Brevet FR2419332A1 — publié le 19791005

La présente invention se rapporte à un acier structural soudable contenant du niobium et possédant une bonne soudabilité. Plus particulièrement, l'invention se rapporte à un acier au niobium, qui a une limite élastique de 40 à 80 kg/mm2 et qui est préparé en donnant à un acier au niobium une composition prédéterminée en vue d'améliorer la ténacité dans la zone affectée par la chaleur de soudage et la résistance au criquage par soudage. Lorsqu'il est ajouté en petite quantité à l'acier, le niobium améliore sa résistance et sa ténacité et constitue un élément économiquement avantageux. C'est pour cette raison que l'acier au niobium a été largement utilisé comme acier soudable pour la fabrication de tuyaux, de navires, de récipients sous pieREElon, de ponts et d'ouvrages semblables. Parmi les nombreuses applications de cet acier, on décrira en détail dans la suite son utilise sation pour la fabrication de tuyaux ou pipelines. On utilise habituellement en grandes quantités de I'cier à haute résistance à la traction, contenant du niobium, revenu et non trempé pour la fabrication de pipelines servant au transport de pétrole brut et de gaz naturel.Cependant, les pipelines fabriqués ont un petit diamètre, sont soumis à une faible pression interne et on les utilise à des températures relativement relevées, non inférieures à environ 0 C. En conséquence, les impératifs concernant la ténacité de la zone affectée par la chaleur de soudage ne sont pas trop sévères. Du fait qu'on utilise de plus en plus des pipelines dans des régions ultra-froides comme l'U.R.S.S., le Canada, l'Alaska, etc.et comme la nature de la matière transportée passe graduellement du pétrole brut au gaz naturel, il se pose un problème du fait que l'acier au niobium classique utilisé pour les pipelines présente une fragilité dans la zone affectée par la chaleur de soudage et, en conséquence, ne possède pas une ténacité suffisante pour lui permettre de résister lorsqu'il est utilisé dans de telles régions froides.Comme contre-mesures, on a utilisé un procédé de soudage à l'arc immergé avec électrodes multiples permettant de limiter la chaleur fournie pendant le soudage, ou bien un procédé de soudage MIG et, d'autre part, des recherches ont été effectuées en ce qui concerne l'acier utilisé en vue d'obtenir un acier ayant une composition faisant intervenir des constituants économiques et qui ne présente pas de dégradation de la zone affectée par la chaleur de soudage.Notamment en ce qui concerne les propriétés de l'acier, il est tout à fait souhaitable qu'il ne se produise pas de fragilité dans la zone affectée par la chaleur de soudage et, en outre, que l'acier présente une bonne ténacité même dans le cas d1un soudage avec fort apport de chaleur, par exemple un soudage d'un côté ou bien un soudage sur les deux côtés avec une ou deux couches (pas plus de trois passes dans chaque rainure de soudage) en vue d'améliorer le rendement de soudage et de réduire le prix de labrlcation du pipeline.En même temps, l'acier doit satisfaire à un impératif particulier, à savoir qu'il doit présenter une faible sensibilité au criquage par soudage afin d'éviter la formation de criques dans le joint soudé du fait que, lorsque le soudage est réalise sur chantier dans une région froide, on utilise généralement une électrode du type cellulosique à forte teneur en hydrogène sans préchauffage du tuyau dans l'atmosphère à basse température. I1 s'est manifesté un besoin urgent de mettre au point une bande d'acier convenant pour des pipelines et qui satisfasse-simul- tanément aux impératifs mentionnés ci-dessus, c'est-à-dire qui possède une excellente ténacité dans la zone affectée par la chaleur de soudage, qui soit peu durcissable et qui possède une excellente résistance au criquage par soudage. En ce qui concerne le domaine connu, on peut citer les brevets US suivants No. 3 592 633, 3 897 99Q 3 619 303 3 725 049, 3 721 587, et 3 132 025 L'invention a pour but de résoudre d'une manière rationnelle les différents problèmes mentionnés ci-dessus en ce qui concerne le soudage d'un acier au niobium et de fournir un acier structural soudable contenant du niobium, notamment un acier au niobium pour pipelines2 qui possède une bonne ténacité dans la zone affectée par la chaleur de soudage et une meilleure résistance au criquage par soudage. Pour résoudre les problèmes mentionnés ci-dessus, il est prévu, suivant un premier mode de réalisation de l'invention, un acier structural soudable contenant du niobium, possédant une bonne soudabilité et qui contient : de 0,005 à 0,04 % C, de 0,01 å 0,50 % Si, de 1,20 à 2,50 % Mn, de 0,01 à 0,07 % Nb, de 0,005 à 0,030 % Ti, de 0,005 à 0,06 % Al et le complément de fer et d'impuretés inévitables, CC(9 + loN(%)] n'étant pas supérieur à 0,10 % et Ti(%) / [C(%) + lON(%)7 étant compris entre 0,05 et 0,60 de manière à limiter la quantité d'îlots de martensite dans la zone affectée par la chaleur de soudage à moins de 15 %, en termes de pourcentage de section. Suivant un second mode de réalisation de l'invention, il est prévu un acier structural soudable contenant du niobium, possédant une bonne soudabilité et qui contient : de 0,05 à 0,04 % C, de 0,01 à 0,50 % Si, de 1,20 à 2,50 % Mn, de 0,01 à 0,07 % Nb, de 0,005 à 0,030 % Ti, de 0,005 à 0,06 % Al, au moins un élément intervenant dans la quantité spécifiée et choisi dans le