Traitement thermique avant et après soudage

Le traitement thermique améliore l'intégrité structurelle des composants soudés en fusionnant les couches métalliques à proximité du joint de soudure, ce qui permet de réduire les risques de défaillance future dues à la corrosion ou à l'accumulation de contraintes dans cette zone.

Le soudage avec traitement thermique post-soudage (PWHT) réduit également la déformation et contribue à éviter la fissuration à froid des soudures, en éliminant l'humidité et l'hydrogène qui, sans cela, s'infiltreraient dans les soudures — des composants essentiels dans des matériaux tels que les aciers faiblement alliés.

Préchauffage

L'application d'une température de préchauffage, généralement à l'aide de chalumeaux à gaz, réduit la vitesse de refroidissement dans la zone de soudure et la zone affectée thermiquement, ce qui permet de minimiser les défauts microstructuraux ainsi que les déformations, les fissures à froid, l'accumulation d'hydrogène et d'autres problèmes connexes. Cela permet de limiter la formation de microstructures nuisibles ainsi que les déformations causées par la fissuration à froid et l’accumulation d’hydrogène, contribuant ainsi à réduire au minimum les déformations, la fissuration à froid et d’autres problèmes connexes.

Le préchauffage permet de réduire au minimum le gradient thermique entre la source de chaleur intense générée par le soudage à l'arc et le matériau de base à souder. Cela est essentiel, car un écart de température brusque peut entraîner l'apparition de contraintes internes et de déformations autour de la zone de soudure, ce qui peut nécessiter le recours à des techniques de soudage spécifiques pour y remédier.

Le traitement thermique après soudage comprend le recuit de revenu, le recuit de normalisation et le recuit de mise en solution, qui visent à éliminer les contraintes internes et à affiner la microstructure des alliages d'acier, afin de les rendre plus résistants à la fatigue par corrosion sous contrainte, phénomène qui affaiblit et endommage les composants dans des environnements exigeants, tels que ceux définis par la norme API 650 pour les réservoirs de stockage et la norme ASME B31.3 pour les équipements de traitement. Le traitement thermique post-soudage (PWHT) peut donc être exigé dans le cadre de normes de conformité telles que ces deux-là.

Trempe

Le revenu est un procédé qui consiste à recourir à un traitement thermique pour réduire la dureté de l'acier, améliorant ainsi sa ductilité et sa ténacité. Le revenu fait partie intégrante du soudage, car il atténue les contraintes thermiques susceptibles de provoquer des fissures.

L'acier trempé doit être refroidi rapidement à partir de sa température élevée afin d'atteindre le niveau de dureté requis pour son application spécifique. La vitesse de refroidissement dépend à la fois du type et de la composition de l'alliage, ainsi que de la température de trempe atteinte pendant la phase de chauffage/trempe.

Les contraintes thermiques induites par le soudage peuvent entraîner des déformations dans les composants de grande taille ou de forme complexe. Le préchauffage et le traitement thermique post-soudage (PWHT) contribuent à éliminer ces déformations en équilibrant les contraintes internes et en garantissant que les assemblages soudés puissent résister aux contraintes liées à leur utilisation.

Si les traitements thermiques sont le plus souvent associés aux alliages d'acier, ils permettent également d'améliorer les alliages de cuivre et d'aluminium. Les traitements thermiques sont largement utilisés dans la fabrication aérospatiale ainsi que dans les équipements pétroliers et gaziers qui doivent résister à la corrosion, aux contraintes, voire aux deux. En réduisant la fragilité, en équilibrant les niveaux de dureté et de ténacité et en augmentant la résistance à la corrosion, ces traitements thermiques garantissent des assemblages soudés de qualité pour les soudures critiques.

Normalisation

Tout comme le recuit de trempe, la normalisation est un traitement thermique post-soudage destiné à réduire les contraintes résiduelles générées par le retrait de soudure. La réduction de ces contraintes résiduelles est particulièrement cruciale, car celles-ci peuvent entraîner une déformation ou une rupture des joints de soudure. Ce procédé combine un chauffage et un refroidissement rapides à des températures contrôlées afin de minimiser les gradients thermiques et d'assurer une détente uniforme des contraintes.

La normalisation permet non seulement de réduire les contraintes internes, mais aussi d'améliorer l'uniformité et les propriétés mécaniques des matériaux soudés, ce qui contribue à prévenir la fissuration par corrosion sous contrainte dans les applications de traitement chimique et à minimiser le risque de rupture fragile dans les zones à haut risque, telles que les canalisations transportant des substances dangereuses.

Les clients de Xometry ont souvent recours à des traitements thermiques avant et après soudage pour leurs projets en Monel, Inconel et autres alliages. Nos experts peuvent vous aider à choisir les traitements les mieux adaptés aux exigences spécifiques de votre projet. Contactez-nous dès aujourd'hui et mettons-nous au travail !

Trempe

Le préchauffage réduit la vitesse de refroidissement rapide lors du soudage et contribue à atténuer les contraintes thermiques susceptibles de provoquer des fissures. Le préchauffage peut également contribuer à réduire cette vitesse de refroidissement et à atténuer ces contraintes sur les soudures pendant le soudage.

La trempe est un procédé thermique utilisé pour faire sortir le métal soudé de la plage de températures austénitiques afin d'obtenir certaines propriétés du matériau. La trempe peut être réalisée à l'aide d'huiles de trempe, de polymères, d'eau, de gaz, de sel ou de tout autre milieu servant de milieu de trempe.

Un traitement thermique post-soudage peut s’avérer nécessaire, en fonction du type de soudure et des conditions d’utilisation, afin d’obtenir des propriétés optimales du métal. Il permet d’éliminer les contraintes résiduelles induites par la soudure tout en alignant la microstructure de la soudure sur celle du métal de base, ce qui améliore la ténacité et réduit le risque de rupture fragile sous l’effet de charges dynamiques ou d’impacts.

La sensibilisation se produit lors du soudage, lorsque des carbures de chrome se précipitent aux joints de grains, ce qui réduit la résistance à la corrosion. Le traitement thermique par recuit de mise en solution dissout ces carbures afin de rétablir la résistance à la corrosion, ce qui est essentiel lors du transport de matières dangereuses sur de longues distances.