L'acier inoxydable n'est pas forcément difficile à travailler, mais son soudage exige une attention particulière aux détails. Il ne dissipe pas la chaleur comme l'acier doux ou l'aluminium, et il peut perdre une certaine résistance à la corrosion si vous y appliquez trop de chaleur. Les meilleures pratiques aident à maintenir sa résistance à la corrosion. Image : Miller Electric
La résistance à la corrosion de l'acier inoxydable en fait un choix attrayant pour de nombreuses applications de tubes critiques, notamment les applications alimentaires et de boissons de haute pureté, les produits pharmaceutiques, les récipients sous pression et les produits pétrochimiques. 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. L'application d'un apport de chaleur excessif et l'utilisation d'un métal d'apport inapproprié sont deux coupables.
Suivre certaines bonnes pratiques de soudage de l’acier inoxydable peut aider à améliorer les résultats et à garantir que le métal conserve sa résistance à la corrosion. De plus, la mise à niveau du processus de soudage peut apporter des avantages en termes de productivité sans compromettre la qualité.
Lors du soudage de l'acier inoxydable, la sélection du métal d'apport est essentielle pour contrôler la teneur en carbone. Les métaux d'apport utilisés pour le soudage des tuyaux en acier inoxydable doivent améliorer les performances de soudage et répondre aux exigences de l'application.
Recherchez des métaux d'apport portant la désignation « L », comme l'ER308L, car ils offrent une teneur maximale en carbone plus faible qui contribue à maintenir la résistance à la corrosion des alliages d'acier inoxydable à faible teneur en carbone. Le soudage d'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 d'un « H », car ils offrent une teneur en carbone plus élevée et sont conçus pour des applications nécessitant une résistance plus élevée à des températures élevées.
Lors du soudage de l'acier inoxydable, il est également important de choisir un métal d'apport avec de faibles traces (également appelées impuretés) d'éléments. Il s'agit d'éléments résiduels dans les matières premières utilisées pour fabriquer les métaux d'apport, notamment l'antimoine, l'arsenic, le phosphore et le soufre. Ils peuvent grandement affecter la résistance à la corrosion du matériau.
Étant donné que l'acier inoxydable est très sensible à l'apport de chaleur, la préparation des joints et un assemblage approprié jouent un rôle clé dans le contrôle de la chaleur afin de maintenir les propriétés du matériau. En raison des écarts entre les pièces ou d'un ajustement irrégulier, la torche doit rester au même endroit plus longtemps et davantage de métal d'apport est nécessaire pour combler ces écarts. Cela peut provoquer une accumulation de chaleur dans la zone affectée, ce qui peut surchauffer la pièce. Un mauvais ajustement peut également rendre plus difficile le comblement de l'écart et l'obtention de la pénétration de soudure nécessaire. Veillez à ce que les pièces s'adaptent le plus parfaitement possible à l'acier inoxydable.
La propreté de ce matériau est également très importante. De très petites quantités de contamination ou de saleté dans les joints soudés peuvent provoquer des défauts qui réduisent la résistance et la résistance à la corrosion du produit final. Pour nettoyer le substrat avant le soudage, utilisez une brosse spéciale en acier inoxydable qui n'a pas été utilisée sur de l'acier au carbone ou de 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, modifiant la microstructure du matériau.
Cette soudure OD sur tuyau en acier inoxydable, soudée à l'aide de GMAW et de dépôt de métal régulé (RMD) sans rétrolavage de la passe de racine, est similaire en apparence et en qualité aux soudures réalisées avec GTAW rétrolavage.
Un élément clé de la résistance à la corrosion de l'acier inoxydable est l'oxyde de chrome. Mais si la teneur en carbone dans la soudure est trop élevée, du carbure de chrome se formera. Ceux-ci lient le chrome et empêchent la formation de l'oxyde de chrome souhaité, ce qui confère à l'acier inoxydable une résistance à la corrosion. S'il n'y a pas suffisamment d'oxyde de chrome, le matériau n'aura pas les propriétés souhaitées et la corrosion se produira.
La prévention de la sensibilisation dépend du choix du métal d'apport et du contrôle de l'apport de chaleur. Comme mentionné 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. Le contrôle de la chaleur est particulièrement important lorsque les métaux d'apport à faible teneur en carbone ne sont pas une option.
Réduisez au minimum la durée pendant laquelle la soudure et la zone affectée par la chaleur restent à des températures élevées, généralement comprises entre 950 et 1 500 degrés Fahrenheit (500 et 800 degrés Celsius). Moins le soudage passe de temps dans cette plage, moins il génère de chaleur. Vérifiez et observez toujours la température entre les passes dans la procédure de soudage de l'application.