groupe suivant : jusqu'à 0,50 % Cu, jusqu'à 1,50 % Ni, jusqu'à 0,50 % Cr, jusqu'à 0,60 % Mo, jusqu'à 0,10 % V, jusqu'à 0,003 % B, jusqu'à 0,02 % Ce et jusqu'à 0,003 % Ca, et le complément de fer et dim- puretés inévitables, g (%) + 10N(%)j n'étant pas supérieur à 0,10 % et Ti(%)/[C(%) + lON(%87 étant compris entre 0,05 et 0,60 % de manière à limiter la quantité des îlots de martensite dans la zone affectée par la chaleur de soudage à une valeur non supérieure à 15 %, en termes de pourcentage de section. L'acier suivant l'une ou l'autre de ces formulations est un acier soudable utilisable pour la fabrication de pipelines. D'autres avantages et caractéristiques de l'invention seront mis en évidence dans la suite de la description, donnée à titre d'exemple non limitatif, en référence aux dessins annexés, dans lesquels la fig. 1 est un diagramme donnant la relation entre la quantité d'flots de martensite dans la zone affectée par la chaleur de soudage et la valeur de /C(%) + 10N(%)J; la fig. 2 est un diagramme donnant la relation entre la valeur de résilience dans le joint soudé et la valeur de C(%) + lON(%ç; la fig. 3 est un diagramme donnant la relation entre la valeur de résilience dans le joint soudé et la valeur de Ti(%)/ [C(%) + loN(%)]; les fig.4-(I) et -(II) sont chacune des photographies donnant la microstructure a proximité du joint soudé (grossissement 200 x); et la fig. 5 est un diagramme montrant l'influence de la chaleur fournie par soudage sur la ténacité dans la zone affectée par la chaleur de soudage. On sait que, lors du soudage d'un acier structural avec un faible apport de chaleur comme en soudage automatique, la zone affectée par la chaleur de soudage, notamment 1e joint soudé et les parties proches de ce dernier, est rendue fragile. Pour évi- ter cette fragilité, on estime efficace de convertir la structure de la zone affectée par ltéchauffement en une structure fine de ferrite-perlite, en une structure de bainite inférieure ou bien en une structure mixte contenant de la bainite inférieure et de la martensite. Cependant, on ne peut pas utiliser efficacement une telle méthode pour un acier contenant du niobium selon l'inven- tion. En effet, la structure formée dans la zone affectée par la chaleur de soudage varie en même temps que l'aptitude au durcissement de 1 t acier. Lorsqu'on désire obtenir une structure de ferrite-perlite, par e xemple, l'aptitude au durcissement ne doit pas être trop élevée, et cela-limite inévitablement la quantité des éléments d'alliage à ajouter. En conséquence, ce procédé est applicable seulement à un acier se composant principalement d'un système Si-kn, d'une limite élastique de 20 à 40 kg/mm2 et contenant une faible quantité d'éléments d'alliage. Si le procédé est appliqué à un acier contenant du niobium, on obtient au contraire une structure bainitique supérieure possédant une ténacité assez mauvaise et dans laquelle la fragilité de la zone affectée par l'échauffement est amplifiée. Pour obtenir la structure bainitique inférieure ou la structure mixte à bainite inférieure et à martensite, il est nécessaire d'utiliser un acier contenant des éléments coûteux tels que Ni, Cr, Mo, etc., en grandes quantités, mais, un acier contenant de grandes quantités desdits éléments possède une très mauvaise résistance au criquage par soudage et son prix de fabrication est élevé. Pour ces raisons2 il est difficile d'utiliser un acier de ce type comme acier structural soudable. Dans l'acier contenant du niobium, la zone du joint à souder et la partie proche de cette zone sont rapidement chauffées à environ 1300"C ou plus au moment du soudage. En conséquence, les carbonitrures de niobium qui ont précipité pendant le laminage du métal ou bien après trempe et revenu sont thermiquement décomposés par la chaleur de soudage,etsont redissous dans la matrice. Ils produisent ainsi une augmentation sensible de l'aptitude au durcis sement dans le joint soudé et la zone proche et diminuent la résistance au criquage de la soudure. On peut empêcher théoriquement un durcissement de la zone affectée par l'échauffement en réduisant le degré de remise en solution du niobium. Cependant, cela est contradictoire avec la caractéristique essentielle de l'acier contenant du niobium. Les inventeurs ont effectué des etudes intensives en vue de rechercher les causes d'altération de la ténacité dans la zone af fectée par échauffement et de trouver des moyens permettant d'empêcher cette altération, ainsi qu'un procédé pour améliorer la résistance au criquage par soudage d'un acier contenant du niobium, en vue de fabriquer un acier au niobium qui possède une haute résistance et qui soit utilisable comme acier soudable, notamment pour la fabrication de pipelines. Ala suite de ces expériences, on s'est rendu compte que les structures ou masses sphériques, appelées également "îlots de martensite", qui se produisent dans la structure bainitique supérieureformée dans la zone affectée par la chaleur au moment du soudage avec fort apport de chaleur, par exemple lors du soudage d'un côté en une seule passe ou bien lors d > un soudage des deux côtés avec une passe dans chaque rainure, constituent le point d'apparition ou de transmission de criques créant une fragilité, et que, lorsque la quantité des lots martensitiques dépasse 15%, la ténacité de l'acier est fortement altérée.En conséquence, les inventeurs ont orienté leurs