DEFINITION AND MANUFACTUREOF FORGINGS USED IN

WELDED CONSTRUCTIONS

Presented byP. F. MARTIN

and R. BOUDOTSOCIETE des FORGES

and ATELIERS du CREUSOT

niernotional foroino conference 1007

Preprint of paper to be presented before the International ForgingConference to be held in She Teld England, in Seprember 1967

Not for Publication

RAS/MJM

Synopsis

For the successful production of welded components.:.

it is essential to have close co-operation between

metallurgist, forgemaster, welder and user.

The base materials for welded constructions mustto'

be of carefully selected compositionhaving in mindrn

ultimate service temperature and conditions, and weldabiiity.

The carbon content is usually of the order.of...210, and

hardenability increased by alloy additions. The correct

choide may be the result of small test casts, supplemented

later by full scale testing of a pilot fabrication. Type

steels and corresponding properties are given. In

hardenable steels the final mechanical properties will be

detsrmined by the combined effect of the tempering and

stress relieving operations, and it is suggested that the

intermediate properties after tempering are relatively unimportant

in those cases where the fabrication is to be stress relieved.

In .simulated heat treatments it is important that the rate of

cooling after stress relieving should be ad for-the fabrication

because of the temper embrittling effect.

Areas of major axial carbon segregation are avoided in

the welding area, by hot piercing in the case of hollow forrings,

and by positioning the.weld-towards . the periphery in the case

of upset disc forgings. In the caseof plate or cross-gra_ned

Eisc forgings the highest carbon from the top of the ingot, is

at mid thickness, and at the periphery . An assembly consisting

of holl6w forgings welded together end to end gives symmetrical

carbon segregation, whereas a similar assembly of formed plates

with longitudinal welds does

16th August, 1967

Definition and Manufacture of ForgingsSubsequently Used in Welded ConstructionB P. F. Martin and R. Boudo

1.

1

In order to reduce the cost of . testing hollow

components two methods are suggested for avoiding the

extra length of base material needed for. tests (a) by

welding on a mild steel extension prior to heat treatment

as a means of eliminating "end .effect" at the test position

and removing it prior to cutting the tests, (b) biseparately

treating test blocks. Very careful regulation of the heat

treatment temperature to ensure uniformity throughout the

fabrication or forging, coupled with tests at one end only

using method'(a), are proposed as an alternative to a multiplicity

of tests.

It is important that the edges or chamfers to be welded

should be sound, and thisis verified by non-destructive

testing. Building up by welding . and repair of small

superficial defects are proposed as acceptable procedures

which would reduce costs. The various merits of welded,

monobloc, and shrunk on turbine rotors and passible future

developments in the production of welded hollow bodies are

outlined.

Synopsis of Paper entitled

"tefinition and Manufacture of Forgings'Subsequently Used in Welded Construction"By P. F. Martin and R: Boudot, Societe desFor es et Ateliers du'Creusot CErancei.

For the successful production of welded components,it is essential to have close co-operation betweenmetallurgist, forgemaster, welder and user.

The base materials for welded constructions mustbe of carefully selected composition having in mind theultimate service temperature and conditions, and weldability.The carbon content is usually of the order of .203Ç andhardenability increased by alloy additions. The correctchoice may be the result of small test casts, supnlementedlater by full scale testing of a pilot fabrication. Typesteels and corresponding properties are given. Inhardenable steels the final mechanical properties will bedetermined by the combined effect of the tempering andstress relieving operations, and it is suggested that theintermediate properties after tempering are relativelyunimportant in those cases where the fabrication is to bestress relieved. In simulated heat treatments it isimportant that the rate of cooling after stress relievingshould be as for the fabrication because of the temperembrittling effect.

Areas of major axial carbon segregation areavoided in the welding area, by hot piercing in the case ofhollow forgings, and by positioning the weld towards theperiphery in the case of upset disc forgings. In the caseof plate or cross-grained disc forgings the highest carbon

- from the top of the ingot, is at mid thickness, and at theperiphery. An assembly consisting of hollow forgingstogether end to end gives symmetrical carbon segregation,whereas a similar assembly of formed plates with longitudinalwelds does not.

