Actuellement, les méthodes couramment utilisées pour le soudage des tubes en acier comprennent le soudage à l'arc métallique (SMAW), le soudage à l'arc submergé (SAW), le soudage à l'arc sous gaz tungstène (GTAW), le soudage à l'arc sous gaz métal (GMAW), le soudage à l'arc avec fil fourré (FCAW) et le soudage descendant.
(1) Le soudage à l'arc métallique présente l'avantage d'un équipement simple, léger et d'une grande flexibilité d'utilisation. Il convient au soudage de joints courts lors d'opérations de maintenance et d'assemblage, notamment dans les zones difficiles d'accès. Ses inconvénients sont les exigences techniques élevées pour les soudeurs, le coût important de leur formation, des conditions de travail parfois difficiles, une faible productivité et son inadéquation au soudage des métaux spéciaux et des tôles minces. Le soudage à l'arc métallique, avec les électrodes appropriées, permet de souder la plupart des aciers au carbone industriels, les aciers inoxydables, les fontes, le cuivre, l'aluminium, le nickel et leurs alliages.
(2) Le soudage à l'arc submergé permet l'utilisation d'un courant plus élevé. Sous l'effet de la chaleur de l'arc, une partie du flux fond et se transforme en laitier, qui réagit avec le métal en fusion. L'autre partie du laitier flotte à la surface du bain de fusion. Ce procédé protège le métal fondu, prévient la pollution atmosphérique et induit des réactions physico-chimiques avec le métal en fusion, améliorant ainsi sa composition et ses propriétés. De plus, il assure un refroidissement lent du métal fondu, évitant les défauts tels que les fissures et les porosités. Comparé au soudage à l'arc, il offre une qualité de soudure élevée, une vitesse de soudage rapide et de bonnes conditions de travail. Il est donc particulièrement adapté au soudage de cordons droits et circonférentiels sur des pièces de grande taille, et est généralement mécanisé. Son principal inconvénient est qu'il ne convient généralement qu'au soudage de cordons plats et d'angles. Le soudage dans d'autres positions nécessite des dispositifs spéciaux pour garantir que le flux recouvre la zone de soudure et empêche les fuites de métal en fusion. La position relative de l'arc et de la gorge ne peut être observée directement pendant le soudage ; un système de suivi automatique de la soudure est donc nécessaire pour garantir l'alignement de la torche avec le cordon de soudure, sans déviation. L'intensité du courant étant élevée, le champ électrique de l'arc est important. En dessous de 100 A, la stabilité de l'arc est faible, ce qui rend le soudage de pièces minces (moins de 1 mm d'épaisseur) inadapté. Le soudage à l'arc submergé est largement utilisé pour l'acier au carbone, l'acier de construction faiblement allié et l'acier inoxydable. Grâce à la formation de laitier qui ralentit le refroidissement du joint, certains aciers de construction à haute résistance et aciers à haute teneur en carbone peuvent également être soudés par cette technique.
(3) Le soudage TIG est une excellente méthode pour l'assemblage de tôles fines et le soudage de base, car il permet un contrôle précis de l'apport de chaleur. Cette méthode convient au soudage de la quasi-totalité des métaux, notamment au soudage à sec des métaux susceptibles de former des oxydes réfractaires comme l'aluminium et le magnésium, ainsi que des métaux actifs comme le titane et le berkélium. Bien que cette méthode offre une qualité de soudage élevée, elle présente l'inconvénient d'une vitesse de soudage plus lente, d'un coût de production plus important et d'une plus grande sensibilité aux courants d'air ambiants, la rendant inadaptée aux applications en extérieur.
(4) Le soudage TIG utilise généralement de l'argon, de l'hélium, du dioxyde de carbone ou un mélange de ces gaz. Lorsque l'argon ou l'azote est utilisé comme gaz de protection, on parle de soudage MIG (Metal Inert Gas Protected). Lorsqu'un mélange de gaz inerte et de gaz oxydant (O₂, CO₂) est utilisé comme gaz de protection, ou un mélange de CO₂ et CO₂ + O₂, on parle de soudage MAG (Metal Active Gas Protected). Le principal avantage du soudage MAG est sa facilité de mise en œuvre dans diverses positions. Il offre également une vitesse de soudage élevée et un taux de dépôt important. Le soudage MAG convient au soudage de la plupart des métaux courants, notamment l'acier au carbone et les aciers alliés. Le soudage MIG est adapté à l'acier inoxydable, à l'aluminium, au magnésium, au cuivre, au titane, au zirconium et aux alliages de nickel. Cette méthode peut être utilisée pour le soudage par points à l'arc.
(5) Le soudage à l'arc avec fil fourré peut être considéré comme un type de soudage à l'arc sous protection gazeuse active. Le fil d'apport utilisé est fourré, et son âme est remplie d'une poudre de flux composée de divers éléments. Pendant le soudage, un gaz de protection externe, principalement du CO₂, est ajouté. La poudre se décompose ou fond sous l'effet de la chaleur, assurant la gazéification et la formation d'un laitier qui protège le bain de fusion, l'infiltration de l'alliage et la stabilisation de l'arc. Lorsque le soudage à l'arc avec fil fourré est réalisé sans gaz de protection supplémentaire, on parle de soudage à l'arc avec fil fourré autoprotégé. Le gaz généré par la décomposition de la poudre sert alors de gaz de protection. La variation de la longueur de fil à sec n'affecte pas l'efficacité de la protection, et sa plage de variation est relativement importante. Le soudage à l'arc avec fil fourré présente les avantages suivants : excellente qualité de soudage et cordon de soudure esthétique ; vitesse de dépôt élevée et productivité importante ; possibilité de soudage automatique et semi-automatique en continu. Le système d'alliage est facile à régler et la composition chimique du métal déposé peut être ajustée de deux manières : par la gaine métallique et par le fil fourré. Il présente une faible consommation d'énergie et un coût global réduit. Ses inconvénients résident dans la complexité des équipements de fabrication, les exigences élevées en matière de technologie de production et de stockage du fil fourré, ce dernier étant sensible à l'humidité. Le soudage à l'arc avec fil fourré convient au soudage de la plupart des métaux ferreux, quelles que soient leurs épaisseurs et la nature des joints.
(6) Le soudage par le bas est un procédé importé, adapté au soudage circonférentiel des tubes en acier. Il consiste à amorcer un arc électrique en haut du tube et à souder par le bas. Ce procédé offre une productivité élevée et une excellente qualité de soudure.
Date de publication : 29 mai 2024