Qu'est-ce que le traitement thermique post-soudure ?

Le traitement thermique après soudage (PWHT), plus communément désigné par son acronyme, permet de réduire et de redistribuer les contraintes résiduelles générées lors du soudage. Le PWHT constitue une étape essentielle dans la préparation des matériaux en vue d'une utilisation à long terme dans des conditions de charge exigeantes.

Le PWHT permet également de prévenir la fragilisation par l'hydrogène, l'une des principales causes de fissuration par corrosion sous contrainte dans les structures en acier soudées.

Recuit

Le recuit est utilisé pour améliorer les propriétés physiques des zones affectées thermiquement (ZAT) issues du soudage. Lors du soudage, les températures élevées peuvent entraîner la formation de précipités à partir de certains composants des alliages d'acier, tels que le carbone, qui deviennent alors cassants ou sensibles à la corrosion ; le recuit atténue ces effets, redonnant au matériau de la zone affectée par la chaleur ses propriétés d'origine et améliorant ainsi les propriétés physiques autour de cette zone.

Le recuit est souvent utilisé pour neutraliser les effets de l'écrouissage pouvant survenir lors de procédés de formage à froid tels que le laminage, le forgeage et le pliage des métaux. Le recuit rend le métal plus ductile, ce qui permet de le former sans qu'il ne se fissure sous l'effet de la contrainte.

La normalisation consiste à chauffer un métal à une température spécifique pendant une période prolongée, à le maintenir à cette température jusqu’à ce que sa vitesse de refroidissement ralentisse, puis à le refroidir à nouveau lentement. Tout comme le recuit, la normalisation peut augmenter la ductilité tout en réduisant la dureté ; contrairement au recuit, cependant, cette méthode de traitement thermique n'altère pas la composition du métal. Ces deux techniques peuvent être optimisées pour l'élimination des contraintes en choisissant des températures appropriées, en utilisant des équipements et des installations adaptés, et en surveillant les températures et les vitesses de refroidissement, tout en mettant en œuvre des contrôles qualité et des pratiques d'assurance qualité.

Normalisation

La normalisation est un traitement rudimentaire visant à ajuster la structure atomique et cristalline d'un métal afin d'améliorer ses propriétés mécaniques. Elle permet d'éliminer les contraintes internes et les structures granulaires irrégulières causées par le formage à froid ou d'autres procédés, rendant ainsi le métal plus malléable, plus facile à usiner et plus apte à résister aux contraintes de traction lors de son utilisation.

Le traitement thermique des pièces en acier consiste généralement à porter leur température légèrement au-dessus de leur température critique supérieure (qui varie en fonction du type et de la composition du métal), puis à les maintenir à cette température maximale pendant une durée qui dépend des dimensions et de l'épaisseur de la section traitée — généralement 1 heure par pouce d'épaisseur de section.

La normalisation à l'air, une autre variante de ce procédé, suit les mêmes étapes que la normalisation complète, mais consiste à laisser le matériau refroidir lentement à l'air libre au lieu de le tremper immédiatement, ce qui permet d'obtenir une dureté plus élevée et une structure granulaire plus fine que celles obtenues par refroidissement rapide.

Préchauffage

Le préchauffage est une étape cruciale qui réduit le risque de défaillance lors du soudage et permet d'éviter des retouches coûteuses. En ralentissant la vitesse de refroidissement des soudures et en renforçant leur structure pour les rendre plus résistantes à la fissuration, le préchauffage réduit les risques tout en diminuant la présence d'hydrogène après le soudage.

Les codes et les spécifications de procédures de soudage précisent généralement si un préchauffage est nécessaire et recommandent la température de préchauffage souhaitée. D’une manière générale, les matériaux plus épais ou ceux présentant une équivalence carbone élevée nécessitent des températures de préchauffage plus élevées que les matériaux minces.

Il existe différentes méthodes de préchauffage, telles que le chauffage au chalumeau, le chauffage par résistance ou au four. Chaque technique présente ses propres avantages et inconvénients. Pour choisir la méthode la mieux adaptée à votre projet, demandez conseil à un professionnel. Le choix d’une technique inadaptée pourrait entraîner un choc thermique, des défauts de soudure ou des dommages au matériau nécessitant un traitement thermique après soudage – ce qui n’est pas l’idéal.

Séchage

Le soudage transforme les métaux en structures durables, mais la chaleur extrême qu’il génère peut également provoquer des contraintes internes et de légères déformations structurelles qui, si elles ne sont pas traitées, pourraient finir par affaiblir vos composants au fil du temps. La mise en œuvre d’un traitement thermique post-soudage (PWHT) à l’issue de votre projet de soudage peut contribuer à remédier à ces problèmes et à garantir que vos pièces respectent, voire dépassent, les normes du secteur.

Le détensionnement est un traitement thermique courant appliqué après le soudage des pièces en acier. Il consiste à chauffer le métal à des températures spécifiques et à le maintenir à ces températures pendant une durée déterminée afin de libérer les contraintes internes de manière homogène sur l'ensemble de la pièce, de réduire le risque de rupture fragile et d'améliorer la résistance à la déformation lors de l'usinage et de l'utilisation. Ce procédé s'est révélé inestimable.

Le recuit de mise en solution des aciers inoxydables peut contribuer à restaurer leur résistance à la corrosion et à éliminer les carbures de chrome qui se forment lors du soudage, ce qui permet de respecter, voire de dépasser, des spécifications industrielles strictes et de résister à des conditions difficiles. Afin d'assurer un contrôle précis de la température tout au long de ce processus, des équipements et des installations de pointe peuvent s'avérer nécessaires pour respecter les conditions de chauffage, la durée de maintien à température et les vitesses de refroidissement qui répondent aux attentes, voire les dépassent.