Causes des défauts de soudage des tubes en acier et contrôle efficace

Premièrement, le manque de fusion des défauts de soudage des tuyaux en acier
Lors du soudage, le métal en fusion est évacué vers la queue de l'électrode sous l'effet de la force de l'arc, formant ainsi une rainure. Lorsque l'arc progresse, la rainure se remplit de métal en fusion. Si la couche de métal liquide à la paroi de la rainure s'est solidifiée à ce moment-là, la chaleur du métal en fusion ne suffit plus à la faire fondre à nouveau, créant ainsi un manque de fusion. Ce manque de fusion se produit souvent sur les parois latérales de la rainure, formant un défaut de paroi. Il apparaît également entre les couches lors du soudage multicouche, formant un défaut intercouche, ou encore à la racine de la soudure, formant un défaut de racine. Invisible à la surface de la soudure, ce manque de fusion doit être détecté par contrôle ultrasonique ou radiographique.
En soudage à plat, des défauts de fusion apparaissent fréquemment le long de la surface de la rainure du matériau de base ou entre les couches lors d'un soudage multicouche. En soudage horizontal, ces défauts se produisent souvent le long des surfaces supérieure et inférieure de la rainure du matériau de base et entre les couches de la soudure. Des défauts de fusion peuvent également survenir au bord de chaque couche de la soudure, le long de la surface supérieure de la rainure. Le soudage vertical est généralement réalisé sous gaz CO2, par procédé automatique. Lors de ce procédé, en raison de l'épaisseur importante du matériau de base et d'une oscillation insuffisante du fil d'apport, la température de certaines zones de la surface de la rainure, loin du fil d'apport, est trop basse, ce qui entraîne des défauts de fusion. Ce phénomène se produit souvent des deux côtés de la surface de la rainure du matériau de base.
La réduction de la surface d'appui due au défaut de fusion est très marquée, et la concentration des contraintes est également relativement importante. Son impact négatif n'est surpassé que par celui des fissures.

Deuxièmement, la cause des défauts de soudure des tuyaux en acier non fondus
Les défauts de fusion sont dus à un apport de chaleur insuffisant lors du soudage, à des amorçages d'arc, à une mauvaise manipulation, à la présence de rouille et d'encrassement sur les parois de la gorge, ainsi qu'à un nettoyage incomplet des scories entre les couches de soudure. De plus, si le courant de soudage est trop élevé et la vitesse de soudage trop lente, le fer en fusion après la fusion du fil d'apport s'écoule loin du bain de fusion. Ce fer en fusion entre en contact avec le matériau de base environnant et recouvre la surface de la soudure à basse température, provoquant également des défauts de fusion. Enfin, lorsque la gorge est large, l'amplitude de mouvement du fil d'apport est insuffisante, ce qui entraîne des températures basses de part et d'autre de la soudure. Le fer en fusion après la fusion du fil d'apport refroidit alors rapidement et se dépose sur la gorge, provoquant également des défauts de fusion.

Troisièmement, la méthode de contrôle de l'infusion des défauts de soudage des tubes en acier
La principale mesure pour éviter toute confusion consiste à maîtriser la technique de soudage et à prêter attention à l'angle du fil et au temps de séjour sur le bord afin que le bord de la rainure soit entièrement fondu pour assurer la fusion.
(1) Utiliser les paramètres de soudage appropriés : L’intensité du courant de soudage doit être adaptée. Si elle est trop élevée, le fil d’apport fondra trop rapidement et le fer en fusion s’écoulera devant le fil, recouvrant la surface de la soudure. La température de surface étant alors trop basse, le fer en fusion se solidifiera avant de fusionner avec le matériau de base, ce qui entraînera des défauts de fusion. À l’inverse, si le bain de fusion est trop petit et que la température autour de celui-ci est trop basse, des défauts de fusion apparaîtront également en bordure du bain. Deuxièmement, contrôler la vitesse de soudage. Celle-ci doit être suffisamment rapide. La vitesse de soudage appropriée doit être déterminée en fonction du diamètre du fil, de l’intensité du courant, de la forme de la gorge et de la position de soudage.
(2) Choisir l'angle de soudage approprié : Pour le soudage à plat, la torche doit être perpendiculaire à la soudure horizontalement et présenter une inclinaison d'environ 20° vers l'avant par rapport à la direction longitudinale de la soudure (c'est-à-dire la direction de soudage). Pour le soudage vertical manuel, la torche doit être perpendiculaire à la soudure horizontalement et présenter une inclinaison de 0° à 10° par rapport à la direction de soudage. Lors du soudage horizontal, le procédé CO2 ne produit pas de laitier et n'a pas d'effet de soulèvement du bain de fusion, ce qui favorise l'écoulement du fer en fusion vers le bas et les risques de fusion incomplète. Par conséquent, l'angle de la torche doit être perpendiculaire à la direction de soudage et l'angle avec le matériau de base ne doit pas être trop faible, sous peine de provoquer une fusion incomplète sur la surface supérieure de la rainure.
(3) Garantir l'amplitude de balancement du fil de soudage : lors du soudage, une certaine amplitude de balancement du fil de soudage doit être garantie en fonction de l'épaisseur du matériau de base et de la forme de la rainure. Cette amplitude est particulièrement importante lors du soudage à plat et du soudage vertical, lorsque l'épaisseur du matériau de base est importante.
(4) Déterminez le nombre de couches de soudure en fonction de l'épaisseur du matériau de base et privilégiez le soudage multicouche. L'épaisseur de chaque couche doit être rigoureusement contrôlée. Elle est également liée à la vitesse de soudage : plus la vitesse est élevée, plus l'épaisseur de la couche est faible, ce qui permet d'éviter une fusion incomplète ; à l'inverse, une vitesse trop faible entraîne une épaisseur plus importante, augmentant ainsi le risque de fusion incomplète.
(5) Renforcer le nettoyage du sillon et de la couche intermédiaire

