Rapport de laboratoire d'ingénierie du BST (LP168/2013)

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1.0 Introduction

1.1 Description de l'événement

1.1.1

Le 6 juillet 2013, un train-bloc transportant du pétrole brut et exploité par le chemin de fer Montreal, Maine & Atlantic Railway déraille à Lac-Mégantic (Québec). De nombreux wagons-citernes se rompent et un incendie s’ensuit.

1.2 Services techniques demandés

1.2.1

Le bureau des Opérations d’enquêtes de la région de l’Est - Rail/Pipeline du Bureau de la sécurité des transports du Canada (BST) a demandé une analyse métallurgique de coupons prélevés sur certains wagons-citernes.

1.3 Pièces reçues

1.3.1

Les coupons, provenant de 9 wagons-citernes déraillés, ont été prélevés au cours de l’examen sur le terrain. Le tableau 1 résume les coordonnées pertinentes des wagons-citernes. L’échantillonnage a porté sur au moins un wagon-citerne représentatif de chaque constructeur.

Tableau 1. Pièces reçues
Numéro du wagon sur le terrainNote de bas de page 1 Position dans le convoi Marque du wagon Numéro du wagon Marque du propriétaireNote de bas de page 2 ConstructeurNote de bas de page 3 Nombre de coupons
8 10 WFIX 130682 FURX Trinity Tank Car 2
9 11 TILX 316641 TILX Trinity Tank Car 2
15 17 ACFX 79709 NATX ACF Industries 2
20 26 PROX 44293 PROX Union Tank Car 2
24 25 ACFX 76605 NATX ACF Industries 1
34 31 WFIX 130571 FURX Trinity Tank Car 1
40 42 CTCX 735572 CEFX ARI 2
58 63 NATX 310515 NATX Gunderson 2
59 58 ACFX 79383 NATX ACF Industries 2

1.3.2

Les figures 1 à 9 sont des photographies des coupons tels qu’ils sont marqués sur les wagons. Les coupons ont été prélevés à des endroits présentant le moins possible de signes d’impact et de dommages causés par le feu, sauf dans le cas du wagon WFIX 130571, dont on a prélevé à dessein un coupon dans une zone endommagée de façon importante par le feu et contenant un trou de brûlureNote de bas de page 4 (figure 6). On s’est servi de cisailles hydrauliques pour découper les parties marquées sur les wagons avant de mettre ces derniers à la casse. Comme les travaux à chaud étaient interdits sur le site de l’accident en raison du danger d’incendie, on a fait appel à une compagnie externe pour découper, au moyen d’un équipement de coupe au jet d’eau, des coupons circulaires dans les sections prélevées sur les wagons-citernes. La figure 1a montre un exemple représentatif d’une partie prélevée sur un wagon-citerne après la découpe d’un coupon circulaire. Le tableau 2 résume les coordonnées de chaque coupon. La figure 10 montre les coupons découpés au jet d’eau dans l’état où ils ont été reçus au Laboratoire d’ingénierie du BST.

Tableau 2. Identification et origine des coupons
Identification des coupons Marque du wagon Numéro du wagon Origine du couponNote de bas de page 5
8H WFIX 130682 Tête du bout B
8S WFIX 130682 Section de coque 2
9H TILX 316641 Tête du bout A
9S TILX 316641 Section de coque 5
15H ACFX 79709 Tête du bout A
15S ACFX 79709 Section de coque 2
20H PROX 44293 Tête du bout B
20S PROX 44293 Section de coque 2
24H ACFX 76605 Tête du bout BNote de bas de page 6
34S WFIX 130571 Section de coque 5
40H CTCX 735572 Tête du bout A
40S CTCX 735572 Section de coque 6
58H NATX 310515 Tête du bout B
58S NATX 310515 Section de coque 1
59H ACFX 79383 Tête du bout A
59S ACFX 79383 Section de coque 2

1.4 Matériaux exigés pour les wagons-citernes considérés

1.4.1

Le tableau 3 résume le type de matériau, la nuance et l’épaisseur indiqués dans le document Application for Approval and Certificate of Construction des wagons-citernes considérés. Les tableaux 4 et 5 résument, respectivement, la résistance à la traction et la composition chimique exigées des aciers spécifiés pour wagons-citernes.

1.4.2

Les têtes de 4 wagons (WFIX 130582, TILX 316641, PROX 44293 et WFIX 130571) et celles de 2 wagons (CTCX 735572 et NATX 310515) étaient constituées respectivement d’acier non normalisé et d’acier normalisé de nuance 70, tous deux conformes à la norme ASTM A516. Les têtes de 3 wagons (ACFX 79709, ACFX 76605 et ACFX 79383) étaient construites d’acier non normalisé ASTM A515 de nuance 70.

1.4.3

Toutes les coques étaient faites en acier non normalisé AAR TC128 de nuance B, à l’exception du wagon NATX 310515, dont la coque était en acier normalisé conforme à la même norme.

Tableau 3 Matériaux exigés pour les wagons-citernes considérés
Marque du wagon Numéro du wagon Têtes Coque
Type et nuance d’acier Épaisseur nominale (pouce) Type et nuance d’acier Épaisseur nominale (pouce)
WFIX 130682 ASTM A516Note de bas de page 7 de nuance 70 7/16 AAR TC128Note de bas de page 8 de nuance B 7/16
TILX 316641 ASTM A516 de nuance 70 7/16 AAR TC128 de nuance B 7/16
ACFX 79709 ASTM A515Note de bas de page 9 de nuance 70 15/32 AAR TC128 de nuance B 7/16
PROX 44293 ASTM A516 de nuance 70 15/32 AAR TC128 de nuance B 7/16
ACFX 76605 ASTM A515 de nuance 70 15/32 AAR TC128 de nuance B 7/16
WFIX 130571 ASTM A516 de nuance 70 7/16 AAR TC128 de nuance B 7/16
CTCX 735572 ASTM A516 de nuance 70, normalisé 7/16 AAR TC128 de nuance B 7/16
NATX 310515 ASTM A516 de nuance 70, normalisé 0,443 AAR TC128 de nuance 70, normalisé 0,438
ACFX 79383 ASTM A515 de nuance 70 15/32 AAR TC128 de nuance B 7/16
Tableau 4. Résistance à la traction exigée des aciers de wagon-citerne
Spécification Limite d’élasticité minimale (lb/po²) Résistance à la traction (lb/po²) Allongement minimum sur 2 pouces (%)
ASTM A515 de nuance 70 38 000 70 000 à 90 000 21
ASTM A516 de nuance 70 38 000 70 000 à 90 000 21
AAR TC128 de nuance B 50 000 81 000 à 101 000 22,0 min.
Tableau 5. Composition chimique exigée des aciers de wagon-citerne
Élément Exigences chimiques
AAR TC128 de nuance BNote de bas de page 10 ASTM A516 de nuance 70Note de bas de page 11 ASTM A515 de nuance 70Note de bas de page 12
Carbone (% max.) 0,26 0,25 A 0,31 B
Manganèse (%) 1,00 à 1,70 A 0,79 à 1,26 C 1,30 C
Phosphore (% max.) 0,025 0,025 0,025
Soufre (% max.) 0,015 0,015 0,025
Silicium (%) 0,13 à 0,45 A 0,15 à 0,45 0,13 à 0,45
Vanadium (% max.) 0,084 0,04 D 0,04 D
Cuivre (% max.) 0,35 0,35 0,43 D
Nickel (% max.) Aucune limite 0,43 D 0,43 D
Chrome (% max.) Aucune limite 0,34 D 0,34 D
Molybdène (% max.) Aucune limite 0,13 D 0,13 D
Aluminium (%) 0,015 à 0,060 0,015 à 0,060 Non spécifié
Niobium (% max.) 0,03 D 0,03 D 0,03 D
Titane (% max.) 0,020 0,020 0,04 D
Bore (% max.) 0,0005 0,0005 0,0015 D
Azote (% max.) 0,012 0,012 Non spécifié
Étain (% max.) 0,020 0,020 Non spécifié
CEq (% max.) E 0,55 0,45 0,47 F
Cu+Ni+Cr+Mo (% max.) 0,65 0,65 1,00 D
Nb+V+Ti (% max.) 0,11 0,11 Non spécifié
Ti/N (ratio max.) 4,0 4,0 Non spécifié
  1. pour une tôle de ≤3/4 pouce d'épaisseur
  2. 1 pouce et moins
  3. pour chaque réduction de 0,01 point de pourcentage sous la teneur maximale en carbone spécifiée, une augmentation de 0,06 point de pourcentage au-dessus de la teneur maximale en manganèse spécifiée est permise, jusqu'à une teneur maximale de 1,60 %
  4. selon la norme ASTM A20/A20M, tableau 1
  5. CEq = C + Mn / 6 + ( Cr + Mo + V ) / 5 + ( Ni + Cu ) / 15 Note de bas de page 13
  6. selon la norme ASTM A20/A20M, tableau S20.1

