Introduction du procédé de soudage à haute fréquencetuyau en acier à arc submergé:
1. Contrôle de l'écart de soudure : Après laminage à chaud, la bande est acheminée vers l'unité de soudage. L'acier est progressivement enroulé pour former une ébauche de tube circulaire avec un écart. Le dévidage du rouleau d'extrusion est ajusté afin de maintenir l'écart entre les soudures entre 1 et 3 mm et d'obtenir des extrémités de soudure parfaitement alignées. Un écart trop important réduit l'effet de proximité, diminue la chaleur générée par les courants de Foucault et empêche une liaison directe des cristaux de soudure, ce qui peut entraîner un défaut de fusion ou des fissures. À l'inverse, un écart trop faible augmente l'effet de proximité, génère une chaleur de soudage excessive et risque de brûler le cordon de soudure. Il est possible que ce dernier présente une piqûre profonde après extrusion et laminage, ce qui altère son aspect.
2. Contrôle de la température de soudage : La température de soudage est influencée par la puissance thermique des courants de Foucault haute fréquence. Cette puissance thermique dépend de la fréquence du courant et est proportionnelle au carré de cette fréquence. La fréquence du courant est elle-même influencée par la tension, le courant, la capacité et l’inductance d’excitation. Inductance = flux magnétique / courant. Dans la formule : f - fréquence d'excitation (Hz) ; C - capacité de la boucle d'excitation (F) (capacité = électricité / tension) ; L - inductance de la boucle d'excitation. La fréquence d'excitation est inversement proportionnelle à la racine carrée de la capacité et de l'inductance de la boucle d'excitation. Elle peut être proportionnelle à la racine carrée de la tension et du courant, comme le montre la formule ci-dessus. Seule la modification de la capacité, de l'inductance, ou de la tension et du courant dans la boucle permet de modifier la fréquence d'excitation et ainsi de contrôler la température de soudage. Pour l'acier à faible teneur en carbone, la température de soudage est contrôlée entre 1250 et 1460 °C, ce qui correspond à une épaisseur de paroi du tube de base de 3 à 5 mm. De plus, la température de soudage peut également être ajustée en modifiant la vitesse de soudage. En cas d'apport de chaleur insuffisant, le bord de la soudure ne peut atteindre la température de soudage. La structure métallique reste alors à l'état solide, ce qui entraîne une fusion ou une pénétration incomplète. La soudure chauffée dépasse la température de soudage, provoquant une surchauffe ou des gouttelettes de métal en fusion, ce qui entraîne la formation d'un trou dans la soudure.
3. Contrôle de la force d'extrusion : Sous l'effet de l'extrusion par le rouleau, les deux bords de l'ébauche de tube sont chauffés à la température de soudage. Les grains de métal qui se forment s'entremêlent et cristallisent, formant ainsi une soudure résistante. Si la force d'extrusion est trop faible, le nombre de cristaux formés sera réduit, la résistance du métal fondu diminuera et des fissures apparaîtront sous contrainte. À l'inverse, si la force d'extrusion est trop importante, le métal en fusion sera expulsé de la soudure, ce qui non seulement diminuera sa résistance, mais augmentera également le risque de formation de bavures internes et externes, voire de défauts tels que des replis de soudure.
Quatrièmement, le réglage de la position de la bobine d'induction haute fréquence : le temps de chauffage effectif étant long, la bobine d'induction haute fréquence doit être placée au plus près du galet extrudeur. Si la bobine est trop éloignée du galet extrudeur, la zone affectée thermiquement est plus large et la résistance de la soudure est réduite ; à l'inverse, le chauffage du bord de la soudure est insuffisant et le formage après extrusion est médiocre. La section de l'élément inductif ne doit pas être inférieure à 70 % de la section du diamètre intérieur du tube en acier. L'effet de proximité permet de concentrer la chaleur générée par les courants de Foucault près du bord de la soudure, ce qui porte le bord du tube à la température de soudage. La résistance est maintenue à l'intérieur du tube par un fil d'acier, et sa position centrale doit être relativement fixe, proche du milieu du galet extrudeur. Au démarrage, en raison du mouvement rapide du tube vierge, la résistance est endommagée par le frottement de la paroi interne du tube vierge et doit être remplacée fréquemment.
6. Des traces de soudure apparaissent après le soudage et l'extrusion des cordons. Le mouvement rapide du tube soudé permet d'éliminer ces traces. Les bavures à l'intérieur du tube soudé ne sont généralement pas enlevées.
7. Exemple de procédé : Paramètres du procédé : Prenons comme exemple le soudage d’un tube à joint droit de 322 mm de diamètre. Spécifications de la bande : largeur de 298 mm, ouverte selon le diamètre central plus une légère surépaisseur de formage. Matériau de l’acier : Q235A. Tension d’excitation d’entrée : 150 V. Courant d’excitation : 1,5 A. Fréquence : 50 Hz. Tension de sortie CC : 11,5 kV. Courant CC : 4 A. Fréquence : 120 kHz. Vitesse de soudage : 50 m/min. Réglage des paramètres : ajuster la tension de sortie et la vitesse de soudage en temps réel en fonction de l’énergie de la ligne de soudage. Une fois les paramètres fixés, il n’est généralement pas nécessaire de les régler.
Compétences requises et inspection des tuyaux soudés à haute fréquence :
Le diamètre nominal du tube soudé est de 6 à 150 mm, son épaisseur nominale de paroi de 2,0 à 6,0 mm et sa longueur de 4 à 10 mètres, conformément à la norme GB3092 relative aux tubes en acier soudés pour le transport de fluides à basse pression. Il peut être livré en longueur fixe ou double. La surface du tube doit être lubrifiée et exempte de défauts tels que plis, fissures, délamination et recouvrements de soudure. Des défauts mineurs tels que rayures, éraflures, décalages de soudure, brûlures et marques sont tolérés, à condition qu'ils n'excèdent pas l'écart négatif d'épaisseur de paroi. L'épaisseur de paroi est augmentée au niveau de la soudure et du cordon de soudure interne, conformément aux exigences de la norme. Le tube doit pouvoir supporter une certaine pression interne et est soumis à des essais de fonctionnement mécanique, d'aplatissement et de dilatation superficielle. Si nécessaire, un test de pression de 2,5 MPa est effectué et aucune fuite n'est constatée pendant une minute. A. Utiliser le contrôle par courants de Foucault au lieu du test hydraulique. Le contrôle par courants de Foucault est réalisé conformément à la norme GB7735 relative à la méthode de contrôle des tubes en acier. La méthode de détection des défauts par courants de Foucault consiste à fixer la sonde sur le cadre, à maintenir une distance de 3 à 5 mm entre la zone de détection et le cordon de soudure, puis à effectuer un balayage précis du cordon de soudure par déplacement rapide du tube en acier. Le tri des zones permet d'atteindre la zone de détection des défauts.
Date de publication : 1er novembre 2022