In order to reduce the cost of testing hollowcomponents two methods are suggested for avoiding theextra length of base material needed for tests (a) bywelding on a mild steel extension prior to heattreatmentas a means of eliminating "end effect" at the test positionand removing it prior to cutting the tests, (b) by separatelytreating test blocks. Very careful regulation of the heattreatment temperature to ensure uniformity throughout thefabrication or forging, coupled with tests at one end onlyusing method' (a), are proposed as an alternative to amultiplicity of tests.

Itis important that the edges or ch§mfers to bewelded should be sound, and this is verified by non-destructive testing. Building up by welding and repair ofsmall superficial defects are proposed as acceptableprocedures which would reduce costs. The various meritsof welded, monobloc, and shrunk on turbine rotors and .possible future developments in the production of weldedhollow bodies are outlined.

SOCIETE des FORGES

et

ATELIERS du CREUSOT

DEFINITION et FABRICATION de PIECES FORGEES

UTILISEES ENSUITE DANS des CONSTRUCTIONS SOUDEES

PF. MARTIN et R BOUDOT

CONGRES INTERNATIONAL de la

GROSSE FORGE

SHEFFIELD 1967

Des progres tres sensibles ont ete realises depuis une vingtained'annges dans le domaine du soudage. Ils interessent å la fois lasoudabilite des materiaux, la technique de soudage (procedes, conditionstechnologiques, metaux d'apport) et les methodes de contrgle. En outre dufait du nombre de plus en plus grand de constructions soudees, nouscommenpons a avoir une bonne experience de leur comportement en service,.juge satisfaisant. En mgme temps les dimensions des machines et desinstallations n'ont fait qu'augmenter ce qui justifie le developpement deselements obtenus par assemblage. Les pieces de forge ne font pasexception è cette regle.

D'une fapon generale les constructions soudees sont realisees enAtoles et en profiles. Mais pour les equipements lourds, l'epaisseurresultant du calcul depasse parfois assez largement l'epaisseur maximalPdes tales

que permettent d'obtenir les laminoirs A cage quartoexistants, si l'on desire en meme temps avoir une tres haute qualitg. Leprocede d'étirage sur mandrin permet de realiser dans de bonnes conditionsdes pieces de forme annulaire ou tubulaire de forte epaisseur nominale etdont le rapport gpaisseur sux diametre peut gtre tres eleve; seulsubsiste alors l'assemblage bout å bout. Parmi les fabricationsinteressees par ce procede on peut citer les corps sous pression, enparticulier les cuves et les pressuriseurs des rgacteurs nude-sires,fabrications qui ont dejå fait l'objet de plusieurs communications auxCongrås de la Grosse Forge les plus recents å PARIS en 1963 et å BERLINen 1965 (1) (2). Mais c'est peut gtre dans le domaine des grosses piecesde revolution que se manifeste le mieux l'alliance entre les deux procgdesde forgeage et de soudage, dans le cas par exemple des rotors de turbineconstitues de disques et de bouts d'arbres, fabrication dont a parle M.CAPLAN lors de la premiere Confgrence sur la qualite et les essais des -pieces de forge en aciers ferritiques å BUXTON en Avril 1965 et mise enoeuvre par plusieurs firmes du continent (3).

Le troisieme domaine est celui des plaques de tres forteepaisseur travaillant de fapon statique mais soudees sur leur pourtour,qu'elles soient utilisees planes ou apres un formage å chaud.

Nous sommes donc conduits å se-parer les fabrications forgeesdestinees å des constructions soudees en deux classes distinctes lespieces forge-es sur mandrin et les pieces forgges par refoulement ouecrasement. Leur point commun est le choix de l'acier qui doit allierune soudabilite satisfaisante å des proprietes mgcaniques aussi eleveesque possible. Nous diviserons notre expose en deux parties : — le choixdes materiaux

12 — DOMNEERS DU PROBLEME —

— les caracteres particuliers du forgeage dans

le cas de ces pieces.

s'agit en general de pieces epaisses (quand elles sontamenees a remplacer les tgles) ou relativement massives. Pour desraisons de securite d'emploi leurs caracteristiques doivent gtre aussihomogenes que possible et les calculs seront bases sur les plus faibles.Par ailleurs obtenir avec une nuance donnge les caractgristiques lesplus elevees possibles permet de reduire les epaisseurs, donc le poidsqui est un handicap å tous les stades : fabrication, transport, montage,importance de l'infrastructure.

