Rechargement de tubes

Grâce au rechargement de tubes et aux accessoires de rechargement , tous les types de tuyauteries peuvent être gainés avec rapidité, qualité et avec une distorsion minimale ou nulle. Afin de pour répondre aux besoins de ses clients, Polysoude peut concevoir différents types d’installations de rechargement. Le soudage TIG avec fil chaud est une référence dans les opérations de rechargement de haute qualité, en particulier celles impliquant des formes complexes, lorsqu’il y a des contraintes d’espace, ou lorsqu’un niveau d’automatisation plus élevé est requis.

Applications du rechargement par soudage TIG

Les opérations de rechargement utilisant le procédé TIG donnent de bons résultats dans les types d’applications suivants :

  • réparation de pièces usées en service ou suite à anomalie de fabrication,
  • opérations de rechargement préventives pour des agressions particulières (usures, corrosion, etc.),
  • opérations de beurrage qui s’inscrivent dans un processus de soudage plus complexe pour la réalisation d’assemblage hétérogène.

Les opérations de réparation de pièces - les plus fréquentes et les plus faciles à identifier - concernent des composants homogènes soumis à des agressions. Elles nécessitent simplement une opération d’usinage ou équivalente pour éliminer les zones endommagées (fissuration, fêlure, érosion, etc.) suivie d’une phase de rechargement par redéposition de matériaux identiques à la composition du substrat. Il s’agit, la plupart du temps, d’intervention sur des pièces en matériaux inoxydables à fortes valeurs ajoutées. La mise en œuvre du soudage par rechargement ne modifie pas fondamentalement les caractéristiques métallurgiques des matériaux de base, mais augmente le niveau de contraintes dans la pièce réparée.

Rechargement de tubes
Installation de rechargement par soudage pour réaliser une opération de beurrage sur un embout de tubulures en préparation d’une soudure hétérogène dans l’industrie nucléaire.

Cette situation est, par exemple, très courante pour les canalisations utilisées dans l’environnement des réacteurs nucléaires ou pour les gigantesques pipelines de l’industrie pétrolière et gazière.

Manuel de gainage de tuyaux livre blanc pour le gainage automatisé par soudage tig gtaw.
Page de couverture du manuel Polysoude sur le rechargement du tubes par soudage TIG automatisé. La photo montre un soudage par rechargement et un rechargement de tubes interne.

Dilution

La difficulté essentielle rencontrée en rechargement de tubes est liée à la maîtrise du taux de dilution pour garantir l’analyse chimique des dépôts. Dans le cas général, le principe de dilution caractérise le résultat obtenu après réalisation d’un dépôt sur un support d’une autre nuance. En effet, les alliages utilisés pour être déposés par rechargement par soudage sont répertoriés pour la spécificité de leur analyse chimique et leur capacité à répondre aux sollicitations externes. Dans la majorité des cas, les performances ne sont garanties que dans un état hors dilution, c'est-à-dire avec une analyse chimique correspondant à la classification de la nuance.

Or, dans le cadre de l’opération de soudage, le produit d’apport est entièrement fondu et déposé sur le métal de base (substrat) lui-même en fusion sous l’impact de l’arc. Le mélange qui est issu du métal d’apport et du métal de base caractérise le taux de dilution résultant de l’opération de rechargement.

schéma de principe de la dilution de la soudure tig gtaw Rechargement de tubes
Schéma de l’opération de rechargement en deux couches sur un substrat en acier non allié (ou en acier faiblement allié). Le pourcentage de dilution décroît du fait de la superposition des couches. Dans cet exemple, la première couche atteint un taux de dilution de 12 % ; la seconde couche seulement 2,5 %.

La recherche du compromis entre la fusion d’un minimum de métal de base tout en garantissant la qualité de l’accrochage avec le dépôt reste la difficulté majeure dans la définition des modes opératoires pour garantir l’équilibre entre la compacité et l’analyse chimique du dépôt. Le pourcentage de dilution est à l’image de la modification de la composition chimique de l’alliage de rechargement résultant du mélange avec le métal de base fondu, ou d’une couche ayant été déposée antérieurement.

Sources de courant et équipement pour le rechargement de tubes

Le générateur de soudage TIG est le cœur d’une installation de rechargement par soudage. Via une interface avec l’opérateur, les postes de soudage multifonctions de Polysoude, programmables par ordinateur, sont conçus pour un contrôle précis des intensités et des mouvements de courant. Les postes de soudage intelligents offrent :

  • un facteur de marche à 100 % devant être compris entre 300 et 550 A selon les particularités des applications
  • des systèmes de programmation très performants, capables de créer des programmes d’application avec des caractéristiques adaptées au rechargement
  • la capacité de contrôler les périphériques nécessaires aux systèmes de soudage automatisés.

La structure évolutive des générateurs POLYSOUDE de la gamme PC permet l’adaptation et l’ajout d’axes complémentaires qui autorisent le pilotage et la programmer tous les mouvements, linéaires et circulaires, d’un rechargement automatisé. L’instrumentation et le système de contrôle sont conçus pour piloter l’installation dans toutes les phases du procédé de rechargement par soudure.

