Comment conserver la bonne résistance à la corrosion des aciers inox lors de leur soudage

Exemples de corrosion

De nombreuses industries font confiance aux aciers inox pour leur résistance à la corrosion .
Les exemples majeurs sont leur emploi dans les secteurs alimentaire, boissons, pharmaceutique, semiconducteurs, pétrochimique, nucléaire, où la moindre contamination de la pièce ne peut être tolérée.

Cependant, contrairement à ce que beaucoup pensent, les aciers prétendument inoxydables sont rarement vraiment…inoxydables.

Nous avons choisi ici deux exemples de corrosion .
Nous avons tous déjà observé des taches noires sur des couverts en inox à la maison, après un passage en lave-vaisselle. Cependant, un exemple plus parlant est celui d’une conduite extrêmement corrodée après exposition à l’eau de la mer.

Cela provient de l’exposition au sel marin, alors que beaucoup d’aciers inox ne résistent pas aux sels contenant du chlore.

  

Acier inox austénitique 316 soudé avec un gaz d’inertage contenant 20 ppm (à gauche) et 60 ppm (à droite) d’oxygène, montrant l’effet d’une teneur relativement faible en oxygène sur la coloration

Afin de conserver la résistance à la corrosion , il est nécessaire de faire disparaître les zones colorées après soudage …ou, de préférence, d’empêcher qu’elles apparaissent !
Opérations après soudage

C’est devenu une pratique courante dans certaines applications : on accepte la coloration, et on l’enlève après soudage . Cependant, c’est une opération qui peut être coûteuse, qui prend du temps et qui, là où l’accessibilité n’est pas parfaite, peut être difficile ou impossible à mener à bien. Certaines méthodes doivent être mises en œuvre par des spécialistes.

Souvent, on ne prend pas en considération le coût de ces opérations post- soudage , qui ne sont pas considérées comme faisant partie du processus de soudage . Elles sont très généralement appliquées manuellement, et sont donc sujettes à de grands écarts dans les résultats. Elles sont souvent vues comme une option mineure, mais elles peuvent coûter plus cher que l’opération de soudage proprement dite.

Le moyen le plus efficace d’éviter la coloration est d’utiliser une technique d’inertage de la soudure . L’inertage consiste à éliminer l’oxygène des zones chauffées pour la soudure en déplaçant l’air avec un gaz inerte , souvent de l’argon.
Méthodes d’inertage disponibles

Il existe une grande variété de techniques d’inertage pour assurer la protection du cordon de soudure contre l’oxydation. Souvent, des solutions simples, « faites-maison », à bas coût, peuvent sembler faire l’affaire, mais elles sont loin d’être fiables.

On a peine à imaginer, par exemple, qu’on puisse utiliser du papier journal chiffonné, des éponges ou des blocs de mousse, ou des disques en carton, pour obturer une tuyauterie, de chaque côté du joint de soudure , et qu’on puisse penser que cette technique est sûre. Même s’ils ne partent pas en fumée au cours de l’opération de soudage , on prend rarement en considération le problème de comment s’en débarrasser une fois le joint réalisé.

Pour des tubes de petit diamètre, disons, jusqu’à 10 mm, un flux continu de gaz inerte sans aucun joint pour l’étanchéité est plutôt courant. L’air est remplacé par le gaz inerte qui arrive continuellement. Cependant, on omet de penser aux turbulences, et à l’oxygène ainsi retenu. En outre, un flux continu de gaz , ça coûte cher.

Des bouchons gonflables peuvent être très efficaces et bon marché. La surface qui assure l’étanchéité est importante, et durée de mise en place est relativement courte. Ils sont particulièrement utiles pour des tubes courts ou pour des formes de tuyauteries variables. Cependant, pour des joints soudés assez loin des accès, d’autres méthodes d’inertage sont plus appropriées.

Des barrières solubles collées sur la face interne des tubes assurent une certaine protection, et on peut enlever les disques après utilisation à l’aide d’un jet d’eau.

Avec la « version papier », la liaison avec la tubulure peut aisément fuir, il faut du temps et du doigté pour les préparer.

En outre, comme le papier contient une importante quantité d’eau, ce n’est pas le matériau idéal à mettre près d’une soudure : l’eau va dégazer avec l’échauffement du papier dû au soudage , et la vapeur d’eau se décomposera en oxygène et hydrogènedans l’arc électrique, deux éléments qui peuvent entraîner des défauts de soudure .

Les films hydrosolubles pour soudage , Water Soluble Weld Purge Film™, sont une bonne alternative au papier, pour trois raisons :

Les barrières gonflables s’avèrent être le seul système parfaitement fiable pour un inertage efficace de tubes et tuyauteries.

De nombreux efforts par les fabricants lors de la dernière décennie ont conduit à des systèmes gonflables qui, aujourd’hui, répondent aux problèmes du contrôle de la pression et du flux de gaz inerte , et permettent une mise en place et un enlèvement rapides et faciles, afin de réduire la durée de l’opération de soudage dans son ensemble.

Surveillance de la teneur en oxygène dans le gaz d’inertage
Comme même de très faibles teneurs en oxygène dans le gaz d’inertage peuvent causer la coloration autour du joint soudé , il est préférable d’utiliser des appareils de mesure spécialisés pour mesurer l’oxygène résiduel.
Une coloration acceptable est obtenue avec une teneur en oxygène inférieure à 50 ppm (0,005%), pour les aciers inox.

Un appareil de mesure adéquat doit présenter deux caractéristiques essentielles : avoir une gamme de mesure adaptée, et pouvoir surveiller le gaz d’inertage dans le volume inerté. La sensibilité doit être telle qu’on puisse détecter un niveau d’oxygène aussi bas que 10 ppm. Les appareils qui ne descendent qu’à 1000 ppm (0,1%) ne conviennent absolument pas.

Récemment sont apparus des mesureurs équipés d’enregistreurs et de moyens d’utiliser les données. Ils conviennent très bien aux préoccupations d’assurance de la qualité , pour les audits. Certains peuvent être programmés pour arrêter le soudage et déclencher une alarme si le taux d’oxygène dépasse la valeur plafond indiquée par l’opérateur.

En dehors du travail sur tubes et tuyauteries, on doit aussi penser au soudage d’ensembles plats, ou avec des formes complexes, comme des boîtes pour les industries électrique et électronique, des appareils médicaux, des tables de conditionnement et les outillages pour l’industrie alimentaire, et d’autres composants moins visibles pour la pharmacie, l’industrie chimique, les industries utilisant des semi-conducteurs, etc.

Sur des composants plats, on peut utiliser des traînards, les Trailing Shields®, et des bandes envers à appliquer sur l’arrière de la soudure .

Les Trailing Shields® peuvent être mis en œuvre pour protéger les faces avant des soudures de l’oxydation lors de l’opération, alors que des enceintes flexibles permettent que des composants de toute taille puissent être soudés dans une atmosphère entièrement inertée.