On choisit dans ce but des aciers ayant une "penetration detrempe" suffisante utilises avec un traitement de trempe et revenu.

L'autre particularitgest le fait que les pieces subiront en,general un ou plusieurs revenus de detensionnement apres soudage quipeuvent modifier les caractgristiques micaniques.

Si l'on met å part le cas des pieces en acier austenitique,les structures recherchees sont habituellement du type bainitique ; ellerealisent un compromis entre une soudabilite encore correcte, descaracteristiques glevges et une assez grande stabilitg quand on faitvarier soit le diametre, soit les conditions de refroidissement despieces. Pour obtenir cette structure sur les aciers traites, la teneuren carbone devant en outre rester limitee pour ne pas conduire å unetrop grande fragilite de la zone affectee par la chaleur, les elementsd'alliage sont necessaires ; ils sont choisis en general pour deuxraisons : - leur capacite å augmenter la trempabilite

- des effets propres comme l'augmentation de la resistanceau fluage (molybdene, chrome) ou la resilience auxtemperatures inferieures å - 50°C (nickel).

La limite supgrieure de la teneur en carbone depend beaucoupdes conditions de mise en oeuvre. La limitation est plus stricte pourles constructions qui seront realisees sans prendre de tres grandesprecautions (sur chantier notamment) que pour celles realisees entiere-ment en atelier dans des conditions tres bien surveillges et maTtriseesmais generalement difficiles. C'est ainsi que cette teneur peutatteindre 0,25% pour les rotors soudes alors que les limites habituellessont 0,18 ou 0,20% (parfois 0,22%). Le recours a des procgdes desoudage speciaux tels que le soudage vertical montant sous laitierelectroconducteur, la fusalurgie ou le soudage avec beurragepreliminaire permet d'elargir la notion de soudabilite. Un aspectimportant est ggalement la possibilitg de contraler efficacement lessoudures, les risques pouvant gtre pris au cours de la realisation desjoints etant d'autant plus limites 5ue leur contrgle sera ensuite plusdifficile et risquerait de laisser echapper certains defauts.

20- - DEFINITION de la COMPOSITION et du TRAITEMENT THERMI UE -

Il y a entre les diffgrentes phases de la fabrication et lescaractgristiques des pieces une dependence etroite qui peut gtreschematisge par le tableau suivant

ELABORATION

Limitation du carbone

Additions d'elementsd'alliage

Caracteristiquesmgcaniques"possibles"

. Bureau d 'etudes

Epaisseur

mecaniques

FABRICATION

Traitement thermique despieces unitaires

Revenus de detensionnement

TABLEAU I

- 3 -

Bien entendu la relation entre les caracteristiques mgcaniqueset l'epaisseur, ainsi que la connaissance de conditions d'emploiparticuliåres ne peuvent etre obtenues que par un contact tres etroitavec le bureau d'études mgcaniques qui etablit le projet de construction.Ce dialogue nous paratt plus important encore dans le cas des acierssoudables que pour les fabrications habituelles.

Compte tenu des conditions d'emploi et des references enter-ieures, dens la plupart des cas l'allure generale de la nuance estrapidement fixee : aciers au carbone-manganese, au chrome-molybdene, aunickel... Sous la pression du bureau d'etudes le metallurgiste vachercher å obtenir les caracteristiques de traction les plus elevåespossible compte tenu de la limitation du carbone et des possibilites detraitement. Le traitement optimal gtant defini et un minimum etantarrete pour le ou les revenus de detensionnement, il faut s'assurerdes caracteristiques qui pourront etre obtenues.

Ceci se fait en general å deux stades

- une etude å caractere particulier, sur quelques coulees d'essai, enreproduisant les traitements industriels,

- l'examen de l'ensemble des resultats obtenus avec une fabricationdonnee du meme type ou une fabrication-pilote.

