Spécification de la machine de traitement thermique post-soudure

Le traitement thermique après soudage (PWHT) fait partie intégrante de l'industrie du soudage et de la fabrication. Le PWHT permet de tempérer le métal en éliminant les contraintes résiduelles, ce qui réduit les risques de rupture fragile, de corrosion et de fissuration sous contrainte.

Le traitement thermique post-fabrication (PWHT) est souvent exigé par les codes et normes de fabrication applicables aux composants en acier au carbone, bien qu’un traitement PWHT local à température supercritique, au-delà de la température critique de transformation, entraîne des gradients de température indésirables dans l’épaisseur du matériau.

Plage de températures

Le PWHT (traitement thermique après soudage) est un procédé consistant à chauffer le métal et à le maintenir à température pendant un certain temps afin d'atténuer les contraintes internes induites par le soudage, qui pourraient sinon entraîner des fissures, une fatigue ou une corrosion sous contrainte du matériau. Le PWHT est souvent exigé par les codes de construction et permet de répondre aux exigences relatives à certaines nuances ou épaisseurs d'acier.

Libratherm propose des régulateurs PID à rampe et maintien, à zone unique ou multizones, permettant de réguler avec précision le processus de traitement thermique post-soudage (PWHT). Ces deux types de régulateurs acceptent directement les thermocouples avec ou sans mise à la terre, et fournissent des sorties analogiques ou SSR avec une action de régulation PID pour les étapes de montée en température, de maintien et de refroidissement, afin d'obtenir des vitesses de chauffage précises. Ils peuvent fonctionner de manière autonome ou en mode cascade (maître-esclave) ; de plus, une interface MODBUS sur RS-485 en option permet de se connecter à des systèmes SCADA, des automates programmables (PLC) ou des systèmes d’enregistrement de données.

Les temps de maintien requis varient considérablement selon les différents aciers et procédés de soudage ; par exemple, le soudage par résistance nécessite des temps de maintien différents de ceux du soudage à l'arc ; cette période de maintien dépend également de facteurs tels que la durée de vie souhaitée et le mécanisme de rupture probable des soudures. Lorsqu’elles sont chauffées à cette température pendant des périodes prolongées, les zones affectées par la chaleur (HAZ) et les soudures font partie de ce que l’on appelle la bande de maintien ou la bande de contrôle du gradient de température – que ce soit dans le sens axial ou le long de l’épaisseur du tube.

Temps de chauffage

Le traitement thermique post-soudage (PWHT) peut améliorer considérablement les propriétés mécaniques des aciers de construction, en réduisant la dureté et en augmentant la ductilité, tout en éliminant les contraintes induites par la soudure, en assurant une protection contre la corrosion et en renforçant la résistance à la fatigue des structures soudées. Malheureusement, ce traitement thermique nécessite un équipement spécialisé et des opérateurs qualifiés, dont le coût peut s'alourdir, sans compter les retards qui peuvent en découler.

La durée des cycles de traitement thermique post-assemblage (PWHT) varie en fonction du matériau et des exigences d'exploitation, et nécessite une prise en compte minutieuse des tolérances de température, des vitesses de chauffage et des temps de maintien à température. Un mauvais contrôle de ce processus peut entraîner des déformations, une fragilisation due au recuit et un ramollissement excessif, ce qui pourrait avoir des conséquences désastreuses sur le bon fonctionnement de l'ensemble.

Le temps de chauffage est déterminant pour atteindre un niveau de PWHT acceptable, et peut être contrôlé à l’aide de différents types de machines à induction disposant de diverses puissances. MSM dispose actuellement de trois fours de PWHT, ce qui nous permet d’exercer un meilleur contrôle et d’accélérer les processus. Les machines de PWHT par induction sont équipées de circuits de refroidissement à air pour éviter la surchauffe du métal, ainsi que de grands écrans tactiles LCD qui simplifient leur utilisation ; elles enregistrent et impriment en outre jusqu’à six courbes de température, ce qui nous permet de les archiver et de les imprimer facilement ! De plus, la taille et la puissance de leurs éléments chauffants peuvent être ajustées en fonction des pièces spécifiques et des exigences de température souhaitées.

Enregistreur de température

Les enregistreurs de température sont largement utilisés par les établissements commerciaux pour suivre les expéditions, tandis que les aquariums y ont souvent recours pour garantir la bonne santé de leurs poissons, dont la croissance nécessite des plages de température très restreintes. Les scientifiques peuvent également utiliser des enregistreurs de température pour surveiller la température des rivières et des cours d'eau afin d'évaluer les problèmes liés à la santé de l'environnement.

Les enregistreurs de données se déclinent sous différentes formes et tailles, mais chacun remplit la même fonction de base : se connecter à des capteurs de température afin d'enregistrer les données sur des bandes de papier pour une analyse ultérieure. La plupart des enregistreurs de données modernes prennent en charge à la fois les thermocouples et les détecteurs de température à résistance, offrant ainsi une flexibilité optimale.

Les enregistreurs de température doivent garantir la précision des mesures. Ces informations sont généralement indiquées sous la forme “ FS ” ou “ rdg ” : “ FS ” correspond à l'erreur totale d'échelle, tandis que “ rdg ” indique la précision de la lecture.

Il convient également de prendre en compte la durée de la collecte des données à long terme et, par conséquent, de déterminer quel enregistreur de température est capable de les collecter, car cela peut générer d'importants volumes d'informations au fil du temps. Il serait prudent d'en choisir un doté d'une grande capacité de mémoire.

Assurez-vous que l'enregistreur de température puisse redémarrer l'enregistrement en cas de panne à la mise sous tension, afin de minimiser les erreurs lors de la mesure. Certains modèles offrent cette fonctionnalité, tandis que d'autres ne la proposent pas.

Câble de compensation

Il convient de choisir des machines de traitement thermique post-fabrication (PWHT) à refroidissement par air de manière à éviter toute surchauffe des serpentins pendant le chauffage. En règle générale, plus la pièce à chauffer est grande et puissante (et inversement), plus ce critère doit être pris en compte dans le choix de l’équipement.

La détente est un élément essentiel des pièces en acier au carbone susceptibles d'être soumises à des contraintes élevées lors du soudage ou du traitement thermique post-soudage ; elle permet de réduire les déformations ou les fissures pendant l'exploitation.

Le kit de trois câbles se compose de deux câbles en cuivre à double isolation, résistants à la chaleur et à l’huile, ignifuges (HOFR), à double isolation, équipés à une extrémité de connecteurs Camlock de 300 ampères et, à l’autre, d’un câble de compensation muni d’une fiche et d’une prise pour thermocouple, permettant de raccorder plusieurs éléments chauffants à une seule sortie de commande d’une unité de traitement thermique afin d’assurer une régulation précise de la température par zone.