Dans les articles précédents, nous avons abordé certaines causes et mesures préventives des défauts des tubes soudés en acier inoxydable. Aujourd'hui, nous poursuivons notre analyse.
6. Cratère
La partie enfoncée à l'extrémité de la soudure d'un tube en acier inoxydable est appelée cratère d'arc. Ce cratère d'arc affaiblit considérablement la résistance de la soudure à cet endroit et provoque des fissures dues à la concentration d'impuretés.
Causes : La principale raison est que le temps de maintien de l'extinction de l'arc est trop court ; le courant est trop élevé lors du soudage de tôles minces.
Mesures préventives : Lors du soudage à l’arc avec électrode fermée, l’électrode doit rester un certain temps dans le bain de fusion ou effectuer un mouvement circulaire, puis être déplacée sur le côté pour éteindre l’arc une fois le bain de fusion rempli de métal ; lors du soudage à l’arc tungstène-argon, le temps de maintien doit être suffisamment court et l’arc éteint une fois la soudure terminée.
7. Stomates
Lors du soudage de tubes en acier inoxydable sanitaire, les gaz contenus dans le bain de fusion ne peuvent s'échapper lors de sa solidification, créant ainsi des cavités appelées porosités. La porosité est un défaut de soudage courant, qui se divise en porosité interne et porosité externe. Les stomates peuvent être ronds, ovales, en forme d'insecte, aciculaires ou denses. La présence de porosités affecte non seulement la compacité de la soudure, mais réduit également sa surface utile et ses propriétés mécaniques.
Causes : Présence d’huile, de rouille, d’humidité et autres saletés à la surface et dans les rainures du tuyau soudé en acier inoxydable sanitaire ; revêtement de l’électrode humide lors du soudage à l’arc et non séché avant utilisation ; arc trop long ou partiellement interrompu, l’effet protecteur du bain de fusion est insuffisant, l’air pénétrant dans le bain de fusion ; courant de soudage trop élevé, l’électrode rougit, le revêtement se détache prématurément et l’effet protecteur est perdu ; méthode de soudage inappropriée, par exemple, fermeture de l’arc trop rapide, ce qui favorise la formation de retassures, et amorçage de l’arc incorrect, ce qui favorise la formation de stomates denses, etc.
Mesures préventives : avant le soudage, éliminer l’huile, la rouille et l’humidité sur une distance de 20 à 30 mm de part et d’autre de la rainure ; étuver l’électrode en respectant scrupuleusement la température et la durée spécifiées dans le manuel d’utilisation ; sélectionner et appliquer correctement les paramètres de soudage ; privilégier les arcs courts ; le lieu de soudage et de construction doit être protégé du vent ; l’utilisation d’électrodes défectueuses (corrosion du noyau, fissures ou décollement du revêtement, excentricité excessive, etc.) est proscrite.
8. Inclusions et inclusions de scories
Les inclusions sont des inclusions non métalliques et des oxydes résiduels présents dans le métal fondu, issus de réactions métallurgiques. Les inclusions de laitier sont des scories fondues qui restent dans la soudure. Dans les tubes soudés en acier inoxydable, on distingue deux types d'inclusions de laitier : les inclusions ponctuelles et les inclusions en bande. Ces inclusions fragilisent la zone active de la soudure, réduisant ainsi ses propriétés mécaniques. Elles peuvent également engendrer des concentrations de contraintes, susceptibles d'endommager la structure soudée sous charge. Causes : un laitier intercalaire non propre lors du soudage ; un courant de soudage insuffisant ; une vitesse de soudage trop élevée ; une mauvaise manipulation lors du soudage ; une incompatibilité de composition chimique entre le métal d'apport et le métal de base.
Mesures préventives : choisir des électrodes performantes pour l’élimination du laitier ; éliminer soigneusement le laitier intercouche ; sélectionner judicieusement les paramètres du procédé de soudage ; ajuster l’angle de l’électrode et la méthode de transport.
Lors du choix d'une ligne de production de tubes soudés, l'installation d'un système PLC intelligent peut être envisagée. Le système PLC de Hangao Tech (SEKO Machinery) permet non seulement de surveiller les données de production en temps réel, mais aussi de constituer une base de données stockant les formules de production de tubes soudés de différentes spécifications, permettant ainsi au processus de production d'accéder aux enregistrements de la base de données à tout moment.
9. Brûler
Lors du soudage, le métal en fusion s'écoule par l'arrière de la rainure, et le défaut de perforation du tube soudé en acier inoxydable est appelé brûlure. La brûlure est un défaut courant en soudage à l'arc.
Causes : courant de soudage élevé, vitesse de soudage lente, surchauffe du tuyau soudé ; écartement important de la rainure, bord émoussé trop fin ; compétences de soudage insuffisantes, etc.
Mesures préventives : choisir les paramètres de soudage appropriés et la taille de rainure appropriée ; améliorer les compétences opérationnelles du soudeur, etc.