2.0 Examen

2.1 Analyse chimique

2.1.1

Sur chacun des coupons de wagon-citerne, on a découpé des échantillons d’environ 1 pouce sur 2 aux endroits indiqués par les lignes rouges en pointillés dans la figure 10. Ces échantillons apparaissent à la figure 11. Les échantillons ont été envoyés à un laboratoire externeNote de bas de page 14 en vue d’une analyse chimique en conformité avec les normes ASTM E415-08Note de bas de page 15 et ASTM E1019-11.Note de bas de page 16 L’annexe A (tableaux A-1 à A-9) présente les résultats détaillés de l’analyse chimique.

2.1.2

L’analyse chimique de tous les coupons des wagons-citernes, à l’exception du coupon 15S (coque du wagon ACFX 79709), a donné des résultats qui correspondaient aux exigences actuellement applicables en matière de composition chimique. Le coupon 15S a donné un résultat de 0,74 % pour la composition Cu+Ni+Cr+Mo (tableau 3), soit une valeur légèrement supérieure à la limite maximale de 0,65 % pour une telle composition dans un acier TC128 de nuance B (tableau 5). Cependant, le wagon ACFX 79709 a été commandé en 1979 et, à l’époque, la spécification n’exigeait aucune teneur maximale en Cu+Ni+Cr+Mo. Par conséquent, le coupon 15S aurait satisfait aux exigences pertinentes en matière de composition chimique au moment de la commande du wagon-citerne.

2.2 Mesures de l’épaisseur

2.2.1

Le tableau 6 résume les résultats des mesures d’épaisseur obtenues sur les coupons des wagons-citernes. Comme les dommages causés par le feu avaient visiblement érodé le coupon 34S, celui-ci n’a pas été mesuré. L’écart admissible d’épaisseur pour une tôle dont l’épaisseur spécifiée est de 0,438 (7/16) à 0,5 pouce varie de 0,03 à 0,06 pouce, selon la largeur de la tôleNote de bas de page 17. Les coupons des wagons-citernes considérés respectaient cet écart.

2.3 Examen métallurgique

2.3.1

À partir des coupons, on a préparé des coupes transversales métallurgiques pour en analyser la microstructure. Dans le cas des coupons de la coque, les coupes transversales ont été prélevées parallèlement à l’axe longitudinal de la citerne, c.-à-d. transversalement à la direction de la passe finale de laminage de la tôle. Pour les coupons de tête, on a fait les prélèvements parallèlement à l’axe vertical de la citerne (à défaut de connaître la direction de la passe finale de laminage des tôles de tête par rapport à la citerne). Les figures 12 à 21 montrent des micrographies représentatives des coupes transversales.

2.3.2

La microstructure des coupons de tête et de coque prélevés sur les wagons WFIX 130682, TILX 316641, ACFX 79709, PROX 44293 et ACFX 79383, ainsi que celle du coupon de coque provenant du wagon CTCX 735572 était formée de ferrite équiaxe ou légèrement allongée (constituant blanc) et de perliteNote de bas de page 18 (constituant noir) (figures 12, 13, 14, 15, 21 et 19). Les coupons 20S (coque du wagon CTCX 735572) et 59H (tête du wagon ACFX 79383) contenaient aussi des grains de ferrite aciculaire (figures 15d et 21c), ce qui suggère la présence probable de bainite. L’examen sous un plus fort grossissement dans un microscope électronique à balayage (MEB) a révélé que la perlite était lamellaire, sans sphéroïdisation visibleNote de bas de page 19. Les coupes transversales présentaient divers degrés de structure en bandes de ferrite et de perliteNote de bas de page 20. Dans l’ensemble, ces microstructures correspondaient à la microstructure caractéristique des tôles d’acier non normalisé à l’état brut de laminage. Par rapport aux autres coupons d’acier à l’état brut de laminage dans ce groupe, les coupons 15H (tête du wagon ACFX 79709) et 24H (tête du wagon ACFX 76605) présentaient de la perlite et des grains visiblement plus gros, avec un espacement interlamellaire plus grossier.

2.3.3

La microstructure des coupons 58H et 58S (tête et coque du wagon NATX 310515) était formée de ferrite à grains fins et de perlite lamellaire, avec une certaine structure en bandes (figure 20), indiquant un acier normalisé. Le coupon 40H (wagon CTCX 735572) était également constitué d’acier normalisé, mais sa microstructure était visiblement plus grossière (figures 19a, 19c et 19e).

Tableau 6. Résultats des mesures d'épaisseur
Identification des coupons Marque et numéro du wagon, origine du coupon Épaisseur mesurée (pouce) Épaisseur nominale (pouce)
8H WFIX 130682 - tête 0,532 0,438
8S WFIX 130682 - coque 0,455 0,438
9H TILX 316641 - tête 0,515 0,438
9S TILX 316641 - coque 0,455 0,438
15H ACFX 79709 - tête 0,465 0,469
15S ACFX 79709 - coque 0,450 0,438
20H PROX 44293 - tête 0,477 0,469
20S PROX 44293 - coque 0,455 0,438
24H ACFX 76605 - tête 0,465 0,469
34S WFIX 130571 - coque non déterminé 0,438
40H CTCX 735572 - tête 0,473 0,438
40S CTCX 735572 - coque 0,448 0,438
58H NATX 310515 - tête 0,456 0,443
58S NATX 310515 - coque 0,437 0,438
59H ACFX 79383 - tête 0,477 0,469
59S ACFX 79383 - coque 0,457 0,438

2.3.4

Les figures 17 et 18 montrent la microstructure du coupon 34S (tête du wagon WFIX 130571). Deux coupes transversales ont été préparées pour ce coupon : la première par le bord du trou de brûlure (figure 17), et la seconde à quelques centimètres du trou de brûlure (figure 18). Les deux coupes transversales ont révélé des variations importantes dans la microstructure à travers l’épaisseur de la tôle (figures 17a et 18a). Il y avait une réduction visible de la quantité de perlite (constituant noir) près de la surface extérieure, tandis que le matériau adjacent à la surface intérieure était presque complètement de nature perlitique. On n’a pas observé de telles variations sur les autres coupons des wagons-citernes.

2.3.5

Sur la première coupe transversale (par le bord du trou de brûlure), le matériau adjacent à la surface intérieure présentait une microstructure perlite lamellaire avec des grains de ferrite polyédriques décorant les joints de grains d’austénite antérieure grossière (figures 7b et 17c). Sur la seconde coupe transversale (à l’écart du trou de brûlure), le matériau adjacent à la surface intérieure présentait lui aussi une microstructure lamellaire de nature complètement perlitique, mais les joints des grains d’austénite antérieure étaient décorés d’un film continu de carbure (très probablement de la cémentite) (figures 18b, 18c, 18d et 18e). Ces observations suggèrent que la région adjacente à la surface intérieure présentait un enrichissement important en carbone. La teneur en carbone correspondait à une microstructure entièrement perlitique d’environ 0,8 % poidsNote de bas de page 21, comparativement à la concentration initiale de carbone de 0,11 % poids (tableau A-6). On estime très probable que cet enrichissement en carbone ait eu lieu au moment où l’acier a été exposé à un environnement riche en carbone à des températures élevées au cours de l’incendie qui a suivi le déraillement. Le pétrole brut dans le wagon-citerne a probablement agi comme source de carbone qui a été absorbé et diffusé dans l’acier.

