Sélectionner une page

Un apprêt pour les fabricants de métaux débutants dans le domaine de l’acier inoxydable

L’acier inoxydable continue de gagner en popularité dans les applications de l’industrie de la fabrication, principalement grâce à sa résistance à la corrosion, sa résistance et sa ténacité. Comparé à l’acier doux, cependant, le matériau pose quelques problèmes de soudage, en particulier pour les soudeurs moins expérimentés. L’acier inoxydable peut être trois à cinq fois plus cher que l’acier doux ; toute erreur de soudage peut augmenter les coûts globaux de retouche.

Choisir le bon procédé de soudage est essentiel. Chaque option fait l’objet d’un compromis, et aucun processus n’offre une solution parfaite. Pour déterminer la meilleure option, les fabricants doivent tenir compte du coût initial et des caractéristiques du métal d’apport, de la productivité requise, de la complexité de l’équipement et des compétences des opérateurs.

Avantages et défis de la soudure inox

L’acier inoxydable résiste à la corrosion et conserve sa résistance aux températures de service extrêmement chaudes et froides, d’où sa popularité dans les industries de la tuyauterie et de la pétrochimie. L’acier inoxydable a également une faible susceptibilité à la croissance bactérienne à sa surface, ce qui le rend idéal pour la préparation des aliments et les équipements médicaux. Ses nombreux avantages se prêtent maintenant à la vague de brasseries artisanales qui déferlent aux États-Unis, et le matériau prend de plus en plus d’importance dans l’industrie ferroviaire et l’industrie du camionnage pour les pétroliers conçus pour transporter des produits chimiques corrosifs.

Les aciers inoxydables courants sont disponibles en chrome-nickel (austénitique ou série 300) ou en chrome droit (martensitique et ferritique ou série 400). Par rapport à l’acier inoxydable au chrome-nickel, les nuances droites d’acier inoxydable au chrome et d’acier au carbone ont des coefficients de dilatation linéaire tout aussi faibles, ce qui détermine la façon dont les matériaux se dilatent et se contractent sous la température et la pression. Les nuances droites de chrome ont également un point de fusion inférieur à celui de l’acier au carbone, mais un point de fusion supérieur à celui de l’acier inoxydable chrome-nickel. Cependant, par rapport à l’acier au carbone, le chrome pur et le chrome-nickel ont en commun une résistance électrique élevée et une faible conductivité thermique.

Comme certains fabricants cherchent à accroître leurs capacités, le fait d’entreprendre des projets de soudage d’acier inoxydable peut les aider à accroître leur compétitivité. La prise en compte de deux facteurs clés peut aider les fabricants à obtenir les meilleurs résultats.

Premièrement, la teneur en alliage de l’acier inoxydable en fait un meilleur isolant thermique que l’acier au carbone. La chaleur de l’arc ne se répartit pas aussi facilement dans le matériau et se concentre dans le bain de soudure. Cela peut conduire à un gauchissement, à une combustion et à une oxydation. Le choix du procédé de soudage et du métal d’apport appropriés peut aider à contrôler l’apport de chaleur.

Deuxièmement, l’acier inoxydable est sujet à la décoloration. Connue sous le nom de décoloration sucrée, une telle décoloration indique qu’une partie du chrome a été retirée du matériau, ce qui le rend plus sensible à la corrosion. Dans le soudage de tubes en acier inoxydable, le sucre n’est pas autorisé pour des raisons esthétiques ou de qualité, et dans toutes les applications, il peut entraîner des retouches coûteuses. Encore une fois, l’acier inoxydable et les métaux d’apport utilisés pour le soudage sont généralement plus coûteux que l’acier au carbone.

En plus des compétences des soudeurs et de la disponibilité de l’équipement, les priorités de l’application sont le coût, la productivité et l’apparence des cordons, par exemple l’influence que les fabricants de procédés de soudage en acier inoxydable choisissent en bout de ligne.

Soudage à l’arc métallique blindé

Le soudage à l’arc sous protection (SMAW) utilise un équipement simple et portable, c’est pourquoi il est un choix populaire pour les travaux d’entretien et de réparation. Mais le soudage SMAW, ou soudage à la baguette, est moins productif que d’autres procédés et peut produire beaucoup d’éclaboussures, ce qui augmente le temps et le coût du nettoyage.

Pour les fabricants qui n’ont jamais soudé de l’acier inoxydable auparavant, SMAW est un bon point d’entrée. Il n’utilise pas de gaz de protection, donc pour commencer à souder, un soudeur n’a besoin que d’une source d’alimentation compatible SMAW et d’une électrode SMAW en acier inoxydable.

Comparé à l’acier au carbone, l’acier inoxydable – tant le chrome pur (martensitique et ferritique) que le nickel-chrome (austénitique) – a une résistance électrique plus élevée et une conductivité thermique moindre.

Le coût par livre de ces électrodes est inférieur à celui des fils de soudage à l’arc à âme fourrée ou à âme métallique et légèrement supérieur à celui des fils pleins. Les fabricants peuvent acheter des électrodes SMAW en petites quantités, comme des emballages de 6 ou 8 livres, ce qui est utile pour les petits travaux et peut réduire les coûts. Néanmoins, les fabricants doivent tenir compte de la perte de talon et de l’enlèvement du laitier de SMAW pour déterminer si les faibles coûts des électrodes du procédé le rendent encore rentable dans l’ensemble.