10. Fissures
Les fissures des tubes soudés en acier inoxydable sanitaire peuvent être classées en fissures à froid, fissures à chaud et fissures de réchauffage selon la température et la durée d'apparition ; elles peuvent également être classées en fissures longitudinales, fissures transversales, fissures à la racine de la soudure, fissures d'arc, fissures de ligne de fusion et fissures de zone affectée thermiquement, etc. Les fissures constituent les défauts les plus dangereux dans les structures soudées, pouvant non seulement entraîner la mise au rebut des produits, mais aussi provoquer des accidents graves.
(1) Fissure à chaud
Lors du soudage, les fissures qui se forment lorsque le cordon de soudure et le métal de la zone affectée thermiquement refroidissent à des températures élevées proches de la ligne de solidus sont appelées fissures à chaud. Il s'agit d'un défaut de soudage dangereux qui doit être absolument éliminé. Selon leur mécanisme, leur plage de température et leur forme, les fissures thermiques des tubes soudés peuvent être classées en fissures de cristallisation, fissures de liquéfaction à haute température et fissures de faible plasticité à haute température.
Cause : La principale cause est la formation d'une ségrégation intra- et intergranulaire importante, due à la présence d'eutectique à bas point de fusion et d'impuretés dans le métal en fusion, lors de la cristallisation. Simultanément, sous l'effet des contraintes de soudage, les joints de grains s'écartent, formant ainsi des fissures à chaud. Ces fissures apparaissent généralement dans les aciers inoxydables austénitiques, les alliages de nickel et les alliages d'aluminium. Les aciers à faible teneur en carbone sont généralement peu sujets aux fissures à chaud lors du soudage, mais ce risque augmente avec la teneur en carbone. Mesures préventives : Contrôler rigoureusement la teneur en impuretés nocives telles que le soufre et le phosphore dans les tubes soudés en acier inoxydable et les matériaux de soudage afin de réduire la sensibilité aux fissures à chaud ; ajuster la composition chimique du métal d'apport pour améliorer la structure de la soudure, affiner le grain, améliorer la plasticité et réduire ou disperser la ségrégation ; utiliser des matériaux de soudage alcalins pour réduire la teneur en impuretés dans la soudure et améliorer la ségrégation. Sélectionner les paramètres de soudage appropriés, augmenter de manière appropriée le facteur de formation de la soudure et adopter une méthode de soudage multicouche et multipasse ; utiliser la même plaque de sortie que le métal de base, ou éteindre progressivement l’arc et remplir le cratère d’arc pour éviter les fissures thermiques au niveau du cratère d’arc.
(2) Fissures à froid
Les fissures qui se forment lorsque le joint soudé refroidit à une température inférieure (pour l'acier en dessous de la température M) sont appelées fissures à froid. Ces fissures peuvent apparaître immédiatement après le soudage ou mettre un certain temps à se manifester (heures, jours, voire plus). Ce type de fissure est également appelé fissure différée. Il présente un grand danger.
Causes : La structure durcie formée par la transformation martensitique, les contraintes résiduelles de soudage dues au degré élevé de contrainte et l'hydrogène restant dans la soudure sont les trois principaux facteurs à l'origine des fissures à froid.
Mesures préventives : choisir des matériaux de soudage à faible teneur en hydrogène et les étuver conformément aux instructions avant utilisation ; éliminer l’huile et l’humidité des pièces à souder avant soudage afin de réduire la teneur en hydrogène dans la soudure ; choisir des paramètres de soudage et un apport de chaleur appropriés pour limiter la tendance au durcissement du cordon de soudure ; effectuer un traitement d’élimination de l’hydrogène immédiatement après le soudage pour permettre son évacuation du joint soudé ; pour les tubes soudés en acier inoxydable à forte tendance au durcissement, un préchauffage avant soudage et un traitement thermique après soudage permettent d’améliorer la structure et la qualité du joint ; mettre en œuvre diverses mesures techniques pour réduire les contraintes de soudage.
(3) Fissures de réchauffage
Après soudage, le tuyau soudé en acier inoxydable est réchauffé dans une certaine plage de températures (traitement thermique de détente ou autre procédé de chauffage) et les fissures sont appelées fissures de réchauffage.
Causes : Les fissures de réchauffage se produisent généralement dans les aciers faiblement alliés à haute résistance, les aciers perlitiques réfractaires et les aciers inoxydables contenant du vanadium, du chrome, du molybdène, du bore et d’autres éléments d’alliage. Après un cycle thermique de soudage, ces matériaux atteignent une température critique (550 à 650 °C). La plupart des fissures prennent naissance dans la zone à gros grains de la zone affectée thermiquement par le soudage. Elles se manifestent principalement dans les tubes soudés en acier inoxydable et aux endroits de concentration de contraintes, et parfois dans les soudures multicouches.
Mesures préventives : Tout en respectant les exigences de conception, sélectionner des matériaux de soudage à faible résistance afin que la résistance de la soudure soit inférieure à celle du métal de base et que les contraintes se détendent dans la soudure pour éviter les fissures dans la zone affectée thermiquement ; minimiser les contraintes résiduelles de soudage et la concentration des contraintes ; contrôler l’apport de chaleur de soudage du tube soudé, choisir judicieusement la température de préchauffage et de traitement thermique et éviter autant que possible la zone sensible.