2.3.6

Les parties intermédiaires des coupes transversales du coupon 34S affichaient des quantités de ferrite et de perlite similaires à celles observées dans les autres coupes transversales d’acier à l’état brut de laminage TC128 de nuance 70 (par exemple, le coupon 8S). Cependant, les coupes transversales du coupon 34S présentaient des grains visiblement plus gros, comme le démontre une comparaison de la taille des grains dans les figures 12b et 12f (coupon 8S) avec celle montrée dans les figures 17d, 17e, 18f et 18g (coupon 34S). Ces données sont compatibles avec le fait que l’acier a surchauffé au cours de l’incendie qui a suivi le déraillement.

2.3.7

La microstructure à la surface extérieure du coupon 34S était composée principalement de ferrite, avec seulement une petite quantité de perlite. La surface extérieure était recouverte d’une couche irrégulière d’oxyde. La figure 17f montre une coupe transversale représentative pratiquée dans cet oxyde. La spectroscopie à dispersion d’énergie (spectroscopie EDS) a montré que l’oxyde était composé d’oxyde de fer (zone 1 des figures 17f et 17g) et d’oxyde de fer-silicium (zone 2 des figures 17f et 17g). Les observations ci-dessus indiquent que la surface extérieure du coupon 34S était à la fois décarburée et oxydée. Quand l’acier est exposé à un environnement qui contient de l’oxygène et de la vapeur d’eau à une température élevée (comme l’environnement présumé présent au cours de la lutte contre l’incendie qui a suivi le déraillement), les atomes de carbone près de la surface réagissent avec l’oxygène et la vapeur d’eau, entraînant une réduction de la teneur en carbone à la surface et, par conséquent, une augmentation de la teneur en ferrite. Les atomes de fer dans l’acier réagissent également avec l’oxygène et l’eau pour former de l’oxyde de fer à la surface.

2.4 Essais de dureté

2.4.1

Les coupes transversales métallurgiques ont été soumises à des mesures de la dureté Rockwell B. On a également mesuré la dureté sur un second jeu d’échantillons découpés à 90 degrés par rapport à l’orientation des coupes transversales métallurgiques (c.-à-d., parallèlement à la passe finale de laminage dans le cas des coupons de coque, et à l’axe horizontal de la citerne pour ce qui est des coupons de tête; se reporter au paragraphe 2.3.1). Les résultats sont résumés dans le tableau 7. La résistance à la traction exigée de l’acier AAR TC128 de nuance B utilisé pour les coques va de 81 000 à 101 000 lb/po², ce qui correspond à une exigence de dureté d’environ 84 à 95,4 HRBWNote de bas de page 22. Les coupons de coque satisfaisaient à cette exigence, sauf les coupons 9S, 15S et 40S, qui ont donné des résultats légèrement au-dessous de la limite de 84 HRBW. La résistance à la traction exigée des aciers ASTM A515 et ASTM A516 de nuance 70 utilisés pour les têtes va de 70 000 à 90 000 lb/po², ce qui correspond à une exigence de dureté d’environ 79 à 91 HRBW. Les coupons de tête 9H, 20H et 59H se pliaient à cette exigence, tandis que les coupons 8H, 15H, 24H, 40H et 58H ont donné des résultats légèrement au-dessous de la limite de 79 HRBW.

Tableau 7. Résultats des essais de dureté Rockwell B
Identification des coupons Marque et numéro du wagon, origine du coupon Dureté moyenne (HRBW)
Coupe transversale métallurgique 90º par rapport à la coupe transversale métallurgique
8H WFIX 130682 - tête 78 76
8S WFIX 130682 - coque 85 82
9H TILX 316641 - tête 81 79
9S TILX 316641 - coque 85 83
15H ACFX 79709 - tête 79 76
15S ACFX 79709 - coque 85 84
20H PROX 44293 - tête 82 81
20S PROX 44293 - coque 95 95
24H ACFX 76605 - tête 76 73
34S WFIX 130571 - coque 88 non déterminé
40H CTCX 735572 - tête 77 76
40S CTCX 735572 - coque 83 82
58H NATX 310515 - tête 80 78
58S NATX 310515 - coque 87 85
59H ACFX 79383 - tête 87 86
59S ACFX 79383 - coque 91 90

2.5 Essais de traction

2.5.1

Des essais de traction ont été effectués sur les coupons de certains wagons-citernes par un laboratoire extérieurNote de bas de page 23 en conformité avec la norme ASTM A370-12a. On a usiné les échantillons de traction avec leur axe longitudinal parallèle à celui de la citerne (coupons de coque) ou à son axe vertical (coupons de tête). La longueur entre repères était de 2 pouces, et la largeur nominale de la partie calibrée, de 0,5 pouce. Trois échantillons ont été testés sur chaque coupon; les tableaux 8 (pour les coupons de tête) et 9 (pour les coupons de coque) présentent les résultats des essais.

2.5.2

Tous les coupons de tête satisfaisaient aux exigences de résistance à la traction pour les aciers spécifiés ASTM A515 et A516 de nuance 70 (tableau 8). Tous les coupons de coque satisfaisaient aux exigences de résistance à la traction pour l’acier spécifié AAR TC128 de nuance B; cependant, deux échantillons (40S-2 et 40S-3) du coupon 40S (wagon CTCX 735572) présentaient des résultats de résistance à la traction (RT) légèrement inférieurs à la valeur minimale exigée (tableau 9).

2.5.3

Les essais de traction sur les coupons constitués d’acier non normalisé ont donné des résultats généralement comparables à ceux obtenus des coupons d’acier normalisé (tableaux 8 et 9).

Tableau 8. Résultats des essais de traction – Coupons de tête
Marque et numéro du wagon Type et nuance d’acier Identification de l’échantillon Limite d’élasticité à 0,2 % (lb/po²) Résistance à la traction (lb/po²) Allongement (%)
TILX 316641 ASTM A516 de nuance 70, non normalisé 9H-1 51 600 72 900 38
TILX 316641 ASTM A516 de nuance 70, non normalisé 9H-2 53 400 75 300 36
TILX 316641 ASTM A516 de nuance 70, non normalisé 9H-3 52 300 74 800 35
PROX 44293 ASTM A516 de nuance 70, non normalisé 20H-1 48 400 76 200 35
PROX 44293 ASTM A516 de nuance 70, non normalisé 20H-2 46 300 76 800 33
PROX 44293 ASTM A516 de nuance 70, non normalisé 20H-3 49 900 75 700 33
CTCX 735572 ASTM A516 de nuance 70, normalisé 40H-1 44 000 71 400 38
CTCX 735572 ASTM A516 de nuance 70, normalisé 40H-2 41 100 71 100 34
CTCX 735572 ASTM A516 de nuance 70, normalisé 40H-3 41 900 71 400 36
NATX 310515 ASTM A516 de nuance 70, normalisé 58H-1 46 900 73 600 36
NATX 310515 ASTM A516 de nuance 70, normalisé 58H-2 52 600 74 800 34
NATX 310515 ASTM A516 de nuance 70, normalisé 58H-3 51 400 75 000 34
ACFX 79383 ASTM A515 de nuance 70, non normalisé 59H-1 48 100 81 500 24
ACFX 79383 ASTM A515 de nuance 70, non normalisé 59H-2 60 300 85 800 29
ACFX 79383 ASTM A515 de nuance 70, non normalisé 59H-3 61 600 86 200 29

Résistance à la traction exigée par les normes ASTM A515-70 et ASTM A516-70 (se reporter au tableau 4)

