L'hydrogène est un élément qui nuit gravement aux performances des soudures. Sa présence peut engendrer des défauts tels que la fragilisation par l'hydrogène, des points blancs, des porosités et des fissures, pouvant, dans les cas les plus graves, conduire à la rupture des structures soudées. Il est donc impératif de contrôler la teneur en hydrogène dans certaines soudures critiques. Du fait de la pression de service élevée des oléoducs et gazoducs de grand diamètre, les soudures sont soumises à des contraintes de traction importantes. Lors de la production, la technologie de soudage automatique à l'arc submergé est utilisée, et des matériaux de soudage à faible teneur en hydrogène sont sélectionnés afin de garantir une faible teneur en hydrogène dans les soudures. Cependant, lors de la fabrication de tubes soudés à l'arc submergé en joint continu, des défauts liés à l'hydrogène peuvent occasionnellement apparaître en faible quantité. La principale mesure de prévention des défauts induits par l'hydrogène dans les tubes soudés à l'arc submergé en joint continu consiste à identifier et à éliminer la source d'hydrogène dans la soudure.
Analyse des causes
Les défauts de soudure induits par l'hydrogène sont liés à sa teneur. Une faible teneur en hydrogène provoque une fragilisation par l'hydrogène ; une teneur élevée entraîne l'apparition de points blancs sur les zones de traction ou de flexion ; une forte absorption d'hydrogène par le bain de fusion induit la formation de porosités ; et une forte diffusion d'hydrogène génère des contraintes de traction importantes et des fissures à froid.
Les mesures de contrôle de l'hydrogène dans la soudure sont les suivantes :
Premièrement, limiter la teneur en hydrogène du matériau de soudage ;
Deuxièmement, éliminez la rouille, l'huile, l'eau adsorbée, etc. à la surface du fil de soudure et de la rainure de soudure avant de souder ;
Troisièmement, réduire la teneur en hydrogène de la soudure par traitement métallurgique ; quatrièmement, contrôler les paramètres du procédé de soudage ; cinquièmement, effectuer un traitement de déshydrogénation après soudage. Dans le processus de production de tubes soudés à l'arc submergé à joint droit, la teneur en hydrogène de la soudure est principalement contrôlée par les deux premières mesures.
① Afin de garantir l'efficacité du contrôle par ultrasons des tôles d'acier, la quantité d'eau utilisée comme fluide de couplage est importante. Lors d'un cycle de production rapide, l'eau résiduelle en surface de la tôle ne s'évapore pas avant l'étape de formage. Après formage, elle reste emprisonnée dans le tube. Le soudage interne étant réalisé en position 6 heures, une fois la rainure du tube arrivée au fond, l'eau contenue dans le tube s'infiltre dans la rainure, créant ainsi des porosités après soudage.
② En raison des températures élevées en été, la centrale hydraulique de la machine de formage dissipe lentement la chaleur, la température de l'huile augmente, le vérin hydraulique fuit et une partie de l'huile s'écoule dans ou près de la gorge de soudure intérieure, créant ainsi des porosités dans la soudure intérieure pendant le soudage. Comme ces porosités sont situées près de la racine de la soudure intérieure, cette racine est facilement pénétrée par le métal en fusion lors du soudage extérieur, et le métal s'écoule dans les porosités pour former des cordons. Lorsque les porosités de la soudure intérieure atteignent la surface de la soudure, leur racine est pénétrée et le métal liquide s'écoule vers la surface pour former des nodules de soudure.
③ Le flux de soudage interne des tubes soudés à l'arc submergé à joint droit est transporté sur une longue distance par air comprimé. Cet air comprimé contenant de l'humidité, un sécheur à régénération sans chaleur est utilisé pour éliminer l'eau à l'aide de chlorure d'aluminium sphérique comme dessiccant, afin d'éviter que celle-ci n'affecte la soudure. Après une utilisation prolongée, la capacité d'adsorption du dessiccant diminue considérablement, voire devient inefficace. En été, la température de l'air est élevée et la teneur en humidité de l'air comprimé est importante. L'air comprimé traité par le sécheur contient encore une quantité importante d'humidité. Bien que le flux soit rigoureusement séché avant utilisation, il absorbe de l'humidité pendant le transport. Cette humidité contenue dans l'air comprimé pénètre dans le flux et, par son intermédiaire, dans le bain de fusion, ce qui finit par provoquer une fragilisation par l'hydrogène de la soudure.
④ Le beurre est appliqué sur le crochet de la grue pour faciliter le chargement et le déchargement lors du transport des tôles d'acier. Il n'est pas nettoyé pendant le chargement. La bande de nettoyage projette l'huile sur le bord de la tôle lors du nettoyage de surface avant le pré-cintrage. Lorsque la tôle passe dans le rouleau de centrage, l'huile présente sur le bord adhère à ce dernier. Lorsque la tôle usinée est remise en place sur la ligne de production, son bord entre en contact avec le rouleau de centrage et l'huile s'y dépose, créant ainsi des porosités dans la soudure extérieure.
⑤ La quantité d'huile déversée par la grue étant faible, une fragilisation par l'hydrogène se produit dans la soudure. Lorsque des porosités sont détectées et réparées dans les soudures voisines, la contrainte de traction locale augmente, provoquant des fissures à froid. Ces exemples montrent que, lors d'un processus de production de longue durée, une anomalie des équipements concernés peut entraîner la présence d'eau ou d'huile à proximité de la gorge de soudure, induisant des défauts liés à l'hydrogène. Seule la correction rapide des défaillances des équipements et l'élimination des sources d'hydrogène permettent de prévenir ces défauts.
Les défauts induits par l'hydrogène dans les tubes soudés à l'arc submergé en joint rectiligne sont liés aux traces d'huile et à l'eau adsorbée près du sillon de soudure. Empêcher l'eau et l'huile de pénétrer dans le bain de fusion est la principale mesure pour prévenir ces défauts. Les traces d'huile et l'eau adsorbée près du sillon de soudure peuvent être contrôlées par les points suivants :
① L'eau de couplage à la surface de la plaque d'acier doit être complètement éliminée après la détection du défaut, et la surface de la plaque d'acier doit être protégée du gel en hiver ;
② Empêcher l'huile de la machine à mouler de couler près de la rainure de la plaque d'acier ;
③ Avant le soudage, vérifiez la présence d'huile, d'eau et de rouille à proximité de la rainure du tube en acier. Le cas échéant, éliminez ces éléments avant le soudage ; le dessiccant du sécheur d'air comprimé doit être remplacé régulièrement.
④ La plaque d'acier ne doit pas entrer en contact avec de l'huile pendant le transport, et les taches d'huile sur la surface de la plaque d'acier doivent être enlevées lors du chargement ;
⑤ Le pont roulant dans la zone de soudage doit rester dans la position après le soudage extérieur autant que possible.
Date de publication : 6 novembre 2024