/Nous en avions donne un exemple trs detaille aux Journees de

la Grosse Forge 1965 å PARIS,pour l'etude d'une nuance soudable auManganese-Molybdene pour les viroles et brides des cuves de reacteursnucleaires å eau sous pression (4). Il faut insister sur l'efficacitgde l'examen a posteriori des resultats obtenus lors d'une fabrication.Il permet clef:sire des extrapolations dont les donnees sont au moinsaussi dires que celles des etudes en laboratoire. Celå peut etreapartir de fabrications de ekes (extrapoler vers des epaisseurscroissantes) ou de pieces non soudable (extrapoler vers des compositionsa teneur en carbone plus. basse). La determination de formulesd'equivalence d'effet sur les caractgristiques mecaniques de facteursde fabrications tels que la teneur en carbone et en eleMents d'alliage,la vitesse de trempe, les conditions de revenu, permet de prevoir assez

Asurement quelle sera la composition adequate.

Les compositions-types que nous rencontrons le plus frequemmentpeuvent etre reportees dans un plan "Caracteristiques de traction å latemperature ambiante - Temperature de transition des ruptures fragiles-ductiles, (exprimee par exemple par la tempgrature pour laquelle laresilience Charpy V a une valeur minimale donnee") (Tableau 2). Dansla partie haute de ce graphique figurent les aciers ayant une temperaturede transition assez elevge : ce sont aussi ceux qui sont employes åhaute temperature et, pour etre complet il faudrait donner desindications sur leur limite elastique E0,2 å differentes temperatures,valeur sur laquelle s'appuient frequemment les bureaux d'etudes. D'unefar: generale iJ paratt encore difficile de garantir en date temps surdes pieces epaisses, une bonne rgsilience et des caracteristiques detraction eleveeså haute temperature ou un bon comportement au fluage.Deux des raisons metallurgiques sont que les structures å grainfinetlet teneurs elevees en nickel sont en meme temps favorableså l'obtentiond'une bonne resilience mais defavorables pour la tenue å chaud.

Le traitement thermique est generalement une trempe (a l'eauou å l'huile, par immersion ou par aspersion) s ivie d'un revenu.faut noter å ici la tendance encore largement repandue d'effectuer cerevenu å une tempgrature assez (levee pour qu'il stabilise lescaracteristiques de traction et que les revenus de detensionnement

- 4 -

apres soudage donnent un effet de relaxation suffisant sans modifier cescaracteristiques de fapon sensible. De plus en plus ce parti-pris seraprobablement remis en cause : pourquoi le revenu fait par le forgerOnet les revenus de detensionnement ne seraient-ils pas combings de lafa9on la plus astucieuse pour permettre de realiser la soudure sansdefauts et d'obtenir les caracteristiques recherchees sur l'ensemblefini, mgme si les caracteristiques obtenues å un stade intermediaire neleur sont pas identiques? Celå suppose evidemment une excellentecollaroration entre le metallurgiste et le soudeur qui, si elle estdifficile dans le cas de fabrications de tales standard, doit gtre treslargement recherchee pour des fabrications particuliåres come les piåcesforgees soudges. Au stade de l'gtude ou de la caracterisation desKroduits pour leur recette, les revenus des deux types peuvent cependantetre groupes dans un revenu unique en prenant bien soin de le fairesuivre d'un refroidissement comparable aux refroidissements industrielspour eviter d'etre surpris en fabrication par une deterioration descaracteristiques par une fragilisation de revenu dont on n'aurait pastenu compte au niveau du laboratoire.

La temperature de revenu est donc actuellement fixee en tenantcompte de la temperature minimale de detensionnement, definie elle-mgmeåpartir de l'experience et des essais de relaxation des contraintes.Si cette temperature est de l'ordre de 580°C pour les aciers contenantpeu ou pas d'elements augmentant la resistance au fluage elle est parcontre plus elevee pour les aciers de fluage au chrome-molybdene. Dansce cas la temperature de revenu ne peut atre que rarement inferieure å700°C. Le refroidissement apres revenu de detente est dengralement faitau four (detensionnement global) ou sous matelas protecteurs (dgtensionne-ment local) : il est done lent et frequemment de l'ordre de 500C/heure.Toutes les etudes faites durant ces dernieres annges montrent qu'enl'absence d'adoucissement sensible du metal, les revenus de detensionne-ment sont susceptibles de provoquer une fragilisation soit reversible,soit irreversible qui impose finalement d'etudier l'acier pour qu'ilpresente des caracteristiques satisfaisantes dans l'etat obtenu aprZstous les revenus et de le caracteriser dans cet etat.(5)

