Abstract

Cette thèse s’intéresse au comportement mécanique et à la tenue en fatigue des soudures réalisées sur les pipelines en acier API 5L X42. L’objectif principal est d’évaluer la capacité de ces soudures à supporter les sollicitations rencontrées en service et d’identifier les paramètres qui influencent l’initiation puis la propagation des fissures. Trois volets ont été étudiés : les essais de traction, les essais de fatigue et la modélisation numérique sous Abaqus. Dans un premier temps, des essais de traction ont été menés sur des éprouvettes prélevées dans deux tronçons de pipe l’un soudé et l’autre non soudé découpés perpendiculairement au joint. Les zones étudiées incluaient le métal de base, le métal d’apport et la zone affectée thermiquement. Ces essais ont permis de caractériser les propriétés mécaniques locales, de mettre en évidence l’influence du cycle thermique de soudage sur le comportement du matériau et de repérer les zones les plus vulnérables à une perte de performance. Le second volet a porté sur des essais de fatigue effectués sous différentes amplitudes de chargement afin de reproduire, de manière réaliste, les conditions de fonctionnement des pipelines. Enfin, une simulation numérique a été réalisée à l’aide d’Abaqus pour reproduire la réponse en traction des joints soudés. Ce modèle numérique a contribué à identifier les zones sensibles, à estimer la durée de vie des soudures et à conforter les observations issues de l’expérimentation. Les résultats obtenus démontrent que la combinaison d’essais mécaniques et de modélisation numérique constitue une approche pertinente pour évaluer la fiabilité des soudures dans les pipelines en acier API 5L et pour proposer des pistes d’amélioration des procédés de soudage.