recherches en vue d'obtenir une composition d'acier qui contrebalance l'influence perturbatrice des îlots martensitiques et qu améliore la résistance au criquage par soudage; ils ont ainsi trouvé que la quantité des îlots martensitiques devait être réduite à moins de 15 % et qu'on pouvait améliorer remarquablement la soudabilité en maintenant la proportion de C, Si, Mn, Nb, Ti, etc., à des valeurs bien définies, ainsi qu'en maintenant une relation donnée entre les quan t64de C, Ti et N. La présente invention est basée sur ces recherches. Ainsi, conformément à la présente invention, on obtient un acier structural soudable contenant du niobium et se composant de: 0,005 à 0,04 ,C, 0,01 à 0,50 % Si, 1,20 à 2,50 % Mn, 0,01 à 0,07 % Nb, 0,005 à 0,030 % Ti, 0,005 à 0,06 % A1, au moins un élément intervenant dans la quantité prescrite, si nécessaire, et choisi dans le groupe comprenant : jusqu'à 0,50 % Cu, jusqu'à 1,0 % Ni, jusqu'à 0,50 % Cr, jusqu'à 0,60 % Mo, jusqu'à 0,10 , V, jusqu'à 0,003 % B, jusqu'à 0,02 % Ce et jusqu 0,03 % Ca, et le complément de fer et d'impuretés inévitables [C(%) + loN(%)] n'étant pas supérieur à 0,10% et Ti(%)/[C (%) + loN(%)] étant compris entre 0,05 et 0,60 %, de manière à limite la quantité des îlots martensitiques dans la zone affectée par la chaleur de soudage à une valeur non-supérieure à 15 %, en empêchant ainsi ou en contrebalançant efficacement l'influence perturbatrice sur la ténacité et la sensibilité au criquage de soudure. Un acier selon l'invention permet de résoudre les problèmes mentionnés ci-dessus t concerne le sendage d'un acier contenant du niobium n vne de donner a la aone affectée par la chaleur de soudage une haute ténacité et une haute résistance au criquage par soudage pendant le souda avec fort apport de chaleur, comme par exemple en soudage autamatique ou semi-automatique, notamment le soudage d'un côté en une seule passe, le soudage des deux côtés avec deux coucles et le soudage à joint circulaire, tout en garantissant une limite élastique assez élevée et comprise entre 40 et 79 kg/mm. On va maintenant expliquer en détail pourquoi les constituants de l'acier au niobium selon l'invention sont maintenus à un pourcentage spécifique. En coopération avec les teneurs en Ti et N qui seront définies dans la suite, une basse teneur en carbone limite la formés tion des îlots martensitiques, améliore la ténacité de la zone affectée par la chaleur de soudage et permet à l'acier au niobium selon l'invention de conserver intégralement ses caractéristiques. En conséquence, il faut apporter une attention particulière à la teneur en carbone. Pour améliorer la ténacité et la résistance au criquage en réduisant la quantité d'îlots martensitiques formés par la zone affectée par ia ci-iaîeur de soudage, on doit réduire la quantité de carbone qui doit de préférence ne pas être supérieure à 0,04 %. De cette manière, il est possible de limiter la quantité des îlots martensitiques à une valeur non supérieure à 15 % en limitant également la quantité de carbone en interrelation avec les quantités de Ti et N qui seront définies dans la suite. Bien que la teneur en carbone soit, de préférence, aussi faible que possible, il se pose un problème de court de production pour la réduire à moins de 0,005 % dans un acier fabriqué industriellement.En pratique, par conséquent, la teneur en carbone doit de préférence être comprise entre 0,005 et 0,04 %. En outre,il est nécessaire de limiter la teneur en carbone en relation avec Ti ou N. Une teneur en carbone non supérieure à la limite supérieure précitée de 0,04 % ou comprise entre 0,005 et 0,04 % permet difficilement à elle seule d'éliminer parfaitement l'influence indésirable des îlots martensitiques sur la ténacité de la zone affectée par la chaleur de soudage. En plus de ces limitations, on doit limiter la teneur en C, en relation avec celle de N, c'est-à-dire que [C(%) + ION (%)7, doit être non supérieure à 0,10 % et, en tenant compte de Ti et N, que Ti(%)//(%) +lON (%)] doit être compris entre 0,05 et 0,60 %. Ces limitations permettent de donner à la zone affectée par l'échauffement une excellente valeur de résilience. Le titane a pour effet de réduire la quantité d'îlots martensitiques formés dans la zone affectée par la chaleur de soudage; en outre, il augmente la ténacité dans ladite zone et empêche également un grossissement des grains d'austénite dans la zone affectée par échauffement, notamment dans la zone du joint soudé et dans la partie proche. Si la teneur en Ti est inférieure à 0,005 %, l'effet de TiN pour empêcher le grossissement des grains d'austénite devient insuffisant et il devient également difficile de fixer l'azote libre perturbateur ou de le rendre inoffensif. I1 est par conséquent souhaitable d'ajouter au moins 0,005 % de Ti. D'autre part, l'addition d'une quantité excessive de Ti n'est pas souhaitable du fait qu'elle produit une augmentation des grains de TiN dans l'acier, ou bien qu'il se produit de grosses inclusions de Ti qui altèrent la ténacité non seulement de la zone affectée par échauffement mais, également, du métal de base. En conséquence, la limite supérieure de la teneur en Ti est de préférence de 0,030 %. il est également essentiel, selon l'invention que, comme mentionné ci-dessus, la teneur en Ti soit limitée en relation avec C et N. Notamment, la valeur Ti(%)//(%) + loN(%)] doit être comprise entre 0,05 et 0,60 