20 - PARTICULARITES de la FABRICATION des PIECES our SOUDAGE

Nous distinguons les particularites relatives aux pointssuivants: la forme des pieces, les methodes de forgeage et les conditionsde contrale (essais mgcaniques, essais non destructifs, ggometrie et statde surface).

A - PARTICULARITES de FORM -

Deux classes couvrent la plupart des cas rencontrgs : les pieces3ercees å chaud ou å froid, forgges sur mandrin par bigornage ou paretirage et les pieces forgees par ecrasement ou refoulement.

Les pieces du premier type sont des viroles (gpaisseur faiblepar rapport eu diametre et å la longueur) ou des brides (gpaisseur fortepar rapport a la hauteur). Elles sont en generaldes elements de corpscreux qu'il s'agisse de rgservoirs sous pressioh, de corps de synthesechimique ou de cuves de reacteurs nuclgaires Les secondes peuvent gtresoit des fonds et des elements de couvercles eventuellement emboutis åchaud, soit des disques ou des bouts d'arbres.

Nous n'avons pas considere le cas des pieces massives, engeneral de re'volution, destineesåetre soudees par fusalurgie ou par leprocgde sous laitier glectroconducteur.

- 5 -

B - PARTICULARITES de FORGEACE -

Les fabrications de pieces forgges sur mandrin ou de disques

ont dejà fait l'objet d'exposea trås nombreux. Nous insistons ici surquelques points importants sous l'aspect "soudage"

a) La deformation du lingot par forgeage permet soit d'eliminer(pergage a chaud) soit de localiser hors des zones soudees (disques) lesregions du lingot ou la teneur en carbone est relevee par l'effet desegregation majeure c'eat-å-dire la region axiale situee sous lamasselotte.

Le croquis joint qui donne les dimensions des ebauchesecrasees par rapport au diamåtre du perpage montre qu'on glimine le mgtalsitue entre l'axe et le quart du rayon (Figure 1)., Dans ces conditionsla paroi interieure devient la partie la plus segregee mais cettesegregation n'est, en valeur relative, que le tiers environ de ce qu'elleest dans l'axe. Compte tenu de l'augmentation de la segregation avec lepoids du lingot bien qu'il faille un lingot beaucoup Plus lourd pourobtenir une.virole forgee qu'une virole formee d'une t8le cintrge soudge,a poids de virole egal, la teneur en carbone maximale est du mame ordresur les deux produits. Mais pour la tale elle est obtenue å miLiapkisseuret c'est, pour les soudures epaisses, la region la plus delicate.

On notera (figure 2) que dans le cas des pieces forgees c'estun joint circulaire qui est affecte et que l'on peut faire coincider deuxextremitgs "Tete" donnant un joint symetrique alors que pour les tZles:

- ou il faut prendre deux demi-viroles (avec deux joints longitudinaux)

- ou il faut souder l'extremite "t8te" avec l'extremite "Pied", la zonesegregee se trouvant a mi-epaisseur du joint longitudinal.

La construction en viroles forgees presente donc une symetriede revolution parfaite sous reserve que le pergage soitexecutedansd'excellentes conditions. Une empreinte BAUMANN faite sur un noyau deperpagea chaud realise sur un bloom ayant accidentellement flambe lorsde l'ecrasement montre bien que la region segr(gee risque d'etre maleliminee si_l'on ne prend pas les precautions suffisantes au moment del'ecrasement du bloom et du pergage (Fig. 3).

b) Dans le cas des piecesecrasees la zone segrggee se trouve aucentre et laperipherie dans laquelle sont habituellement usines leschanfreins de soudage a exactement la composition de la coulee de depart.L'avantage est ici encore superieur å ce qu'il est pour les virolesla fabricationa partir de tc3les fatten effet obligatoirement apparattrela regionmediane de la t8te du lingot sur une zone de la peripherie dudisque, et a mi-epaisseur (Figure 4).

