LES RÉPLIQUES MÉTALLOGRAPHIQUES

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

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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


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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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Méthode non destructive

Facilité de mise en œuvre sur site, équipement portatif légerRapidité d’exécution et d’exploitation, possibilité de diagnostic sur site






LIMITE

Examen de surface


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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





LIMITE

Examen de surface


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Méthode applicable sur un grand nombre de matériaux Conservation de la réplique




LIMITE

Examen de surface


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Conservation de la réplique Qualité de l’examen équivalente à une préparation de laboratoire



LIMITE

Examen de surface


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Qualité de l’examen équivalente à une préparation de laboratoire Méthode applicable sur des surfaces planes ou incurvées


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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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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Examen micrographique de la zone fondue (Objectif 100X)Examen sur coupe Examen sur réplique

(Après métallisation)Examen sur réplique

(Avant métallisation)


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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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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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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”

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