Porosité de soudage
La porosité du soudage est un défaut courant qui affecte négativement la qualité de la soudure, l'intégrité structurelle et les performances dans les applications industrielles.
Découvrez la porosité en soudage, ses causes, ses effets et les stratégies de prévention. Connaître les paramètres clés et les meilleures pratiques du secteur vous permettra de réaliser des soudures de haute qualité tout en minimisant les défauts.
Qu'est-ce que la porosité en soudage ?
La porosité est un terme utilisé pour décrire les minuscules vides (poches de gaz) emprisonnés dans une soudure lors de son refroidissement. Ces petites bulles fragilisent la soudure en compromettant sa structure mécanique, provoquant une rupture due aux contraintes et conduisant à des fissures.
Types de porosité
La porosité se manifeste sous diverses formes, chaque type possédant ses caractéristiques uniques :
Porosité de surface
Présence de poches de gaz visibles à la surface de la soudure ; la cause la plus fréquente de porosité de surface est un manque de couverture par un gaz de protection.
Porosité souterraine
Les vides internes ont été découverts grâce à des tests non destructifs (CND) utilisant des rayons X ou une inspection par ultrasons.
Porosité du trou de ver
Des pores longs et tubulaires se forment lors du piégeage rapide des gaz pendant la formation de la soudure.
Porosité uniforme
Des petits pores uniformément répartis sont souvent liés à des matériaux contaminés ou à des paramètres de soudage incorrects. La compréhension de ces types aide les soudeurs à identifier et à traiter efficacement la porosité.
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Causes de la porosité dans le soudage
La porosité se développe dans une soudure lorsque des gaz sont emprisonnés dans le bain de fusion et ne peuvent s'échapper avant la solidification. Plusieurs causes peuvent expliquer ce défaut, allant des propriétés du matériau à une technique de soudage inadaptée.
Contamination des matériaux
La porosité est un problème majeur en raison de la contamination des métaux de base ou des matériaux de remplissage. Parmi les contaminants courants, on trouve :
Plusieurs pores de soudure en ligne
Humidité
L'eau absorbée à la surface du matériau est libérée par le soudage, formant des pores.
Huile et graisse
Les résidus provenant du travail à la machine ou de la manutention s'évaporent et forment des poches.
Rouille ou calamine
Les couches d’oxyde sur la surface de l’acier ne peuvent pas être transportées vers le bain de soudure.
Lors du soudage de pipelines, en particulier dans des environnements humides comme les industries pétrolières et gazières, il est essentiel d'éliminer l'humidité et les oxydes avant le soudage grâce à un nettoyage avant soudage à l'aide de solvants ou d'une brosse métallique.
Couverture de gaz de protection inappropriée
Le bain de fusion est protégé de l'atmosphère par un gaz de protection (tel que l'argon ou le CO₂). Voici quelques exemples de problèmes de couverture gazeuse :
- Faible débit de gaz:Un blindage insuffisant permet à l'azote ou à l'oxygène de pénétrer dans le bain de soudure.
- Débit de gaz excessif:conduit à des turbulences qui aspirent l'air atmosphérique.
- Conduites de gaz qui fuient:Un équipement défectueux réduit l’apport de gaz dans la zone de soudage.
Pour une bonne couverture, vous pouvez utiliser un débit de gaz de 15 à 25 pieds cubes par heure (PCH) pour le soudage MIG. Ajustez le débit en fonction de la position de soudage et des conditions environnementales.
Paramètres de soudage incorrects
Unité de soudage
Les paramètres de soudage tels que la tension, le courant et la vitesse de déplacement affectent directement la porosité d'une soudure.
Haute TensionUne tension élevée peut augmenter la longueur de l'arc, ce qui entraîne un arc instable, provoquant un bain de fusion inadéquat et de la porosité.
Courant faible: Des pannes de chauffage insuffisantes peuvent laisser des traces de gaz dans la soudure.
Vitesse de déplacement rapide:La vitesse de soudage empêche le gaz de s'échapper du bain de fusion.
Les contrôleurs logiques programmables (PLC) permettent un contrôle précis des paramètres dans les systèmes de soudage automatisés utilisés dans la fabrication automobile, minimisant ainsi la porosité dans la production à haut volume.
Facteurs environnementaux
Les éléments extérieurs, qu'il s'agisse du vent ou des courants d'air, dispersent la couverture de gaz de protection, en particulier pour le soudage en extérieur. Une humidité élevée introduit également de l'humidité, augmentant le risque de porosité induite par l'hydrogène.
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Effets de la porosité sur la qualité des soudures
La porosité affaiblit les propriétés mécaniques et l’intégrité des soudures, ce qui est particulièrement critique dans les applications industrielles.
