Nuances de tuyaux en acier allié et contexte de fabrication
Les aciers alliés au chrome-molybdène sont spécifiés pour les températures élevées-et le service corrosif dans les usines de production d'électricité, de raffinage du pétrole et de pétrochimie. Les qualités courantes incluent ASTM A335 P5 et P9 (5 et 9 % de chrome), P11 et P22 (1,25 et 2,25 % de chrome avec molybdène) et P91 (9 % de chrome avec molybdène et vanadium pour la résistance au fluage). La fabrication soudée de ces nuances suit les mêmes principes fondamentaux que l'acier au carbone, mais avec un contrôle thermique plus strict, car la trempabilité des alliages rend la zone affectée thermiquement-sensible à la fissuration induite par l'hydrogène-et aux microstructures dures et cassantes.
Sélection du processus de soudage
Le soudage à l'arc sous gaz tungstène (GTAW ou TIG) est utilisé pour le passage de racine des lignes de petit calibre-et critiques, car il permet un contrôle total de la pénétration et une racine propre et sans oxyde-. Les passes de remplissage et de bouchon sont complétées par un soudage à l'arc sous protection métallique (SMAW), un soudage à l'arc sous gaz métallique (GMAW) ou un soudage à l'arc fourré (FCAW) en fonction de la position et de la productivité. Le soudage à l'arc submergé (SAW) est utilisé pour les joints longitudinaux de tuyaux soudés par fusion électrique de grand -diamètre, où une pénétration profonde et un taux de dépôt élevé sont requis. Les consommables doivent correspondre au niveau de résistance du métal de base, par exemple des électrodes à faible -hydrogène d'AWS A5.5 telles que E7018-A1 pour le carbone-molybdène et E8018-B2 ou E9018-B3 pour les qualités de chrome à 1,25 et 2,25 %.
Préchauffage et contrôle de la température entre les passes
Le préchauffage ralentit la vitesse de refroidissement après le soudage, permet à l'hydrogène de se diffuser hors du joint et empêche la formation de zones martensitiques dures. Les plages de préchauffage typiques sont de 150 à 250 °C pour P11 et P22, de 200 à 300 °C pour P5 et P9 et de 200 à 300 °C pour P91. La température entre les passes doit rester dans la plage qualifiée, ne dépassant généralement pas 350 °C pour P91, car une chaleur excessive entre les passes dégrade la résistance au fluage de la construction soudée. Le préchauffage est mesuré sur le métal de base à une distance définie du joint et est maintenu en continu jusqu'à ce que la soudure soit terminée.
Traitement thermique après-soudage
Le traitement thermique après-soudage (PWHT) soulage les contraintes résiduelles, tempère la zone durcie affectée par la chaleur-et restaure la ductilité et la ténacité. La relaxation des contraintes est généralement effectuée entre 600 et 760 °C selon la qualité, avec un temps de maintien d'environ une heure pour 25 mm d'épaisseur de paroi. Le PWHT est obligatoire pour la plupart des qualités de chrome-molybdène avant la mise en service du tuyau, et il réduit également le risque de fissuration par corrosion sous contrainte-dans les environnements corrosifs. L'enregistrement de la température et les taux de chauffage et de refroidissement contrôlés sont nécessaires pour éviter le redurcissement ou la distorsion.
Soudage de métaux différents
Le soudage d'alliages différents, tels qu'un composant P22 sur une ligne en acier inoxydable, nécessite une sélection minutieuse des charges pour tenir compte des différences de dilatation thermique, de résistance et de potentiel de corrosion. Les charges à base de nickel-sont couramment utilisées pour relier l'acier au carbone aux joints en acier inoxydable, car elles tolèrent l'inadéquation du coefficient de dilatation thermique et évitent les problèmes de migration du carbone à la température de service. La préparation des joints, le préchauffage et le PWHT doivent être sélectionnés pour la combinaison plutôt que l'un ou l'autre métal de base seul, et les risques de corrosion galvanique sont examinés lors de la sélection des matériaux.
Prévention des défauts et tests non destructifs
Les défauts de soudure courants dans les tuyaux en acier allié comprennent la fissuration par l'hydrogène, la porosité, l'inclusion de scories et le manque de fusion. La prévention commence par une préparation propre des joints, un apport de chaleur contrôlé, des consommables à faible teneur en hydrogène stockés et manipulés correctement et le strict respect des spécifications de la procédure de soudage qualifiée. Les tests non-destructifs suivent les exigences du code : tests par ultrasons (UT) et radiographie (RT) pour la solidité interne, tests par ressuage (PT) ou par particules magnétiques (MT) pour les défauts de surface et enquêtes de dureté à travers la soudure. La qualification des procédures de soudage selon la norme ISO 15614-1 ou ASME Section IX, ainsi que la qualification des soudeurs, sont des conditions préalables au soudage de production.
Foire aux questions
Pourquoi le préchauffage est-il essentiel pour les tuyaux en acier allié ?Le préchauffage réduit la vitesse de refroidissement de la soudure et de la zone affectée thermiquement-, empêche la fissuration induite par l'hydrogène-et évite la formation de martensite dure et cassante dans les aciers au chrome-molybdène.
À quelle température le PWHT est-il effectué ?Les températures typiques de détente-sont de 600 à 760 degrés C selon la qualité et le code, avec un temps de maintien basé sur l'épaisseur de la paroi, généralement une heure tous les 25 mm.
Le soudage TIG peut-il être utilisé pour la soudure complète sur des tuyaux en alliage ?Oui, pour les petits alésages et les services critiques, la totalité de la soudure peut être réalisée avec GTAW, bien que les passes de remplissage et de bouchage soient souvent réalisées avec SMAW ou FCAW pour plus de productivité.
Quel métal d'apport est utilisé pour le tuyau P22 ?Les charges de composition correspondantes telles que E9018-B3 (2,25Cr-1Mo) sont standard ; pour les joints différents avec l'acier inoxydable ou l'acier au carbone, les charges à base de nickel sont préférées.
Quelles méthodes CND sont appliquées aux soudures de tuyaux en alliage ?Tests radiographiques ou ultrasoniques pour vérifier l'intégrité interne, ainsi que des tests de particules magnétiques ou de ressuage pour détecter les défauts de surface, et des tests de dureté sur la zone affectée par la chaleur.
