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L’inertage de soudures lors d’un préchauffage - HFT® - France Inertage®

Publié: le 07/07/2019 à 09:22 Dernière mise à jour: le 07/07/2019 à 09:22 Par: Clémence HFT France Nombre de vues: 5863
L’inertage de soudures lors d’un préchauffage
de Huntingdon Fusion Techniques & France Inertage® - WP-49





Certains alliages utilisés dans l’industrie sont enclins à fissurer lors du soudage. Les secteurs industriels les plus concernés, et qui doivent surmonter ce problème, sont principalement ceux liés à la production d’énergie et au secteur nucléaire. Cela concerne les aciers faiblement ou moyennement alliés qui ont été mis au point spécialement pour leur grande résistance.

Les métallurgistes ont appris que chauffer la zone à souder avant et après l’opération de soudage (préchauffage et post-chauffage) peut réduire de façon notable la tendance à la fissuration. Cela implique des températures de l’ordre de 200° C, bien qu’elles puissent être bien plus élevées pour certains matériaux.

Comme exemples d’alliage courant soumis à un tel traitement, on peut prendre les aciers SA 213 T91 ou SA 335 P91. Il s’agit d’aciers alliés ferritiques, pour utilisation sur enceintes à haute pression.

C’est un acier allié ferritique qui répond aux exigences de bonne résistance au fluage demandée dans les générateurs de vapeur à haute température.

Ces aciers, souvent appelés P91 tout simplement, est utilisé avec succès depuis au moins deux décennies dans les centrales de production d’énergie.


Grade C MN P,S, Max SI Cr Mo
P91 0.08 - 0.12 0.30 - 0.60 0.020/0.010 0.20 - 0.50 8.00 - 9.50 0.85 - 1.05
V 0.18 - 0.25 N 0.03 - 0.07 Ni 0.40 max Al 0.02 max Nb 0.06 - 0.10 Ti 0.01 max



Le soudage est un processus largement utilisé lors de la fabrication des équipements. Cela joue sur la micro-structure.

Le préchauffage, le maintien en température en inter-passes, et le traitement thermique final sont absolument essentiels pour la bonne tenue du P91 et des alliages similaires. Ne pas suivre les procédures peut conduire à des ruptures catastrophiques en service.

Parmi les autres alliages devant présenter une excellente résistance au fluage, on peut citer : ASTM A389 grade C24, A356 grade 9, DIN 21CrMoV 5-11, 15CrMoV 5-10, GS-17CrMoV 511, EN G17CrMoV5-10 et GE B50A224.

Les modes de soudage préférables pour ces fabrications sont la soudure à l’arc avec électrode de tungstène (GTAW) et le soudage MIG-MAG (GMAW), qui offrent une protection de la zone supérieure du bain en fusion. Cependant, le joint autour de la partie inférieure nécessite une protection par un apport séparé de gaz inerte : c’est ce qu’on appelle l’inertage de la soudure. Il impose que l’on évacue tout l’oxygène proche du joint, afin d’éviter toute contamination lors du cycle thermique.

Répondre aux exigences de l’inertage par gaz inerte à des températures dépassant 200° C impose l’emploi d’ensembles d’inertage capables de supporter ces températures pendant tout le cycle de chauffe et de soudage. Les cycles thermiques dépassent souvent deux heures, et il peut être nécessaire de maintenir le système d’inertage en place pendant toute cette durée.

Des équipements d’inertage spécifiquement conçus existent depuis environ cinq ans, capables de supporter la température voulue tout en conservant ses propriétés d’étanchéité vis-à-vis du gaz. Ils sont aussi assez résistants pour servir plusieurs fois.

Le seul fabricant qui a recherché les matériaux adéquats, et qui a conçu des matériels capables d’assurer l’inertage aux hautes températures présentes lors du préchauffage et du post-chauffage, c’est Huntingdon Fusion Techniques, HFT®. Ces ensembles, connus sous le nom de Argweld® HotPurge™, répondent aux exigences de stabilité thermique et de fiabilité opérationnelle.

Les joints gonflables présents à chaque extrémité des ensembles HotPurge™ sont fabriqués à partir de matériaux flexibles et thermiquement résistants. L’embout de connexion est fabriqué avec des matériaux résistant aux hautes températures. Les tubulures d’alimentation en gaz sont faites en Nylon de qualité élevée, et les raccords métalliques sont conformes aux normes internationales.

Comme pour tous les produits HFT®, l’ensemble HotPurge™ est l’objet de développement permanent. La dernière amélioration est la mise en place du PurgeGate®. Cet accessoire utilise une technologie innovante de soupapes, qui permet d’assurer qu’il ne peut y avoir de surgonflage. Cela élimine tout risque d’explosion des joints étanches. Ces ensembles d’inertage résistant à des températures élevées peuvent supporter jusqu’à 300 °C (570 °F) pendant 24 heures.

Le HotPurge™ peut être monté sur une large gamme de diamètres de tubulures, de 150 à 2440 mm (de 6 à 96 inches). Tous les produits peuvent s’expanser sur environ 12 mm de plus que le diamètre de la tubulure à isoler.