Une électrode SMAW 309 ou 312 est un bon choix pour le soudage à la baguette de l’acier inoxydable, en particulier pour les applications de maintenance ou de réparation. Il offre une grande résistance à la fissuration et une bonne résistance, et peut typiquement assembler l’acier inoxydable déjà en service, même si la qualité spécifique du matériau n’est pas connue.

Soudage à l’arc sous pression et à l’arc sous flux métallique

Lorsque la productivité est une priorité pour le soudage de l’acier inoxydable, les procédés d’alimentation en fil offrent une efficacité et une bonne apparence des cordons. Les progrès de l’équipement et des métaux d’apport ont rendu ces procédés plus faciles à utiliser, même pour les nouveaux soudeurs d’acier inoxydable.

De nombreux fabricants effectuent le soudage à l’arc sous gaz (GMAW) de l’acier inoxydable à l’aide d’un fil solide. La complexité de l’équipement et les compétences de l’opérateur sont modérées, et pour le soudage de l’acier inoxydable, il peut être utilisé en mode de transfert par impulsions ou par pulvérisation.

Le coût par livre de fil solide est inférieur à celui des autres choix, mais le gaz de protection est une dépense supplémentaire. L’utilisation d’un gaz de protection à base d’argon – comme 98 % d’argon/2 % de CO2 ou un mélange argon/hélium – aide à réduire les projections.

Le soudage à l’arc foulé peut être plus productif que le soudage à l’arc sous flux continu, mais génère des scories et des éclaboussures, ce qui ajoute du temps et des coûts pour le nettoyage. FCAW a également le coût par livre le plus élevé pour les métaux d’apport inoxydables, car les éléments d’alliage du flux sont plus coûteux à fabriquer.

Cependant, de nombreux fils FCAW fonctionnent avec des mélanges de gaz de protection courants tels que l’argon/CO2 ou 100 % de CO2. Un fabricant débutant dans le soudage de l’acier inoxydable n’aurait probablement pas besoin d’investir dans un autre type de gaz ou de système de distribution.

Le soudage à l’arc à noyaux métalliques, avec des méthodes de pulvérisation pulsées ou standard, offre des vitesses de déplacement rapides qui génèrent moins de chaleur dans la soudure. Ceci permet d’éviter le gauchissement et la déformation lors du soudage de l’acier inoxydable.

Bien que le soudage à noyau métallique produise moins d’éclaboussures que d’autres formes de soudage à fil, le prix par livre pour le métal d’apport en acier inoxydable est le plus élevé. Lorsqu’ils choisissent ce métal d’apport et ce procédé, les fabricants doivent peser le coût initial par rapport aux gains de productivité et à la réduction potentielle des travaux de reprise et de nettoyage.

Soudage à l’arc submergé

De nombreux fabricants ont mis en place des systèmes de soudage à l’arc submergé (SAW) pour souder l’acier au carbone, mais le SAW offre également des avantages importants pour l’acier inoxydable, notamment une productivité accrue et des niveaux d’éclaboussures extrêmement faibles, ce qui permet d’économiser du temps et de l’argent au nettoyage. La scie à ruban SAW est bien adaptée aux matériaux épais et aux grandes applications telles que les réservoirs de stockage ou de gaz naturel liquide. Bien qu’elle soit limitée à la position de soudage à plat, elle peut être effectuée par des opérateurs moins qualifiés. Lorsqu’ils utilisent des scies à ruban sur de l’acier inoxydable, les fabricants utilisent un fondant neutre ou non allié qui n’ajoute pas d’alliages susceptibles de modifier la chimie de la soudure terminée.

L’acier inoxydable continue de gagner en popularité dans les applications de l’industrie de la fabrication, principalement grâce à sa résistance à la corrosion, sa résistance et sa ténacité.

Soudage à l’arc au gaz tungstène

Le soudage à l’arc sous gaz tungstène (GTAW) produit très peu d’éclaboussures, même par rapport au soudage à l’arc SAW. Si les soudeurs utilisent des baguettes ou des fils d’apport, GTAW a un coût modéré par livre, mais il exige aussi une grande compétence et généralement l’équipement le plus complexe. Bien que l’esthétique et l’apparence des perles avec GTAW soient très élevées, la productivité est la plus faible par rapport aux autres choix.

Le GTAW sur l’acier inoxydable utilise généralement un gaz de protection à 100 % d’argon, souvent avec un réservoir secondaire d’argon à portée de main pour un rétrosoufflage entre les passages.

La plupart des opérations qui utilisent GTAW pour l’acier inoxydable le font pour des raisons esthétiques, simplement parce que le procédé produit une soudure propre et précise.

Choisir le bon processus

Comme l’utilisation de l’acier inoxydable ne cesse de croître, de plus en plus d’entreprises devront se familiariser avec le soudage de ce matériau. Le coût peut être la considération clé pour certaines opérations, tandis que la réduction des temps d’arrêt et l’amélioration de la productivité peuvent être la clé pour d’autres. Chaque choix de procédé et de métal d’apport est assorti de compromis. Bien qu’il n’existe pas de procédé de soudage parfait pour l’acier inoxydable, le fait de garder à l’esprit certains éléments clés lors du choix du procédé et du métal d’apport peut aider à assurer le succès et à réduire les coûts