Types de soudage utilisés dans les récipients sous pression
Novembre 10, 2025
playlist Ajouter à la play-list

Types de soudage utilisés dans les récipients sous pression

Les récipients sous pression existent depuis l'aube de la révolution industrielle. Ils peuvent être utilisés pour stocker un volume de produits plus important que ce qui serait possible à pression atmosphérique normale, et comme la pressurisation abaisse les points d'ébullition, les réservoirs sous pression peuvent également être utilisés pour traiter — cuire — les produits plus rapidement ou à moindre coût énergétique. Ils sont utilisés dans l'appareil sous pression agroalimentaire, pharmaceutique et chimique, ainsi que dans le secteur nucléaire, à la fois pour générer du Générateur et pour stocker des liquides et des gaz.

Avec une telle diversité d'applications, les types de réservoirs sous pression utilisés et les types de soudage utilisés dans ces réservoirs sont incroyablement variés. Le principal point commun des réservoirs sous pression est qu'ils stockent de grandes quantités d'énergie potentielle. Un défaut ou un point faible dans un appareil sous pression peut entraîner sa rupture et le relâchement soudain de toute son énergie sous forme d'explosion. Par conséquent, il est important que les soudures des réservoirs sous pression soient fiables et exemptes de défauts. Le type de soudage utilisé pour créer un réservoir sous pression sera déterminé par l'usage de ce réservoir.

Considérations relatives au soudage des récipients sous pression

Le principal critère à prendre en compte pour le soudage des réservoirs sous pression est le confinement du contenu sous pression. L'histoire regorge d'exemples de réservoirs sous pression mal construits ou mal entretenus ayant subi des pertes de confinement et des explosions.

Les explosions de réservoirs sous pression sont généralement considérées comme un problème du début de la période industrielle, mais elles se produisent encore régulièrement. L'année 2020 a notamment été marquée par une explosion dans une usine de papier ainsi que par une explosion mortelle lors des essais d'une machine à guacamole haute pression. Ces incidents soulignent clairement l'importance d'une soudure de qualité.

Parmi les accidents mentionnés ci-dessus, la machine à guacamole a probablement été construite selon des normes plus strictes. Il aurait été conçu et construit pour préserver les aliments à l'abri des contaminants industriels et pour contenir les pressions. Cela aurait limité les procédés de soudage utilisables à ceux dont les soudures finales répondent aux exigences sanitaires en matière alimentaire. L'industrie biopharmaceutique et l'industrie des semi-conducteurs ont des exigences de propreté similaires qui limitent les types de soudage utilisés dans les réservoirs sous pression construits pour ces industries.

Les types de soudage utilisés dans les réservoirs sous pression

Les réservoirs sous pression sont presque toujours sphériques ou cylindriques, car cette forme ne présente pas d'angles susceptibles de former des points de contrainte dans la structure. Pour contenir des produits à haute pression, les réservoirs sous pression sont presque toujours construits en métal d'une épaisseur de 3 millimètres (environ ⅛ de pouce) ou plus.

Les bords des plaques utilisées pour construire un réservoir sous pression sont généralement usinés pour créer un chanfrein angulaire qui permet à la passe de fond de la soudure de pénétrer complètement à travers le joint. Lorsque deux des plaques composantes sont placées côte à côte, elles formeront une rainure profonde en forme de V ou de U. Une fois que la passe de fond relie les deux plaques, les passes suivantes rempliront cette rainure de métal, ce qui donnera une surface lisse et en continu de métal uniforme ou presque uniforme. Il s'agit d'un processus de soudage très similaire à celui utilisé pour le soudage des tuyaux de grand diamètre et le processus de soudage à rainure étroite. La connaissance de ces deux types de soudage peut donner aux soudeurs et aux superviseurs de soudage une bonne idée de la manière de souder les réservoirs sous pression.

