Soudage 300

Lors du soudage d'aciers inoxydables de la série 300, les entrepreneurs peuvent éliminer la purge arrière lors du soudage de tuyaux à racine ouverte tout en obtenant une qualité de soudure élevée.

Le soudage de tubes et de tuyaux en acier inoxydable nécessite généralement une purge arrière avec du gaz 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 protection (SMAW). Mais le coût du gaz et le temps de préparation du processus de purge peuvent être importants, d'autant plus que les diamètres et les longueurs des tuyaux augmentent.

Lors du soudage d'aciers inoxydables de la série 300, les entrepreneurs peuvent éliminer la purge arrière dans le soudage de tuyaux à racine ouverte tout en obtenant une qualité de soudure élevée, en conservant la résistance à la corrosion du matériau et en respectant les exigences de la spécification de procédure de soudage (WPS) en passant du GTAW ou SMAW traditionnel à un procédé modifié de soudage à l'arc sous gaz et métal en court-circuit (GMAW). Un processus GMAW en court-circuit modifié offre également des avantages supplémentaires en termes de productivité, d'efficacité et de facilité d'utilisation qui peuvent contribuer à améliorer les résultats.

Favorisés pour leur résistance à la corrosion et leur solidité, les alliages d'acier inoxydable sont utilisés pour de nombreuses applications de tuyaux et de tubes, y compris le pétrole et le gaz, la pétrochimie et les biocarburants. Bien que le GTAW soit traditionnellement utilisé pour de nombreuses applications en acier inoxydable, il présente certains inconvénients qui peuvent être résolus avec le GMAW en court-circuit modifié.

Premièrement, alors que la pénurie de soudeurs qualifiés se poursuit, trouver des travailleurs compétents en matière de GTAW est un défi permanent. Deuxièmement, GTAW n'est pas le processus de soudage le plus rapide, ce qui gêne les entreprises qui souhaitent augmenter leur productivité pour répondre à la demande des clients. Troisièmement, cela nécessite une purge longue et coûteuse des tubes et tuyaux en acier inoxydable.

La purge est l'introduction d'un gaz pour éliminer les contaminants et fournir un support pendant le soudage. La purge arrière protège l'arrière de la soudure, empêchant la formation d'oxydes lourds qui se produisent en présence d'oxygène.

Lorsque la face arrière n'est pas protégée pendant le soudage de tuyaux à fond ouvert, cela peut entraîner une rupture du matériau de base. Cette dégradation est connue sous le nom de sucrage, nommé parce qu'il se traduit par un aspect de surface semblable à du sucre à l'intérieur de la soudure. Pour éviter le sucre, les soudeurs insèrent un tuyau de gaz dans une extrémité du tuyau, puis bloquent les extrémités du tuyau avec des barrages de purge. Ils créent également un trou d'aération à l'extrémité opposée du tuyau. Ils collent généralement autour de l'ouverture du joint. Après avoir purgé le tuyau, ils décollent une section du ruban autour du joint et commencent à souder, en répétant le processus de pelage et de soudage jusqu'à ce que le passage de racine soit terminé.

La purge arrière peut coûter beaucoup de temps et d'argent à une opération, ajoutant dans certains cas des milliers de dollars à un projet. La transition vers un processus GMAW en court-circuit modifié permet aux entreprises d'effectuer des passes de fond sans purge arrière dans de nombreuses applications en acier inoxydable. Les applications de soudage sur les aciers inoxydables de la série 300 sont de bons candidats pour cela, tandis que les applications de soudage sur l'acier inoxydable duplex de haute pureté nécessitent actuellement GTAW pour la passe de racine.

Maintenir l'apport de chaleur aussi bas que possible aide à conserver la résistance à la corrosion de la pièce. La réduction du nombre de passes de soudure est un moyen de réduire l'apport de chaleur. Un processus GMAW en court-circuit modifié, tel que le dépôt de métal régulé (RMD®), utilise un transfert de métal contrôlé avec précision pour fournir un dépôt de gouttelettes uniforme. Cela permet au soudeur de contrôler plus facilement le bain de fusion et, par conséquent, de contrôler l'apport de chaleur et les vitesses de soudage. Un apport de chaleur plus faible permet au bain de fusion de geler plus rapidement.

