Soudabilité du S460NL !!!

Bonjour,

Mon problème est le suivant:
Soudage d'un assemblage à recouvrement (à clin) en S460NL épaisseur 30mm en multipasses (3 passes: 1 pour la pénétration et 2 d'aspect).
Procédé de soudage 135 avec un gaz argon+CO2 (ARCAL 21).
Traitement thermique de détensionnement 580°C pendant 2h (vitesse de montée et descente 100°C/h).
Intensité de soudage 250A et vitesse de soudage 25cm/min.
A priorie tout semble correct, d'autant plus que le carbone équivalent de cette acier est d'environ 0.45% !!!
Lors du premier essai l'acier à été préchauffé à 80°C et refroidie sous une couverture et on a obtenu des valeurs de dureté allant jusqu'à 333 HV10 en ZAT alors que la valeur imposée est 320 HV10
Lors du 2ème essai l'acier a été préchauffé à 150°C et refroidie sous couverture également et les valeurs obtenue on été plus mauvaise, 376 HV10.
On m'a parlé d'un problème de répartition des passes ? qu'il faudrait une dernière passe pour recuire les précédente? (sachant que je dois être impérativement en multipasse).
Quelle méthode utiliser pour réduire ces duretés' (un postchauffage?)
J'aimerai avoir l'avis d'un expert.
MERCI
Mathieu

Bonsoir,

Comment avez vous déterminé la température de préchauffage de votre assemblage en S 460 NL ?
Un petit calcul rapide du carbone équivalent et du carbone équivalent compensé donne selon la formule de Séférian une température de préchauffage de 170° C mini
Avez vous vérifié les teneurs des constituants de votre tôle de base (C, Mn etc...)
Raisonnablement cette température doit être constante tout au long du soudage de l'éprouvette donc entre chaque passe.
Avez vous vérifié la température de votre pièce à chaque passe avant le démarrage du soudage pour être certain qu'elle soit supérieure à 150° C ?

A quel endroit précis avez vous relevé la valeur de 333 HV10 en racine ou en finition ?

A notre avis, le problème de dureté est lié en premier lieu à votre préchauffage (refroidissement des passes certainement un peu trop rapide) et peut être à votre énergie de soudage.
Il est certain que la disposition des passes en finition à son importance sur le recuit occasionné en ZAT
Vous pouvez peut-être vous appuyer sur les courbes 500°C/800°C de l'IRSID pour vérifier le préchauffage par rapport à vos énergies.
Ce débat reste ouvert et nous attendons les remarques et avis des experts et sachants du soudage !

Cordialement,

Je n'ai pas vraiment déterminé la température de préchauffage à l'aide de diagramme, 80°C me semblait suffisant puis 150°C un maximum.
Les teneurs en éléments trempant on été vérifié sur le CCPU de l'acier, et l'acier utilisé est bien celui-ci!
De plus lors du soudage la température à bien été maintenue à 150°C entre passes , même plus, environ 180°C.
Les duretés élevées on été relevées en peau et en racine, avec des duretés un peu plus élevées en peau.
Le métal d'apport est spécialement conçu pour le soudage des acier HLE: un MIGHLE de MILLER
Imcompréhensible!
peut être un préchauffage encore plus élevé? ou se problème de répartition des passes' ou encore un postchauffage?

Bonsoir,

Nous reconnaissons que votre problème de dureté reste incompréhensible en rapport avec les éléments techniques donnés et les réponses faites !
Un détail doit certainement nous échapper ...
Dommage de ne pas pouvoir vous aider davantage.
Peut être qu'un spécialiste du soudage ou de la métallurgie nous apportera ses connaissances sur le sujet (le fameux fil rouge...)

Cordialement,

Bonjour,

Le matériau de base utilisé dans cette application est un acier ayant subi un laminage normalisant ou un traitement de normalisation après laminage : montée en température au dessus de Ac3 (910°C environ + 50°C) et refroidissement à l'air.
Sa structure est donc encore relativement grossière : taille de grain moyenne et non homogène en peau et à c'ur (pour les épaisseurs moyennes à fortes).

Ce type d'acier, et principalement les nuances S355N, S420N et S460N, tirent donc leurs propriétés mécaniques par l'ajout de carbone et de manganèse en quantité élevée pour des aciers non alliés de construction.
Ce phénomène est d'autant plus marqué que l'épaisseur des tôles à obtenir est forte (30 dans ce cas) : la teneur en carbone augmente avec l'épaisseur afin de maintenir des propriété mécaniques convenables même à c'ur, zone où le refroidissement lors de la normalisation est le plus lent (et la structure obtenue à propriétés plus faibles).

Le carbone équivalent (sans doute réduit : C+Mn/6 par exemple C = 0.2 % et Mn = 1.5%) calculé par vous précédemment donnait 0,45% ce qui devient fortement critique en termes de soudage !
Celui-ci donnant plus une tendance qu'un résultat fiable pour ces nuances'

Le taux de carbone conditionne la dureté des structures obtenues tandis que les éléments d'alliages augmentent la trempabilité de l'acier en question.

Deux aspects sont alors à considérer :

- le risque de fissuration à froid
- les duretés obtenues en ZAT

Fissuration à froid

En tout premier lieu, on doit jouer sur l'énergie linéique de soudage, qui lorsqu'elle augmente entraîne un ralentissement du refroidissement.
Toutefois, avec ce type d'aciers, cela ne s'avère pas suffisant. Il est donc impératif de recourir à un préchauffage permettant un refroidissement plus lent et donc de limiter la formation de structures dures types bainito-martensitiques ici.
Un postchauffage permettra quant à lui de laisser à l'hydrogène dissous de diffuser hors de la soudure. Le procédé étant ici le MAG, les niveaux d'hydrogène apportés par le fil sont bas par nature.