Résistance et ductilité réduites
Les poches de gaz concentrent les contraintes et réduisent la résistance à la traction et la ductilité de la soudure. Même une légère porosité peut entraîner une défaillance catastrophique dans des applications à enjeux élevés comme les réservoirs sous pression et les composants porteurs.
Susceptibilité à la corrosion
La porosité de la surface rend la soudure sensible aux éléments environnementaux, provoquant de la corrosion dans des environnements marins ou de traitement chimique extrêmes.
Non-respect des normes
Les normes de soudage industrielles sont AWS D1.1 (acier de construction) ou ASME Section IX (appareils sous pression). Si la porosité dépasse ces limites, la soudure peut échouer dans les applications soumises à ces exigences.
Comment prévenir la porosité lors du soudage
La porosité peut être évitée en utilisant des matériaux et des paramètres de soudage adaptés, associés à un contrôle qualité adéquat. Voici des mesures spécifiques pour réduire la porosité :
Préparation avant soudure
Matériaux de base propres :
Dégraisser, brosser ou meuler pour éliminer l'huile, l'humidité et l'usure. L'acétone est utilisée pour éliminer les contaminants de surface importants de l'acier inoxydable.
Matériaux de remplissage secs :
Pour le soudage SMAW, conservez les électrodes et les fils d'apport dans un environnement à humidité contrôlée. Préchauffez les électrodes à faible teneur en hydrogène (250–300 °C) avant utilisation.
Inspecter l'équipement :
Votre équipement fournit-il du gaz de protection de manière constante (vérifiez les conduites de gaz, les régulateurs et les torches pour détecter les fuites) ?
Optimiser les paramètres de soudage
Gardez à l'esprit que le réglage des paramètres de soudage en fonction du matériau et du processus (soudage à l'arc, soudage TIG ou MIG) est indispensable :
- Soudage MIG:Pour l'acier au carbone, utilisez une plage de tension de 18 à 24 V et une vitesse d'alimentation du fil de 200 à 400 pouces par minute
- Soudage TIG:Réglez l'ampérage à environ 100–200 A pour l'acier inoxydable de 1/8 pouce d'épaisseur, afin qu'un arc stable soit produit et que vous le mainteniez.
- Vitesse Voyage: 10 à 15 pouces par minute (pour permettre au gaz de s'échapper)
Soudage de tuyaux propres
Sélection du gaz de protection pour le soudage
Sélection du gaz de protection approprié pour le matériau et processus de soudage:
- Argon: Parfait pour le soudage TIG de l'acier inoxydable et de l'aluminium.
- Mélange Argon-CO2 (75/25):Convient au soudage MIG de l'acier au carbone.
- Hélium:Il augmente la pénétration dans les matériaux denses et nécessite des débits plus élevés.
Mesures de contrôle de la qualité
- Essais non destructifs (CND):Utilisez des méthodes de rayons X, d’ultrasons ou de pénétration de colorant pour trouver la porosité du sous-sol.
- Formation de soudeur:Les opérateurs doivent être certifiés et formés aux méthodologies de prévention des défauts.
- Surveillance des processus:Utilisez des capteurs pour surveiller le débit de gaz en temps réel, l'arc stable et le comportement du bain de soudure pour le soudage sensible comme les récipients sous pression.
Conclusion
La porosité est évitable défaut de soudureGrâce aux meilleures pratiques, telles que le nettoyage, l'optimisation du flux de gaz et le recours aux essais non destructifs, les soudeurs peuvent produire des soudures de haute qualité exemptes de défauts.
Comprendre et atténuer la porosité est essentiel dans les industries où la fiabilité est un facteur incontournable, garantissant ainsi la conformité aux normes et optimisant les caractéristiques structurelles. Restez informé des nouvelles technologies et des formations pour conserver un avantage concurrentiel en matière de qualité des soudures.
Partagez vos expériences avec la porosité en soudage ou posez des questions dans les commentaires ci-dessous.
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QFP
- Comment arrêter la porosité dans le soudage ?
Nettoyez le substrat métallique, utilisez un gaz de protection approprié et entretenez le poste. Il est également essentiel de stocker les électrodes de soudage pour éviter toute pénétration d'humidité.
- Comment prévenir la porosité ?
Il est essentiel de nettoyer le métal de base et de protéger correctement le bain de soudure en utilisant le gaz de protection approprié.
- Quelles sont les causes de la porosité du 7018 ?
La porosité du 7018 est causée par une longueur d'arc prolongée et par l'humidité dans le revêtement de l'électrode qui est absorbée par l'électrode en cas de stockage inapproprié.
- Quelle est la porosité acceptable dans une soudure ?
La norme AWS D1.1 autorise une porosité allant jusqu'à 3/8″ de diamètre pour un seul pore ; vous pouvez utiliser d'autres normes pour vérifier la porosité admissible en fonction des exigences.
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