Le soudage et le découpage de la structure tubulaire en acier spiralée sont inévitables lors de l'application detuyau en acier spiraléDu fait des caractéristiques propres aux tubes en acier spiralés, comparés à l'acier au carbone ordinaire, le soudage et le découpage de ces tubes présentent des particularités. Il est plus facile d'y générer divers défauts au niveau des joints soudés et de la zone affectée thermiquement (ZAT). Les performances de soudage des tubes en acier spiralés se manifestent principalement par des fissures à haute température. Ces fissures, liées au soudage, peuvent être classées en fissures de solidification, microfissures, fissures de ZAT et fissures de réchauffage.
Des fissures à basse température apparaissent parfois dans les tubes en acier spiralés. Leur principale cause étant la diffusion de l'hydrogène, le degré de contrainte du joint soudé et de la structure durcie qu'il contient, la solution consiste principalement à réduire la diffusion de l'hydrogène pendant le soudage, à effectuer un préchauffage et un traitement thermique après soudage appropriés, et à diminuer le degré de contrainte.
Pour réduire la sensibilité à la fissuration à haute température des tubes en acier spiralés, la ténacité du joint soudé est généralement conçue de manière à ce qu'il contienne 5 à 10 % de ferrite. Cependant, la présence de ces ferrites entraîne une diminution de la ténacité à basse température.
Lors du soudage d'un tube en acier spiralé, la teneur en austénite dans la zone de soudure diminue, ce qui affecte la ténacité. De plus, l'augmentation de la teneur en ferrite entraîne une baisse significative de la ténacité. Il a été démontré que la diminution importante de la ténacité des joints soudés d'acier inoxydable ferritique de haute pureté est due au mélange de carbone, d'azote et d'oxygène.
L'augmentation de la teneur en oxygène dans les joints soudés de certains de ces aciers a entraîné la formation d'inclusions de type oxyde, lesquelles sont devenues des amorces de fissures ou des voies de propagation de fissures, et ont réduit la ténacité. Pour certains aciers, l'augmentation de la teneur en azote dans le gaz de protection a provoqué la formation de Cr₂N en forme de lattes sur la surface {100} du plan de clivage de la matrice ; la matrice s'en trouve durcie et la ténacité diminue.
Fragilisation par la phase σ : Les aciers inoxydables austénitiques, ferritiques et biphasés sont sujets à la fragilisation par la phase σ. La précipitation de quelques pourcents de la phase α dans la structure entraîne une réduction significative de la ténacité. La phase σ précipite généralement entre 600 et 900 °C, et plus particulièrement autour de 75 °C. C’est la phase la plus susceptible de précipiter. Afin de prévenir la formation de la phase σ, il convient de minimiser la teneur en ferrite dans les aciers inoxydables austénitiques.
Lors d'un maintien prolongé à 475 °C (370-540 °C), l'alliage Fe-Cr se fragilise en une solution solide α à faible concentration en chrome et une solution solide α' à forte concentration en chrome. Lorsque la concentration en chrome dans la solution solide α' dépasse 75 %, la déformation passe d'un glissement à un maclage, provoquant ainsi une fragilisation à 475 °C.
Date de publication : 11 novembre 2022