Inspection soudage (IWT/IWS)

Soudage à l’arc avec électrodes enrobées (SMAW)

C’est en 1907 que l’on fabriqua la première électrode enrobée. Bien qu’il soit possible, dans certaines conditions, de souder avec une électrode nue, l’enrobage a initialement été conçu pour favoriser l’amorçage et la stabilité de l’arc. Plus tard, il a été utilisé pour apporter des améliorations d’ordre métallurgique.En effet, l’enrobage en fondant simultanément avec l’âme métallique, par le gaz et le laitier qu’il produit, protège le métal à tous les instants, c’est-à-dire pendant son transfert dans l’arc, au niveau du bain de fusion et pendant son refroidissement.

Inspection soudage IWT IWS En fonction de la nature de leur enrobage, les électrodes peuvent être fondues soit avec du courant continu, soit avec du courant alternatif. Le soudage à l’arc avec électrodes enrobées (procédé SMAW) s’applique principalement aux aciers de construction non alliés, pour des épaisseurs en général supérieures ou égales à 1,5 mm et pour des diamètres d’électrode compris entre 1,5 et 6,3 mm. Il existe plusieurs types d’enrobage couvrant les besoins de tous les secteurs industriels et donnant des propriétés mécaniques et des conditions opératoires différentes.

On distingue notamment les électrodes à enrobage oxydant et acide utilisées pour les petits travaux à exécuter à plat. Les électrodes à enrobage rutile et basique sont de loin les plus employées pour leur maniabilité en toutes positions. Les électrodes basiques déposent un métal de haute qualité les destinant tout particulièrement aux constructions performantes. Enfin, les électrodes à enrobage cellulosique permettent un soudage rapide en verticale descendante qui trouve une application de choix dans le soudage des oléoducs et des gazoducs. Procédé manuel, le soudage ou le rechargement à l’arc avec électrodes enrobées n’est que rarement automatisé.

Soudage à l’arc submergé (SAW)

Soudage à l’arc submergé (procédé SAW) Ce procédé mis au point aux États-Unis arriva en Europe en 1935 et apporta un mode de soudage à la mesure des constructions de l’industrie lourde. La source de chaleur est un arc électrique qui jaillit entre un fil d’électrode nu (diamètre 1,2 à 6 mm), alimenté soit en courant continu, soit en courant alternatif, et la pièce à souder, sous un lit de flux en poudre. L’alimentation en flux est assurée séparément par une goulotte placée en avant du fil, alors que l’excès de flux est récupéré en arrière par un aspirateur.

À l’amorçage, l’arc éclate au sein de la poudre. Il se crée alors une cavité remplie de gaz (CO et CO2) qui est entourée de flux fondu. Ce dernier étant conducteur, une partie de l’énergie est transmise au bain par effet joule. Comme avec les électrodes enrobées, le laitier protège le bain de fusion et la soudure pendant son refroidissement. Le courant continu plus généralement utilisé ne cède la place au courant alternatif que dans le cas où les intensités de soudage dépassent environ 600 A et notamment, évite les inconvénients et déboires causés par le soufflage magnétique. Le soudage à l’arc submergé s’applique principalement au soudage des aciers. Par exemple, il autorise, grâce aux énergies élevées, l’assemblage bout à bout en une seule passe de 15 mm d’acier sur bords jointifs soutenus, ou 50 mm en deux passes opposées sur bords jointifs chanfreinés. De façon générale, il n’est utilisé que pour le soudage d’épaisseur supérieure à 5 mm.

Du fait que l’arc n’est pas visible, le soudage à l’arc submergé est surtout utilisé en automatique, rarement en semi-automatique. Convenant bien sur le chantier à cause du flux recouvrant le bain et de l’absence de rayonnement, il a de nombreuses applications en construction navale, d’appareils à pression, de poutres, de tubes de gros diamètre et également en rechargement où le fil peut être double (arc tandem) ou même remplacé par un feuillard de diverses largeurs.

Soudage à l’arc sous gaz avec fil plein (GMAW)

Soudage à l’arc sous gaz avec fil plein (procédé GMAW ou MIG-MAG) L’emploi d’un fil électrode fusible nu remplaçant l’électrode réfractaire a augmenté la productivité et a donné naissance au procédé GMAW ou MIG-MAG. On utilise le terme MIG lorsque l’atmosphère de protection est inerte (argon, hélium) et MAG lorsqu’elle est active (CO2 pur) ou activée (mélange argon-CO2. Le procédé GMAW s’applique au soudage des métaux ferreux et non ferreux.

