Diagnostiquer les flux

Pourquoi une soudure en acier inoxydable en un seul passage utilisant FCAW continue-t-elle d'échouer à l'inspection ? David Meyer et Rob Koltz examinent de plus près les causes possibles de ces échecs. Getty Images

Q : Nous réparons des grattoirs en acier soudés à l’intérieur d’un système de séchage situé dans un environnement humide. Nos soudures échouent à l’inspection en raison de la porosité, des contre-dépouilles et des fissures des soudures. Nous soudons du A514 au A36 avec du 309L fourré toutes positions de 0,045 po de diamètre avec 75 % d'argon/25 % de dioxyde de carbone pour une meilleure résistance à l'usure.

Nous avons essayé d'utiliser une électrode en acier au carbone, mais les soudures s'usent trop vite et nous avons constaté que l'inox était plus performant. Toutes les soudures sont effectuées à plat et mesurent 3/8 po. En raison de contraintes de temps extrêmes, toutes les soudures sont réalisées en un seul passage. Qu’est-ce qui pourrait causer l’échec de nos soudures ?

R : Sur la base des informations que vous avez fournies, nous constatons quelques sujets de préoccupation.

La contre-dépouille se produit généralement en raison de paramètres de soudure qui sont bien hors spécifications, d'une technique de soudage inappropriée, ou des deux. Nous ne pouvons pas commenter les paramètres de soudure puisque nous ne les connaissons pas. La contre-dépouille qui se produit dans la position 1F provient généralement d'une manipulation excessive des flaques de soudure ou d'une vitesse de déplacement trop rapide ou trop lente.

Puisque les soudeurs tentent de déposer un 3/8-in. soudure d'angle en un seul passage avec un fil fourré de petit diamètre, la possibilité d'une manipulation excessive du pistolet de soudage peut être en partie à blâmer. Cependant, cela semble être un cas d'utilisation du mauvais outil pour le travail plutôt qu'un problème technique, et voici pourquoi.

La porosité est causée par des impuretés dans le joint de soudure, une perte ou un excès de gaz de protection, ou une absorption excessive d'humidité dans le fil fourré. Vous avez mentionné qu'il s'agit d'un travail de réparation à l'intérieur d'un séchoir pour un support humide, donc si les joints de soudure ne sont pas soigneusement nettoyés, cela peut être la principale cause de la porosité.

Le métal d'apport que vous utilisez est un fil fourré toutes positions, et ces types de fils disposent d'un système de scories à congélation rapide. Ceci est nécessaire pour soutenir le bain de soudure lors du soudage vertical vers le haut ou au-dessus. L’inconvénient des scories à congélation rapide est qu’elles se solidifient avant que la flaque de soudure fondue ne s’accumule en dessous. Si des gaz continuent d'être libérés, ils seront souvent piégés et apparaîtront plus tard sous forme de porosité ou de traces de vers de surface. Ceci est amplifié lors du soudage à plat avec un fil de petit diamètre et lorsque l'on tente de déposer une soudure de grande taille en un seul passage, comme dans votre application.

La fissuration des soudures au début et à l’arrêt de vos soudures peut être causée par plusieurs facteurs. Il est probable que vous rencontriez un manque de fusion (LOF) à la racine de la soudure puisque vous utilisez un fil de petit diamètre pour poser un gros cordon de soudure. Avec des contraintes de soudure résiduelles élevées et un LOF à la racine, la fissuration des soudures est un phénomène courant.

Pour ce diamètre de fil, vous devez utiliser deux ou trois passes pour réaliser un 3/8 po. soudure d'angle, pas une. Vous constaterez peut-être qu'il est plus rapide de réaliser trois passes sans défauts que de réaliser une soudure en un seul passage avec des défauts et de devoir ensuite effectuer des réparations.

Cependant, un autre problème susceptible de jouer un rôle plus important dans la fissuration de la soudure concerne les niveaux de ferrite incorrects dans la soudure, qui sont souvent l'une des principales causes de fissuration. Le fil 309L a été développé pour le soudage de l'acier inoxydable sur l'acier au carbone, et non sur l'acier au carbone. La chimie de soudure spécifique de ce produit prend également en compte une certaine dilution du métal de base provenant des deux matériaux de base. Ainsi, dans une application d'acier inoxydable à acier au carbone, une certaine récupération d'alliage de l'acier inoxydable aide à équilibrer la chimie et produit un indice de ferrite acceptable. L'utilisation d'un métal d'apport contenant environ 50 % de ferrite, tel que le 312 ou le 2209, éliminera la possibilité de fissuration due à une faible teneur en ferrite.

La meilleure méthode pour fournir une résistance à l’usure supérieure consiste à souder le joint avec une électrode standard en carbone ou en acier inoxydable, puis à ajouter une couche d’électrode de rechargement dur. Cependant, vous avez mentionné que vous êtes soumis à une contrainte de temps très serrée et qu’aucun scénario de soudage multipasse n’est possible.