Le processus de traitement thermique après soudage

Le soudage est une méthode efficace pour créer des structures métalliques solides. Cependant, ses températures extrêmes peuvent également produire des tensions internes et des modifications microstructurales au sein des métaux, ce qui peut entraîner des tensions internes cachées ou des modifications microstructurales.

Le traitement thermique post-soudure (PWHT) peut atténuer ces effets pour améliorer les performances et prolonger la durée de vie des composants. Allant du chauffage par expansion au recuit de mise en solution, le processus PWHT de Team réduit les contraintes internes tout en améliorant l'intégrité structurelle pour répondre aux normes industrielles.

Recuit

Comme le soudage implique un chauffage et un refroidissement rapides des matériaux, des gradients thermiques élevés peuvent apparaître et entraîner une distorsion ou un affaiblissement des structures. Le traitement thermique après soudage permet d'atténuer ces effets en réduisant les contraintes résiduelles et en améliorant les propriétés mécaniques des composants soudés.

Le PWHT (Precision Welded Heat Treating) est un procédé dans lequel des pièces de fabrication soudées sont chauffées à des températures élevées pendant une période prolongée, puis maintenues à cette température pour permettre l'expansion et la redistribution du matériau, éliminant ainsi les contraintes indésirables qui pourraient autrement conduire à la fragilité, à la fissuration ou à d'autres modes de défaillance dans des conditions de charge dynamique.

Différents métaux nécessitent des traitements thermiques post-soudure spécifiques pour obtenir des résultats optimaux, d'où l'importance de choisir la bonne méthode. Les pipelines ont généralement besoin de techniques spéciales telles que la normalisation et le détensionnement pour minimiser la fissuration induite par l'hydrogène qui se produit sous terre ou en mer, garantissant ainsi la sécurité et la fiabilité sous terre ou en mer. Les équipements lourds doivent souvent résister à des charges intenses ; pour mieux lutter contre la fatigue et l'usure, des méthodes comme le revenu peuvent accroître la ténacité et la ductilité des composants soudés afin de résister à la fatigue et à l'usure.

Normalisation

Le traitement thermique de normalisation (NHT) réduit la dureté tout en augmentant la ductilité et la ténacité, et uniformise sa microstructure pour la rendre plus fine afin de faciliter les processus ultérieurs d'usinage et de formage et de prévenir la fissuration induite par l'hydrogène (HIC).

Après le soudage, les métaux tels que l'acier au carbone et l'acier allié peuvent subir un refroidissement rapide qui modifie leur microstructure, entraînant des concentrations de contraintes, des déformations ou des fissures - ce qui rend le PWHT si essentiel dans les grandes structures ou les pipelines soumis à des cycles de chargement répétitifs.

La normalisation consiste à chauffer avec précaution le métal soudé à une température située entre les températures de recristallisation et de fusion, en remplaçant son grain d'austénite d'origine par une structure de bainite plus fine comportant des grains de ferrite dispersés, des inclusions de cémentite dispersées aux joints de grains, une migration atomique pour réduire l'anisotropie de la microstructure, en créant une distribution plus uniforme des composants de l'alliage et en produisant ainsi les résultats de normalisation tant convoités.

Soulagement du stress

La détente est la technique la plus utilisée pour soulager les contraintes résiduelles internes causées par le soudage. La méthode PWHT consiste à chauffer le matériau à une température élevée, puis à le refroidir lentement, ce qui lui permet de se dilater et de se contracter uniformément et de relâcher les tensions dans sa structure. Cette méthode est particulièrement importante pour les composants destinés à subir un traitement ultérieur, tel que le fraisage CNC.

Le recuit de détente réduit les contraintes résiduelles de traction de manière significative, mais pas jusqu'à zéro ; ces processus doivent donc toujours être entrepris avant tout usinage afin d'éviter les changements dimensionnels et les défaillances. Il empêche également l'hydrogène piégé de se diffuser dans les soudures, ce qui pourrait entraîner une fragilisation et une fissuration induite par l'hydrogène, ce qui rend cette méthode particulièrement importante en cas d'exposition à des environnements souterrains ou sous-marins ou pour les équipements lourds qui doivent résister à la fatigue et à d'autres facteurs ; cette méthode utilise souvent le chauffage par induction, qui accélère considérablement le processus.

Trempe

Le PWHT peut atténuer les contraintes résiduelles causées par le soudage qui contribuent à la fissuration induite par l'hydrogène et à la corrosion sous contrainte, réduisant ainsi leur potentiel de défaillance et augmentant leurs performances.

Le revenu consiste à chauffer le matériau soudé à une température précise et à le refroidir lentement, ce qui dissipe les contraintes internes tout en diminuant ou en éliminant les contraintes résiduelles dans la zone de soudure sans diminuer la résistance.

Les traitements thermiques post-soudure locaux peuvent être effectués à l'aide de différentes techniques, telles que les flammes oxygaz, les éléments chauffants à résistance ou le chauffage par four. Pour garantir un chauffage uniforme sur l'ensemble d'un composant, l'uniformité est cruciale - un chauffage inégal peut entraîner des gradients thermiques susceptibles d'ajouter des contraintes résiduelles supplémentaires ou de provoquer des distorsions.

Un traitement thermique post-soudure approprié est essentiel pour assurer la résistance et la fiabilité à long terme. Lorsqu'ils sont effectués correctement, les traitements thermiques post-soudure peuvent améliorer la résistance à la traction, la résistance au fluage et à l'entaille, ainsi que prévenir les ruptures fragiles et la fragilisation par l'hydrogène ; en revanche, lorsqu'ils sont mal effectués, ils peuvent entraîner des ruptures de soudure, une réduction de la capacité de charge, ainsi qu'une diminution de la ductilité et de la résistance à la corrosion.