Ordres de grandeur : Préchauffage 175°C
Postchauffage 250°C pendant 1heure
Températures entre passes < 300°C

Duretés en ZAT

Le pré et postchauffage, par le ralentissement du refroidissement des zone affectées par le soudage permettra ici de limiter les structures de trempe obtenues et leur duretés.
Malheureusement, ces deux précautions ne pourront pas permettre de limiter celles ci (duretés) dans une très large mesure et prémunisse donc plus d'un éventuel risque de fissuration à froid !

Par le maintien de ce préchauffage sur toute la pièce et pendant toute l'opération de soudage, on pourra éventuellement passer sous la dureté imposée de 320Hv10.
Nota : la plupart des codes de construction font état de niveaux de dureté maximale à ne pas dépasser en ZAT (dureté sous cordon).
Cependant, l'intégrité des structures est plus conditionnée par la capacité d'adaptation plastiques des zones soudées lors de la première mise sous charge que par la dureté des ZAT obtenues !
En effet, on peut avoir des propriétés de ductilité convenables pour l'emploi de l'assemblage après soudage bien qu'avec des niveaux élevés de dureté !

Pistes de réflexions

Traitement thermique ayant ici deux effet, la limitation du niveau des contraintes résiduelles et également un adoucissement des zones dures obtenues ZAT.
Cela permettant à l'assemblage de retrouver des propriétés d'emploi convenables : niveau de ductilité notamment.
Ce cas n'est évidemment réalisable que si les pièces le permettent : dimensions, tolérances dimensionnelles de l'assemblage?

Une opération de temper bead a également été évoquée, celle-ci consistant à effectuer un adoucissement des ZAT sous jacentes par l'apport de chaleur des passes ou couches supérieures.
Cela semble ici peu réaliste, une étude précise devant être menée sur le positionnement de toutes les passes afin d'obtenir l'effet escompté !
Ces séquences de soudages spécifiques sont peu employées dans un cadre de production étant donné la complexité de leur mise en oeuvre et sont par conséquent réservées à des opérations de réparations le plus souvent, lorsqu'un traitement thermique est impossible à mettre en ?uvre.


Changement de métal de base : dans ces niveaux de limite élastique, on préférera largement un acier de type thermomécanique S460M, dont les propriétés sont obtenues lors du laminage avec un taux de carbone beaucoup plus bas que la même nuance en N !
Les duretés en ZAT seront donc sans commune mesure.
De plus, leur mise en oeuvre est plus aisée : réduction des températures de préchauffage.
Mais on veillera à limiter les températures maximales entre passes afin de ne pas détériorer les caractéristiques mécaniques en ZAT.

(!) Message très en retard, mais lu hier, désolé...

Erwan-PF
BWI 71

Bonjour à tous,

Je me permets de relancer ce sujet qui a l'air d'être assez complexe au niveau soudabilité.

Mon application :
Soudure en angle en position PB
Procédé 135 semi-auto avec poste à ondes contrôlées dernière génération (possibilité de pulsé ou non)
Assemblage en angle de tôles en S460N/NL épaisseurs 20mm sur 50mm
Métal d'apport : ER70S-6
Gaz de protection : M21

Nous voyons pour faire une dérogation en S460M auprès du client mais rien de sûr encore.

Quelles sont vos préconisations?

Préchauffage à 170° de la pièces + maintien de cette température entre passes?
Quelle gamme d'apport énergétique à la pièce?
Pensez-vous réellement qu'un post-chauffage est nécessaire?

Nos première étapes seront de valider ces essais au travers du passage d'une QMOS.

Merci par avance pour vos éléments de réponse :o

Bonjour
Petites questions:
Diamètre du fil envisagé?
Mode de transfert envisagé?
Réduire l'impact sur la ZAT par l'augmentation des passes pour éviter le préchauffage et respecter une bonne continuité entre les passes (pas d'interruptions)
Privilégier le mode en court circuit"short arc".
Certains fils fourré "avec gaz" type M21 (ma préférence sur un 18% co2)peuvent donner satisfaction.
Cordialement
Disciple

Bonjour Disciple,

Diamètre du fil envisagé?
Nous partirions sur un Ø1.2mm (fil plein)
Mode de transfert envisagé?
- Pour la passe de pénétration : mode de transfert forceArc pulsé (de chez EWM), mode de transfert très énergétique qui va chercher la racine
- Pour les passes de remplissage : un pulsé standard avec une intensité de l'ordre de 200A et une tension de 25V
Réduire l'impact sur la ZAT par l'augmentation des passes pour éviter le préchauffage et respecter une bonne continuité entre les passes (pas d'interruptions)
Ce sera forcément du multi-passes (apothème 15mm en production)
Privilégier le mode en court circuit"short arc".
Vous me conseillerez d'utiliser un CC? Même si les apports énergétiques à la pièce sont moindres?
Certains fils fourré "avec gaz" type M21 (ma préférence sur un 18% co2)peuvent donner satisfaction.
A voir pour les fils fourrés car ils ne sont pas compatibles avec les ondes contrôlées.

Merci,
Cordialement

Bonjour,pour l'arc pulsé avec du 18% CO2 est difficile à contrôler( beaucoup de projections)
Je préfère le 8% de CO2 ARCAL SPEED.
J'ai essayé une fois ,un désastre pour le fil de 1.
Cordialement.