Dans le cas du rechargement par soudure à plat, plusieurs procédés permettent d’atteindre des niveaux de productivité élevés : le soudage MIG pulsé, le soudage à flux solide, voire des variantes avec feuille, et le soudage plasma avec dépôt par fil d’apport ou poudre. Cependant, plusieurs aspects particuliers plaident en faveur du soudage TIG. En effet, lorsque la quantité de métal à déposer est importante, le TIGer permet au rechargement de tubes d’atteindre des taux de dépôt proches de 6 kg/h en simple torche et jusqu’à 10 à 1 kg/h en double torches pour les applications de rechargement en position à plat. Voyons quels aspects de cette technologie sont à prendre en compte.
Avantages du rechargement par soudure TIG dans le gainage de tubes
Le rechargement par soudure, ou rechargement, consiste à recouvrir les surfaces « mouillées » d’une pièce (celles qui sont exposées à des milieux hostiles) d’une couche protectrice, généralement en acier inoxydable ou en alliage à base de nickel.
L’utilisation du soudage TIG dans ce procédé de soudage par rechargement présente certains avantages :
- La précision du procédé lors du rechargement par soudage de surfaces complexes par recouvrement, notamment lors du rechargement par soudage de zones de rechargement comportant des angles, des courbes ou des bords intérieurs ou extérieurs, permet d’éviter les retouches manuelles.
- Le contrôle séparé de l’énergie de l’arc et de la quantité de métal déposé est avantageux lors du rechargement de géométries délicates.
- L’énergie de soudage transférée à la pièce à souder est contrôlée, optimisant ainsi le rapport entre l’énergie de soudage et le taux de dépôt en fonction de la typologie de la pièce.
- Les séquences de soudage peuvent être interrompues et reprises à tout moment, évitant ainsi les microfissures et les cratères en début et en fin de cordon.
Dans le cas du rechargement par soudure TIG, la programmation de paramètres précis : vitesse du cordon, courants, tension, vitesse d’avance du fil et température de préchauffage, permet de mieux contrôler le taux de dilution (caractérisé par le mélange du matériau d’apport fondu avec le métal de base), garantissant ainsi une composition chimique correcte des dépôts.
La capacité de soudage en position du rechargement TIG offre aux opérateurs une plus grande flexibilité et une plus grande polyvalence pour les pièces qui ne peuvent pas toujours être disposées de manière appropriée pour le soudage en position. En matière de rechargement de tubes TIG, la flexibilité du procédé permet de travailler avec une très large gamme d’énergie avec des courants de soudage de 80 à 450 A. La facilité d’automatisation permet de travailler avec plusieurs torches ou fils pour atteindre la productivité sans affecter l’opérabilité et la qualité du dépôt. En matière de rechargement TIG, l’ensemble des fonctions classiques utilisées en soudage TIG reste complètement applicable (AVC, oscillation, synchronisation des mouvements avec les courants de soudage, etc.).
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Rechargement par soudure – Technique et séquence
Le revêtement des tubes en soudage par rechargement nécessite le dépôt de différentes couches, généralement deux, mais pour des opérations comme dans l’industrie nucléaire, plus de trois peuvent être nécessaires.
Configuration des composants
L’utilisation de configurations de torches avec arrivée de fil par l’avant ou le côté, évite d’exposer les matériaux supports à l’action directe de l’arc. Cette disposition présente l’avantage de réduire la fusion du métal de base, car le métal d’apport est positionné en écran pour capter la majorité de l’énergie thermique.
En rechargement par soudage, l’alimentation en fil du côté du bain de fusion est possible, ce qui simplifie la conception des torches, avec le passage des gaines fil en parallèle au corps de torche sur toute la longueur jusqu’à l’entrée dans le guide fil. L’angle du fil dans le bain de fusion influence la dilution, il est donc préférable de travailler avec des angles d’avance du fil compris entre 60 et 70°, où l’interaction entre les courants de soudage et de chauffage du fil est neutre. D’autres facteurs limitant la dilution sont le soudage et la position de l’électrode.
Nombre de couches
Les couches sont déposées en effectuant plusieurs passes, au cours desquelles le contrôle de la dilution est vital.
La dilution en première couche entre le métal d’apport et le métal de base ne permet pas, généralement, de garantir les propriétés escomptées pour le revêtement. Deux cas sont généralement à considérer pour définir le nombre de couches nécessaires.
- Lorsque l’alliage de dépôt peut être en contact direct avec le métal de base, alors deux couches suffisent. Par exemple, un acier non allié revêtu d’un alliage à base de nickel.
- La métallurgie du soudage recommande l’utilisation d’une couche intermédiaire pour contrôler le pourcentage de ferrite et limiter les effets de fissuration. De ce fait, la deuxième couche (qui correspond à la nuance à déposer) doit être utilisée avec une troisième couche qui peut alors être considérée comme hors dilution.
Opérations de rechargement par soudage utilisées dans la fabrication et la maintenance
De nombreux processus industriels endommagent les tubes et les tuyauteries en raison de l’agression continue de milieux corrosifs et abrasifs, ainsi que de la température et de la pression élevées du processus. Pour augmenter l’endurance des pièces fortement exposées, les surfaces des tuyaux sont protégées par un soudage par rechargement avec des matériaux plus résistants.
Le rechargement des tuyauteries et des collecteurs est courant dans les applications de gaz et de pétrole, dans l’industrie pétrochimique et pour les équipements des centrales électriques ; dans l’industrie aéronautique, les composants des moteurs d’avion sont également souvent renforcés par ce procédé.
Applications de rechargement par soudure TIG
Les opérations de rechargement par soudure utilisant le procédé TIG donnent de bons résultats dans les types d’applications suivants :
Opérations de réparation de pièces
Il s’agit de réparations sur des pièces usées (généralement en acier inoxydable), en service ou suite à une anomalie de fabrication. Les pièces peuvent nécessiter un usinage ou une opération équivalente pour éliminer les zones endommagées, suivi d’une phase de rechargement par redéposition de matériaux identiques à la composition du substrat. La mise en œuvre du soudage ne modifie pas fondamentalement les caractéristiques métallurgiques des matériaux de base, mais augmente le niveau de contraintes dans la pièce réparée. Ce type de réparation est très commune pour les canalisations utilisées dans l’environnement des réacteurs nucléaires. Les pièces rebutées suite à des anomalies d’usinage peuvent également être réhabilitées par rechargement.
Rechargement par soudure préventif pour la fabrication de nouveaux tuyaux
Le cas du cycle de fabrication de pièces neuves qui comportent des portées, embouts ou gorges avec revêtement est un processus classique destiné à protéger les tuyaux de la corrosion et de l’usure. Le rechargement des tubes est réalisé dans un atelier disposant de moyens dédiés et d’une plus grande flexibilité des performances (pièces tournantes, traitement thermique, réglage de l’usinage, etc...).
Beurrage
Il s’agit de constituer un dépôt, non pas pour protéger le métal de base d’une agression externe, mais plutôt pour réaliser une zone de transition métallurgique avec l’objectif de réaliser une liaison hétérogène. Le beurrage, une fois l’assemblage réalisé, participe intégralement à la résistance mécanique de la soudure.
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 de process de rechargement par soudure, dont une large gamme de têtes de soudage orbital 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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