Pourquoi les soudures monopasses sur acier inoxydable réalisées par FCAW échouent-elles systématiquement aux inspections ? David Meyer et Rob Koltz analysent en détail les raisons de ces échecs. Getty Images
Q : Nous réparons des racleurs en acier soudés dans un système de séchage en milieu humide. Nos soudures ont échoué aux inspections en raison de porosités, de caniveaux et de fissures. Nous soudons de l'acier A514 à l'acier A36 avec des électrodes fourrées en acier 309L de 0,045 pouce de diamètre, toutes positions, sous un mélange gazeux composé de 75 % d'argon et de 25 % de dioxyde de carbone pour une meilleure résistance à l'usure.
Nous avons essayé des électrodes en acier au carbone, mais les soudures s'usaient trop vite et nous avons constaté que l'acier inoxydable offrait de meilleures performances. Toutes les soudures sont réalisées à plat, à 9,5 mm (3/8 pouce). Par manque de temps, toutes les soudures ont été effectuées simultanément. Quelles pourraient être les causes de la défaillance de nos soudures ?
Les caniveaux se produisent généralement en raison de paramètres de soudage non conformes aux spécifications, d'une technique de soudage inappropriée, ou des deux. Nous ne pouvons pas nous prononcer sur les paramètres de soudage car nous ne les connaissons pas. Les caniveaux qui se produisent à 1F résultent généralement d'un bain de fusion excessif ou d'une vitesse de déplacement trop rapide ou trop lente.
Le soudeur tente de déposer 3/8″. Une manipulation excessive de la torche pourrait expliquer en partie le soudage d'angle en une seule passe avec un fil fourré de petit diamètre. Cependant, il semble plutôt s'agir d'un problème d'outil inadapté que d'un problème technique.
La porosité est causée par des impuretés dans la soudure, une perte ou un excès de gaz de protection, ou une absorption excessive d'humidité par le fil fourré. Vous mentionnez qu'il s'agit d'une réparation sur un milieu humide à l'intérieur du séchoir, donc si les soudures ne sont pas nettoyées en profondeur, cela pourrait être la principale cause des vides.
Le métal d'apport que vous utilisez est un fil fourré toutes positions. Ce type de fil possède un système de laitier à solidification rapide. Ce système est nécessaire pour maintenir le bain de fusion lors du soudage vertical ascendant ou en position au plafond. L'inconvénient du laitier à solidification rapide est qu'il se solidifie avant le bain de fusion situé en dessous. Si des gaz sont encore libérés, ils ont tendance à rester piégés et à apparaître ultérieurement sous forme de porosités ou de traces de soudure en surface. Ce phénomène est amplifié lors du soudage à plat avec un fil de petit diamètre, lorsqu'on tente de réaliser une soudure importante en une seule passe, comme dans votre cas.
La fissuration des soudures en début et en fin de cycle peut avoir plusieurs causes. Lors du dépôt d'un cordon important avec un fil de petit diamètre, une fusion insuffisante (LOF) est probable à la racine de la soudure. La fissuration est un phénomène courant dû aux contraintes résiduelles élevées et à la LOF à la racine.
Pour ce diamètre de fil, il est conseillé d'effectuer deux ou trois passes pour obtenir une épaisseur de 3/8 de pouce. Évitez les soudures d'angle. Il est souvent plus rapide de réaliser trois soudures parfaites que d'en effectuer une seule défectueuse et de devoir la corriger ensuite.
Cependant, un autre facteur pouvant jouer un rôle plus important dans la fissuration des soudures est la teneur insuffisante en ferrite, souvent à l'origine de ces fissures. Le fil 309L a été conçu pour le soudage de l'acier inoxydable à l'acier au carbone, et non l'inverse. La composition chimique spécifique de ce produit tient également compte de la dilution du métal de base pour les deux métaux. Ainsi, pour le soudage de l'acier inoxydable à l'acier au carbone, certains alliages dérivés de l'acier inoxydable contribuent à équilibrer la composition chimique et à produire des quantités acceptables de ferrite. L'utilisation d'un métal d'apport contenant environ 50 % de ferrite, comme le 312 ou le 2209, élimine tout risque de fissuration due à une faible teneur en ferrite.
La meilleure façon d'obtenir une excellente résistance à l'usure est de souder le joint avec une électrode standard en acier au carbone ou en acier inoxydable, puis d'ajouter une couche d'électrode de rechargement. Cependant, vous avez mentionné que vous étiez soumis à des contraintes de temps très serrées et que toute situation de soudage multipasse était exclue.
Essayez d'utiliser un fil de plus gros diamètre, par exemple de 1,5 mm (1/16 pouce) ou plus. L'utilisation d'un fil fourré sous protection gazeuse est idéale car elle assure un meilleur nettoyage de la soudure et une meilleure protection contre les courants d'air que les fils non fourrés. Cependant, seul un fil plat et horizontal permet de minimiser la porosité et les traces de soudure, contrairement aux fils utilisables dans toutes les positions. Il est également conseillé de remplacer le métal d'apport 309L par un 312 ou un 2209.
WELDER, anciennement Practical Welding Today, met en lumière les personnes qui fabriquent les produits que nous utilisons et avec lesquels nous travaillons au quotidien. Ce magazine est au service de la communauté des soudeurs en Amérique du Nord depuis plus de 20 ans.
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.