  • Limite d'élasticité à 0,2 % (lb/po²) : 38,000 min
  • Résistance à la traction (lb/po²) : 70,000 to 90,000
  • Allongement (%) : 21 min
Tableau 9. Résultats des essais de traction – Coupons de coque
Marque et numéro du wagon Type et nuance d’acier Identification de l’échantillon Limite d’élasticité à 0,2 % (lb/po²) Résistance à la traction (lb/po²) Allongement (%)
TILX 316641 AAR TC128 de nuance B, non normalisé 9S-1 54 100 81 600 30
TILX 316641 AAR TC128 de nuance B, non normalisé 9S-2 51 700 81 600 30
TILX 316641 AAR TC128 de nuance B, non normalisé 9S-3 52 100 82 000 34
PROX 44293 AAR TC128 de nuance B, non normalisé 20S-1 67 800 98 400 24
PROX 44293 AAR TC128 de nuance B, non normalisé 20S-2 71 500 97 500 22
PROX 44293 AAR TC128 de nuance B, non normalisé 20S-3 70 300 97 400 22
CTCX 735572 AAR TC128 de nuance B, non normalisé 40S-1 52 600 81 000 34
CTCX 735572 AAR TC128 de nuance B, non normalisé 40S-2 53 400 80 700 32
CTCX 735572 AAR TC128 de nuance B, non normalisé 40S-3 50 600 80 300 32
NATX 310515 AAR TC128 de nuance 70, normalisé 58S-1 62 500 84 500 28
NATX 310515 AAR TC128 de nuance 70, normalisé 58S-2 62 900 84 900 28
NATX 310515 AAR TC128 de nuance 70, normalisé 58S-3 62 800 85 000 30
ACFX 79383 AAR TC128 de nuance B, non normalisé 59S-1 66 400 89 700 26
NATX 310515 AAR TC128 de nuance 70, normalisé 59S-2 68 600 91 400 26
NATX 310515 AAR TC128 de nuance 70, normalisé 59S-3 67 600 91 300 26

Résistance à la traction exigée par la norme AAR TC128-B (se reporter au tableau 4)

  • Limite d'élasticité à 0,2 % (lb/po²) : 50 000 min
  • Résistance à la traction (lb/po²) : 81,000 to 101,000
  • Allongement (%) : 22,0 min

3.0 Discussion

3.1

Les résultats de l’analyse chimique des coupons de wagon-citerne concordaient avec les exigences actuellement applicables en matière de composition chimique. Cependant, le coupon 15S (coque du wagon ACFX 79709) présentait une quantité légèrement renforcée de la concentration collective de 4 éléments métalliques (les concentrations de ces éléments pris séparément se pliaient aux exigences actuelles des spécifications). Néanmoins, ce coupon aurait satisfait aux exigences en matière de composition chimique en vigueur au moment de la commande du wagon-citerne ACFX 79709.

3.2

La microstructure des coupons de wagon-citerne comportait principalement des grains de ferrite et de perlite, avec une certaine variation dans la taille des grains et le degré de structure en bandes de ferrite et de perlite. Dans l’ensemble, la microstructure des coupons correspondait généralement à celle attendue des aciers pour tôle spécifiés.

3.3

Les coupons 58H et 58S (tête et coque du wagon NATX 310515), qui étaient constitués d’aciers normalisés, présentaient des grains visiblement plus fins que ceux des autres coupons, en conformité avec l’effet prévu de la normalisation. Au cours du processus de normalisation, l’acier est réchauffé pour former de l’austénite, opération suivie d’un refroidissement à l’air au cours de la transformation de phase. Ce processus a généralement pour but d’affiner la taille des grains de ferrite et d’obtenir une structure de perlite fineNote de bas de page 24.

3.4

Les coupons 15H (tête du wagon ACFX 79709), 24H (tête du wagon ACFX 76605), 40H et 40S (tête et coque du wagon CTCX 735572) présentaient des grains visiblement plus gros et une perlite plus grossière que les autres coupons. On a remarqué sur la surface extérieure de ces wagons-citernes une décoloration indicatrice de dommages causés par le feu (figures 3, 5 et 7). Le réchauffage d’aciers de ferrite-perlite à des températures de plus de 600 à 700 °C entraîne éventuellement un grossissement des grains de la microstructureNote de bas de page 25. La croissance des grains de ferrite est due à la vitesse améliorée de diffusion à plus haute température. Les particules de cémentite de la phase perlitique peuvent aussi grossir et, ultimement, devenir sphéroïdes (globulaires). On estime probable que les microstructures plus grossières présentées par les coupons 15H, 24H, 40H et 40S résultent de l’exposition à l’incendie qui a suivi le déraillement.

3.5

Les résultats de dureté Rockwell B obtenus des coupons de wagon-citerne concordaient généralement avec les limites de dureté équivalentes correspondant à l’exigence de résistance à la traction; cependant, certains coupons ont donné des résultats de dureté légèrement bas. Comme on l’a noté plus haut, les coupons 15H, 24H, 40H et 40S montraient visiblement des microstructures plus grossières dues probablement à l’incendie qui a suivi le déraillement. Cette constatation explique leur dureté inférieure, puisque la croissance des grains se traduit par un adoucissement de l’acier. Il est possible qu’un certain grossissement de la taille des grains dû à l’exposition au feu ait affecté la microstructure d’autres coupons présentant des résultats de dureté plus faibles.

3.6

Les coupons de tête provenant des wagons TILX 316641, PROX 44293, CTCX 735572, NATX 310515 et ACFX 79383 satisfaisaient aux exigences de résistance à la traction pour les aciers spécifiés ASTM A515 et A516 de nuance 70. Les coupons de coque se pliaient aussi à ces exigences pour l’acier spécifié AAR TC128 de nuance B; cependant, deux échantillons du coupon 40S (wagon CTCX 735572) affichaient des résultats RT légèrement inférieurs à l’exigence minimale. Comme il a été mentionné plus haut, la microstructure de ce coupon avait probablement été adoucie en raison de l’exposition à l’incendie qui a suivi le déraillement.

3.7

L’examen d’un coupon prélevé sur un wagon-citerne fortement endommagé par le feu a révélé une région riche en carbone au niveau de la surface intérieure de la citerne. Le pétrole brut dans le wagon-citerne a probablement agi comme source de carbone qui a été absorbé et diffusé dans l’acier au cours de l’exposition à l’incendie subséquent au déraillement. Une attaque de carburation à température élevée peut produire une fragilisation, une piqûration et une perte rapide de matériau (appelée « carburation catastrophique », en anglais « metal dusting »)Note de bas de page 26. La surface extérieure de l’acier a été décarburée et oxydée, signe d’une exposition à l’oxygène ou à la vapeur d’eau à une température élevée. On n’a observé aucun signe de fusion sur les coupes transversales des coupons; ce n’est donc pas la fusion qui a causé le trou de brûlure. On en conclut que la réaction chimique de l’acier au pétrole brut et à l’environnement externe a été le responsable probable de l’érosion de la tôle et de la perte de matériau à l’origine du trou de brûlure.

3.8

Les coupes transversales du coupon endommagé par le feu présentaient de gros grains; il semble donc que l’acier ait été exposé à des températures élevées dans le domaine de l’austénite (bien au-delà de 800 °C), ce qui a entraîné un grossissement important des grains d’austénite. Ces faits sont compatibles avec la gamme de températures (de 900 à 1100 °C) qui règnent à l’intérieur de feux en nappe dont il est question dans la documentation disponibleNote de bas de page 27.

4.0 Conclusion

4.1

Les coupons prélevés sur les wagons-citernes satisfaisaient aux exigences en matière de composition chimique au moment de la construction des wagons.

4.2

Les coupons des wagons-citernes répondaient aux normes d’épaisseur actuelles.

4.3

À l’exception de certains coupons probablement affectés par leur exposition à l’incendie qui a suivi le déraillement, la microstructure des coupons des wagons-citernes était généralement compatible avec celle attendue des aciers pour tôle spécifiés.

4.4

Les grains de la microstructure de certains coupons ont probablement grossi à cause d’une exposition à des températures élevées au cours de l’incendie qui a suivi le déraillement.