L’ensemble non gonflé est introduit dans la tubulure à souder et positionné près du joint : des poignées insérées dans les extrémités facilitent cette mise en place. Quand le gaz d’inertage choisi est envoyé, les barrages vont gonfler jusqu’à une pression préréglée, à partir de laquelle le gaz sera envoyé dans le volume à inerter. Le flux de gaz restera en place jusqu’à ce que la soudure soit terminée, et refroidie.

1 - L’ Argweld® HotPurge™ est mis en place en utilisant les poignées résistant à des températures élevées. Une bande, très visible, appelée RootGlo®, est placée exactement au centre, afin de rendre plus facile le centrage de l’ensemble au-dessus du joint à souder dans des conditions d’éclairage très aléatoires. Le RootGlo® est visible jusqu’à environ 20 heures après une exposition à la lumière du jour pendant seulement dix minutes.




2 - Les extrémités (barrages) sont gonflées par le gaz d’inertage.





3 - Quand ils sont complètement gonflés, la soupape d’inertage s’ouvre automatiquement. Le gaz d’inertage déplace alors l’air situé entre les deux barrages.





4 - Une fois la soudure terminée et refroidie suffisamment selon les exigences métallurgiques définies dans la procédure de soudage, on peut fermer l’arrivée du gaz d’inertage. Débrancher les connections fait revenir l’ensemble à sa position de repos. Il n’y a plus qu’à tout enlever.





Comment mesurer le taux d’oxygène dans le volume inerté :

Il est bien évidemment indispensable de s’assurer que le taux d’oxygène dans la zone à souder est bien descendu en dessous de la valeur maximale prévue dans la procédure de soudage. La valeur acceptable peut être très inférieure à celle que des appareils anciens peuvent mesurer. HFT® a mis au point des appareils de mesure très élaborés, spécifiquement pour application au soudage.

Le PurgEye® 100 IP65 Weld Purge Monitor® a été conçu pour mesurer avec précision des teneurs aussi basses que 0,01 %. Pour des matériaux ferritiques résistant à la fissuration, une teneur en oxygène inférieure à 0,1 % est généralement considérée comme acceptable.



Références



ISO-EN-BS 13916:1997 'Welding: Guidance on the measurement of preheating temperature, British Standards Institution,1997’.

EN-BS 1011-2:2001 'Welding: Recommendations for welding of metallic materials. Arc welding of ferritic steels', British Standards Institution, 2001’.

Bailey, N. Weldability of Ferritic Steels. The Welding Institute, 1995.


Traduction Patrick Dubosc en octobre 2015 - Relecture technique Clémence RETEL - © France Inertage® & HFT®.
Pour toutes autres demandes, contacter Clémence RETEL - 06 52 84 28 39
Par: Clémence HFT France

Commentaires (4)

20/10/2015 06:31:10 - Dominique ADMIN
Bonjour Clémence,

Je vous remercie pour ce nouvel article technique très intéressant.
Ce que vous n'indiquez pas dans ce document c'est la distance minimale entre la surface de la génératrice supérieure de votre dispositif de protection gazeuse et le joint à souder.
J'ai vu tout dernièrement un dispositif de protection relativement coûteux dont je tairais le nom complètement détruit par la chaleur de l'arc électrique au droit du joint à souder par manque de distance entre le dispositif et l'arc électrique (il y avait plus de 35 millimètres)

Cordialement,

23/10/2015 09:30:05 - Clémence HFT France
Bonjour Dominique,

Les systèmes d'inertage pour ce type de soudage (sur tuyauterie pré-chauffées) ne s'achètent pas au hazard en effet.

Il est essentiel de réaliser une étude quant aux process de pré-chauffage (largeur du manteau de préchauffage, temps de pré-chauffe, temps de soudage, températures différentielles au cours du temps... mais aussi, épaisseur, diamètre externe, interne).

Je déconseille d'acheter un équipement d'inertage pour des tuyauteries pré-chauffés sans une étude et la possibilité d'une fabrication sur mesure.

Nos HotPurge® sont plus long en standards que nos QuickPurge®, mais par expérience, rien n'est à laisser au hazard, car oui ces équipements sont coûteux.

Aussi il faut penser à planifier ce poste pour un projet au moins 6 semaines en amont, afin de programmer une réunion sur les processes, la fabrication, la livraison, la formation sur chantier des techniciens et soudeurs.

Dominique : (il y avait plus de 35 millimètres)

35 mm !! Ah oui là, c'était évident qu'il y allait avoir un soucis.

Je tiens à préciser que contrairement à ce que peux être dit sur certains sites internet : Aucun système gonflable ne résiste à 700°C.
Les matériaux avec lesquels ils sont fabriqués résistent à 700°C oui mais pas les systèmes.

Tout cela pour dire que non ce n'est pas un équipement que l'on achète à la boutique du coin.

Bonne journée à tous ! :)
Clémence

03/04/2016 18:52:57 - Renerex-74
même le refroidissement doit être contrôlé, surtout sur des pieces tres importantes ?
non ? Merci.

11/04/2016 11:36:06 - youti789
Merci pour cet article très intéressant