Les types de soudage suivants sont utilisés pour souder les joints des récipients sous pression :

  • Soudage à l'arc métallique protégé (SMAW) : Ce procédé de soudage utilise une électrode fusible enrobée de flux. On considère souvent qu'il s'agit de la forme par défaut du soudage à l'arc. Il est très transportable et l'équipement est peu coûteux et largement disponible. Cependant, cela requiert un haut degré de compétence et la qualité des soudures obtenues dépend du savoir-faire du soudeur.
  • Soudage à l'arc avec fil fourré (FCAW) : Cette méthode utilise une électrode à fil consommable avec un noyau de flux. Elle est similaire à la soudure SMAW en termes de formation de cordon, mais, grâce à l'alimentation en fil en continu, elle requiert moins de compétences pour être utilisée.
  • Soudage à l'arc avec électrode fusible (GMAW) : Le GMAW consiste à souder en utilisant une électrode alimentée en fil continu et un gaz de protection inerte. C'est l'un des procédés de soudage les plus faciles à réaliser et il produit des soudures plus propres que les procédés SMAW ou FCAW. Cependant, il est connu pour souffrir d'erreurs de fusion imprévisibles qui ne se produisent pas avec les processus ci-dessus.
  • Soudage à l'arc sous gaz tungstène (GTAW) : Cette méthode utilise une électrode de tungstène et un gaz de protection inerte. Elle permet d'obtenir des soudures très propres avec une excellente fusion et pénétration, mais c'est un procédé lent et difficile à maîtriser. Cela rend difficile le remplissage du volume nécessaire à la réalisation d'une soudure sur un réservoir sous pression.
  • soudage à l'arc sous flux (en poudre) (SAW) : Dans le SAW, la pièce à souder est immergée dans un flux pour la protéger de l'oxygène et des autres gaz présents dans l'atmosphère. Il s'agit d'un procédé de soudage propre à taux de dépôt élevé ; cependant, ce n'est pas un procédé portable et adapté aux applications sur le terrain.

Parmi les types de soudage utilisés dans les réservoirs sous pression, celui choisi pour un projet spécifique doit répondre aux besoins du produit que le réservoir sous pression stockera ou produira et à la pression à laquelle le produit sera maintenu. Dans l'industrie pétrolière, les réservoirs sous pression sont maintenus à une pression relativement basse, et bien que la corrosion puisse poser problème, les considérations sanitaires ne posent pas de problème. De ce fait, des processus plus rapides et plus efficaces comme le soudage SMAW et FCAW sont fréquemment utilisés.

Dans les projets de plus haute spécification et soumis à des pressions plus élevées, on privilégiera les procédés de soudage qui offrent des résultats plus constants, comme le GMAW ou le SMAW. Dans les industries où la pression et l'hygiène sont des préoccupations majeures, la passe de fond — qui sera en contact avec le produit — est très probablement soudée à l'aide du type de soudage GTAW, car il offre une soudure beaucoup plus propre et lisse que tout autre type de soudage. Compte tenu de la quantité de soudage nécessaire pour un récipient sous pression, cette opération risque d'être très longue si elle est effectuée manuellement. Les procédés de soudage mécanisés, comme le soudage orbital, peuvent contribuer à augmenter la vitesse du soudage GTAW utilisé dans les récipients sous pression.

Utilisation du soudage orbital pour souder les récipients sous pression

Le soudage orbital a été développé en raison du besoin de réaliser des soudures de haute qualité sur les tubes hydrauliques et aéronautiques pour les projets aérospatiaux. La nature cylindrique de ces soudures représentait un défi pour les soudeurs manuels, et les variations de pression dues aux changements d'altitude des avions avaient tendance à provoquer des fuites. Le procédé GTAW orbital a permis de réaliser avec succès des soudures de haute qualité qui ont conservé leur intégrité malgré ces variations de pression intenses. Depuis, il a été utilisé pour réaliser des soudures d'une qualité tout aussi élevée dans les tuyauteries industrielles et les réservoirs sous pression pour les industries pétrolière, biopharmaceutique, des semi-conducteurs et autres.

Le soudage orbital n'est qu'un des nombreux types de soudage utilisés dans les récipients sous pression, mais c'est de loin le meilleur choix pour le soudage des récipients sous pression exigeant un haut niveau de propreté et de résistance. Les industries biopharmaceutiques et des semi-conducteurs fournissent deux exemples d'applications qui pourraient bénéficier de la constance et de l'hygiène du soudage orbital. À mesure que les exigences en matière de fabrication de produits deviennent plus strictes et que les organismes publics et réglementaires deviennent encore moins tolérants envers les accidents, la valeur du soudage TIG orbital dans la construction de réservoirs sous pression ne fera que croître.

Ressources connexes sur l'Université ESAB