Une autre option consiste à utiliser des métaux d'apport conçus avec des composants d'alliage tels que le titane et le niobium pour empêcher la formation de carbure de chrome. Étant donné que ces composants affectent également la résistance et la ténacité, ces métaux d'apport ne peuvent pas être utilisés dans toutes les applications.
Le soudage à l'arc sous gaz tungstène (GTAW) pour la passe de racine est la méthode traditionnelle de soudage des tuyaux en acier inoxydable. Cela nécessite généralement un rétrobalayage d'argon pour aider à prévenir l'oxydation à l'arrière de la soudure. Cependant, l'utilisation de procédés de soudage par fil dans les tubes en acier inoxydable devient de plus en plus courante. Dans ces applications, il est important de comprendre comment les différents gaz de protection affectent la résistance à la corrosion du matériau.
Lors du soudage de l'acier inoxydable à l'aide du procédé de soudage à l'arc sous gaz métal (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 le dioxyde de carbone fournit du carbone au bain de soudure et augmente le risque de sensibilisation. L'argon pur n'est pas recommandé pour le 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 le carbone du gaz de protection de contaminer la soudure.
À mesure que les procédés GMAW ont évolué, ils ont simplifié le soudage des tubes et tuyaux en acier inoxydable. Bien que certaines applications puissent encore nécessiter des procédés GTAW, les procédés de fil avancés peuvent fournir une qualité similaire et une productivité plus élevée dans de nombreuses applications en acier inoxydable.
Les soudures intérieures en acier inoxydable réalisées avec GMAW RMD sont similaires en qualité et en apparence aux soudures extérieures correspondantes.
La passe de racine utilisant un procédé GMAW à court-circuit modifié tel que le dépôt de métal régulé (RMD) de Miller élimine le reflux dans certaines applications en acier inoxydable austénitique. La passe de racine RMD peut être suivie de passes de remplissage et de bouchage par soudage à l'arc pulsé GMAW ou à l'arc fourré, un changement qui permet d'économiser du temps et de l'argent par rapport à l'utilisation de GTAW avec purge arrière, en particulier sur les tuyaux plus gros.
RMD utilise un transfert de métal en court-circuit contrôlé avec précision pour produire un arc et un bain de soudure calmes et stables. Cela réduit les risques de recouvrements à froid ou de manque de fusion, réduit les projections et offre une meilleure qualité de passe de racine de tuyau. Un transfert de métal contrôlé avec précision assure également un dépôt uniforme de gouttelettes et un contrôle plus facile du bain de soudure et donc de l'apport de chaleur et de la vitesse de soudage.
Les procédés non conventionnels peuvent augmenter la productivité du soudage. Lors de l'utilisation d'un RMD, la vitesse de soudage peut être de 6 à 12 po/min. Étant donné que le procédé augmente la productivité sans chauffage supplémentaire des pièces, il contribue à maintenir les propriétés et la résistance à la corrosion de l'acier inoxydable. L'apport de chaleur réduit du procédé 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 d'impulsions par pulvérisation conventionnel. Étant donné que le procédé est en boucle fermée, la dérive de l'arc et les variations de distance entre la pointe et la pièce sont pratiquement éliminées. Cela facilite le contrôle du bain de fusion pour le soudage en place et hors place. Enfin, le couplage du GMAW pulsé pour le cordon de remplissage et de recouvrement avec le RMD pour le cordon de racine permet d'effectuer la procédure de soudage en utilisant un seul fil et un seul gaz, éliminant ainsi les temps de changement de procédé.
Tube & Pipe Journal est devenu le premier magazine dédié au service de l'industrie des tuyaux métalliques en 1990. Aujourd'hui, il reste la seule publication en Amérique du Nord dédiée à l'industrie et est devenu la source d'information la plus fiable pour les professionnels des tuyaux.
Désormais avec un accès complet à l'édition numérique de The FABRICATOR, un accès facile à de précieuses ressources industrielles.
L'édition numérique du Tube & Pipe Journal est désormais entièrement accessible, offrant un accès facile à des ressources industrielles précieuses.
Bénéficiez d'un accès complet à l'édition numérique du STAMPING Journal, qui fournit les dernières avancées technologiques, les meilleures pratiques et les actualités de l'industrie pour le marché de l'emboutissage des métaux.
Désormais avec un accès complet à l'édition numérique de The Fabricator en Español, un accès facile à de précieuses ressources industrielles.