Avec un transfert de métal contrôlé et une congélation plus rapide de la flaque, la flaque de soudage est moins turbulente et le gaz de protection sort du pistolet GMAW relativement sans perturbation. Cela permet au gaz de protection de traverser la racine ouverte, déplaçant l'atmosphère et empêchant le sucre ou l'oxydation à l'arrière de la soudure. Cette couverture de gaz n'est nécessaire que pendant une courte période car la flaque d'eau gèle si rapidement.

Les tests montrent qu'un procédé GMAW en court-circuit modifié répond aux normes de qualité de soudage tout en conservant la résistance à la corrosion de l'acier inoxydable aussi bien que lorsque la passe de racine est soudée avec GTAW.

L'utilisation d'un procédé GMAW en court-circuit modifié pour le soudage de tuyaux à racine ouverte offre d'autres avantages en termes de productivité, d'efficacité et de formation des soudeurs.

Une modification du processus de soudage oblige une entreprise à requalifier son WPS, mais le commutateur peut offrir un retour sur investissement considérable en termes de temps et d'économies, à la fois pour les nouveaux travaux de fabrication et de réparation.

L'utilisation d'un procédé GMAW en court-circuit modifié pour le soudage de tuyaux à racine ouverte offre d'autres avantages en termes de productivité, d'efficacité et de formation des soudeurs. Ceux-ci inclus:

La possibilité d'éliminer la passe à chaud, résultat de la capacité à déposer plus de métal pour une épaisseur de passe de racine accrue.

Tolérance exceptionnelle pour le désalignement haut-bas entre les sections de tuyau. En raison du transfert de métal en douceur, le processus peut facilement combler des espaces allant jusqu'à 3⁄16 pouces.

Longueur d'arc constante quel que soit le dépassement de l'électrode, ce qui compense les opérateurs qui ont du mal à maintenir une longueur de dépassement constante. Le bain de fusion plus facile à contrôler et le transfert de métal constant peuvent réduire le temps de formation des nouveaux soudeurs.

Temps de nettoyage minimal car le processus ne laisse aucun laitier et peu d'éclaboussures, le cas échéant.

Réduction des temps d'arrêt pour le changement de processus. Le même fil et le même gaz de protection peuvent être utilisés pour les passes de racine, de remplissage et de bouchon. Un processus GMAW pulsé peut être utilisé, à condition qu'un gaz de protection d'au moins 80 % d'argon soit utilisé pour les passes de remplissage et de bouchage.

Pour les opérations qui souhaitent éliminer la purge arrière dans les applications en acier inoxydable, il est important de suivre cinq conseils clés pour réussir lors du passage à un processus GMAW en court-circuit modifié.

Nettoyez l'intérieur et l'extérieur du tuyau pour éliminer tout contaminant. Utilisez une brosse métallique conçue pour l'acier inoxydable pour nettoyer au moins 1 po en arrière du bord du joint.

Utilisez un métal d'apport en acier inoxydable à haute teneur en silicium, tel qu'un 316LSi ou 308LSi. Une teneur plus élevée en silicium aide le bain de soudure à s'humidifier et agit comme un désoxydant.

Pour de meilleures performances, utilisez un mélange de gaz de protection formulé spécifiquement 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. Les fournisseurs de gaz de soudage peuvent avoir d'autres recommandations.

Pour de meilleurs résultats, utilisez une pointe conique et une buse pour le passage de racine afin de localiser la couverture de gaz. Les buses coniques avec diffuseurs de gaz intégrés offrent une excellente couverture.

Notez que l'utilisation d'un procédé GMAW en court-circuit modifié sans gaz de support produit une petite quantité de tartre d'oxyde sur la face arrière de la soudure. Cela s'écaille généralement lorsque la soudure refroidit et respecte les 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.