Le traitement thermique après soudage améliore la durabilité de l'acier allié

Le soudage crée des contraintes thermiques et mécaniques qui peuvent entraîner la déformation, la corrosion ou la défaillance des métaux soudés. Les traitements thermiques après soudage, tels que le recuit de mise en solution et le revenu, modifient la microstructure du métal afin d'atténuer les concentrations de contraintes qui se forment après le soudage, augmentant ainsi la durée de vie.

Le PWHT peut être réalisé de différentes manières en fonction de l'ampleur du projet et des conditions du site. Les fours sont plus efficaces pour traiter des composants de grande taille tels que les appareils à pression ; les plaques chauffantes à résistance et les bobines à induction sont plus efficaces pour traiter des zones de soudure spécifiques telles que les pipelines.

Soulagement du stress

La réduction des contraintes fait partie intégrante de nombreux codes relatifs aux appareils à pression et aux tuyauteries. La méthode PWHT consiste à chauffer progressivement une structure d'acier soudée jusqu'à sa température maximale, ce qui permet l'expansion et la libération des contraintes résiduelles du soudage. Le PWHT peut également réduire les niveaux de dureté pour améliorer la ténacité et la ductilité.

Le PWHT est nécessaire en raison de la formation de contraintes internes élevées dans les structures soudées qui dépassent les contraintes de conception, en raison des gradients thermiques qui se produisent pendant le soudage du métal de la soudure et du matériau de base. Le PWHT consiste à chauffer les pièces soudées à leur température de PWHT pendant une durée déterminée avant de les refroidir uniformément. Connaître la température de PWHT pour les aciers alliés permet d'obtenir des résultats optimaux en matière de chauffage et de refroidissement ; la sélectionner avec soin permet d'obtenir de bons résultats.

Modifications microstructurales

Le PWHT modifie la composition du métal soudé de manière à augmenter la résistance aux chocs. Les observations au MEB ont révélé la présence de précipités secondaires en forme d'aiguilles et de granules dans le métal soudé, qui ont été identifiés par diffraction électronique sur zone sélectionnée comme des "carbures MC", avec leurs relations d'orientation cubique cube sur cube par rapport à la matrice.

Lan et al ont étudié l'impact du soudage et du PWHT sur la microstructure d'un Hastelloy N de 760 MPa. Les soudures réalisées avec les deux techniques ont révélé une martensite en lattes avec des constituants de microcarbures dispersés ; celles réalisées avec des soudures LBW présentaient une bainite grossière. Après le traitement PWHT, de nombreuses particules de carbure MC se sont fragmentées et ont été redistribuées dans la soudure, créant une bainite grossière granulaire riche en V, Ni et Mo.

Guo et al ont étudié l'effet du soudage laser sans métal d'apport sur la microstructure de l'acier S960MC. Les échantillons soudés présentaient une microstructure SCHAZ, composée de bainite inférieure, ICHAZ avec des régions à forte teneur en carbone et de la martensite autotempérée, et FGHAZ avec une structure à gros grains.

Résistance à la corrosion

La corrosion est un processus organique dans lequel les métaux réagissent avec les éléments de l'environnement pour corroder leurs propriétés et leur intégrité, devenant finalement non fonctionnels et dégradant leur structure au fil du temps. Les matériaux résistants à la corrosion, comme l'acier inoxydable, l'aluminium et le titane, ont été développés spécifiquement pour contrer ce processus de détérioration.

Certains matériaux, comme l'acier inoxydable, ont une résistance intrinsèque à la corrosion en raison de leur composition chimique. Le chrome, dans son alliage, crée une fine couche d'oxyde protectrice à sa surface qui empêche l'oxygène de pénétrer à l'intérieur du métal, prévenant ainsi la formation de rouille. En outre, cette couche d'oxyde passive et auto-cicatrisante repousse en cas de rayures ou si le métal est rayé ou endommagé.

La technologie de soudage PWHT est utilisée pour minimiser les contraintes pendant les processus de soudage, qui peuvent contribuer à la corrosion des aciers inoxydables et d'autres alliages. En atténuant ces contraintes et en améliorant la résistance à la corrosion des structures soudées, la technologie PWHT peut les atténuer et augmenter la résistance à l'usure des soudures alliées en réduisant les contraintes résiduelles, en améliorant la distribution des éléments d'alliage et en diminuant les porosités dans les soudures - améliorant ainsi la résistance à la corrosion.

Durabilité

Le traitement thermique avant et après soudage garantit que votre projet peut résister à des températures extrêmes, à la corrosion, à la fatigue et à d'autres forces sans s'effondrer ou se dégrader au fil du temps.

Le PWHT permet de prévenir la fissuration induite par l'hydrogène, de réduire les gradients thermiques, d'améliorer la soudabilité et la qualité des soudures, d'accroître la ductilité, de tempérer la zone de soudure et de protéger les soudeurs. En outre, le PWHT peut réduire les éclaboussures et la distorsion des soudures, ce qui accroît la productivité.

Les températures de PWHT dépendent de la composition du matériau et des conditions de service telles que les cycles thermiques, l'exposition à la corrosion et la charge de fatigue. Un mauvais contrôle de la température compromet l'intégrité de la soudure et réduit l'efficacité du traitement ; s'il n'est pas effectué prématurément, il peut entraîner la rupture de la soudure ou réduire l'efficacité de manière significative. Lorsque l'on travaille avec différents métaux, il est particulièrement important de contrôler les gradients et la répartition de la chaleur afin que chaque partie de la soudure reçoive sa température cible pour un soudage sans distorsion, sans fissure, sans corrosion et sans fêlure et pour assurer la formation de perlite ou de ferrite. TEAM offre des cycles de chauffage précis par résistance, induction et flamme qui garantissent que chaque centimètre et chaque recoin reçoivent les cycles de chauffage souhaités afin d'éviter les gradients et que la distribution de la chaleur garantisse que chaque partie de la soudure reçoive les cycles de chauffage souhaités afin de minimiser les gradients et la distribution de la chaleur pour obtenir la meilleure qualité et efficacité de soudage possible pour les différents métaux. Pour répondre aux cycles de chauffage précis de TEAM (résistance, induction ou flamme), maximiser les cycles de chauffage uniformes pour minimiser les gradients et la distribution de la chaleur afin de garantir que toutes les zones reçoivent la température souhaitée, ce qui réduit la distorsion, la formation de fissures et de corrosion tout en encourageant la formation de perles fines, de ferrite, de corrosion, etc.