Cette solution presente en plus l'avantage de donner desebauches relativement proches de la piece finie gråce å l'utilisationdu marteau-tournant et du bondard. Des attentes de tubulures ou destrous d'homme peuvent ainsi etre obtenus directement par forgeage alorsque dans les techniques habituelles il faut realiser de delicatessoudures encastrees (Figure 5).

c) D'une fapon generale les pieces en cause sont issues delingots de fort tonnage et realiser leur ecrasement dans de bonnesconditions implique que l'on utilise des moyens de chauffage, demanutention, de forgeage et de traitement suffisemment puissants. Dansle cas des viroles et des brides un handicap supplementaire est celuide leur encombrement Enfin, il faut noter la necessite de disposer

d'outillages caracteristiques de ces fabrications (en particulier lesmandrins et les bondards).

C - CONDITIONS d'ESSAI -

- Essais mecanicues -

Les caracteristiques å determiner ne sont pas differentes decelles des autres pieces. 11 importe par contre d'insister sur laposition de prelevement des eprouvettes.

Cas des viroles for 'es sur mandrin

On peut chercher å appliquer intggralement la norm ASTM A370 et respecter la regle (T ,1/4 T) qui impose qu'aucune eprouvette nesoit situeea une distance des bords de la piece inferieure å l'epaisrurT et qu'elle soit prelevee non pas en peau au quart de l'(paisseur ( .zr. ).Il faut alors faire des chutes tres importantes, d'autant plusimportantes que la piece est plus 6paisse ce qui represente une perteconsiderable.

Nous sommes donc amenes a soutenir l'une des deux propositionssuivantes

a) solution ossible des maintenan • Les hrouvettes sonteffectivement picelevees sur la piece apres traitement, au quartde l'epaisseur mais pour eviter l'"effet de bord" on soude sur la... .piece dans la region des prelevements un bloc qui peut gtre mgmeen acier ordinaire (Figure 6). C'est un eleMent de couronneayant sensiblement le mgme rayon que la piece et de section T x T,T etant l'epaisseur de la piece.

b) solution å gtudier : elle consisteraa reproduire le traitementcomplet en laboratoire sur de petits echantillons preleves parexemple au moment du forgeage. Ceci implique que l'on connaissebien tous les facteurs provoquant une variation des caracteristiques,que l'on soit sgr du traitement realise en atelier.

Combien faut-il faire de prelevements Bur le pourtour de lapiece et faut-il en faire aux deux.extremites? Le choir de la solutionb repondrait par lui-mgme å ces deux questions car il sous-entend quele traitement est identique en tous les points de la piece. Si 'Pon seramene aux fabrications de fåles, un seul coupon est en general prelevgsoit sur la tgle brute soit comme tgmoin de soudage å l'extremite dujoint longitudinal Nous pensons actuellement qu'il vaut mieuxsurveiller le traitement de fagon tres soigneuse (avec eventuellementdes couples soudes sur la piece) et rggler la marche du four enfonction des gcarts obtenus.que de verifier å posteriori l'homogeneitedu traitement par de nombreux prglevements : la aolutipn proposeeestdonc un ou deux prelevements dU type a) å une seule extremit6.1doit gtre choisie en fonction du mode de fabrication et de la place dela piece dans l'ensemble de la construction.

Cas des ieces ecrasees

Des surepaisseurs sont generalement prevues, d.eins lesquellesseront faits les prelevements. On remarque que dans ce cas, la comparaisonavec les teles n'ayant jamais gte faite, le forgeron n'a pas å appliquerla regle (Tl l/4T) et que les prelevaments sont faits souvent beaucoup pluspres de la surface.

On retrouve la meme conception dans le cas des brides epaisses.