4.5

Les coupons des wagons-citernes satisfaisaient aux exigences spécifiées pour la résistance à la traction; cependant, 1 coupon (celui de la coque du wagon CTCX 735572) a donné des résultats légèrement inférieurs pour la résistance à la traction (RT). Ces résultats sont probablement dus à l’adoucissement de l’acier provoqué par l’exposition à l’incendie qui a suivi le déraillement.

4.6

Les coupons constitués d’aciers non normalisés et normalisés présentaient en général des propriétés similaires de traction.

4.7

Le coupon qui a subi des dommages importants causés par le feu présentait des changements dans sa teneur en carbone et une oxydation externe compatibles avec une exposition au pétrole brut et à l’air à des températures élevées au cours de l’incendie qui a suivi le déraillement. Les réactions chimiques résultantes ont probablement été à l’origine de la perte de matériau qui a entraîné le trou de brûlure. On a observé la présence de gros grains, indication que l’acier a sans doute été exposé à des températures bien supérieures à 800 °C.

4.8

L’examen des coupons n’a révélé aucun vice important qui aurait pu nuire à la performance des wagons-citernes au cours du déraillement.

5.0 Figures

Figure 1. Photographies des coupons marqués sur le wagon-citerne WFIX 130682

(a) Tête prélevée sur la citerne, avec trou rond à l'endroit où le coupon a été découpé au moyen d'un équipement de coupe au jet d'eau
(b) Coupon marqué sur la coque

Figure 2. Photographies des coupons marqués sur le wagon-citerne TILX 316641

(a) Coupon marqué sur la tête
(b) Coupon marqué sur la coque

Figure 3. Photographies des coupons marqués sur le wagon-citerne ACFX 79709

(a) Coupon marqué sur la tête
(b) Coupon marqué sur la coque

Figure 4. Photographies des coupons marqués sur le wagon-citerne PROX 44293

(a) Coupon marqué sur la tête
(b) Coupon marqué sur la coque

Figure 5. Photographie d'un coupon marqué sur la tête du wagon-citerne ACFX 76605

Figure 6. Photographie de l'endroit (encerclé) où on a prélevé un coupon sur le wagon-citerne WFIX 130571

Figure 7. Photographie des coupons marqués sur la tête et la coque du wagon-citerne CTCX 735572

Figure 8. Photographies des coupons marqués sur le wagon-citerne NATX 310515

(a) Coupon marqué sur la tête
(b) Coupon marqué sur la coque

Figure 9. Photographies des coupons marqués sur le wagon-citerne ACFX 79383

(a) Coupon marqué sur la tête
(b) Coupon marqué sur la coque

Figure 10

Les flèches indiquent la direction « haut » (coupons de tête) ou l'axe longitudinal du wagon (coupons de coque). Les lignes rouges en pointillés indiquent la partie utilisée à des fins d'analyse chimique, d'examen métallurgique et d'essai de la dureté.

Selectionez un image

Figure 11. Photographie des échantillons découpés dans chaque coupon

Le morceau plus petit a été utilisé pour l'analyse chimique, et le plus gros, pour l'examen métallurgique et l'essai de dureté. Les flèches marquées sur les morceaux plus gros indiquent la direction verticale (coupons de tête) ou l'axe longitudinal du wagon-citerne (coupon de coque).

Figure 12. Coupes transversales métallurgiques (attaque au nital) des coupons provenant du wagon WFIX 130682

Coupon 8H – tête
 
(a) Coupon 8H – (a) Micrographie optique, grossissement initial de x200
Coupon 8S - coque
 
(b) Coupon 8S – Optical micrograph, original magnification 200X
(c) Coupon 8H – Micrographie optique, grossissement initial de x1000
(d) Coupon 8S – Micrographie optique, grossissement initial de x1000
(e) Coupon 8H – Micrographie MEB, grossissement initial de x3000
(f) Coupon 8S – Micrographie MEB, grossissement initial de x3000

Figure 13. Coupes transversales métallurgiques (attaque au nital) des coupons provenant du wagon TILX 316641

Coupon 9H - tête
 
(a) Coupon 9H – Micrographie optique, grossissement initial de x200
Coupon 9S – coque
 
(b) Coupon 9S – Micrographie optique, grossissement initial de x200
(c) Coupon 9H – Micrographie optique, grossissement initial de x200
(d) Coupon 9S – Micrographie optique, grossissement initial de x200
(e) Coupon 9H – Micrographie MEB, grossissement initial de x3000
(f) Coupon 9S – Micrographie MEB, grossissement initial de x3000

Figure 14. Coupes transversales métallurgiques (attaque au nital) des coupons provenant du wagon ACFX 79709

Coupon 15H - tête
 
(a) Coupon 15H – Micrographie optique, grossissement initial de x200
Coupon 15S - coque
 
(b) Coupon 15S – Micrographie optique, grossissement initial de x200
(c) Coupon 15H – Micrographie optique, grossissement initial de x1000
(d) Coupon 15S – Micrographie optique, grossissement initial de x1000
(e) Coupon 15H – Micrographie MEB, grossissement initial de x3000
(f) Coupon 15S – Micrographie MEB, grossissement initial de x3000

Figure 15. Coupes transversales métallurgiques (attaque au nital) des coupons provenant du wagon PROX 44293

Coupon 20H - tête
 
(a) Micrographie optique, grossissement initial de x200
Coupon 20S - coque
 
(b) Coupon 20S – Micrographie optique, grossissement initial de x200
(c) Coupon 20H – Micrographie optique, grossissement initial de x1000
(d) Coupon 20S – Micrographie optique, grossissement initial de x1000
(e) Coupon 20H – Micrographie MEB, grossissement initial de x3000
(f) Coupon 20S – Micrographie MEB, grossissement initial de x3000

Figure 16. Coupe transversale métallurgique (attaque au nital) provenant du coupon 24H (wagon ACFX 76605 - tête)

(a) Coupon 24H – Micrographie optique, grossissement initial de x200
(b) Coupon 24H – Micrographie optique, grossissement initial de x1000
(c) Coupon 24H – Micrographie MEB, grossissement initial de x3000

Figure 17. Coupe transversale métallurgique du coupon prélevé sur la coque du wagon WFIX 130571 près du trou de brûlure

(a) Coupon 34S – Montage de micrographies optiques montrant la variation de microstructure à travers l'épaisseur de la tôle (surface extérieure à gauche, surface intérieure à droite, attaque au nital, grossissement initial de x25)
(b) Coupon 34S – Micrographie optique prise à proximité de la surface intérieure (attaque au nital, grossissement initial de x200)
(c) Coupon 34S – Micrographie MEB prise à proximité de la surface intérieure (attaque au nital, grossissement initial de x2000)
(d) Coupon 34S – Micrographie optique prise au milieu de la coupe transversale (attaque au nital, grossissement initial de x200)
(e) Coupon 34S – Micrographie MEB prise au milieu de la coupe transversale (attaque au nital, grossissement initial de x2000)
(f) Coupon 34S – Micrographie MEB montrant la couche d'oxyde recouvrant la surface extérieure (en mode d'électrons rétrodiffusés, à l'état poli, grossissement initial de x150)
(g) Spectres à dispersion d'énergie obtenus des zones mises en évidence dans la figure 17f (O - oxygène, Si - silicium, Mn - manganèse, Fe - fer).
Zone 1
Zone 2
Zone 3

Figure 18. Coupe transversale métallurgique du coupon prélevé sur la coque du wagon WFIX 130571 à l'écart du trou de brûlure

