Le rinçage à l'argon est souvent nécessaire pour le soudage de tubes et de tuyaux en acier inoxydable par des procédés conventionnels tels que le soudage TIG (GTAW) et le soudage MIG (SMAW). Cependant, le coût du gaz et le temps de préparation du processus de purge peuvent s'avérer importants, notamment lorsque le diamètre et la longueur des tuyaux augmentent.
Lors du soudage de l'acier inoxydable de la série 300, les entrepreneurs peuvent éliminer les arrachements de soudure dans les canaux radiculaires ouverts en optant pour un procédé de soudage avancé plutôt que pour le soudage TIG ou SMAW traditionnel. Ce procédé permet de maintenir une haute qualité de soudure, la résistance à la corrosion du matériau et de respecter le descriptif de mode opératoire de soudage (DMOS). Le soudage TIG (GMAW) est requis. Ce procédé GMAW amélioré offre également des performances, une efficacité et une facilité d'utilisation accrues, contribuant ainsi à augmenter la rentabilité.
Grâce à leur résistance à la corrosion et à leur robustesse, les alliages d'acier inoxydable sont utilisés dans de nombreuses applications de tuyauterie, notamment dans les secteurs du pétrole et du gaz, de la pétrochimie et des biocarburants. Si le soudage TIG (GTAW) est traditionnellement employé pour le soudage de l'acier inoxydable, il présente certains inconvénients qui peuvent être surmontés grâce à un soudage GMAW (GMAW) à court-circuit amélioré.
Premièrement, la pénurie persistante de soudeurs qualifiés rend difficile le recrutement de personnel maîtrisant le soudage TIG. Deuxièmement, ce procédé n'est pas le plus rapide, ce qui freine les entreprises souhaitant accroître leur productivité pour répondre aux exigences de leurs clients. Troisièmement, il nécessite un rinçage à contre-courant long et coûteux des tubes en acier inoxydable.
Qu'est-ce que le feedback ? Le purgeage consiste à injecter du gaz pendant le soudage pour éliminer les contaminants et apporter un soutien. Le purgeage de la face arrière protège cette dernière de la formation d'oxydes lourds en présence d'oxygène.
Si la face postérieure n'est pas protégée lors du soudage d'un canal radiculaire ouvert, la base peut être endommagée. Ce phénomène, appelé saccharification, se traduit par la formation d'une surface gélatineuse à l'intérieur de la soudure. Pour éviter les frottements, le soudeur insère un tuyau de gaz à une extrémité du tube et bouche l'autre extrémité avec une vanne de purge. Il crée également un évent à l'autre extrémité du tube. Il applique généralement du ruban adhésif autour de l'ouverture du joint. Après avoir nettoyé le tube, il retire le ruban adhésif et commence à souder, en répétant l'opération de décapage et de soudage jusqu'à l'obtention d'un cordon de soudure complet.
Éliminer le jeu. Les retouches peuvent s'avérer très coûteuses en temps et en argent, alourdissant parfois le coût d'un projet de plusieurs milliers de dollars. Le passage à un procédé GMAW à cycle court de pointe permet à l'entreprise d'effectuer des passes de fond sans rinçage à contre-courant pour de nombreuses applications sur acier inoxydable. Le soudage des aciers inoxydables de la série 300 est parfaitement adapté à ce procédé, tandis que le soudage des aciers inoxydables duplex de haute pureté nécessite actuellement un procédé GTAW pour la passe de fond.
Limiter l'apport de chaleur au minimum contribue à préserver la résistance à la corrosion de la pièce. Une solution pour réduire cet apport consiste à diminuer le nombre de passes de soudage. Les procédés GMAW à court-circuit avancés, tels que le dépôt de métal contrôlé (RMD®), utilisent un transfert de métal précisément maîtrisé pour garantir un dépôt uniforme des gouttelettes. Ceci facilite le contrôle du bain de fusion par le soudeur, ce qui permet de réguler l'apport de chaleur et la vitesse de soudage. Un apport de chaleur réduit permet une solidification plus rapide du bain de fusion.