20 - Examens non destructifs -

Dans toute construction soudge une attention particuliere estportee å la sante du metal de base dans la region des chanfreins desoudage A la fois paroeque des dgfauts risqueraient de daner le soudagelui-melle et parce que l'on ne saurait plus ensuite les distinguer de ceuxqui pourraient etre dus a l'operation de soudage. Pour lea.pieces forgeescomme pour les tales ce sont donc les extr6mites 5ui sont a examiner avecattention ; tels que sont les lingots il s'agit generalement du metal lemeilleur de la piece du point de vue de la sante interne

- pour les pieces creuses, la region axialea ete gliminge (veinessegregees en zone "fete" et inclusions oxydees en zone "pied").

- pour les pieces gcrasees, les chanfreins sont sur les extremitgacorrespondent å la peau exterieure du lingot.

Meme lorsque les lingots ne sont pas coulee' sous vide, leforgeage conduit å maintenir longuement le metal a haute temperature ce (qui permet d'assurer une diffUsion de l'hydrogene que ne donne pas lagamme habituelle de laminage et ceci permet d'eviter beaucoup plussgrement les defauts du type "flocons" et "fissures de segregation".

Dimensions

Le fait, que, par definition, l'acier utilise soit soudable,c'est2a-dire tel que moyennant certaines precautions on puisse augmenterles dimensions de la piece par apport d'un metal stranger rendparfaitement licites les procgdes de rechargement et de reparation parsoudage. La reparation de zones de dimensions et de profondeur limiteasavec un metal homogene au metal de base permet en particulier de courirle risque d'avoir eventuellement en quelques points,darke epaisseur unpeu inferieurea celle du plan . Ceci peut resultar en particulier dufait qu'une crique, par exemple, se serqt produite pUr la piece deforge celle-ci n'ayant qu'une faible surepaisseur par rapport 1 lapiece finie. Ce point est tres important ; toute reduction dessurepaisseurs se traduit en effet par un gain sur le poids et ladimension du lingot donc sur le prix de la piece et la capacitg desequipements lorsqu'on approche d'une limite. Ceci est valable aussidans le cas oå la piece prgsenterait des inclusions superficielles quel'on jugerait preferable d'gliminer et de rgparer compte tenu desconditions de travtil de la piece.

Il faut noter par contre que lespiecesbrutes de forge dagrandes dimensions n'ont pas en general une precision geometriquesuffisante pour etre utilisges telles quelles en fabrication ; on passedone& habituellement par un usinage d'ebauchage qui permet alors d'obteni5.aune precision nettement superieure å celle de la chaudronnerie classique.

- 8 -

A° - AUTRES PROCEDES DERIVES OU CONCURRENTS -

Les pieces tournantes forgees et soudges sont en concurrenceavec les pieces massives qui constitUent la fabrication traditionnelleet les pieces composites realise-es pår frettage de disques stir un arbre.Le premier procede est limite par la capacitg des gquipements de forgeageet de trempe ; le second a le mgrite de ne pas imposer le choix d'unacier soudable, par contre les pieces sont soumises å un regime decontraintes tres severe.

Pour les corps creux, les brides forgees ne pourront guereetre remplacees par d'autres systemes. Mais pour ces pieces comme pourles viroles on peut voir se developper le forgeage de pieces couleesavec un trou soit que l'on utilise un veritable lingot creux coule enlingotiere soit que l'ebauche annulaire soit moulee en sable. Leforgeage lui-me‘me est dans certains cas complete ou remplace par unlaminage circulaire mais ses possibilites restent actuellementrelativement limitges. Il faut enfin ne pas se cacher que lafabrication traditionnelle des viroles et des fonds å partir de t'Olesmassives rispe de se developper si l'epaisseur des tales augmente ainsique les procedes multicouches qui font eux appel å des produits dedepart plus minces pour la partip cylindrique sans tubulures.Maupentation de dimensionsdes,:ponstructions peut d'ailleurs passer parla realisation de pieces forgeesi soudees alors longitudinalement, cequi serait par exemple le cas de brides fortees de trois secteursforges et cintres de 120 degrgs, soudgå entre eux pour constituer une. piece circulaire,

CONCLUSIONS

Les pieces forg6es soudees ont etgpour une bonne partresponsables du dgveloppement des aciers trempgs et revenus utilisesdans les fortes epaisseurs. Ces fabrications paraissent devoir sedevelopper. Cele ne sera cependant possible qu'aux conditions suiVants

1 - Il faut un excellent accord entre le mgtallurgiste, le forgeron,le soudeur et l'utilisateur. Ceci doit permettreåchacun de bienconnattre les progres en cours sur les aciers soudables, les metauxd'apport, la technologie du soudage et les contrgles.