Les principaux gaz ou mélanges de gaz utilisés sont : – l’argon pour les alliages légers, les non ferreux divers et les aciers faiblement alliés, – l’hélium ou l’argon pour les aciers inoxydables, – le CO2 ou les mélanges argon-CO2 pour les aciers non alliés. En soudage GMAW, la fusion du fil ou plus exactement le transfert du métal dans l’arc peut se faire de trois manières : – avec courts-circuits – en grosses gouttes – en pulvérisation axiale Le régime » courts-circuits » n’est obtenu qu’avec des atmosphères actives ou activées et est utilisé pour les fines épaisseurs (0,5 à 6 mm), pour les passes de pénétration et tous les travaux en positions.

La pulvérisation axiale, qui n’est possible qu’avec des atmosphères inertes ou activées (mélanges argon-CO2), est destinée au soudage à plat des métaux non ferreux et des aciers faiblement ou fortement alliés sur des épaisseurs supérieures à 6 mm. Le régime en grosses gouttes est obtenu avec tous les gaz et est utilisé quand, pour une opération donnée, il n’est pas possible de travailler en courts-circuits. Il est très important de bien connaître les avantages, les inconvénients et les possibilités des trois modes de transfert qui ont chacun leurs applications et conditionnent fortement la qualité des soudures, tant du point de vue opératoire, que métallurgique.

Le soudage à l’arc avec fil fourré (FCAW)

Le soudage à l’arc avec fil fourré de flux (MAG fil fourré) est appelé également soudage FCAW. Dans ce procédé, La bobine de fil fourré est placée dans un dévidoir motorisé automatique et le fil est déroulé du dévidoir à la sortie de la buse de la torche, dans la gaine guide-fil de la torche de soudage jusqu’au tube contact. La torche de soudage est reliée sur la borne électrique de sortie positive du générateur de soudage à courant continu. La masse est reliée au générateur et est placée sur la pièce à souder. Une alimentation en gaz de soudage est branchée sur le poste par l’intermédiaire d’une bouteille et d’un détendeur / débitmètre. L’arc est réalisé à partir d’un arc électrique créé et entretenu entre le fil fourré à dévidage continu et à vitesse constante et la pièce à souder.

Le flux aide à amorcer l’arc, forme un laitier et comprend des adjuvants destinés à renforcer la soudure. Le gaz de protection (CO2, mélange Argon – CO2) dépend du fil fourré utilisé (possibilité d’une autoprotection par dégagement du gaz protecteur suite à la décomposition du flux) Ce type de soudage est utilisé surtout pour les travaux d’assemblage mécanique (charpente) ou de maintenance générale. Ce procédé est principalement utilisé pour les aciers au carbone et aciers inoxydables.

La vitesse de dévidage du fil détermine l’intensité de soudage. L’énergie calorifique de l’arc fait fondre localement la pièce à assembler et le fil fourré pour constituer le bain de fusion et après refroidissement le cordon de soudure avec un laitier protecteur, peu abondant en surface (suivant le type de fil fourré). Ce laitier protège le bain de fusion de l’oxydation et d’un refroidissement trop rapide. Le bain de fusion est protégé de l’atmosphère externe par un cône invisible de gaz de protection actif (Argon + CO2) . Un générateur électrique fournit le courant exclusivement continu avec une intensité variant de 40 à 700 ampères en fonction de différents paramètres comme le diamètre du fil électrode, la position de soudage, le type d’assemblage, la dimension et la nuance des pièces à assembler. Le courant de soudage est toujours continu, toutefois la polarité à l’électrode est fonction du type de fourrage du fil fourré utilisé.

Soudage à l’arc sous gaz avec électrode de tungstène (GTAW)

Soudage à l’arc sous gaz avec électrode de tungstène (procédé GTAW ou TIG) Le procédé TIG (abréviation de Tungstène Inerte Gas) a vu le jour aux États-Unis en 1924 et n’a réellement pris son essor aux U.S.A. et en Angleterre que durant la dernière guerre. C’est un procédé de soudage à l’arc dans lequel l’arc éclate au sein d’une atmosphère neutre (argon ou hélium) entre la pièce à souder et une électrode métallique non fusible (tungstène pur ou allié de thorium, zirconium etc.).

Utilisé de façon courante dans les industries aéronautiques, alimentaires, chimiques ou pétrochimiques, le procédé TIG permet le soudage des aciers inoxydables, de l’aluminium, du cuivre, du titane, et de leurs alliages, sur des épaisseurs comprises généralement entre 0,5 et 8 mm (voir figure 4). De préférence utilisé en atelier, le soudage TIG peut également être employé sur le chantier en prenant soin de limiter les courants d’air qui chassent le gaz de protection, ce qui occasionne des défauts par manque de protection.

Le soudage se fait en courant continu pour les métaux » lourds « , aciers et titane par exemple (le pôle négatif du générateur relié à l’électrode), et en courant alternatif pour les métaux légers, aluminium par exemple, pour tirer profit du décapage électronique obtenu avec ce type de courant. La simplicité des paramètres et la faible usure de l’électrode ont permis la mise au point d’installations automatiques pour le soudage en toutes positions.