(a) Coupon 34S - Montage de micrographies optiques montrant la variation de microstructure à travers l'épaisseur de la tôle (surface extérieure à gauche, surface intérieure à droite, attaque au nital, grossissement initial de x25)
(b) Coupon 34S - Micrographie optique prise à proximité de la surface intérieure (attaque au nital, grossissement initial de x200)
(c) Coupon 34S - Micrographie optique prise à proximité de la surface intérieure (attaque au nital, grossissement initial de x1000)
(d) Coupon 34S - Micrographie MEB, prise à proximité de la surface intérieure, des carbures décorant les joints des grains d'austénite antérieure (attaque au nital, grossissement initial de x2000)
(e) Coupon 34S - Micrographie MEB, prise à proximité de la surface intérieure, de la microstructure perlitique (attaque au nital, grossissement initial de x2000)
(f) Coupon 34S - Micrographie optique prise au milieu de la coupe transversale (attaque au nital, grossissement initial de x200)
(g) Coupon 34S - Micrographie MEB prise au milieu de la coupe transversale (attaque au nital, grossissement initial de x2000)

Figure 19. Coupes transversales métallurgiques (attaque au nital) des coupons provenant du wagon CTCX 735572

(a) Coupon 40H – Micrographie optique, grossissement initial de x200
(b) Coupon 40S – Micrographie optique, grossissement initial de x200
(c) Coupon 40H – Micrographie optique, grossissement initial de x1000
(d) Coupon 40S – Micrographie optique, grossissement initial de x1000
(e) Micrographie MEB, grossissement initial de x3000
(f) Coupon 40S – Micrographie MEB, grossissement initial de x3000

Figure 20. Coupes transversales métallurgiques (attaque au nital) des coupons provenant du wagon NATX 310515

(a) Coupon 58H – Micrographie optique, grossissement initial de x200
(b) Coupon 58S – Micrographie optique, grossissement initial de x200
(c) Coupon 58H – Micrographie optique, grossissement initial de x1000
(d) Coupon 58S – Optical micrograph, original magnification 1000X
(e) Coupon 58H – Micrographie MEB, grossissement initial de x3000
(f) Coupon 58S – Micrographie MEB, grossissement initial de x3000

Figure 21. Coupes transversales métallurgiques (attaque au nital) des coupons provenant du wagon ACFX 79383

(a) Coupon 59H – Micrographie optique, grossissement initial de x200
(b) Coupon 59S – Micrographie optique, grossissement initial de x200
(c) Coupon 59H – Micrographie optique, grossissement initial de x1000
(d) Coupon 59S – Micrographie optique, grossissement initial de x1000
(e) Micrographie MEB, grossissement initial de x3000
(f) Coupon 59S – Micrographie MEB, grossissement initial de x3000

6.0 Annexes

Annexe A - Résultats de l’analyse chimique des coupons des wagons-citernes

Tableau 1-1a. Coupons du wagon WFIX 130682 (Coupon 8H - tête)
Élément Exigence de la norme ASTM A516-70A (%) Résultat (%)
Carbone 0,25 max. 0,16
Manganèse 0,79 à 1,26 1,06
Phosphore 0,025 max. 0,012
Soufre 0,015 max. 0,012
Silicium 0,15 à 0,45 0,26
Vanadium 0,04 max. <0,005
Cuivre 0,35 max. 0,17
Nickel 0,43 max. 0,06
Chrome 0,34 max. 0,05
Molybdène 0,13 max. 0,02
Aluminium 0,015 à 0,060 0,024
Niobium 0,03 max. <0,005
Titane 0,020 max. <0,005
Bore 0,0005 max. <0,0005
Azote 0,012 max. 0,006
Étain 0,020 max. 0,01
CEq 0,45 max. <0,37
Cu+Ni+Cr+Mo 0,65 max. 0,3
Nb+V+Ti 0,11 max. <0,015
Ti/N 4,0 max. <0,83

A  Se reporter au tableau 5 dans le corps principal du rapport pour obtenir les détails.

Tableau 1-1b. Coupons du wagon WFIX 130682 (Coupon 8S - coque)
Élément Exigence de la norme TC128-BA (%) Résultat (%)
Carbone 0,26 max. 0,20
Manganèse 1,00 à 1,70 1,42
Phosphore 0,025 max. 0,021
Soufre 0,015 max. 0,005
Silicium 0,13 à 0,45 0,32
Vanadium 0,084 max. <0,005
Cuivre 0,35 max. 0,02
Nickel aucune limite 0,02
Chrome aucune limite 0,02
Molybdène aucune limite <0,01
Aluminium 0,015 à 0,060 0,030
Niobium 0,03 max. <0,005
Titane 0,020 max. <0,005
Bore 0,0005 max. <0,0005
Azote 0,012 max. 0,007
Étain 0,020 max. <0,01
CEq 0,55 max. <0,45
Cu+Ni+Cr+Mo 0,65 max. <0,07
Nb+V+Ti 0,11 max. <0,015
Ti/N 4,0 max. <0,71

A  Se reporter au tableau 5 dans le corps principal du rapport pour obtenir les détails.

Tableau 1-2a. Coupons du wagon TILX 316641 (Coupon 9H - tête)
Élément Exigence de la norme ASTM A516-70A (%) Résultat (%)
Carbone 0,25 max. 0,12
Manganèse 0,79 à 1,26 1.31
Phosphore 0,025 max. 0,014
Soufre 0,015 max. 0,008
Silicium 0,15 à 0,45 0,31
Vanadium 0,04 max. <0,005
Cuivre 0,35 max. 0,24
Nickel 0,43 max. 0,13
Chrome 0,34 max. 0,10
Molybdène 0,13 max. 0,04
Aluminium 0,015 à 0,060 0,036
Niobium 0,03 max. <0,005
Titane 0,020 max. <0,005
Bore 0,0005 max. <0,0005
Azote 0,012 max. 0,009
Étain 0,020 max. 0,01
CEq 0,45 max. <0,39
Cu+Ni+Cr+Mo 0,65 max. 0,51
Nb+V+Ti 0,11 max. <0,015
Ti/N 4,0 max. <0,56

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Tableau 1-2b. Coupons du wagon TILX 316641 (Coupon 9S - coque)
Élément Exigence de la norme TC128-BA (%) Résultat (%)
Carbone 0,26 max. 0,21
Manganèse 1,00 à 1,70 1,43
Phosphore 0,025 max. 0,020
Soufre 0,015 max. 0,006
Silicium 0,13 à 0,45 0,33
Vanadium 0,084 max. <0,005
Cuivre 0,35 max. 0,03
Nickel aucune limite 0,02
Chrome aucune limite 0,02
Molybdène aucune limite <0,01
Aluminium 0,015 à 0,060 0,028
Niobium 0,03 max. <0,005
Titane 0,020 max. <0,005
Bore 0,0005 max. <0,0005
Azote 0,012 max. 0,007
Étain 0,020 max. <0,01
CEq 0,55 max. <0,46
Cu+Ni+Cr+Mo 0,65 max. <0,08
Nb+V+Ti 0,11 max. <0,015
Ti/N 4,0 max. <0,71

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Tableau 1-3a. Coupons du wagon ACFX 79709 (Coupon 15H - tête)
Élément Exigence de la norme ASTM A515-70A (%) Résultat (%)
Carbone 0,31 max. 0,27
Manganèse 1,30 max. 0,46
Phosphore 0,025 max. 0,012
Soufre 0,025 max. 0,008
Silicium 0,15 à 0,45 0,25
Vanadium 0,04 max. <0,005
Cuivre 0,43 max. 0,16
Nickel 0,43 max. 0,12
Chrome 0,34 max. 0,11
Molybdène 0,13 max. 0,03
Aluminium non spécifié <0,005
Niobium 0,03 max. <0,005
Titane 0,04 max. <0,005
Bore 0,0015 max. <0,0005
Azote non spécifié 0,008
Étain non spécifié 0,01
CEq 0,47 max. <0,39
Cu+Ni+Cr+Mo 1,00 max. 0,42
Nb+V+Ti non spécifié <0,015
Ti/N non spécifié <0,63

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Tableau 1-3b. Coupons du wagon ACFX 79709 (Coupon 15S - coque)
Élément Exigence de la norme TC128-BA (%) Résultat (%)
Carbone 0,26 max. 0,18
Manganèse 1,00 à 1,70 1,13
Phosphore 0,025 max. 0,010
Soufre 0,015 max. 0,014
Silicium 0,13 à 0,45 0,19
Vanadium 0,084 max. 0,044
Cuivre 0,35 max. 0,30
0,12 aucune limite 0,22
Chrome aucune limite 0,17
Molybdène aucune limite 0,05
Aluminium 0,015 à 0,060 0,018
Niobium 0,03 max. <0,005
Titane 0,020 max. <0,005
Bore 0,0005 max. <0,0005
Azote 0,012 max. 0,010
Étain 0,020 max. 0,02
CEq 0,55 max. 0,46
Cu+Ni+Cr+Mo 0,65 max. 0,74
Nb+V+Ti 0,11 max. <0,054
Ti/N 4,0 max. <0,50

A  Se reporter au tableau 5 dans le corps principal du rapport pour obtenir les détails.