dans la condition où [C(%) + lON(7 #0,10 %. Cela correspond à une des caractéristiques de la présente invention, à savoir que la quantité d'îlots martensitiques se produisant dans la zone affectée par la chaleur de soudage est limitée à une valeur non supérieure à 15 %. Si la valeur Ti(%)/ (%) + 10N(%)2 est inférieure à 0,05, il est difficile de réduire suffisamment la quantité des îlots martensitiques, alors que si la valeur dépasse 0,60, l'influence perturbatrice précitée de Ti se manifeste et altère la ténacité de la zone affectée par échauffement.Pour ces raisons, la teneur en Ti doit être comprise entre 0,005 et 0,030 % et,en même temps, la valeur de Ti(,D3/t(%) + lON(%L7 doit être comprise entre 0,05 et 0,60 Lorsque le valeur de C(%) + ION(%) est limitée à moins de 0,10 % comme mentionné ci-dessus. Le niobium constitue un élément de base de l'acier selon l'invention. En d'autres termes, l'acier selon l'invention est ce qu'on appelle un acier contenant du niobium. Le niobium est extrêmement efficace pour améliorer la résistance et la ténacité de l'acier et, en outre, il constitue un élément économique. L'effet d'une addition du Nb augmente avEc la quantité ajoutée au métal de base, mais dans la zone affectée par la chaleur de soudage, la ténacité et la résistance au criquage par soudage ont tendance à diminuer graduellement. En outre, l'addition d'une grande quantité de Nb n'est pas rentable. Pour ces raisons, la limite supérieure d'addition est de préférence de 0,07 %, tandis que la limite inférieure est de préférence de 0,01 du fait que les caractéristiques de l'acier contenant du niobium peuvent ne pas être suffisantes si la quantité ajoutée est trop faible. Comme indiqué précédemment, l'azote constitue un élément qui a une influence remarquable sur la ténacité de la zone affectée par la chaleur de soudage, de la même manière que C. On détermine les limites de la teneur en N en relation avec des teneurs en C et Ti. Ainsi, la teneur en N doit satisfaire aux deux relations suivantes C(%) + lON(%) z 0,10% (1) 0,05 #Ti(%) / [C(%)+loN(%)]# 0,60 (2) Si la teneur en carbone est maintenue à une limite inférieure de 0,005 % et si la teneur en Ti est maintenue à la limite supérieure de 0,03 %, par exemple, la teneur en N doitêtre inférieure à 0,0095 % (a ) en tenant compte de la formule (1) et entre 0,0045-0,0595 % (b) en tenant compte de la formule (2). En conséquence, la teneur de N doit être comprise entre 0,0045 et 0,0095 % en vue de satisfaire simultanément à (a) et à (b).D'autre part, si la teneur en C correspond à la limite supérieure de 0,04 % et si la teneur en Ti correspond à la limite inférieure de 0,005 %, la teneur en N n'est pas supérieure à 0,006 % (c) en tenant compte de la formule (1) et n'est pas supérieure à 0,006 % (d) en tenant compte de la formule (2). En conséquence, la teneur en N est dans ce cas non supérieure à 0,006 ,0 en vue de satisfaire simultanément aux deux relations (c) et (d). Le silicium détermine la résistance du métal de base et il agit comme un désoxydant dans la fabrication de l'acier. Dans ce but, on ajoute entre 0,01 et 0,50 % de Si. Comme mentionné ci-dessus pour Si, le manganèse est ajouté en vue de donner à l'acier la résistance nécessaire. Si la quantité de Mn est inférieure à 1,2 %, il est difficile d'obtenir une limite élastique de tordre de 40 kg/mm2 dans un acier du type à teneur ultra-faible en carbone selon l'invention. En conséquence, il est préférable d'ajouter au moins 1,2 % de Mn. Si on ajoute du manganèse en excès, il se produit une plus forte ségrégation de Mn dans le lingot d'acier, ce qui altère non seulement la pureté de l'acier mais, également, ce qui facilite la formation des îlots martensitiques dans la zone affectée par la chaleur de soudage, en amplifiant l'aptitude au durcissement et en dégradant la ténacité et la résistance au criquage par soudage.En conséquence, il est préférable de maintenir la limite supérieure de la teneur en Mn à une valeur inférieure à 2,5 %. L'aluminium a un rôle efficace d'agent désoxydant pendant la fabrication de l'acier et il constitue également un élément d'affinage de grains. I1 joue également le rôle d'un élément formateur de nitrure et il fixe l'azote libre formé dans la zone affectée par la chaleur de soudage, en ayant ainsi un effet de stabilisation et d'amélioration de la ténacité dans cete zone. Cependant, l'addition d'un excès d'Al n'est pas souhaitable du fait qu'il augmente les inclusions du type-alumine et qu'il réduit la pureté de l'acier. De préférence, la quantité d'Al ajoutée est comprise entre o,oo5 et 0,06 %. En plus des éléments mentionnés ci-dessus, l'acier au niobium selon l'invention peut contenir, en outre, si nécessaire, des éléments de solution solide, tels que Cu, Ni, Cr et Mo, et des traces de V, B, Ca et Ce en quantités appropriées pour améliorer encore la ténacité et d'autres propriétés telles que la résistance mécanique. il est inutile, cependant, de préciser que ces éléments supplémentaires doivent être ajoutés dans une plage où ils n'entraînent pas par une altération de la ténacité dans la zone affectée par la chaleur de soudage et de la résistance au criquage par soudage.Une limite prédéterminée est en outre impo sée à la quantité d'addition de chaque élément en tenant compte de l'action particulière de l'élément sur les propriétés de la bande d'acier, telles que la résistance mécanique et la