2 - L'etude et le dessin des pieces doivent gtre faits en fonction desoperations de soudage qui seront realisees.

3 - La qualite des pieces doit gtre adaptee aux exigences de lafabrication flees å son emploi

- tenir compte de l'absence de soudures longitudinales

- limiter les pertes dues aux prelevements pour essais

- effectuer les con-Likes necessaires mais non surabondants

- tolerer aussi bien certaines surepaisseurs que certains defournis(pouvant gtre si necessaire recharges) pour s'aligner sur lesfabrications chaudronnees habituelles.

Ceci doit permettre de maintenir le prix de revient de cettetechnique dans des limites convenables.

4 - Les possibilitgs des forges en dimensions et en tonnage doiventtoujours se situer au-derh de ce que peuvent donner les procedesclassiques.

A ces conditions les forgerons disposent, avec le soudage,d'une technique susceptible de favoriser largement le dgveloppement deleurs fabrications.

REFERENCES

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Forged components for the nuclear reactor pressure vessel atthe SENN power Station.

J.I.S.I., Special Report no 69, 1961, p. 257-270

2 - W. BROHL

Werksto2fragen beim Bau des Druckgefesses fgr einen wassergekahltenKernreaktor (Verlag Stahleisen MBH, Dasseldorf 1966 - p.53-62).

2 - M.C. CAPLAN

Fabrication of rotors - CEGB, Report on first Conference on thequality and testing of ferritic Steel Forgings, 13/14 April 1965.

- PF. MARTIN,-J. JAVELLE et P. BASTIEN

Acier soudable au manganese - nickel - molybdene - Etude de lanuance et realisation de grosses pieces forgees "Journgesinternationales de la Grosse Forge PARIS 27/29 mai 1963" p.127-148(Chambre Syndicale de la Grosse Forge Franpise, PARIS 1964.

2 - PF. MARTIN, C.ROQUES ET P. BASTIEN

Etude de la fragilisation d'aciers soudables au manganese -molybdene au cours des revenus de detente aprs soudage.Rev. de Retell. OCT. 1962 p. 829-843

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16.6

INTRODUCTION

SUMMARY

1 - Data concerning the problem

2 - Definition of the composition and of the heat treatment

3 - Peculiarities of manufacture of the parts for welding purposes:

Peculiarities of shape

Peculiarities of forging

Conditions of testing

- mechanical tests

- non-destructive tests

- dimensions

4 - Other derivative or concurrent processes

CONCLUSION

SOMMAIRE

INTRODUCTION

1 - Donnees du probreme

2 - Definition de la composition et du traitement thermique

3 - Particularites de la fabrication des pikes pour soudage

Particularitgs de forme

Particularites de forgeage

Conditions d'essai

- Essais mgcaniques

- Examens non destructifs

- Dimensions

4 - Autres procedes derives ou concurrents

CONCLUSION

INTRODUZIONE

CONCLUSIONE

SOMMARIO

1 - Dati riguardanti il problema.

2 - Caratteristiche della composizione e del trattamento a caldo.

3 - Particolarith di fabbricazione delle parti da saldare.

Particolari di forma.

Particolari di forgiatura.

Collaudi

- Collaudi meccanici.

- Prove di resistenza senza rottura.

- Verifica delle dimensioni.

4 - Altri processi derivati o collaterali.

E.inleitun

Schlussfol erun

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1 - Das Problem betreffende Angaben

1 - Bestimmung der Zusammensetzung und der Wirmebehandlung

3 - Besonderheiten der Herstellung von Teilen für Schweisszwecke:

Besonderheiten der Formgebung

Besonderheiten der Schmiedung

Bedingungen der Nachprtifung

-

Mechanische Prilfungen

- Nichtzerstbrende Prilfungen

- Raummasse

4 - Andere nachfolgende oder gleichzeitige Arbeitsvorgange