Grâce à un transfert de métal contrôlé et à une solidification plus rapide du bain de fusion, ce dernier est moins turbulent et le gaz de protection s'échappe de la torche GMAW de manière relativement régulière. Le gaz peut ainsi traverser la racine exposée, chassant l'atmosphère et empêchant la formation de cristaux de sucre ou l'oxydation sur la face inférieure de la soudure. Cette protection gazeuse est rapide car les bains de fusion se solidifient très vite.
Les tests ont démontré que le procédé GMAW à court-circuit modifié répond aux normes de qualité de soudage tout en conservant la résistance à la corrosion de l'acier inoxydable du soudage GTAW à cordon de fond.
La modification du procédé de soudage exige que l'entreprise recertifie le WPS, mais une telle transition peut entraîner des gains de temps et des économies de coûts importants sur les nouveaux travaux de fabrication et de réparation.
Le soudage des canaux radiculaires ouverts par le procédé GMAW à court-circuit avancé offre des avantages supplémentaires en termes de productivité, d'efficacité et de formation des soudeurs. Cela comprend :
Élimine le risque de formation de canaux chauds grâce à la possibilité de recouvrir davantage de métal pour augmenter l'épaisseur du canal radiculaire.
Excellente résistance aux déplacements importants et faibles entre les sections de tuyau. Grâce à un transfert de métal régulier, ce procédé permet de combler facilement des espaces jusqu'à 4,76 mm (3/16 po).
La longueur de l'arc reste constante quelle que soit la longueur de l'électrode, ce qui compense la difficulté pour les opérateurs de maintenir une longueur constante. Un bain de fusion plus facile à contrôler et un transfert de métal uniforme peuvent réduire le temps de formation des nouveaux soudeurs.
Temps d'arrêt réduit lors des changements de procédé. Le même fil et le même gaz de protection peuvent être utilisés pour le traitement canalaire (radiculaire, obturation et couverture). Le procédé GMAW pulsé peut être employé à condition que les canaux soient obturés à au moins 80 % avec du gaz de protection argon.
Pour les opérations de rinçage à contre-courant de l'acier inoxydable, il est important de suivre cinq conseils clés pour une transition réussie vers un procédé GMAW à court-circuit modifié.
Nettoyez les tuyaux à l'intérieur et à l'extérieur pour éliminer toute impureté. Utilisez une brosse métallique conçue pour l'acier inoxydable pour nettoyer l'arrière du joint à au moins 2,5 cm du bord.
Utilisez un métal d'apport en acier inoxydable à haute teneur en silicium, tel que le 316LSi ou le 308LSi. La teneur élevée en silicium favorise le mouillage du bain de fusion et agit comme désoxydant.
Pour un résultat optimal, utilisez un mélange gazeux de protection spécialement formulé pour ce procédé, par exemple composé de 90 % d'hélium, 7,5 % d'argon et 2,5 % de dioxyde de carbone. Une autre option consiste à utiliser un mélange composé de 98 % d'argon et 2 % de dioxyde de carbone. Votre fournisseur de gaz de soudage pourra vous faire d'autres recommandations.
Pour un résultat optimal, utilisez l'embout conique et l'embout canalaire pour localiser la zone de gaz. La buse conique avec diffuseur de gaz intégré assure une excellente couverture.
Il est à noter que l'utilisation d'un procédé GMAW à court-circuit modifié sans gaz de secours entraîne la présence d'une petite quantité de scories sur la face inférieure de la soudure. Celles-ci s'en détachent généralement lors du refroidissement de la soudure et répondent aux normes de qualité de l'industrie pétrolière, des centrales électriques et de la pétrochimie.
Jim Byrne est responsable des ventes et des applications chez Miller Electric Mfg. LLC, 1635 W. Spencer St., Appleton, WI 54912, 920-734-9821, www.millerwelds.com.
Tube & Pipe Journal de 1990 publié dans un communiqué de presse. Journal des tubes et tuyaux de 1990 Tube & Pipe Journal a été fondé en 1990 par un ancien producteur de métaux de l'industrie métallurgique. Tube & Pipe Journal est devenu le premier magazine consacré à l'industrie des tubes métalliques en 1990.Aujourd'hui, elle demeure la seule publication spécialisée en Amérique du Nord et est devenue la source d'information la plus fiable pour les professionnels de l'industrie des tuyaux.
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