ténacité et, également, du point de vue de la technique de production. Le cuivre augmente la résistance mécanique sans exercer un effet perturbateur sur la ténacité du mtal de base et de la zone affectée par la chaleur de soudage et, en outre, il améliore la résistance au craquage provoquée par l'hydrogène et la résistance à la corrosion. Cependant, la limite supérieure est de 0,5o; du fait que, si la quantité de cuivre dépasse cette limite, un criquage a tendance à se produire sur la surface dc la bande d'acier pendant le laminage. Bien que le nickel ait pour effet d'améliorer remarquablement la ténacité du métal de base et de la zone affectée par la chaleur de soudage > l'addition d'un excès de Ni n'est pas avantageuse dans le cas d'une structure soudable pour laquelle le criquage par corrosion sous contrainte pose un problème sérieux et elle se traduit par une augmentation des frais de production. Il est par conséquent souhaitable que l'addition de Ni ne soit pas supérieure à 0,50 %. Le chrome est un élément utile pour fixer la résistance mécanique du métal de base. Cependant,l'addition de Cr en quantité excessive produit un durcissement de la zone affectée par la chaleur de soudage et diminue sa résistance au criquage par soudage. Pour cette raison, la quantité d'addition de Cr est de préférence non supérieure à 0,50 %. Le molybdène est également un élément utile pour maintenir la résistance mécanique du métal de base. Cependant, lorsqu'on ajoute une quantité excessive de Mo, on augmente la quantité d';- lots martensitiques, on diminue la ténacité de la zone affectée par la chaleur de soudage et on augmente la sensibilité au criquage par soudage. En conséquence, il est préférable que la quantité de Mo ajoutée ne soit pas supérieure à 0,60 %. V est un élément qui améliore la résistance mécanique du métal de base et qui permet notamment de réduire la teneur en carbone et de l'équivalentcarbone. Comme l'addition d'un excès de V produit une diminution de la ténacité de la zone affectée par la chaleur de soudage et du métal de soudure, la quantité ajoutée doit, de préférence, être inférieure à 0,10 %. Lorsqu'il est ajouté en quantité correspondant à une trace, B améliore l'aptitude de durcissement de l'acier et il est extrêmement efficace pour donner une grande résistance mécanique à l'acier selon l'invention qui est du type contenant Ti, Nb et une teneur ultra-faible en C. Cependant, lorsqu'on ajoute B en grande quantité, des composés de B précipitent dans les lisières de grains austénitiques et diminuent considérablement la ténacité du métal de base et de la zone affectée par la chaleur de soudage. I1 est par conséquent souhaitable que la quantité de B ne soit pas supérieure à 0,003 %. g a pour effet de contrôler les dimensions et les formes des inclusions du type sulfure qui sont formées dans l'acier, il améliore l'anisotropie, il réduit la sensibilité au criquage produit par l'hydrogène, il supprime la dissolution des sulfures dans la matrice austénitique sous l'effet du cycle thermique de soudage, et par conséquent, il limite la précipitation de S dans les lisières entre grains austénitiques. A cause de ces effets, Ce améliore la ténacité dans la zone affectée par la chaleur de soudage lors du soudage d'un côté en une passe, ou bien lors du soudage des deux côtés avec deux couches. Cependant, l'addition de Ce en grande quantité n'est pas souhaitable, du fait qu'il forme des inclusions du type sulfure, oxyde ou complexe de Ce à la base du lingot d'acier et qu'il produit des défauts qui sont décelés par un détecteur ultrasonique.En conséquence, il est recommandé de limiter l'addition de Ce à une valeur ne dépassant pas 0,02 %. Comme pour ce qui a été mentionné ci-dessus pour Ce, de fines inclusions de Ca ont une influence sur le grossissement des grains austénitiques dans la zone affectée par la chaleur de soudage et elles empêchent la formation des îlots martensitiques du fait qu'elles agissent comme des noyaux de ferrite pendant la transformation. Pour faire agir efficacement Ca, il est nécessaire de limiter sa teneur à une valeur non supérieure à 0,003 %, et, de préférence, comprise entre 0,0005 et 0,002 %. En plus des composants mentionnés ci-dessus, il existe des impuretés inévitables et qui sont constituées notamment par P et S. Bien que la teneur desdites impuretés soit de préférence aussi basse que possible, l'invention admet la présence de P et S jusqu'à une teneur de 0,020 % I1 n'existe aucune limitation particulière en ce qui concerne les conditions de fabrication de l'acier, de laminagevet on peut employer un procédé de fabrication convenant pour de l'acier au niobium ordinaire. Il test pas nécessaire de faire subir à l'acier après laminage à chaud des traitements de trempe et de normalisation. En d'autres termes, la bande d'acier brut de laminage à chaud peut être utiliséè dans cet état sans traitement thermique.En outre, on peut également utiliser l'acier obtenu de diverses autres manières, telles qu'un acier produit avec refroidissement accéléré après laminage à chaud, un acier ayant subi en outre un traitement de revenu après la phase de refroidissement accéléré et une bande d'acier soumise à un traitement de trempe et de revenu après laminage à chaud. Pour tous les procédés d'obtention mentionnés ci-dessus, il est possible de limiter la quantité d'îlots martensitiques formés dans la zone affectée par