Pourquoi les défauts de soudure HF sont importants
Le soudage à haute -fréquence (HF) est le moyen le plus rapide et le plus économique de fabriquer des tuyaux à joint longitudinal, mais la soudure est réalisée en quelques millisecondes et sa qualité dépend de l'équilibre précis entre la géométrie de formage, l'apport de chaleur, la pression de compression et le refroidissement. Lorsque l'équilibre est erroné, le joint peut contenir des défauts qui fragilisent le tuyau sous pression ou lors de l'aplatissement. Certains de ces défauts sont invisibles aux tests par ultrasons et par courants de Foucault, c'est pourquoi l'industrie s'appuie sur une combinaison de contrôle de processus, d'inspection en ligne et de tests destructifs. Comprendre les familles de défauts est la première étape pour les prévenir.
Les huit familles de défauts courants
| Défaut | Nom commun | Nature |
|---|---|---|
| Inclusion | Oxyde noir surbrûlé | Oxyde piégé sur la surface de fusion, non expulsé avec le métal en fusion |
| Pré-arc | Oxyde blanc surbrûlé | Surchauffe avant le point V-, formant de l'oxyde sur le bord |
| Fusion insuffisante | Couture ouverte | Bords chauffés mais non fusionnés ; les ressorts de couture s'ouvrent après les rouleaux de compression |
| Fusion des bords insuffisante | Vague de bord | Fusion manquante au bord extérieur ou intérieur de la bande |
| Fusion moyenne insuffisante | Soudure à froid moyen | Échec de la fusion au milieu du mur |
| Soudure collante | Soudage à froid | Bords joints par pression sans véritable fusion ; indétectable par la plupart des CND |
| Soudure coulée | Soudure fragile | Métal en fusion pas complètement expulsé, laissant du métal coulé avec des oxydes dans le joint |
| Porosité | Sténopé | Poches de gaz sur la surface de fusion dues à une surchauffe avec une décharge insuffisante |
Inclusions et leur prévention
Les inclusions sont des oxydes métalliques formés au point V- qui ne sont pas expulsés avec le métal fondu et sont coincés dans la surface de fusion. Ils se produisent lorsque la vitesse d’approche des bords est inférieure à la vitesse de fusion et que la décharge du métal en fusion est incomplète. La fracture d'une inclusion est plate et n'a pas l'aspect fibreux d'une soudure saine. Le risque augmente lorsque l'angle V-est inférieur à environ 4 degrés ou lorsque le rapport manganèse-à-silicium de la bande est inférieur à environ 8 : 1. La prévention se concentre sur le contrôle de l'angle V-, de l'apport de chaleur et de la chimie de la bande afin que l'oxyde se forme et soit expulsé proprement.
Manque de fusion et soudage à froid
Une fusion insuffisante, ou joint ouvert, est le résultat direct d'une chaleur de soudage insuffisante : les bords sont chauffés et aplatis mais ne fusionnent jamais, et le joint s'ouvre après le passage des rouleaux presseurs. Les facteurs contributifs incluent l'apport de chaleur, l'angle V-et la longueur V-, la position de la tige magnétique-, les conditions de refroidissement et la taille de la bobine d'induction-. La liste de prévention comprend l'adaptation de l'apport de chaleur au matériau et à la vitesse, le positionnement de la tige magnétique au-delà du centre des rouleaux presseurs d'environ 3 mm, le maintien de la longueur V-dans la plage de diamètre du tuyau-, la limitation de l'angle V-à environ 7 degrés et le maintien de la bobine-au-dégagement du tuyau inférieur à environ 6 mm. Le soudage par collage, ou soudage à froid, est le défaut le plus dangereux car le joint ne présente aucun espace, transmet des signaux ultrasonores et échappe à la détection électromagnétique, mais il se fissure à plat et se fragilise sous l'aplatissement. Ceci est évité par une puissance de soudage suffisante et par une augmentation de la compression et de la largeur de la bande.
Soudage coulé et porosité
Le soudage coulé, ou soudage fragile, laisse du métal coulé contenant des oxydes sur la surface de fusion car le métal en fusion n'est pas complètement déchargé ; la fracture est plate et fragile et elle échoue au test d'aplatissement. Ceci est évité en augmentant le débit de soudure et la largeur de la bande. La porosité, ou trou d'épingle, apparaît sous la forme de points sphériques blancs brillants sur une fracture fibreuse, provoqués par un soudage à haute -température avec une décharge insuffisante ; de petits pores sont visibles sur la ligne de fusion après l'élimination des bavures externes. Les deux familles de défauts indiquent que l'équilibre entre la chaleur-et-la compression de la ligne est erroné et doit être corrigé avant que la production ne continue.
Détection et contrôle qualité
Les coutures HF sont examinées en ligne par des méthodes ultrasoniques et par courants de Foucault, et les échantillons de ligne sont aplatis et inspectés métallographiquement. Étant donné que les soudures collées échappent aux méthodes standard, les usines contrôlent également les paramètres du processus, surveillent la température des soudures et testent de manière destructive les échantillons à des intervalles définis. Une soudure qui réussit le test d’aplatissement et présente une fracture fibreuse complète avec une ligne de fusion blanche visible est la cible. Le certificat d'essai de l'usine rapporte les résultats CND, et les acheteurs doivent confirmer le programme d'essai lors de la commande de tuyaux HF pour un service sous pression.
Foire aux questions
Q : Quel est le défaut de soudage HF le plus dangereux ?
Soudage par collage, ou soudage à froid, car le joint transmet des signaux ultrasonores et échappe à la détection électromagnétique, mais se fissure fragilement sous l'aplatissement. Cela est empêché par une puissance et une pression suffisantes.
Q : Qu’est-ce qui cause une couture ouverte ?
Chaleur de soudage insuffisante : les bords sont fondus mais ne sont pas fusionnés et la couture s'ouvre après les rouleaux de compression. L'angle V-, l'apport de chaleur, la position de la tige magnétique - et le jeu de la bobine sont les facteurs de contrôle.
Q : Qu’est-ce qu’une soudure coulée ?
Métal coulé avec des oxydes laissés sur la surface de fusion car le métal en fusion n'a pas été complètement expulsé. La fracture est plate et fragile et échoue au test d’aplatissement.
Q : Comment les coutures HF sont-elles inspectées ?
Par des tests en ligne par ultrasons et par courants de Foucault, ainsi que par des tests d'aplatissement et métallographiques sur des échantillons. Le contrôle des processus est essentiel car certains défauts échappent aux CND.
Q : Qu’est-ce qu’une inclusion dans le soudage HF ?
Oxyde métallique piégé dans la surface de fusion car le métal en fusion n'a pas été complètement expulsé. Le risque augmente avec des angles V-étroits et de faibles rapports manganèse-sur-silicium.
Q : Comment se forme la porosité ?
Par soudage à haute-température avec une décharge insuffisante, laissant des poches de gaz qui apparaissent comme des points brillants sur la fracture. La correction de l'équilibre de la chaleur-pour-presser l'empêche.
