Sous l'effet combiné des contraintes de soudage et d'autres facteurs de fragilisation, la force de liaison atomique du métal dans la zone locale du joint soudé du tube en acier est rompue et l'espace formé par la nouvelle interface est appelé fissure de soudage. Elle présente des entailles nettes et un rapport d'aspect élevé.
(1) Caractéristiques des défauts de fissures thermiques : Lors du processus de soudage des tubes en acier, les fissures générées par le métal de la soudure et le refroidissement de la zone affectée thermiquement vers la zone à haute température près du solidus sont des fissures thermiques.
Cause : Ce phénomène résulte de l'effet combiné de la couche liquide formée par l'eutectique à bas point de fusion lors du refroidissement et de la cristallisation du bain de fusion, et de la solidification sous l'action de contraintes de traction. L'accentuation de l'un ou l'autre de ces facteurs peut favoriser l'apparition de fissures thermiques.
Mesures préventives : Contrôler la teneur en impuretés nocives dans la soudure des tubes en acier, notamment les teneurs en carbone, soufre et phosphore, et limiter la formation d’eutectique à bas point de fusion dans le bain de fusion. La teneur en soufre et en phosphore dans le métal du tube en acier soudé est généralement inférieure à 0,03 %. La fraction massique de carbone dans le fil d’apport ne doit pas dépasser 0,12 %. Utiliser des baguettes ou un flux de soudage de qualité pour le soudage des composants importants. Maîtriser les paramètres de soudage, augmenter le coefficient de forme de la soudure des tubes en acier et éviter les soudures profondes et étroites. Privilégier le soudage multicouche et multipasse, préchauffer avant soudage et refroidir lentement après soudage, choisir correctement la configuration du joint, organiser la séquence de soudage de manière rationnelle et privilégier le soudage symétrique. Utiliser des plaques de fermeture d’arc pour diriger le point d’arc vers l’extérieur de la zone de soudure, afin que les éventuelles fissures n’affectent pas la soudure elle-même.
(2) Caractéristiques des défauts de fissures à froid : Les fissures de soudage générées lorsque les joints de tuyaux en acier soudés sont refroidis à une température plus basse (200~300 pour l'acier) sont appelées fissures à froid.
Causes : Les défauts de fissuration à froid se produisent principalement dans les aciers à moyen carbone, les aciers faiblement alliés et les aciers moyennement alliés à haute résistance. Les raisons sont les suivantes : le matériau de soudage a une plus grande tendance à s’écrouir ; une grande quantité d’hydrogène se dissout dans le bain de fusion ; le joint de soudure génère une contrainte de retenue importante pendant le processus de soudage.
Mesures préventives : Avant le soudage, sécher soigneusement l’électrode et le flux conformément aux exigences afin de réduire les sources d’hydrogène. Nettoyer rigoureusement la gorge et ses abords de toute saleté, humidité et rouille, et contrôler la température ambiante. Utiliser des matériaux de soudage de haute qualité à faible teneur en hydrogène et des procédés de soudage appropriés. Pour le soudage d’aciers faiblement alliés à haute résistance et à forte trempabilité, utiliser des électrodes en acier inoxydable austénitique. Choisir avec soin les paramètres de soudage, le préchauffage, le refroidissement lent, le post-chauffage et le traitement thermique après soudage. Opter pour une séquence de soudage adaptée afin de réduire les contraintes internes. Augmenter l’intensité du courant de soudage et réduire la vitesse de soudage de manière appropriée afin de ralentir le refroidissement de la zone affectée thermiquement et d’éviter la formation de zones durcies.
(3) Caractéristiques des défauts de fissures de réchauffage : Les fissures causées par le réchauffage de la soudure dans une certaine plage de température après soudage (comme le traitement thermique de détente ou le soudage multicouche) sont appelées fissures de réchauffage.
Cause : Les fissures de réchauffage apparaissent généralement entre 1200 et 1350 °C, près du point de fusion. La température de réchauffage nécessaire à l'apparition de ces fissures dans les aciers faiblement alliés à haute résistance se situe approximativement entre 580 et 650 °C. Plus la teneur en éléments d'alliage, tels que le chrome, le molybdène et la thréonine, est élevée, plus la tendance à l'apparition de ces fissures est importante.
Mesures préventives : Contrôler la composition chimique du tube d’acier et du métal d’apport, et ajuster la teneur en éléments ayant un impact important sur les fissures de réchauffage (comme le chrome, le vanadium et le bore). Réduire la rigidité et la concentration des contraintes du joint, et meuler la soudure et son interface avec le matériau de base pour obtenir une surface lisse. Utiliser un apport de chaleur élevé pour le soudage. Augmenter les températures de préchauffage et de post-chauffage. Mettre en œuvre des mesures de procédé pour réduire les contraintes de soudage, telles que l’utilisation d’électrodes de petit diamètre, le soudage avec des paramètres de soudage précis et l’absence de balancement de l’électrode pendant le soudage. Lors du revenu de relaxation des contraintes, éviter la zone de température critique qui génère des fissures de réchauffage. Cette zone critique varie selon le type d’acier.
Date de publication : 9 avril 2025