Tableau 1-4a. Coupons du wagon PROX 44293 (Coupon 20H - tête)
Élément Exigence de la norme ASTM A516-70A (%) Résultat (%)
Carbone 0,25 max. 0,18
Manganèse 0,79 à 1,26 1.13
Phosphore 0,025 max. 0,016
Soufre 0,015 max. 0,007
Silicium 0,15 à 0,45 0,33
Vanadium 0,04 max. <0,005
Cuivre 0,35 max. 0,02
Nickel 0,43 max. 0,01
Chrome 0,34 max. 0,12
Molybdène 0,13 max. <0,08
Aluminium 0,015 à 0,060 0,038
Niobium 0,03 max. 0,005
Titane 0,020 max. <0,005
Bore 0,0005 max. <0,0005
Azote 0,012 max. <0,005
Étain 0,020 max. <0,01
CEq 0,45 max. <0,41
Cu+Ni+Cr+Mo 0,65 max. 0,23
Nb+V+Ti 0,11 max. <0,015
Ti/N 4,0 max. 1,0

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Tableau 1-4b. Coupons du wagon PROX 44293 (Coupon 20S - coque)
Élément Exigence de la norme TC128-BA (%) Résultat (%)
Carbone 0,26 max. 0,23
Manganèse 1,00 à 1,70 1,51
Phosphore 0,025 max. 0,014
Soufre 0,015 max. 0,012
Silicium 0,13 à 0,45 0,27
Vanadium 0,084 max. 0,034
Cuivre 0,35 max. 0,02
Nickel aucune limite 0,01
Chrome aucune limite 0,16
Molybdène aucune limite 0,04
Aluminium 0,015 à 0,060 0,023
Niobium 0,03 max. <0,005
Titane 0,020 max. <0,005
Bore 0,0005 max. <0,0005
Azote 0,012 max. 0,005
Étain 0,020 max. 0,01
CEq 0,55 max. 0,53
Cu+Ni+Cr+Mo 0,65 max. 0,23
Nb+V+Ti 0,11 max. <0,044
Ti/N 4,0 max. <1,0

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Tableau 1-5. Coupons du wagon ACFX 76605 (Coupon 24H - tête)
Élément Exigence de la norme ASTM A515-70A (%) Résultat (%)
Carbone 0,31 max. 0,25
Manganèse 1,30 max. 0,50
Phosphore 0,025 max. 0,006
Soufre 0,025 max. 0,008
Silicium 0,15 à 0,45 0,29
Vanadium 0,04 max. <0,005
Cuivre 0,43 max. 0,16
Nickel 0,43 max. 0,13
Chrome 0,34 max. 0,11
Molybdène 0,13 max. 0,03
Aluminium non spécifié <0,005
Niobium 0,03 max. <0,005
Titane 0,04 max. <0,005
Bore 0,0015 max. <0,0005
Azote non spécifié 0,007
Étain non spécifié 0,01
CEq 0,47 max. 0,38
Cu+Ni+Cr+Mo 1,00 max. 0,43
Nb+V+Ti non spécifié <0,015
Ti/N non spécifié <0,71

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Tableau 1-5. Coupons du wagon ACFX 76605 (Coupon 24H - tête)
Élément Exigence de la norme ASTM A515-70A (%) Résultat (%)
Carbone 0,31 max. 0,25
Manganèse 1,30 max. 0,50
Phosphore 0,025 max. 0,006
Soufre 0,025 max. 0,008
Silicium 0,15 à 0,45 0,29
Vanadium 0,04 max. <0,005
Cuivre 0,43 max. 0,16
Nickel 0,43 max. 0,13
Chrome 0,34 max. 0,11
Molybdène 0,13 max. 0,03
Aluminium non spécifié <0,005
Niobium 0,03 max. <0,005
Titane 0,04 max. <0,005
Bore 0,0015 max. <0,0005
Azote non spécifié 0,007
Étain non spécifié 0,01
CEq 0,47 max. 0,38
Cu+Ni+Cr+Mo 1,00 max. 0,43
Nb+V+Ti non spécifié <0,015
Ti/N non spécifié <0,71

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Tableau 1-6. Coupon du wagon WFIX 130571 (Coupon 34S - coque)
Élément Exigence de la norme TC128-BA (%) Résultat (%)
Carbone 0,26 max. 0,11
Manganèse 1,00 à 1,70 1,23
Phosphore 0,025 max. 0,015
Soufre 0,015 max. <0,005
Silicium 0,13 à 0,45 0,32
Vanadium 0,084 max. 0,031
Cuivre 0,35 max. 0,28
Nickel aucune limite 0,12
Chrome aucune limite 0,12
Molybdène aucune limite 0,02
Aluminium 0,015 à 0,060 0,035
Niobium 0,03 max. <0,005
Titane 0,020 max. <0,005
Bore 0,0005 max. <0,0005
Azote 0,012 max. 0,008
Étain 0,020 max. 0,01
CEq 0,55 max. 0,38
Cu+Ni+Cr+Mo 0,65 max. 0,54
Nb+V+Ti 0,11 max. <0,041
Ti/N 4,0 max. <0,63

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Tableau 1-7. Coupons du wagon CTCX 735572 (Coupon 40H - tête)
Élément Exigence de la norme ASTM A516-70A (%) Résultat (%)
Carbone 0,25 max. 0,17
Manganèse 0,79 à 1,26 1,13
Phosphore 0,025 max. 0,015
Soufre 0,015 max. 0,007
Silicium 0,15 à 0,45 0,32
Vanadium 0,04 max. <0,005
Cuivre 0,35 max. 0,02
Nickel 0,43 max. 0,02
Chrome 0,34 max. 0,12
Molybdène 0,13 max. 0,09
Aluminium 0,015 à 0,060 0,035
Niobium 0,03 max. <0,005
Titane 0,020 max. <0,005
Bore 0,0005 max. <0,0005
Azote 0,012 max. <0,005
Étain 0,020 max. <0,01
CEq 0,45 max. <0,40
Cu+Ni+Cr+Mo 0,65 max. 0,25
Nb+V+Ti 0,11 max. <0,015
Ti/N 4,0 max. 1,0

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Tableau 1-7b. Coupons du wagon CTCX 735572 (Coupon 40S - coque)
Élément Exigence de la norme TC128-BA (%) Résultat (%)
Carbone 0,26 max. 0,26
Manganèse 1,00 à 1,70 1,23
Phosphore 0,025 max. 0,011
Soufre 0,015 max. <0,005
Silicium 0,13 à 0,45 0,31
Vanadium 0,084 max. 0,027
Cuivre 0,35 max. 0,25
Nickel aucune limite 0,12
Chrome aucune limite 0,11
Molybdène aucune limite 0,04
Aluminium 0,015 à 0,060 0,036
Niobium 0,03 max. <0,005
Titane 0,020 max. <0,005
Bore 0,0005 max. <0,0005
Azote 0,012 max. 0,007
Étain 0,020 max. 0,01
CEq 0,55 max. 0,53
Cu+Ni+Cr+Mo 0,65 max. 0,52
Nb+V+Ti 0,11 max. <0,037
Ti/N 4,0 max. <0,71

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Tableau 1-8a. Coupons du wagon NATX 310515 (Coupon 58H - tête)
Élément Exigence de la norme ASTM A516-70A (%) Résultat (%)
Carbone 0,25 max. 0,17
Manganèse 0,79 à 1,26 1,08
Phosphore 0,025 max. 0,009
Soufre 0,015 max. 0,006
Silicium 0,15 à 0,45 0,31
Vanadium 0,04 max. <0,005
Cuivre 0,35 max. 0,04
Nickel 0,43 max. 0,02
Chrome 0,34 max. 0,11
Molybdène 0,13 max. <0,08
Aluminium 0,015 à 0,060 0,031
Niobium 0,03 max. <0,005
Titane 0,020 max. <0,005
Bore 0,0005 max. <0,0005
Azote 0,012 max. 0,005
Étain 0,020 max. 0,01
CEq 0,45 max. <0,39
Cu+Ni+Cr+Mo 0,65 max. 0,25
Nb+V+Ti 0,11 max. <0,015
Ti/N 4,0 max. <1,0

A  Se reporter au tableau 5 dans le corps principal du rapport pour obtenir les détails.

