Analyse statistique des défauts trouvés dans les joints soudés multicouches utilisés dans la fabrication de turbines hydroélectriques

Résumé

L’évaluation de la résistance à la fatigue du matériau de soudure dans les roues de turbine hydroélectrique se pratique sur des éprouvettes. La question de savoir si les joints de soudure et les éprouvettes utilisées pour les tests peuvent présenter approximativement des résistances similaires en fatigue se pose, vu que les procédés sont différents. Le joint résulte d’un soudage multicouche avec un apport de métal 410NiMo. Les éprouvettes sont usinées à partir d’un brut du métal de soudure déposé en plusieurs couches sur un substrat. Ce mémoire suggère une méthode pour comparer les matériaux de ces deux procédés, dans une perspective de vérifier si les deux traitements ont des qualités similaires. La méthode proposée se base sur les meilleurs modèles d’approximation des tailles de défauts extrêmes trouvés dans les matériaux. Une méthodologie expérimentale par l’imagerie à rayons X pour chaque cas a été mise en oeuvre pour investiguer et quantifier les défauts. L’analyse d’images 2D de radiographie des tranches a servi pour quantifier les défauts dans le matériau du joint en T, à cause du fait que ces dimensions sont relativement grandes et que sa forme comporte des arêtes vives compliquant l’analyse 3D. Pour les éprouvettes de fatigue de forme cylindrique, la tomographie a produit des images 3D des spécimens qui ont été projetées en images 2D pour la quantification des défauts. L’analyse statistique des valeurs de la racine carrée des surfaces projetées des pores collectées s’est basée sur la théorie des valeurs extrêmes. Des modèles de distributions des valeurs extrêmes généralisées et de Pareto généralisée ont conjointement été explorées. Trois critères ont permis de sélectionner un modèle pour simuler les valeurs extrêmes dans chaque cas. Le modèle gagnant devrait être validé par les tests statistiques de Kolmogorov-Smirnov et d’Anderson-Darling, et jugé performant par les calculs de la racine carré des erreurs quadratiques moyennes et du coefficient de détermination. Puis, celui-ci devra réaliser une très bonne approximation des valeurs expérimentales les plus extrêmes et enfin minimiser les intervalles de confiance des prédictions. Les modèles GPD à seuil élevé à 91 % des données pour le joint en T et GPD à 88,1 % pour les éprouvettes de fatigue ont été retenus. La principale conclusion de cette étude est que les deux procédés pourraient statiquement être proches en considérant la taille des gros pores lorsque le volume de matériau de soudure est inférieur à 200 μm. La différence serait cependant plus significative pour des volumes plus grands.

Date	20 août 2021
langue originale	Français
Établissement diplômant	École de technologie supérieure
Superviseur	Philippe Bocher (Directeur(-trice))