la chaleur de soudage à moins de 15 % et de donner à l'acier d'excellentes propriétés, comme une bonne ténacité et une bonne résistance au criquage par soudage. On va maintenant donner quelques exemples de production d'aciers conformes à la présente invention. EXEMPLE 1 Une bande d'acier de 18,3 mm est produite par laminage en utilisant chacun des lingots d'acier dont les compositions chimiques ont été données dans le tableau 1. Dans ce tableau, on a également indiqué un équivalent-carbone (C.E.) qui est défini par la formule indiquée ci-dessous et une valeur PCM qui est généralement utilisée comme une échelle pour exprimer la sensibilité au criquage de soudure d'un acier (plus la valeur PCM est faible, plus la sensibilité est petite). C.E. = C C+ 1 Mn +1 (Cr+Mo+V) + 1 (Ni+Cu) 6 15 PCM = C+ 1 Si +1 (Mn+Cu+Cr) + 1 Ni + 1 Mo + 1 V + 5B 30 20 60 15 10 On a déterminé la valeur de résilience du joint soudé en utilisant,d'une part, un procédé de soudage à l'arc immergé des deux côtés en une passe dans chaque rainure avec apport de chaleur de 40 KJ/cm et, d'autre part, un procédé de soudage à l'arc immergé d'un côté avec une passe et avec apport de chaleur de 100 KJ/cm pour chacun des échantillons A à R (épaisseur : 18,3 mm) indiqués dans le Tableau 2. L"essai de criquage sous cordons de type Battelle', qui correspond au plus faible apport de chaleur dans des procédés de soudage de cordons circulaires, et 1"' Essai de criquage de soudure avec chanfrein en Y", conforme à la norme japonaise JIS Z 3158, ont été effectués pour chaque échantillon de manière à déterminer la résistance au criquage par soudage. Les résultats sont indiqués dans le tableau 2 où les symboles A à J désignent les échantillons selon l'invention, les symboles K à Q désignent les échantillons comparatifs semblables aux échantillons précités, tandis que R désigne un échantillon comparatif qui est formé d'un acier au niobium classique. Comme indiqué ci-dessus, la résilience (vEo) dans le joint soudé réalisé avec les échantillons A à J selon l'invention présente une valeur élevée de l'ordre de 8 kg-m ou plus, indépendamment de l'apport de chaleur dans la soudure. Au contraire, les échantillons comparatifs K à Q qui, bien qu'ayant une composition semblable aux échantillons selon l'invention ne satisfont pas aux impératifs concernant la valeur C+lON et la valeur Ti/ + lON), et l'échantillon comparatif R produisent des valeurs de résilience de 2 kg-m à 6kg-m au plus.Par comparaison à ces échantillons comparatifs, la ténacité du joint soudé des échantillons selon l'invention a une valeur excellente qui est supérieure d'environ 2 à 7 fois. Comme indiqué dans la colonne "taux de criquage", alors que la résistance au criquage des échantillons comparatifs K à R est comprise entre 5 et 40 %, elle est comprise entre O et 5 % pour la plupart des échantillons selon l'invention; elle est donc absolument excellente. Comme indiqué dans la colonne "température d'inhibition de criques", la température d'inhibition cè criquage. dans l'essai de criquage d'une soudure à chanfrein en Y est d'environ 125 à 1750C pour les échantillons comparatifs X à R et, pour les échantillons selon l'invention, elle est extrêmement faible, c'est-àdire d'environ 25 à 50"C et 750C au maximum, quand on utilise une électrode du type cellulosique (colonne I). D'autre part, quand on utilise une électrode à faible teneur en hydrogène (colonne II) la température est comprise entre O et 100 C pour les échantillons comparatifs K à R alors qu'elle est extrêmement basse, à savoir de -150C, ou en dessous, pour les échantillons selon l'invention.Par comparaison aux valeurs des échantillons comparatifs K à R, on a trouvé les valeurs précitées ex cellentes. Les fig. 1 à 3 ci-jointes sont des diagrammes représentant chacun les résultats du Tableau 2 mentionné ci-dessus, en relation avec les valeurs de[C(%) + loN(%)] et Ti(%)/[C(%) + loN(%)]. Dans les diagrammes, les symboles correspondent aux numéros des échantillons du tableau 2 et les repères représentent les échantillons de la manière suivante O : échantillons selon l'invention : échantillons comparatifs K à Q X : échantillon comparatif R de composition classique. La fig. 1 donne la relation entre la quantité d'îlots martensitiques formés dans le joint soudé par un procédé de soudage à l'arc immergé des deux côtés avec une passe dans chaque rainure et la valeur de (%) + lON(%L'7. On mesure la quantité d'îlots martensitiques forum en utilisant un analyseur d'image microscopique (du type Q.T.M., fabriqué par la Société Metal Research Company). Sur le diagramme, la ligne en trait plein est une courbe reliant les valeurs des échantillons contenant du Ti, tandis que la ligne en trait interrompu est une courbe reliant les valeurs des échantillons ne contenant pas de Ti (échantillons N, O et R).Comme le montre ce diagramme, la quantité d'îlots martensitiques diminue lorsque la valeur de (%) + loN(%)] décroît, etvquand a(%) + loN(%)] est limité à une valeur non supérieure à environ 0,10 %, la quantité dtiloNsmartensitiquesest limitée à un pourcentage non supérieur à environ 15 %. La fig. 2 est un diagramme donnant la relation entre i(%) + lON(%) 7 et la valeur de résilience (vEo) dans le joint soudé lors d'un soudage à l'arc immergé réalisé des deux côtés avec une passe dans chaque rainure. La valeur de vEo augmente rapidement quand la valeur de[C(%) + loN(%)] diminue. Cette