Tableau 1-8b. Coupons du wagon NATX 310515 (Coupon 58S - coque)
Élément Exigence de la norme TC128-BA (%) Résultat (%)
Carbone 0,26 max. 0,20
Manganèse 1,00 à 1,70 1,36
Phosphore 0,025 max. 0,012
Soufre 0,015 max. 0,008
Silicium 0,13 à 0,45 0,20
Vanadium 0,084 max. 0,040
Cuivre 0,35 max. 0,26
Nickel aucune limite 0,12
Chrome aucune limite 0,11
Molybdène aucune limite 0,03
Aluminium 0,015 à 0,060 0,023
Niobium 0,03 max. <0,005
Titane 0,020 max. <0,005
Bore 0,0005 max. <0,0005
Azote 0,012 max. 0,008
Étain 0,020 max. 0,01
CEq 0,55 max. 0,49
Cu+Ni+Cr+Mo 0,65 max. 0,52
Nb+V+Ti 0,11 max. <0,050
Ti/N 4,0 max. <0,63

A  Se reporter au tableau 5 dans le corps principal du rapport pour obtenir les détails.

Tableau 1-9a. Coupons du wagon ACFX 79383 (Coupon 15H - tête)
Élément Exigence de la norme ASTM A515-70A (%) Résultat (%)
Carbone 0,31 max. 0,27
Manganèse 1,30 max. 0,42
Phosphore 0,025 max. 0,008
Soufre 0,025 max. 0,016
Silicium 0,15 à 0,45 0,19
Vanadium 0,04 max. <0,005
Cuivre 0,43 max. 0,33
Nickel 0,43 max. 0,21
Chrome 0,34 max. 0,20
Molybdène 0,13 max. 0,07
Aluminium non spécifié <0,005
Niobium 0,03 max. <0,005
Titane 0,04 max. <0,005
Bore 0,0015 max. <0,0005
Azote non spécifié 0,007
Étain non spécifié 0,02
CEq 0,47 max. <0,43
Cu+Ni+Cr+Mo 1,00 max. 0,81
Nb+V+Ti non spécifié <0,015
Ti/N non spécifié <0,71

A  Se reporter au tableau 5 dans le corps principal du rapport pour obtenir les détails.

Tableau 1-9b. Coupons du wagon ACFX 79383 (Coupon 15S - coque)
Élément Exigence de la norme TC128-BA (%) Résultat (%)
Carbone 0,26 max. 0,18
Manganèse 1,00 à 1,70 1,22
Phosphore 0,025 max. 0,011
Soufre 0,015 max. 0,012
Silicium 0,13 à 0,45 0,23
Vanadium 0,084 max. 0,068
Cuivre 0,35 max. 0,24
Nickel aucune limite 0,13
Chrome aucune limite 0,07
Molybdène aucune limite 0,03
Aluminium 0,015 à 0,060 0,005
Niobium 0,03 max. <0,005
Titane 0,020 max. <0,005
Bore 0,0005 max. <0,0005
Azote 0,012 max. 0,008
Étain 0,020 max. 0,02
CEq 0,55 max. 0,44
Cu+Ni+Cr+Mo 0,65 max. 0,47
Nb+V+Ti 0,11 max. <0,078
Ti/N 4,0 max. <0,63

A Se reporter au tableau 5 dans le corps principal du rapport pour obtenir les détails.

Note en bas de page

Note 1

Numéro attribué par l’entrepreneur en assainissement.

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Note 2

Source : Railinc Umler Equipment Management Information System.

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Note 3

Source : AAR Application for Approval and Certificate of Construction.

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Note 4

Perforation due à des dommages causés par le feu.

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Note 5

Sections de coque de la citerne numérotées depuis le bout B.

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Note 6

On avait marqué des coupons sur les têtes et la coque du wagon ACFX 76605, mais celui de la coque n’a pas été recouvré.

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Note 7

ASTM A516/A516M-10 - Standard Specification for Pressure Vessel Plates, Carbon Steel, for Moderate - and Lower - Temperature Service.

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Note 8

AAR TC128 - Specification for High-Strength Carbon Manganese Steel Plates for Tank Cars.

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Note 9

ASTM A515/A515M-10 - Standard Specification for Pressure Vessel Plates, Carbon Steel, for Intermediate - and Higher - Temperature Service.

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Note 10

AAR Manual of Standards and Recommended Practices – Specifications for Tank Cars, Table M2 Chemical Requirements for AAR TC128 Grade B steel - Product Analysis, 10/2007, p. C-III [M-1002] 338.

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Note 11

AAR Manual of Standards and Recommended Practices – Specifications for Tank Cars, Table M11 Supplemental Chemical Requirements for ASTM A516 Grade 70 – Product Analysis, 10/2007, p. C-III [M-1002] 345.

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Note 12

ASTM A515/A515M-10 - Standard Specification for Pressure Vessel Plates, Carbon Steel, for Intermediate - and Higher - Temperature Service.

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Note 13

Équivalent carbone calculé en conformité avec la norme ASTM A20/A20M, article S20.2.

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Note 14

Exova Burlington Laboratory, accrédité ISO/IEC 17025.

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Note 15

ASTM E415-08 - Standard Test Method for Atomic Emission Vacuum Spectrometric Analysis of Carbon and Low-Alloy Steel.

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Note 16

ASTM E1019-11 - Standard Test Methods for Determination of Carbon, Sulfur, Nitrogen, and Oxygen in Steel, Iron, Nickel, and Cobalt Alloys by Various Combustion and Fusion Techniques.

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Note 17

ASTM A20/A20M-11 Standard Specification for General Requirements for Steel Plates for Pressure Vessels, Table A1.1.

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Note 18

La perlite est un mélange de ferrite et de cémentite (carbure de fer) dans lequel les deux phases se forment à partir de l'austénite dans un schéma lamellaire alterné.

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Note 19

La sphéroïdisation survient par suite du chauffage et du refroidissement qui produisent dans l'acier des carbures de forme globulaire.

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Note 20

Répartition hétérogène de ferrite et de perlite alignées dans des filaments ou des plaques parallèles à la direction du travail.

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Note 21

W. F. Smith, Structure and Properties of Engineering Alloys, (McGraw-Hill, 1981), p. 7.

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Note 22

Conversion de la résistance à la traction en dureté Rockwell B approximative d'après la norme ASTM A370-12a Standard Test Methods and Definitions for Mechanical Testing of Steel Products, tableau 3.

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Note 23

Exova Burlington Laboratory, accrédité ISO/IEC 17025.

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Note 24

R. W. K. Honeycombe, Steels - Microstructure and Properties, (Edward Arnold, UK, 1981).

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Note 25

Ibid.

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Note 26

Metals Handbook: Volume 13 Corrosion, (ASM International 1987), p. 1312.

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Note 27

SFPE Handbook of Fire Protection Engineering, 3rd Edition (National Fire Protection Association, 2002), p. 3–289.

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