L'acier inoxydable n'est pas nécessairement difficile à travailler, mais le souder nécessite 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 mettez 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, y compris les applications alimentaires et de boissons de haute pureté, pharmaceutiques, de récipients sous pression et pétrochimiques. Cependant, ce matériau ne dissipe pas la chaleur comme l'acier doux ou l'aluminium, et une soudure incorrecte peut réduire sa résistance à la corrosion. Appliquer trop de chaleur et utiliser le mauvais métal d'apport sont deux coupables.
Suivre certaines des meilleures pratiques pour le soudage de l'acier inoxydable peut aider à améliorer les résultats et garantir que le métal conserve sa résistance à la corrosion. De plus, la mise à niveau du processus de soudage peut apporter des avantages de productivité sans compromettre la qualité.
Dans le soudage de l'acier inoxydable, la sélection des métaux 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 les métaux d'apport avec une désignation « L », tels que ER308L, car ils fournissent une teneur en carbone maximale inférieure qui aide 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, ce qui augmente le risque de corrosion.
Lors du soudage de l'acier inoxydable, il est également important de choisir un métal d'apport à faible teneur en traces (également appelées impuretés) d'éléments. Ce sont des 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 correct jouent un rôle clé dans le contrôle de la chaleur pour maintenir les propriétés du matériau. En raison d'espaces entre les pièces ou d'un ajustement inégal, la torche doit rester au même endroit plus longtemps et plus de métal d'apport est nécessaire pour combler ces espaces. Cela peut provoquer une accumulation de chaleur dans la zone affectée, ce qui peut surchauffer la pièce.
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 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, modifiant la microstructure du matériau.
Cette soudure OD sur un tuyau en acier inoxydable, soudée à l'aide de GMAW et de dépôt de métal régulé (RMD) sans rétrobalayage de la passe de racine, est similaire en apparence et en qualité aux soudures réalisées avec un rétrobalayage GTAW.
L'oxyde de chrome est un élément clé de la résistance à la corrosion de l'acier inoxydable. Mais si la teneur en carbone de 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 assez d'oxyde de chrome, le matériau n'aura pas les propriétés souhaitées et une corrosion se produira.
La prévention de la sensibilisation se résume à la sélection du métal d'apport et au 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 fournir de la résistance pour 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.
Minimisez la durée pendant laquelle la soudure et la zone affectée par la chaleur restent à des températures élevées, généralement considérées comme 950 à 1 500 degrés Fahrenheit (500 à 800 degrés Celsius). Moins de temps de soudage passe dans cette plage, moins il génère de chaleur. Vérifiez et observez toujours la température entre 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 au tungstène au gaz (GTAW) pour la passe de racine est la méthode traditionnelle de soudage des tuyaux en acier inoxydable. Cela nécessite généralement un rinçage à l'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 et métal (GMAW), l'argon et le dioxyde de carbone, un mélange d'argon et d'oxygène ou un mélange de trois gaz (hélium, argon et dioxyde de carbone) sont traditionnellement utilisés. 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.
Au fur et à mesure de l'évolution des procédés GMAW, ils ont simplifié le soudage des tubes et tuyaux en acier inoxydable. Alors que certaines applications peuvent 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 ID en acier inoxydable réalisées avec GMAW RMD sont similaires en qualité et en apparence aux soudures OD correspondantes.
La passe de racine utilisant un procédé GMAW en court-circuit modifié tel que le dépôt de métal régulé (RMD) de Miller élimine le rétrobalayage dans certaines applications d'acier inoxydable austénitique.
RMD utilise un transfert de métal en court-circuit contrôlé avec précision pour produire un arc et une flaque de soudure calmes et stables. Cela réduit les risques de tours froids ou de manque de fusion, moins de projections et un passage de racine de tuyau de meilleure qualité. Le transfert de métal contrôlé avec précision permet également un dépôt uniforme des 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. Parce que le procédé augmente la productivité sans chauffage supplémentaire des pièces, il aide à maintenir les propriétés et la résistance à la corrosion de l'acier inoxydable. L'apport de chaleur réduit du procédé aide également à contrôler la déformation du substrat.
Ce processus GMAW pulsé fournit des longueurs d'arc plus courtes, des cônes d'arc plus étroits et moins d'apport de chaleur que le transfert d'impulsions de pulvérisation conventionnel. Puisque le processus est en boucle fermée, la dérive de l'arc et les variations de distance entre la pointe et la pièce sont pratiquement éliminées.
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