Les contraintes résiduelles des tubes LSAW sont principalement dues à un refroidissement non uniforme. Ces contraintes résiduelles correspondent à la contrainte d'équilibre interne, en l'absence de force extérieure. Elles sont présentes dans les profilés laminés à chaud de différentes sections. Plus la section d'un profilé en acier est importante, plus les contraintes résiduelles sont élevées.
Bien que les contraintes résiduelles s'équilibrent d'elles-mêmes, elles influent néanmoins sur le comportement des éléments en acier soumis à des forces extérieures. Par exemple, elles peuvent avoir des effets néfastes sur la déformation, la stabilité et la résistance à la fatigue. Après soudage, les inclusions non métalliques présentes dans le tube LSAW sont comprimées en fines feuilles, ce qui entraîne un délaminage. Ce délaminage détériore considérablement la résistance à la traction du tube LSAW dans le sens de l'épaisseur, et des déchirures intercouches peuvent apparaître lors du retrait de la soudure. La déformation locale induite par ce retrait est souvent plusieurs fois supérieure à la limite d'élasticité, et bien plus importante que celle due à la charge. De plus, les tubes LSAW comportent inévitablement de nombreuses soudures en T, ce qui accroît considérablement le risque de défauts de soudage. Par ailleurs, les contraintes résiduelles de soudage au niveau des soudures en T sont élevées, et le métal fondu est souvent soumis à des contraintes tridimensionnelles, ce qui augmente le risque de fissuration.
Les cordons de soudure des tubes soudés à l'arc submergé en spirale sont disposés en spirale et sont longs. En particulier lors du soudage en conditions dynamiques, la soudure se détache du point de formation avant de refroidir, ce qui favorise l'apparition de fissures à chaud. La direction de la fissure est parallèle à la soudure et forme un angle avec l'axe du tube, généralement compris entre 30 et 70°. Cet angle étant proche de l'angle de rupture par cisaillement, les propriétés de flexion, de traction, de compression et de résistance à la torsion de ces tubes sont inférieures à celles des tubes soudés à l'arc submergé en spirale (LSAW). Par ailleurs, la présence de cordons de soudure en forme de selle ou de crête de poisson, du fait des contraintes de positionnement, nuit à l'aspect général. Il est donc impératif de renforcer le contrôle non destructif des soudures SSAW afin de garantir leur qualité. À défaut, l'utilisation de ces tubes dans les structures métalliques critiques est déconseillée.
Date de publication : 13 juillet 2022