Types de soudage de l'acier inoxydable

L'acier inoxydable est un matériaux essentiel dans de nombreux secteurs industriels. Sans cela, l'industrie laitière, alimentaire et des boissons aurait beaucoup de mal à garantir la sécurité alimentaire tout en produisant des quantités industrielles. De même, les industries chimiques et biopharmaceutiques trouveraient impossible, ou du moins non rentable, de fonctionner comme elles le font actuellement. L'acier inoxydable est un matériau essentiel et, à bien des égards, un exemple concret de matériau miracle.

Il n'est pas surprenant qu'il existe de nombreux types de soudage de l'acier inoxydable. Ce matériau, utilisé dans des domaines aussi variés que les couronnes dentaires et les fusées, trouve également de nombreuses applications dans l'industrie. Par conséquent, la nécessité de souder l'acier inoxydable a engendré une multitude de types de soudage de l'acier inoxydable.

Les types de soudage de l'acier inoxydable

L'acier inoxydable est particulièrement sujet à la déformation thermique lors du soudage. C’est un problème plus important lorsqu’il s’agit de matériaux à parois minces ou de matériaux pour lesquels l’alignement est particulièrement important, comme le soudage de tubes en acier inoxydable . Certains types de soudage de l'acier inoxydable atténuent ce problème en minimisant l'apport de chaleur, mais au détriment de la vitesse. Ces procédés deviennent prohibitifs pour le soudage de matériaux à parois épaisses, car ils allongent le temps nécessaire à leur réalisation. D'autres permettent de souder rapidement l'acier inoxydable à parois épaisses, mais ne peuvent pas être utilisés sur des matériaux à parois minces. Un aperçu de ces différents processus est présenté dans le tableau ci-dessous.

Le choix des types de soudage de l'acier inoxydable est encore compliqué par le fait qu'il existe différents types d'acier inoxydable, chacun ayant ses propres propriétés. Dans la plupart des classes d'utilisation quotidiennes, les différences entre les aciers inoxydables dues à ces propriétés sont largement négligeables. Cependant, dans le domaine du soudage de très haute spécification pour des industries comme la pétrochimie, les produits biopharmaceutiques et la production de générateur thermique, ces propriétés uniques et leur réaction aux différents types de soudage de l'acier inoxydable peuvent avoir une grande importance.

Soudage de différents types d'acier inoxydable

Les différences entre les alliages, comme le 316 L, le 316 ou le 304, sont assez bien connues. Il est moins courant de connaître les différences entre les aciers inoxydables ferritiques et austénitiques ou les aciers ferritiques, austénitiques et martensitiques. Vous trouverez ci-dessous une explication sommaire du fonctionnement de ces différents types d'acier inoxydable.

Acier inoxydable ferritique

• Composé principalement de la phase ferrite, qui possède une structure cristalline cubique centrée sur le corps.
• Magnétique en toutes circonstances, ce qui peut être un avantage ou un inconvénient selon l'application.
• Offre une bonne résistance à la corrosion, notamment en milieux oxydants.
• Moins ductile que l'acier inoxydable austénitique, ce qui limite sa formabilité et sa soudabilité.

Acier inoxydable austénitique

• Composée principalement de la phase austénitique, qui possède une structure cristalline cubique à faces centrées.
• Non magnétique à l'état recuit (adouci), mais une certaine réponse magnétique peut être observée lorsqu'il est écroui ou soudé.
• Teneur en carbone relativement faible, généralement inférieure à 0,08 %.
• Excellente résistance à la corrosion, notamment en milieux acides et chlorés.
• Sa ductilité élevée et son excellente formabilité le rendent approprié à une large gamme d'applications.

Acier inoxydable martensitique

• Possède une structure cristalline martensitique caractérisée par une dureté et une résistance élevées.
• Magnétique dans toutes les conditions en raison du fer et de la phase martensitique.
• Bonne résistance à la corrosion, mais pas aussi résistante que les aciers inoxydables ferritiques ou austénitiques.
• La teneur élevée en carbone et l'état martensitique permettent d'obtenir une dureté et une résistance à l'usure, mais réduisent la ductilité.
• Les aciers inoxydables martensitiques sont délibérément induits uniquement en surface pour résister à l'usure et à la corrosion tout en conservant la ductilité dans le reste de la pièce à souder.

Il convient de tenir compte des différentes propriétés de ces métaux lors du choix d'un procédé de soudage et des matériaux d'apport utilisés pendant le soudage. Le choix de l'électrode en acier inoxydable pour le soudage SMAW doit tenir compte à la fois de la position de soudage et de la nature ferritique ou austénitique de la pièce à souder. Le positionnement de la soudure joue également un rôle important dans le choix du matériau d'apport, car des éléments comme le silicium dans le matériau d'apport peuvent améliorer l'écoulement, permettant une plus grande pénétration à plat, mais pouvant interférer avec la fusion dans les positions verticales et en plafond.

Les procédés de soudage à l'arc sous protection gazeuse comme le GTAW et le GMAW peuvent présenter ces interactions. Cependant, elles sont, dans une certaine mesure, réduites en raison du fait que la suppression du flux de protection élimine certaines des interactions chimiques potentielles entre l'acier inoxydable et d'autres éléments.

Types de soudage GMAW et GTAW de l'acier inoxydable

Les procédés GMAW et GTAW permettent tous deux d'amorcer et de maintenir des arcs électriques à des tensions plus faibles que les autres procédés de soudage. Cela minimise la déformation due à la chaleur. Comme elles sont protégées par des gaz, les interactions chimiques sont également réduites. Ce sont là des avantages significatifs pour garantir des soudures uniformes et obtenir de manière fiable des résultats constants.

Elles ne sont toutefois pas sans inconvénients. Le soudage GMAW peut présenter des problèmes de fusion et de pénétration. Le soudage GTAW permet d'obtenir des soudures de haute qualité avec une excellente fusion à tous égards. Comme mentionné précédemment, il s'agit toutefois d'un processus très lent, à condition qu'un opérateur qualifié soit disponible. Le procédé GTAW impose des normes très élevées en matière de qualification et de certification des soudures acceptables.

Il existe cependant des solutions pour le GTAW. L'automatisation a permis de réaliser des soudures bien supérieures à ce que même des soudeurs manuels qualifiés peuvent produire en des délais plus courts. Le soudage TIG à fil chaud (qui préchauffe le matériau d'apport avant son entrée dans le bain de fusion) améliore la vitesse de dépôt et de soudage en général, même s'il reste un procédé relativement lent comparé à d'autres types de soudage. Une passe de fond GTAW combinée à des passes de finition GMAW peut fournir la combinaison optimale de types de soudage de l'acier inoxydable, produisant des soudures de haute qualité rapidement.

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