Le soudage de tubes et de tuyauteries en acier inoxydable nécessite souvent une purge à contre-courant avec de 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 sous électrode de tungstène (SMAW). Mais le coût du gaz et le temps de configuration du processus de purge peuvent être importants, en particulier lorsque les diamètres et les longueurs des tuyaux augmentent.
Lors du soudage de l'acier inoxydable de la série 300, les entrepreneurs peuvent éliminer le retour de flamme dans les soudures de canaux radiculaires ouverts en passant du GTAW ou du SMAW traditionnel à un procédé de soudage amélioré, tout en obtenant une qualité de soudure élevée, en maintenant la résistance à la corrosion du matériau et en répondant aux spécifications de procédure de soudage (WPS) qui nécessitent un procédé de soudage à l'arc sous gaz métal en court-circuit (GMAW). Le procédé GMAW en court-circuit amélioré apporte également des avantages supplémentaires en termes de productivité, d'efficacité et de facilité d'utilisation, contribuant ainsi à améliorer les profits.
Privilégiés pour leur résistance à la corrosion et leur solidité, les alliages d'acier inoxydable sont utilisés dans de nombreuses applications de tuyaux et de tubes, notamment le pétrole et le gaz, la pétrochimie et les biocarburants. Bien que le GTAW soit traditionnellement utilisé dans de nombreuses applications d'acier inoxydable, il présente certains inconvénients qui peuvent être résolus par un GMAW à court-circuit amélioré.
Premièrement, comme la pénurie de soudeurs qualifiés persiste, trouver des travailleurs familiarisés avec le procédé GTAW constitue un défi permanent. Deuxièmement, le procédé GTAW n’est pas le procédé de soudage le plus rapide, ce qui entrave les entreprises qui cherchent à augmenter leur productivité pour répondre aux demandes des clients. Troisièmement, il nécessite un rétrolavage long et coûteux des tubes en acier inoxydable.
Qu'est-ce que le blowback ? La purge est l'introduction de gaz pendant le processus de soudage pour éliminer les contaminants et fournir un support. La purge arrière protège l'arrière de la soudure de la formation d'oxydes lourds en présence d'oxygène.
Si l'arrière n'est pas protégé pendant le soudage du canal radiculaire ouvert, des dommages au substrat peuvent en résulter. Cette décomposition est appelée saccharification, ainsi nommée car elle entraîne une surface qui ressemble à du sucre à l'intérieur de la soudure. Pour éviter l'écrasement, le soudeur insère un tuyau de gaz dans une extrémité du tuyau et bouche l'extrémité du tuyau avec un barrage de purge. Ils ont également créé un évent à l'autre extrémité du tuyau. Ils mettent également généralement du ruban adhésif autour de l'ouverture du joint. Après avoir nettoyé le tuyau, ils ont décollé une section de ruban adhésif autour du joint et ont commencé à souder, en répétant le processus de décapage et de soudage jusqu'à ce que le cordon radiculaire soit complet.
Éliminer le retour de flamme. Les retours de flamme peuvent coûter beaucoup de temps et d'argent, ajoutant dans certains cas des milliers de dollars au projet. La transition vers un procédé GMAW à court-circuit amélioré permet à l'entreprise de réaliser une passe de racine sans rétrolavage dans de nombreuses applications d'acier inoxydable. Les applications de soudage pour les aciers inoxydables de la série 300 sont bien adaptées à cela, tandis que les applications de soudage pour les aciers inoxydables duplex de haute pureté nécessitent actuellement le GTAW pour la passe de racine.
Maintenir l'apport de chaleur aussi bas que possible permet de maintenir la résistance à la corrosion de la pièce. Réduire le nombre de passes de soudage est un moyen de réduire l'apport de chaleur. 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 de gouttelettes. Cela permet au soudeur de contrôler plus facilement le bain de fusion, ce qui à son tour contrôle l'apport de chaleur et la vitesse de soudage. L'apport de chaleur plus faible permet au bain de fusion de geler plus rapidement.
Grâce au transfert de métal contrôlé et à la congélation plus rapide du bain de soudure, le bain de soudure est moins turbulent et le gaz de protection quitte le pistolet GMAW relativement intact. Cela permet au gaz de protection de traverser la racine ouverte, déplaçant l'atmosphère et empêchant la saccharification ou l'oxydation à l'arrière de la soudure. Cette couverture de gaz ne prend que peu de temps car les flaques gèlent très rapidement.
Les tests ont montré que le procédé GMAW à court-circuit modifié répond aux normes de qualité de soudure tout en maintenant la résistance à la corrosion de l'acier inoxydable comme lorsque le cordon de racine était soudé avec GTAW.
Un changement de procédé de soudage nécessite qu'une entreprise recertifie son WPS, mais un tel changement peut générer un gain de temps et des économies de coûts considérables pour les nouveaux travaux de fabrication et de réparation.
Le soudage canalaire ouvert utilisant un procédé GMAW à court-circuit amélioré offre des avantages supplémentaires en termes de productivité, d'efficacité et de formation des soudeurs. Ceux-ci incluent :
Élimine le risque de canaux chauds grâce à la possibilité de déposer plus de métal pour augmenter l'épaisseur du canal radiculaire.
Excellente tolérance aux désalignements élevés et faibles entre les sections de tuyaux. Grâce au transfert de métal en douceur, le processus peut facilement combler des écarts allant jusqu'à 3⁄16 pouces.
La longueur de l'arc est constante quelle que soit l'extension de l'électrode, ce qui compense les opérateurs qui ont du mal à 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 pour les changements de processus. Le même fil et le même gaz de protection peuvent être utilisés pour les canaux de racine, de remplissage et de bouchage. Un procédé GMAW pulsé peut être utilisé à condition que les canaux soient remplis et bouchés avec au moins 80 % de gaz de protection argon.
Pour les opérations qui souhaitent éliminer le reflux dans les applications en acier inoxydable, il est important de suivre cinq conseils clés pour réussir lors du passage à un processus GMAW à court-circuit modifié.
Nettoyez l'intérieur et l'extérieur des tuyaux pour éliminer tous les contaminants. Utilisez une brosse métallique conçue pour l'acier inoxydable pour nettoyer l'arrière du joint à au moins 1 pouce du bord.
Utilisez un métal d'apport en acier inoxydable à haute teneur en silicium, tel que le 316LSi ou le 308LSi. La teneur en silicium plus élevée facilite le mouillage du bain de soudure et agit comme un désoxydant.
Pour de meilleures performances, utilisez un mélange de gaz de protection spécialement formulé pour le processus, tel que 90 % d'hélium, 7,5 % d'argon et 2,5 % de dioxyde de carbone. Une autre option est 98 % d'argon et 2 % de dioxyde de carbone. Le fournisseur de gaz de soudage peut avoir d'autres recommandations.
Pour de meilleurs résultats, utilisez une pointe conique et une buse pour la canalisation des racines afin de localiser la couverture de gaz. La buse conique avec diffuseur de gaz intégré offre une excellente couverture.
Notez que l'utilisation du procédé GMAW à court-circuit modifié sans gaz de support produit une petite quantité de tartre à l'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 pour Miller Electric Mfg. LLC, 1635 W. Spencer St., Appleton, WI 54912, 920-734-9821, www.millerwelds.com.
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