fig. 2 montre,en combinaison avec la fig. 1 précitée, que la réduction de la quantité d'îlots martensitiques joue un role important pour l'amélioration de la ténacité dans la zone affectée par la chaleur de soudage. La fig. 3 est un diagramme mettant en évidence l'influence de TitgC(%) + loN(%)] ] sur la valeur de résilience (vEo) du joint soudé lors d'un soudage à loarc immergé réalisé des deux côtés avec une passe dans vaque rainure, la courbe (1) représentant les échantillons selon l'invention, et la courbe (2) représentant les échantillons comparatifs. La fig. 3 montre, en combinaison avec la fig. 2 précitée, que la résilience (vEo) dans le joint soudé peut être maintenue à une valeur élevée de 8 kg-m ou plus en limitant la valeur de + + lON(% à moins de 0, 10 % et en maintenant la valeur de Ti (%)/Z(%) + lvN(%l7 entre 0,05 et 0,60. Les fig. 4-(I) et -(II) représentent respectivement la structure microscopique (grossissement : 200 du joint soudé et de la zone proche pour l'échantillon A selon l'invention et pour l'échantillon R de type connu qui ont été réalisés par soudage à l'arc immergé des deux côtés avec une passe dans chaque rainure. Une comparaison de ces figures montre que la quantité d'îlots martensitiques formés dans la structure bainitique est réduite sensiblement dans l'échantillon selon l'invention (Fig. 4-(I). EXEMPLE 2 On a étudié l'influence de l'apport de chaleur sur la ténacité de la zone affectée para chaleur de soudage pour l'échantillon A selon l'invention et pour ltéchantillon comparatif R, ayant chacun la composition indiquée dans le Tableau 1, conformément à l'essai de synthèse de la zone affectée par échauffement. On a adopté comme cycle d'échauffement, un cycle unique correspondant à une température maximale de chauffage de 13000C et une période de refroidissement de 8000C à 500"C, qui a des valeurs respectives de 8 sec, 36 sec, 160 sec et 250 sec. On a effectué un essai de résilience sur barreaux de Charpy à encoche en V de 2 mm en produisant des cycles d'échauffement correspondant chacun à un apport de chaleur de 16 KJ/cm, 40 KJ/cm, 100 KJ/cm et 150 KJ/ cm et en utilisant une bande d'acier d'une épaisseur de 18,3 mm. Les résultats sont indiqués dans la figure 5 où la ligne en trait interrompu représente la résilience (vEo), la ligne en trait plein représente la température de transition d'aspect de fracture à 50 % (50 %-FATT; vTrs), la courbe (1) représente l'échantillon A selon l'invention et la courbe (2) l'échantillon comparatif R. La fig. 5 montre que, indépendamment de l'apport de chaleur dans la soudure, l'échantillon selon l'invention a une plus forte résilience (vEo), une plus faible température 50 %-FATTXet possède une meilleure caractéristique que l'échantillon comparatif R. En outre, on a trouvé que la diminution de la température 50 % FATT pour l'échantillon A était plus petite et que cet échantillon était moins sensible à une augmentation du temps de refroidissement entre 8000C et 500 C (augmentation de l'apport de chaleur dans la soudure). EXEMPLE 3 En effectuant un essai de criquage sous cordons du type Battelle et Un essai de criquage dans une soudure à chanfrein en Y, on a étudié les variations de la ténacité dans le joint soudé et de la résistance au criquage par soudage dans le cas d'une limite élastique comprise entre 40 et 70 kg/mm en utilisant les aciers dont les compositions sont indiquées dans le Tableau 3 (les échantillons S et T correspondant à l'invention et l'échantillon V étant donné à titre comparatif), ces echantillons ayant été soumis aux traitements suivants: (a) laminage (b) revenu après laminage (c) trempe accélérée immédiatement après laminage (d) revenu après traitement (c) (e) trempe et revenu après laminage. Les résultats sont indiqués dans le Tableau 4. Dans la colonne "sensibilité au criquage par soudage" du Tableau 4, les valeurs données en I et II correspondent respecti- vement à l'essai de criquagesols cordons du type Battelle et à vessai de criquage dans une soudure à chanfrein en Y, (i) déf i- nit le temps de criquage sous cordon (%- à la température initiale de soudage de OOC), (il) définit une température d'inhibition de criquage à la base du cordon ( C) quand on utilise une électrode du type cellulosique,et (iii) définit une température d'inhibition de criquage à la base du cordon ("C) quand on utilise une électrode à faible teneur en hydrogène. Comme le montre le Tableau 4, les propriétés du métal de base et du joint soudé les échantillons selon l'invention $ et T sont meilleures que celles obtenues avec l'échantillon comparatif t. Notamment, les avantages de la présente invention en ce qui concerne les propriétés du joint soudé et la résistance au criquage par soudage restent inchangées quand l'acier est soumis à divers traitements thermiques après laminage à chaud. En conséquence, les aciers selon l'invention conservent une excellente soudabilité. TABLEAU 1 : Composition chimique des échantillons Echan- C si Mn P S Nb Al Ti N Cu Ni tillon A 0,03 0,11 2,17 0,012 0,005 0,053 0,02 0,019 0,008 - 0,27 B 0,03 0,41 1,79 0,016 0,006 0,042 0,04 0,017 0,003 0,37 0,21 C 0,03 0,18 1,80 0,016 0,006 0,056 0,06 0,023 0,005 - D 0,03 0,05 1,82 0,013 0,004 0,039 0,03 0,026 0,005 - 0,25 E 0,02 0,45 1,43 0,014 0,006 0,057 0,03 0,018 0,002 - 0,50 F 0,02 0,16 1,91 0,014 0,005 0,024 0,04 0,009 0,004 0,13 G 0,04 0,28 1,38 0,015 0,008 0,062 0,04 0,006 