Comment inspecter les boulons à haute résistance ?

L'inspection des boulons à haute résistance est un processus de contrôle qualité essentiel pour garantir qu'ils répondent aux normes spécifiées (telles que ASTM A325, A490 aux États-Unis, ou ISO 898-1L'inspection est conforme à la norme IEC 7410-2 (internationale) et peut supporter en toute sécurité les charges prévues. Elle se divise en trois grandes étapes : contrôle des matériaux et des dimensions, essais des propriétés mécaniques et vérification des performances et de l'installation.

1. Inspection des matériaux et des dimensions

Il s'agit de la première étape de contrôle, qui consiste à vérifier les caractéristiques physiques et visuelles du boulon.

• Inspection visuelle :
• Défauts de surface : Vérifiez la présence de fissures, de coutures, de plis, de bavures ou de rouille qui pourraient agir comme des concentrateurs de contraintes et entraîner une défaillance.
• Marquages ​​de la tête : Vérifiez que la tête porte l'identification de grade correcte (par exemple, «A325« ou A490 pour les boulons de structure » ​​et la marque du fabricant. C’est un moyen rapide de retracer l’origine et la résistance spécifiée du boulon.
• Filetages : Inspectez les filetages afin de déceler tout dommage, comme des entailles, des grippages (transfert de matière dû au frottement) ou de l’usure. Les filetages doivent être propres, bien formés et continus.
• Contrôle dimensionnel :
• Diamètre et longueur : Utilisez un pied à coulisse ou un micromètre étalonné pour vérifier le diamètre de la tige, le diamètre nominal du filetage, la longueur totale et la longueur de serrage. Ces valeurs doivent respecter les tolérances spécifiées par la norme.
• Pas et profil du filetage : Utilisez des calibres de pas de filetage pour vérifier le pas (distance entre les filets). Pour un contrôle plus précis, utilisez un calibre à bouchon (pour écrous hexagonaux) et une jauge annulaire (pour les boulons) sont utilisées pour s'assurer que la forme du filetage est correcte.
• Dimensions de la tête et de l'écrou : vérifiez la largeur entre les plats, la hauteur de la tête et la surface d'appui sous la tête.

2. Essais des propriétés mécaniques

Il s'agit du cœur du contrôle, qui consiste à déterminer la résistance et la ductilité du boulon. Les tests sont généralement effectués en laboratoire sur des échantillons prélevés dans un lot de production.

Test de dureté :
· Méthode : À l'aide d'un testeur de dureté Rockwell (généralement HRC) ou Brinell (HBW), un pénétrateur est pressé dans une surface lisse du boulon (souvent l'extrémité de la tige ou une section coupée de celle-ci).
Objectif : La dureté permet d’évaluer rapidement et indirectement la résistance à la traction d’un boulon. Un boulon trop dur risque d’être fragile ; un boulon trop mou risque de se déformer sous la charge. La valeur mesurée doit se situer dans la plage spécifiée pour sa classe.
• Essai de traction (essai de traction directe) :
Méthode : Le boulon est monté sur une machine d’essai universelle et étiré jusqu’à rupture. La machine enregistre la charge et l’allongement.
· Mesures clés :
• Charge d'épreuve : La charge que le boulon doit supporter sans déformation permanente. Le boulon est soumis à cette charge, puis sa longueur est vérifiée.
• Résistance à la traction : La charge maximale que le boulon peut supporter avant rupture.
• Limite d'élasticité : contrainte à partir de laquelle le boulon commence à se déformer plastiquement (de façon permanente). Pour certains boulons à haute résistance, la limite d'élasticité est déterminée par une déformation permanente définie (par exemple, la méthode de décalage de 0,2 %).
• Allongement et compression : Mesure la ductilité du matériau du boulon. Un allongement minimal garantit que le boulon s’étirera et s’usera avant de se rompre de façon fragile.
· Test de coin :
• Méthode : Essai spécifique consistant à soumettre un boulon à une traction avec un coin en acier trempé placé sous sa tête. Le coin présente un angle standard (par exemple, 10 degrés).
Objectif : Ce test évalue la ductilité de la jonction tête-tige du boulon. Un boulon de bonne qualité se rompt au niveau du filetage, et non sous la tête. Une rupture sous la tête indique une mauvaise qualité ou un traitement thermique défectueux.
· Test de résilience Charpy V-Notch :
Méthode : Un échantillon entaillé est usiné à partir de boulonUn marteau à pendule frappe et brise l'échantillon, et l'énergie absorbée (en joules) est mesurée.
Objectif : Ce test détermine la ténacité du boulon et sa résistance à la rupture fragile, notamment à basses températures de service. Ceci est crucial pour les structures en climat froid.

3. Vérification des performances et de l'installation

Ce document se concentre sur le comportement du boulon dans un assemblage, notamment pour les applications précontraintes.

• Essai de charge des écrous :
L'écrou est monté sur un mandrin d'essai trempé et soumis à une charge d'épreuve. Il doit résister à cette charge sans que son filetage ne se détériore.
• Test de dureté sur les écrous et les rondelles :
Les écrous et les rondelles doivent également répondre aux exigences de dureté afin de garantir qu'ils ne soient pas déformés par la force de serrage élevée.
• Essais de relation couple-tension (essais de précharge) :
Méthode : Le boulon est monté dans un dispositif étalonné (un « capteur de force ») et serré à l’aide d’une clé dynamométrique. Le couple appliqué et la précontrainte axiale (tension) résultante dans le boulon sont mesurés simultanément.
Objectif : Vérifier la régularité du boulon et la précision de la relation couple-précharge. Ceci est essentiel pour garantir une force de serrage correcte lors de l’installation sur site. Le coefficient de frottement (sur le filetage et sous la surface d’appui) est un facteur déterminant.
• Indicateurs de tension directe (ITD) :
Méthode : Pour le boulonnage de structures, on utilise des rondelles spéciales à picots (souvent appelées « rondelles indicatrices de charge » ou « rondelles à picots »). Lors du serrage et de l’allongement du boulon, l’espace entre la rondelle et la tête du boulon se réduit. L’inspecteur vérifie que cet espace est réduit à un niveau spécifié, confirmant ainsi que la précharge minimale a été atteinte.

Résumé des principaux points d'inspection :

Catégorie d'inspection : Principaux tests/contrôles ; Objectif
Contrôle visuel et dimensionnel des matériaux, contrôle dimensionnel, jauge de filetage : s’assurer de l’identité correcte, de la taille et de l’absence de défauts de surface.
Propriétés mécaniques : dureté, traction, résistance au coin, résistance aux chocs. Vérifier la résistance, la ductilité, la ténacité et la qualité globale du matériau.
Performances et installation : charge d’épreuve des écrous, couple-tension, DTI. Vérifiez que le système boulon-écrou-rondelle fonctionne ensemble pour atteindre la force de serrage requise.

En pratique, on utilise une combinaison de ces méthodes. Par exemple, un contrôle à réception peut comprendre des vérifications visuelles et dimensionnelles à 100 %, tandis que des essais mécaniques sont réalisés sur un échantillon statistique de chaque lot de fabrication. Une documentation rigoureuse et la traçabilité de tous les résultats d'essais sont essentielles pour l'assurance qualité.