Quatrièmement, la pénétration incomplète des défauts de soudure des tuyaux en acier
La pénétration incomplète est le phénomène par lequel la racine du joint soudé n'est pas entièrement pénétrée. Ce défaut peut survenir aussi bien en soudage simple face qu'en soudage double face. Lors du soudage sous protection gazeuse CO₂ avec transition par court-circuit d'un fil fin, ce phénomène est également fréquent en raison du faible apport de chaleur à la pièce.

Cinquièmement, les causes de la pénétration incomplète des défauts de soudage des tubes en acier
Les principales causes d'une pénétration incomplète sont un courant de soudage insuffisant, une vitesse de soudage trop élevée, une dimension de chanfrein inadaptée ou un fil d'apport mal aligné avec le centre de la soudure. Plus précisément, cela concerne les aspects suivants :
(1) Le courant de soudage est trop faible, la vitesse de soudage est trop rapide et l'apport de chaleur est faible, ce qui entraîne une diminution de la chaleur de résistance générée, ce qui rend la puissance de pénétration de l'arc insuffisante et le bord de la soudure ne peut pas être entièrement fondu.
(2) L'arc de soudage est trop long, et les gouttelettes fondues du métal de l'électrode ne passent pas seulement dans le bain de fusion mais aussi dans le métal parent non fondu.
(3) Il y a des oxydes, de la rouille, de l'huile, de l'eau et d'autres contaminants à la surface de la soudure.
(4) Lors du soudage du pipeline, l'assemblage de l'embouchure du tuyau ne répond pas aux exigences, comme un petit écart d'assemblage d'embouchure de tuyau, un petit angle de rainure, un bord émoussé d'embouchure de tuyau trop épais ou inégal, etc.
(5) La soudure dissipe la chaleur trop rapidement, ce qui provoque une cristallisation trop rapide du métal en fusion, entraînant une fusion insuffisante avec le métal de base.
(6) Le revêtement de l’électrode est excentré, humide ou affecté par les intempéries.
(7) L'opérateur n'est pas qualifié, par exemple en raison d'un angle d'électrode et d'une méthode d'alimentation de la tige inappropriés, d'un manque d'expérience dans le contrôle du bain de fusion, etc.
(8) Le meulage et l'assemblage des joints ne sont pas conformes aux exigences. Une pénétration incomplète constitue également un défaut relativement dangereux, dont la gravité n'est surpassée que par celle des fissures.

Sixièmement, la méthode de contrôle de la pénétration incomplète des défauts de soudage des tubes en acier
(1) Choisir une forme de rainure appropriée : le soudage manuel au CO2 avec une rainure large et un faible écartement est plus facile à réaliser qu’avec une rainure étroite et un grand écartement, ce qui favorise une meilleure pénétration. Pour les soudures bout à bout avec joints, afin d’assurer une pénétration complète à la racine, une rainure sans arêtes vives est préférable à une rainure à arêtes vives, et un jeu de dilatation doit être prévu entre le joint et la pièce. Pour garantir une pénétration complète à la racine du joint, la conception de la structure de soudure doit éviter les zones inaccessibles au fil de soudage.
(2) Sélectionnez le courant et la tension de soudage corrects : Lors de l'exécution du soudage sous protection gazeuse CO2 de joints en forme de T, étant donné qu'il est difficile de souder en position de soudage à plat, il peut être placé en position de soudage horizontale pour le soudage.
(3) Prévention des défauts de pénétration des soudures de pipelines : Lors de la construction de grands pipelines, les défauts de pénétration des soudures sont inacceptables. Toute pénétration incomplète constatée lors d’une inspection doit être immédiatement considérée comme non conforme. Les mesures de prévention des défauts de pénétration des soudures de pipelines sont les suivantes :
① Sous réserve du respect du processus de soudage, sélectionnez la meilleure combinaison de courant de soudage, d'écartement de l'assemblage de l'embouchure du tuyau, de bord émoussé et d'angle de rainure.
② Nettoyer les oxydes, la rouille, les taches d'huile et autres impuretés sur la surface de soudure.
③ Au début de la soudure et du joint, vous pouvez d'abord utiliser un préchauffage à arc long, puis presser le soudage à l'arc, et la racine de la soudure doit être complètement fondue.
④ Après chaque arrêt d'arc, utilisez une meuleuse d'angle pour meuler le joint. La longueur de meulage est généralement de 15 à 20 mm, et une transition douce est ainsi obtenue.
⑤ Lors du soudage de la racine, le diamètre du trou de fusion doit être rigoureusement contrôlé. Pour les soudures nécessitant un soudage simple face et un formage double face, l'opérateur doit veiller à ce que le diamètre du trou de fusion soit toujours compris entre 2,5 et 3 mm et à maintenir une vitesse de déplacement du fil adaptée. C'est la seule façon d'obtenir une soudure interne de qualité, conforme aux exigences.
⑥ Lors de l'utilisation du soudage à l'arc à l'électrode pour souder la racine vers le bas, lorsque la vitesse du vent ambiant est supérieure à 5 m/s, des mesures de protection contre le vent doivent être prises pour assurer la qualité de la soudure.