0,003 - H 0,03 0,15 2,33 0,015 0,008 0,055 0,03 0,028 0,002 - I 0,02 0,15 1,77 0,017 0,003 0,029 0,04 0,024 0,003 - J 0,04 0,29 2,08 0,012 0,002 0,046 0,02 0,005 0,006 - 0,88 K 0,06 0,11 1,87 0,014 0,005 0,053 0,03 0,021 0,003 - 0,28 L 0,03 0,22 1,80 0,014 0,004 0,050 0,04 0,057 0,010 - 0,35 M 0,06 0,36 1,73 0,017 0,005 0,042 0,04 0,080 0,007 - 0,51 N 0,05 0,08 1,95 0,015 0,004 0,027 0,03 - 0,003 - O 0,11 0,09 1,51 0,012 0,004 0,022 0,04 - 0,004 - P 0,11 0,30 1,65 0,014 0,006 0,090 0,03 0,019 0,005 - Q 0,15 0,15 1,39 0,014 0,002 0,055 0,05 0,008 0,003 - R 0,06 0,33 1,92 0,016 0,003 0,060 0,03 - 0,007 - - TABLEAU 1 (suite) Echantillon Cr Mo V B Ca Ce C+loN Ti*/ C.E.PCM C+loN A - 0,35 - - - 0,09 0,21 0,48 0,17 B - - - - - 0,06 0,28 0,37 0,16 C 0,24 0,33 - - - 0,08 0,29 0,44 0,16 D 0,17 0,14 - - - 0,08 0,33 0,41 0,14 E - - - 0,001 - 0,04 0,45 0,29 0,11 F - - - 0,002 - 0,06 0,15 0,35 0,14 G - - - - - 0,07 0,09 0,27 0,12 H - - 0,04 - 0,011 0,03 0,56 0,43 0,16 I 0,36 - 0,07 - - 0,05 0,48 0,40 0,14 J - 0,53 - - - 0,10 0,05 0,35 0,20 K - 0,36 - - - 0,09 0,23 0,48 0,19 L 0,37 - - - - 0,13 0,44 0,43 0,15 M 0,16 - - - - 0,13 0,62 0,41 0,18 N 0,26 0,34 - - - 0,08 - 0,48 0,19 O - - 0,10 - - 0,15 - 0,38 0,20 P 0,24 - - - - 0,16 0,12 0,43 0,21 Q - 0,20 0,07 - - 0,18 0,04 0,43 0,26 R - 0,34 - - - 0,13 - 0,45 0,19 * = pas d'unité TABLEAU 2 :Résultats d'essai Echan- Résistance à la Température 50% Ténacité du joint Taux de cri- Température d'inhitillon traction (kg/mm) *1 FATT du métal de soudé vEo (kg-m) quage (%) *2 bition de criques Limite Charge de base ( C) *1 40 KJ/cm lOOKJ/cm ( C) *3 dlastique rupture I II Selon l'invention A 52,7 68,2 -103 12,3 11,2 4 50 #-15 B 49,9 60,9 -105 15,1 10,7 2 50 #-15 C 42,5 62,2 - 97 11,6 9,5 0 50 #-15 D 51,4 63,3 -101 14,1 12,2 0 25 #-15 E 47,1 55,1 -102 13,3 9,9 5 50 #-15 F 50,5 62,7 - 89 10,0 8,3 2 50 #-15 G 45,2 50,9 - 94 10,9 8,4 0 25 #-15 H 51,8 63,5 - 97 10,8 8,6 0 50 #-15 I 45,6 62,2 -102 11,7 9,5 1 50 #-15 J 71,4 79,6 - 91 9,5 8.3 3 75 0 Comparatif K 51,2 68,8 - 86 5,9 3,3 8 125 0 L 44,6 63,2 - 87 4,2 2,9 5 75 0 M 52,4 61,5 - 83 6,3 3,7 7 125 0 N 48,1 66,1 - 88 4,9 3,2 9 125 0 O 53,7 66,5 - 87 2,9 2,3 37 175 75 P 54,0 67,2 - 77 2,8 1,6 32 175 75 Q 68,9 75,4 - 81 3,6 3,0 30 225 100 Type connu R 53,1 73,2 - 79 2,5 1,4 26 150 75 *1 = direction de la pièce d'essai: direction transverale *2 = taux de criquage dans l'essai de criquage sous cordons du type Battelle [en utilisant une électrode du type cellulosique, temperature initiale de soudage =0 C] *3 = température d'inhibition de criquage dans un essai de criquage d'une soudure à chanfrein en Y (I) en utilisant une électrode du type cellulosique, (II) en utilisant une électrode dutype à faible teneur en hydrogène TABLEAU 3 : Composition chimique des échantillons (; en poids) Echan tillon C Si Mn P S Cu Ni Cr Mo Aciers selon l'invention S 0,03 0,18 1,92 0,015 0,004 - - - 0,34 T 0,02 0,13 2,14 0,012 0,003 0,15 0,81 0,15 0,43 Aciers classiques U 0,06 0,10 1,86 0,013 0,006 - - - 0,58 Echan- Ti* tillou Nb Ti Ce Ca N C+loN C+loN C.E.PCM Aciers selon l'invention S 0,049 0,015 0,005 - 0,004 0,07 0,21 0,42 0,15 T 0,037 0,019 - 0,001 0,005 0,07 0,27 0,56 0,19 Aciers classiques U 0,056 - 0,009 - 0,005 0,11 - 0,45 0,18 1pas dunité TABLEAU 4 Echan- Epaisseur Traitement après Propriétés du métal tillon (mm) laminage Essai de Essai de résilience DWTT traction Limite Charge de Temérature 50 %- 85 % SATT ( C) élastique rupture FATT ( C) (kg/mm) (kg/mm) S 18,3 a 49,6 65,3 -110 -61 S 18,3 b 55,3 65,6 - 98 -51 S 18,3 c 57,0 73,8 - 95 -49 S 18,3 d 59,8 72,1 - 90 -46 S 18,3 e 63,6 73,3 - 84 -40 T 12,7 a 72,4 81,9 - 93 -51 T 12,7 e 78,6 83,5 -119 -66 U 18,3 a 51,2 68,8 -103 -58 U 18,3 e 65,3 75,2 - 88 -43 *dire-ction de la pièce d'essai : direction transversale TABLEAU 4 (suite) Echan- Epaisseur Mode de Résilience du joint soudé Sensibilité au criquage par tillon (mm) traitement Apport de cha- Apport de cha- soudage leur 40 KJ/cm leur 100 KJ/cm I II vEo Tempéra- vEo Température (i) (ii) (1ii) (kg/m) ture 50% (kg-m) 50 %-FATT FATT ( C ( C) S 18,3 a 15,5 - 18 13,3 - 5 0 50 #-15 S 18,3 b 14,2 - 23 11,8 - 7 0 50 #-15 S 18,3 c 16,7 - 12 12,1 - 4 1 50 #-15 S 18,3 d 12,1 - 20 11,3 0 0 50 #-15 S 18,3 e 13,9 - 16 12,5 - 9 2 50 0 T 12,7 a 11,8 - 10 13,7 - 1 5 75 0 T 12,7 e 12,2 - 8 11,4 - 3 4 75 0 U 18,3 a 4,3 23 3,6 30 24 125 0 U 18,3 e 4,7 25 2,9 38 27 125 0 REVENDICATIONS 1. Acier structural soudable contenant du niobium et possédant une bonne soudabilité, caractérisé en ce qu'il contient de 0,005 à 0,04 % C, de 0,01 à 0,50 % Si, de 1,20 à 2,50 Mn, de 0,01 à 0,07 % Nb, de 0,005 à 0,030 % Ti, de 0,005 à 0,06 % Mulet le complément de fer et d'impuretés inévitables, [C(%) + l0N(%)7 n'étant pas supérieur à 0,10 % et Ti(%)/ C(%) + lON(%)7 étant compris entre 0,05 et 0,60 de manière à limiter la quantité d'îlots de martensite dans la zone affectée par la chaleur de soudage à moins de 15 %, en termes de pourcentage de section. 2. Acier structural soudable selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'il contient en outre au moins un élément intervenant dans la quantité spécifiée et choisi dans le groupe suivant: jusqu'à 0,50 % Cu, jusqu'à 1,50 Ni, jusqu'à 0,50 % Cr, jusqu'à 0,60 % Mo, jusqu'à 0,10 % V, jusqu'à 0,003 %B, jusqu'à 0,02 % Ce et jusqu'à 0,003 % Ca. 3. Application de l'acier structural soudable selon la revendication 1 ou 2 à la fabrication de pipelines.