L'acier inoxydable n'est pas forcément difficile à travailler, mais son soudage exige une attention particulière. Il ne dissipe pas la chaleur comme l'acier doux ou l'aluminium et peut perdre une partie de sa résistance à la corrosion s'il est trop chauffé. Les bonnes pratiques permettent de préserver sa résistance à la corrosion. Image : Miller Electric
La résistance à la corrosion de l'acier inoxydable en fait un choix intéressant pour de nombreuses applications critiques de tuyauterie, notamment dans les industries agroalimentaire et des boissons de haute pureté, pharmaceutique, des appareils sous pression et pétrochimique. Cependant, ce matériau ne dissipe pas la chaleur comme l'acier doux ou l'aluminium, et un soudage incorrect peut réduire sa résistance à la corrosion. Une chaleur excessive et l'utilisation d'un métal d'apport inapproprié sont deux facteurs à prendre en compte.
Le respect des meilleures pratiques de soudage de l'acier inoxydable peut contribuer à améliorer les résultats et à garantir la résistance du métal à la corrosion. De plus, l'amélioration du procédé de soudage peut accroître la productivité sans compromettre la qualité.
Lors du soudage de l'acier inoxydable, le choix du métal d'apport est essentiel pour contrôler la teneur en carbone. Les métaux d'apport utilisés pour souder les tubes en acier inoxydable doivent améliorer les performances de soudage et être adaptés à l'application.
Privilégiez les métaux d'apport portant la désignation « L », comme l'ER308L, car leur teneur maximale en carbone est plus faible, ce qui contribue à maintenir la résistance à la corrosion des alliages d'acier inoxydable à faible teneur en carbone. Souder un métal de base à faible teneur en carbone avec des métaux d'apport standard augmente la teneur en carbone du joint soudé, augmentant ainsi le risque de corrosion. Évitez les métaux d'apport marqués « H », car ils présentent une teneur en carbone plus élevée et sont destinés aux applications exigeant une résistance accrue à des températures élevées.
Lors du soudage de l'acier inoxydable, il est également important de choisir un métal d'apport contenant de faibles traces (également appelées impuretés) d'éléments. Ces éléments sont présents dans les matières premières utilisées pour la fabrication des métaux d'apport, notamment l'antimoine, l'arsenic, le phosphore et le soufre. Ils peuvent fortement affecter la résistance à la corrosion du matériau.
L'acier inoxydable étant très sensible à la chaleur, la préparation des joints et un assemblage correct jouent un rôle essentiel dans le contrôle de la chaleur et le maintien des propriétés du matériau. Les jeux entre les pièces ou les ajustements irréguliers nécessitent une fixation prolongée du chalumeau, et davantage de métal d'apport est nécessaire pour combler ces jeux. Cela peut entraîner une accumulation de chaleur dans la zone concernée, ce qui peut entraîner une surchauffe de la pièce. Un mauvais ajustement peut également rendre difficile le comblement du jeu et l'obtention de la pénétration requise de la soudure. Veillez à ce que les pièces correspondent au mieux à l'acier inoxydable.
La pureté de ce matériau est également très importante. De très faibles quantités de contaminants ou de saletés dans les joints soudés peuvent provoquer des défauts réduisant la résistance mécanique et à la corrosion du produit final. Pour nettoyer le substrat avant le soudage, utilisez une brosse spéciale en acier inoxydable, non utilisée sur l'acier au carbone ou l'aluminium.
Dans l'acier inoxydable, la sensibilisation est la principale cause de perte de résistance à la corrosion. Cela peut se produire lorsque la température de soudage et la vitesse de refroidissement fluctuent trop, entraînant une modification de la microstructure du matériau.
Cette soudure extérieure sur tuyau en acier inoxydable, soudée avec GMAW et dépôt de métal contrôlé (RMD) sans lavage à contre-courant de racine, est similaire en apparence et en qualité aux soudures à contre-courant GTAW.
L'oxyde de chrome est un élément clé de la résistance à la corrosion de l'acier inoxydable. Cependant, une teneur en carbone trop élevée dans la soudure entraîne la formation de carbure de chrome. Ce composé fixe le chrome et empêche la formation de l'oxyde de chrome souhaité, qui confère à l'acier inoxydable sa résistance à la corrosion. En cas de teneur insuffisante en oxyde de chrome, le matériau ne possède pas les propriétés souhaitées et la corrosion se produit.
La prévention de la sensibilisation repose sur le choix du métal d'apport et la maîtrise de l'apport de chaleur. Comme indiqué précédemment, il est important de choisir un métal d'apport à faible teneur en carbone pour le soudage de l'acier inoxydable. Cependant, le carbone est parfois nécessaire pour assurer la résistance de certaines applications. La maîtrise de la température est particulièrement importante lorsque les métaux d'apport à faible teneur en carbone ne conviennent pas.