Les axes de contrôle des unités périphériques ou externes comprennent des cartes de circuits imprimés conçues pour contrôler :

  • des plateaux tournants
  • des positionneurs
  • des flèches
  • des têtes de rechargement par soudage à collecteur rotatif
  • des systèmes d’acquisition de données en temps réel
  • des refroidisseurs
  • des dispositifs de contrôle de l’oxygène
  • Compteurs de rotations - pour le développement de boucles de programmes, dans des opérations répétitives telles que le rechargement de tubes.
  • Glissière AVC - comprenant une glissière motorisée, un système de mesure et une régulation en boucle fermée.
  • Coulisseau d’oscillation - utilisé pour le positionnement avant soudage, oscillant lors du soudage ou pour permettre la réinitialisation/le décalage (step over).

D’autres circuits imprimés équipés de ports d’entrée et de sortie peuvent être programmés comme des circuits logiques pour désactiver ou activer le fonctionnement de l’équipement.

Polysoude peut recommander une gamme d’équipements standard, afin de couvrir la diversité des applications ; fournir une assistance concernant l’utilisation des équipements ; ou concevoir et construire des systèmes de rechargement de tubes sur mesure en tant que solutions spécifiques, en réponse aux exigences du client.

Rechargement de tubes flèche de la colonne de la tête du té pour le recouvrement de la soudure TIG GTAW
installations de rechargement par soudage sur site. Cette installation standard comprend une colonne et une flèche, des glissières transversales de haute précision avec une motorisation sans balais, une tête collectrice SPX équipée d’une lance de rechargement. La Smart Welding Station et l’unité de refroidissement sont installées sur une plateforme dédiée autour de la colonne et de la flèche. Deux opérateurs suivent une opération de rechargement interne sur une

Rechargement de tubes à l’aide de la technologie TIGer

Le rechargement interne de tubes a été considérablement amélioré par la technologie TIGer de Polysoude.

Rechargement de tubes intérieurs par lances tig-wed
Torche TIGer avec ses deux électrodes générant un seul arc bicathode ; la torche est placée à l’intérieur d’un tube où l’on peut voir les 3 couches du procédé de rechargement par soudure.

La torche TIGer possède deux électrodes, chacune alimentée en courant et positionnée de manière à générer un seul arc bicathode. La faible pression de l’arc, associée à une intensité de soudage élevée, augmente les vitesses de soudage et les taux de productivité du rechargement de tubes. Des taux de dépôt élevés sont obtenus, avec un faible taux de dilution entre l’alliage déposé et le substrat. Les paramètres de soudage peuvent être ajustés, afin d’optimiser l’épaisseur de chaque couche. Des surfaces de couche lisses et une liaison métallurgique fiable sont obtenues entre le dépôt et le substrat.

Le procédé

Le rechargement de deux principaux types de composants est requis :

  • Tuyau de ligne – de 6 à 12 mètres (nécessitant des installations horizontales)
  • Coudes, Tés, Brides, raccords, embranchements (nécessitant des installations verticales)

Horizontal

Les tubes en acier d’une longueur maximale de 12 mètres peuvent être positionnés horizontalement et tournés autour de leur axe longitudinal. Deux torches bicathodes équipées des dispositifs de dévidage de fil sont montées à l’extrémité d’une lance de soudage et guidées le long de la paroi interne. Le cycle de soudage commence par l’allumage de la première torche, la lance de rechargement par soudage est rétractée à une vitesse contrôlée, le positionneur fait tourner le tube de manière synchrone et une première couche de CRA est déposée à l’intérieur du tube. La deuxième torche, montée plus loin le long de la lance de soudage, atteint la première couche déposée et commence à plaquer une deuxième couche, ainsi deux couches de revêtement sont déposées en une seule passe.

Vertical

La technologie TIGer peut être utilisée dans des installations verticales, pour le rechargement par soudage de tuyaux plus courts (jusqu’à 2 mètres) et de raccords et composants plus complexes. Une torche bicathode est montée sur un dispositif à colonne et à flèche ; la pièce à souder est fixée à un engrenage rotatif ; le positionnement fin et le déplacement dans la direction des différents axes sont effectués à l’aide de glissières.

Dans les installations horizontales et verticales, la source d’alimentation commande les mouvements synchronisés de la torche et de la pièce pendant tout le cycle de soudage.

Qui sommes-nous ?

La société Polysoude est spécialisée dans la conception, le développement et la fabrication de solutions innovantes de soudage à l’arc. La marque est synonyme d’expertise de premier plan au niveau mondial dans 3 secteurs clés : les solutions de soudage orbital TIG automatisé, les solutions de soudage TIG et plasma automatisés et le rechargement par soudure TIGer™.
Créée à Nantes en 1961, la société fabrique de nombreux types de générateurs de soudage et d’équipements de soudage orbital, dont une large gamme de têtes de soudage ouvertes et fermées.
Aujourd’hui, en tant qu’entreprise orientée vers l’usine intelligente, nous concevons tous nos produits Polysoude pour l’industrie 4.0.

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