Le soudage des tubes et tuyauteries en acier inoxydable nécessite souvent une purge à l'argon lors de l'utilisation de procédés traditionnels tels que le soudage à l'arc sous gaz tungstène (GTAW) et le soudage à l'arc métallique protégé (SMAW). Cependant, le coût du gaz et le temps de préparation du processus de purge peuvent être importants, notamment lorsque les diamètres et les longueurs des tuyaux augmentent.
Lors du soudage de l'acier inoxydable de la série 300, les entrepreneurs peuvent éliminer les retours de flamme dans les soudures des canaux radiculaires ouverts en passant du soudage GTAW ou SMAW traditionnel à un procédé de soudage amélioré, tout en conservant une qualité de soudure élevée, en préservant la résistance à la corrosion du matériau et en respectant le descriptif de mode opératoire de soudage (WPS) qui exige un procédé de soudage à l'arc sous protection gazeuse en court-circuit (GMAW). Le procédé GMAW en court-circuit amélioré offre également des avantages supplémentaires en termes de productivité, d'efficacité et de facilité d'utilisation, contribuant ainsi à améliorer les profits.
Appréciés pour leur résistance à la corrosion et leur solidité, 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. Bien que le soudage GTAW soit traditionnellement utilisé dans de nombreuses applications de l'acier inoxydable, il présente certains inconvénients qui peuvent être résolus par un soudage GMAW à court-circuit amélioré.
Premièrement, face à la pénurie persistante de soudeurs qualifiés, trouver des travailleurs maîtrisant le soudage TIG reste un défi constant. Deuxièmement, le soudage TIG n'est pas le procédé le plus rapide, ce qui freine les entreprises cherchant à 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 blowback ? La purge consiste à introduire du gaz pendant le processus de soudage pour éliminer les contaminants et apporter un soutien. La purge arrière protège la face arrière de la soudure contre la formation d’oxydes lourds en présence d’oxygène.
Si la face postérieure n'est pas protégée lors du soudage canalaire ouvert, le substrat risque d'être endommagé. Ce phénomène, appelé saccharification, se caractérise par une surface interne ressemblant à du sucre, semblable à celle du sucre. Pour éviter cet écrasement, le soudeur insère un tuyau de gaz à une extrémité du tube et bouche l'autre extrémité avec un dispositif de purge. Il crée également un évent à l'autre extrémité du tube et applique généralement du ruban adhésif autour de l'ouverture du joint. Après avoir nettoyé le tube, il retire une section de ruban adhésif autour du joint et commence à souder, répétant l'opération de dénudage et de soudage jusqu'à l'obtention du cordon radiculaire complet.
Éliminer les retours de soudure. Les reprises peuvent s'avérer très coûteuses en temps et en argent, alourdissant parfois le coût d'un projet de plusieurs milliers de dollars. La transition vers un procédé GMAW à court-circuit amélioré a permis à l'entreprise de réaliser les passes de fond sans rinçage à contre-courant pour de nombreuses applications sur acier inoxydable. Ce procédé est particulièrement adapté au soudage des aciers inoxydables de la série 300, tandis que le soudage des aciers inoxydables duplex de haute pureté nécessite actuellement le procédé GTAW pour la passe de fond.
Maintenir l'apport de chaleur au minimum contribue à préserver la résistance à la corrosion de la pièce. Réduire le nombre de passes de soudage est un moyen d'y parvenir. Les procédés GMAW à court-circuit améliorés, tels que le dépôt de métal régulé (RMD®), utilisent un transfert de métal contrôlé avec précision pour assurer un dépôt uniforme des gouttelettes. Ceci facilite le contrôle du bain de fusion par le soudeur, ce qui permet de maîtriser 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 quitte la torche GMAW relativement peu perturbé. Cela permet au gaz de protection de traverser la racine ouverte, chassant l'atmosphère et empêchant la saccharification ou l'oxydation à l'arrière 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 maintenant la résistance à la corrosion de l'acier inoxydable, comme lorsque le cordon de racine est soudé avec GTAW.
Un changement de procédé de soudage oblige certes une entreprise à recertifier son WPS, mais un tel changement peut engendrer d'énormes gains de temps et des économies substantielles pour les nouveaux travaux de fabrication et de réparation.
Le soudage canalaire à ciel ouvert utilisant un procédé GMAW à court-circuit amélioré offre des avantages supplémentaires en termes de productivité, d'efficacité et de formation des soudeurs. Ces avantages comprennent :
Élimine le risque de formation de canaux chauds grâce à la possibilité de déposer davantage de métal pour augmenter l'épaisseur du canal de racine.
Excellente tolérance aux défauts d'alignement importants et faibles entre les sections de tuyaux. Grâce à un transfert de métal lisse, le procédé peut facilement combler des écarts jusqu'à 3/16 de pouce.
La longueur de l'arc est constante quelle que soit l'extension de l'électrode, ce qui compense les difficultés rencontrées par les opérateurs pour maintenir une extension constante. Un bain de fusion plus facile à contrôler et un transfert de métal constant peuvent réduire le temps de formation des nouveaux soudeurs.
Réduisez les temps d'arrêt lors des changements de procédé. Le même fil et le même gaz de protection peuvent être utilisés pour la passe de fond, le remplissage et la finition des canaux. Un procédé GMAW pulsé peut être utilisé à condition que les canaux soient remplis et fermés avec au moins 80 % d'argon comme gaz de protection.
Pour les opérations visant à éliminer le rinçage à contre-courant dans les applications sur acier inoxydable, il est important de suivre cinq conseils clés pour réussir le passage à un procédé GMAW à court-circuit modifié.
Nettoyez l'intérieur et l'extérieur des tuyaux 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 plus élevée en silicium favorise le mouillage du bain de fusion et agit comme désoxydant.
Pour des performances optimales, utilisez un mélange de gaz 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 de meilleurs résultats, utilisez un embout conique pour le canal radiculaire afin de localiser la zone de couverture du gaz. L'embout conique avec diffuseur de gaz intégré offre une excellente couverture.
Notez que l'utilisation du procédé GMAW à court-circuit modifié sans gaz de protection produit une petite quantité de calamine sur la face arrière de la soudure. Celle-ci s'écaille généralement lorsque la soudure refroidit et répond aux normes de qualité pour les applications pétrolières, de centrales électriques et pétrochimiques.
Jim Byrne est directeur 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 est devenu le premier magazine consacré à l'industrie des tuyaux métalliques en 1990. Aujourd'hui, il reste la seule publication en Amérique du Nord dédiée à cette industrie et est devenu la source d'information la plus fiable pour les professionnels du secteur.
Désormais, avec un accès complet à l'édition numérique de The FABRICATOR, accédez facilement à de précieuses ressources sectorielles.
L'édition numérique de The Tube & Pipe Journal est désormais entièrement accessible, offrant un accès facile à de précieuses ressources du secteur.
Bénéficiez d'un accès complet à l'édition numérique de STAMPING Journal, qui présente les dernières avancées technologiques, les meilleures pratiques et l'actualité du secteur de l'emboutissage des métaux.
Désormais, avec un accès complet à l'édition numérique de The Fabricator en Español, accédez facilement à de précieuses ressources de l'industrie.