Réduisez au minimum le temps pendant lequel la soudure et la zone affectée thermiquement restent à des températures élevées, généralement entre 500 et 800 degrés Celsius. Moins le soudage reste à cette température, moins il génère de chaleur. Vérifiez et observez toujours la température entre les passes pendant le processus de soudage.
Une autre option consiste à utiliser des métaux d'apport contenant des composants d'alliage tels que le titane et le niobium pour prévenir la formation de carbure de chrome. Ces composants affectant également la résistance et la ténacité, ces métaux d'apport ne peuvent pas être utilisés dans toutes les applications.
Le soudage à l'arc avec électrode de tungstène (GTAW) pour les soudures de racine est une méthode traditionnelle de soudage des tubes en acier inoxydable. Il nécessite généralement un rinçage à l'argon pour éviter l'oxydation de la face inférieure de la soudure. Cependant, le soudage au fil est de plus en plus courant pour les tubes en acier inoxydable. Dans ce cas, il est important de comprendre l'impact des différents gaz de protection sur la résistance à la corrosion du matériau.
Pour le soudage de l'acier inoxydable par soudage à l'arc sous gaz (GMAW), on utilise traditionnellement de l'argon et du dioxyde de carbone, un mélange d'argon et d'oxygène, ou un mélange de trois gaz (hélium, argon et dioxyde de carbone). Généralement, ces mélanges contiennent principalement de l'argon ou de l'hélium et moins de 5 % de dioxyde de carbone, car ce dernier introduit du carbone dans le bain de fusion et augmente le risque de sensibilisation. L'argon pur n'est pas recommandé pour le soudage GMAW sur l'acier inoxydable.
Le fil fourré pour acier inoxydable est conçu pour fonctionner avec un mélange traditionnel de 75 % d'argon et de 25 % de dioxyde de carbone. Le flux contient des ingrédients conçus pour empêcher la contamination de la soudure par le carbone du gaz de protection.
L'évolution des procédés GMAW a facilité le soudage des tubes et des tuyaux en acier inoxydable. Si certaines applications nécessitent encore le procédé GTAW, les procédés avancés de traitement du fil offrent une qualité similaire et une productivité accrue dans de nombreuses applications de l'acier inoxydable.
Les soudures en acier inoxydable ID réalisées avec GMAW RMD sont similaires en qualité et en apparence aux soudures OD correspondantes.
Une passe de racine utilisant un procédé GMAW modifié en court-circuit, tel que le dépôt de métal contrôlé (RMD) de Miller, élimine le contre-lavage dans certaines applications en acier inoxydable austénitique. La passe de racine RMD peut être suivie d'un soudage GMAW pulsé ou à l'arc avec fil fourré pour le remplissage et la fermeture, une solution qui permet de gagner du temps et de l'argent par rapport au soudage GTAW avec contre-lavage, notamment sur les tubes de grande taille.
Le RMD utilise un transfert de métal par court-circuit contrôlé avec précision pour produire un arc et un bain de soudure silencieux et stables. Cela réduit les risques de rodage à froid ou de non-fusion, les projections et améliore la qualité de la passe de fond. Ce transfert de métal contrôlé avec précision assure également un dépôt uniforme des gouttelettes et un contrôle plus aisé du bain de soudure, et donc de l'apport de chaleur et de la vitesse de soudage.
Les procédés non traditionnels peuvent améliorer la productivité du soudage. Avec le RMD, la vitesse de soudage peut atteindre 6 à 12 po/min. Ce procédé, qui améliore la productivité sans chauffage supplémentaire des pièces, contribue à préserver les propriétés et la résistance à la corrosion de l'acier inoxydable. La réduction de l'apport de chaleur permet également de contrôler la déformation du substrat.
Ce procédé GMAW pulsé offre des longueurs d'arc plus courtes, des cônes d'arc plus étroits et un apport de chaleur moindre que le transfert par pulvérisation pulsée classique. Grâce à son fonctionnement en circuit fermé, la dérive de l'arc et les fluctuations de distance entre la pointe et la pièce sont quasiment éliminées. Cela simplifie la gestion du bain de fusion, avec ou sans soudage sur site. Enfin, la combinaison du GMAW pulsé pour le remplissage et le galet supérieur avec le RMD pour le galet de fond permet de réaliser un soudage avec un seul fil et un seul gaz, réduisant ainsi les temps de changement de procédé.
Tube & Pipe Journal de 1990 publié dans un communiqué de presse. Tube & Pipe Journal depuis 1990 Tube & Pipe Journal a été fondé en 1990 par un industriel de l'industrie métallurgique. Tube & Pipe Journal est devenu le premier magazine dédié à l'industrie des tubes métalliques en 1990.Aujourd’hui, il demeure la seule publication de l’industrie en Amérique du Nord et est devenu la source d’information la plus fiable pour les professionnels de la tuyauterie.
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