À quoi faut-il faire attention pendant le processus de soudage de tuyaux en acier résistant à la chaleur

Caractéristiques de base du soudage de tuyaux en acier résistant à la chaleur
Tubes en acier résistant à la chaleur sont largement utilisés dans les environnements à haute température tels que les chaudières, les échangeurs de chaleur et les équipements chimiques. Leurs exigences en matière de soudage diffèrent de celles de l’acier au carbone ordinaire. Les tubes en acier résistant à la chaleur contiennent généralement des proportions élevées d'éléments d'alliage tels que le chrome, le nickel et le molybdène. Ces éléments améliorent leur solidité et leur résistance à l'oxydation à haute température, mais ils affectent également leur susceptibilité aux fissures à chaud, leur stabilité de la microstructure et leur fenêtre de processus pendant le soudage. Par conséquent, lors du soudage, une compréhension approfondie de la microstructure du matériau et de la dynamique des contraintes est essentielle pour éviter une rupture des joints ou une dégradation de la résistance thermique due à une mauvaise manipulation.

Exigences de préparation et de préchauffage avant le soudage
Avant de souder des tuyaux en acier résistant à la chaleur, un nettoyage approfondi est essentiel pour garantir que la rainure de soudure et les zones environnantes sont exemptes d'huile, de rouille et d'impuretés afin d'éviter la formation de pores et d'inclusions de scories pendant le soudage. Le préchauffage est particulièrement important pour le soudage des aciers résistants à la chaleur, en particulier ceux contenant des éléments fortement alliés. Le préchauffage ralentit la vitesse de refroidissement, réduit la tendance au durcissement dans la zone de soudure et minimise le risque de fissuration. Selon la qualité d'acier et l'épaisseur de paroi, la température de préchauffage varie généralement de 150°C à 350°C. Avant le soudage, un outil de mesure de la température doit être utilisé pour confirmer que la température de préchauffage répond aux normes spécifiées.

Sélection et correspondance des matériaux de soudage
La sélection du bon matériau de soudage est cruciale pour garantir la qualité du soudage. Le soudage de tuyaux en acier résistant à la chaleur utilise généralement des électrodes ou des fils qui correspondent à la composition du matériau de base pour maintenir la solidité des joints et la résistance à la corrosion dans les environnements à haute température. Par exemple, l'acier Cr-Mo résistant à la chaleur nécessite des électrodes à faible teneur en hydrogène, tandis que l'acier austénitique résistant à la chaleur nécessite des consommables résistant à la chaleur contenant du nickel et du chrome. La teneur en hydrogène diffusible des consommables doit également être prise en compte. Les électrodes à faible teneur en hydrogène doivent être séchées avant utilisation pour éviter les fissures induites par l'hydrogène.

Contrôle des paramètres du processus de soudage
L’apport de chaleur lors du soudage de tuyaux en acier résistant à la chaleur doit être correctement contrôlé. Un apport de chaleur excessif peut entraîner un grossissement des grains et une augmentation des contraintes de soudure, réduisant ainsi la ténacité et la résistance thermique du joint. Un apport de chaleur excessif peut entraîner une fusion incomplète ou des défauts de soudure. Le soudage multi-passes est généralement utilisé pour minimiser les effets thermiques d'une seule soudure. Les paramètres tels que le courant de soudage, la tension et la vitesse doivent être ajustés en fonction du matériau, de l'épaisseur et de la position de soudage du tuyau pour éviter la concentration de contraintes et les fissures potentielles.

Déformation et contrôle des contraintes pendant le soudage
L'acier résistant à la chaleur génère des contraintes de soudage importantes lors du soudage. Un contrôle inapproprié peut entraîner des déformations, voire des fissures. Par conséquent, le soudage symétrique ou le soudage par sauts est souvent utilisé pour répartir les contraintes pendant le soudage. Des montages et fixations appropriés sont également utilisés pour éviter un déplacement excessif des composants soudés. Pour les tubes en acier plus épais, un chauffage localisé peut être appliqué par sections pendant le soudage pour atténuer la concentration des contraintes et assurer la stabilité dimensionnelle après le soudage.

L'importance du traitement thermique après soudage
Les joints soudés de tuyaux en acier résistant à la chaleur génèrent des contraintes résiduelles importantes pendant le refroidissement, et certaines nuances d'acier peuvent même développer une microstructure fragile, ce qui est préjudiciable aux tuyaux soumis à un fonctionnement prolongé à haute température. Un traitement thermique après soudage est donc essentiel. La trempe ou la normalisation peuvent réduire les contraintes résiduelles, affiner la microstructure et améliorer les performances globales du joint. La température du traitement thermique et le temps de maintien doivent être adaptés au matériau du tuyau et à l'épaisseur de la paroi pour garantir de bonnes performances à haute température du joint soudé.

Inspection et réparation des défauts de soudure
Après le soudage, la qualité de la soudure doit être soigneusement évaluée par une inspection visuelle, des tests radiographiques, des tests par ultrasons et d'autres méthodes pour garantir l'absence de défauts tels que des fissures, des pores et des inclusions de scories. Une fois les défauts découverts, ils doivent être réparés conformément aux exigences du processus. Un traitement de préchauffage et de post-chauffage doit également être effectué lors de la réparation des zones soudées afin d'éviter de nouveaux défauts. Tous les processus de réparation doivent être documentés pour une traçabilité ultérieure de la qualité.

Comparaison des précautions de soudage pour différents types de tuyaux en acier résistant à la chaleur
Les précautions de soudage varient en fonction du type d'acier résistant à la chaleur. Par exemple, le préchauffage, la sélection des matériaux de soudage et le traitement après soudage sont différents pour les aciers martensitiques, austénitiques et duplex résistants à la chaleur. Le tableau suivant compare les principales précautions à prendre pour le soudage de plusieurs types courants d'acier résistant à la chaleur :

Environnement de soudage et mesures de sécurité
Le soudage de l'acier résistant à la chaleur se produit généralement dans des conditions de travail à haute température et à haute intensité, des précautions de sécurité doivent donc être prises. Une bonne ventilation doit être maintenue sur le chantier de construction pour empêcher les fumées de soudage et les gaz nocifs d'affecter les opérateurs. Les soudeurs doivent porter des vêtements de protection, des masques et des gants résistant aux hautes températures pour éviter les blessures causées par les éclaboussures de soudure. Un équipement de lutte contre l'incendie approprié doit également être disponible pour prévenir les incendies causés par des étincelles de soudage.