La plupart des canalisations thermiques de grand diamètre sont désormais fabriquées en tubes spiralés en acier à faible teneur en carbone. L'exigence générale est la suivante : lors du contrôle de la qualité des soudures, qu'elles soient rotatives ou fixes, l'échantillonnage doit atteindre le niveau II ou supérieur. Le processus opératoire est décrit ci-après :
Premièrement, la préparation avant le soudage des tubes en acier de grand diamètre
Le tube en acier est de type Q235 et ses spécifications sont celles d'un tube soudé en spirale de 820 mm × 10 mm. Utiliser une machine à souder à l'arc alternatif ZX7-500 et des électrodes E4303. Sécher à 150 °C pendant 1 heure avant utilisation. Manipuler le tube tel quel. Avant le soudage, nettoyer la surface du tube de 60 mm de large, de part et d'autre de la rainure, de toute saleté, huile, rouille, humidité, etc., afin de faire ressortir l'éclat du métal.
Deuxièmement, le soudage des joints de tuyaux en acier rotatifs
1. Groupement et positionnement : Le groupement et le positionnement lors du soudage des joints de tubes en acier sont essentiels pour garantir la qualité du soudage et favoriser un bon formage arrière des joints. Un profil de rainure, un écartement de groupement et une dimension de bord émoussé inadéquats peuvent engendrer des défauts tels que des concavités, des nodules de soudure et une pénétration incomplète. Lors du soudage par positionnement, en fonction de la configuration du joint, 8 à 10 plaques de positionnement (200 mm × 80 mm × 10 mm) sont réparties uniformément autour du tube, avec un écartement de groupement de 4 mm. Lors du positionnement, la concentricité entre les tubes doit être assurée et le désalignement ne doit pas dépasser 1,5 mm. Lors du soudage des plaques de positionnement, le sens de la soudure d'angle des tubes doit être respecté afin de faciliter leur démoulage.
2. Soudage de la couche de base. Cette opération est réalisée par soudage à l'arc, selon la méthode de soudage simple face et de formage double face. Utiliser une électrode de 3,2 mm de diamètre et souder par amorçage à l'arc. Le courant de soudage est de 115 à 125 A. Lors du soudage, respecter scrupuleusement le principe d'amorçage de l'arc au centre et d'extinction à droite (c'est-à-dire qu'après l'amorçage de l'arc au centre de la rainure, l'électrode effectue un mouvement horizontal rapide vers la gauche de la rainure, puis revient vers la droite et éteint l'arc vers le bas). Chaque cycle est répété pendant environ 1,5 s. Pendant le soudage, la position de soudage est ajustée de manière optimale par rotation du raccord de tuyauterie, généralement entre 8 h 30 et 10 h 30 (4 h 30 et 2 h 30) du joint de tuyauterie. Les cales de positionnement sont retirées une à une au fur et à mesure de l'avancement de la soudure.
3. Soudage de la couche de remplissage. Utiliser une électrode de 3,2 mm de diamètre, un courant de soudage de 115 à 130 A et un soudage à l'arc continu. Avant de souder, nettoyer la couche de base des scories, puis maintenir la position de soudage entre 9 h et 11 h (3 h et 1 h) en faisant tourner le raccord de tuyauterie. Lors du soudage, l'électrode décrit un mouvement de balancier en forme de « 8 », en réduisant légèrement la vitesse de soudage sur les bords et en l'augmentant au centre. Cette méthode permet d'obtenir une soudure plane pour la couche de remplissage, sans creux ni angles profonds de part et d'autre du sillon, évitant ainsi les défauts tels que les inclusions de laitier entre les couches. L'arc de soudage doit être court et l'électrode osciller de manière régulière afin d'augmenter la température du bain de fusion et de permettre la refusion du laitier et des porosités de la soudure précédente. Ceci favorise la soudure de la couche superficielle et évite les défauts tels que les inclusions de laitier et les porosités. La surface supérieure de la soudure de la couche de remplissage doit se situer entre 0,5 et 1,5 mm en dessous de la surface du tube, et le contour du sillon doit être préservé.
4. Soudage de la couche de recouvrement. Utiliser une électrode de 4 mm de diamètre et un courant de soudage de 150 à 160 A. La procédure de soudage est identique à celle de la couche de remplissage. L'électrode doit être déplacée de manière régulière pour obtenir une soudure de qualité. Les deux côtés de la soudure de recouvrement doivent dépasser de 2 mm le bord de la rainure, soit une hauteur de soudure excédentaire d'environ 2 mm.
5. Soudage de la couche inférieure. Pour la face arrière présentant des défauts de formage ou des exigences techniques insuffisantes, utiliser une électrode de 4 mm de diamètre et un courant de soudage de 160 à 180 A pour refondre la soudure à l'intérieur du tube et effectuer le soudage de la couche inférieure. Ceci permet d'obtenir une largeur et une hauteur de soudure intérieures uniformes, un formage esthétique et une transition lisse. Les défauts tels que les creux, les bavures et les retassures présents sur la soudure intérieure du tube sont ainsi éliminés, et les exigences techniques des plans sont respectées.
Troisièmement, le soudage des joints fixes de tuyaux en acier
La forme de la rainure d'un joint fixe de tube en acier est fondamentalement identique à celle d'un joint rotatif. La différence réside dans le fait que l'arc s'éteint vers le haut, côté droit, de sorte que le soudage s'effectue alternativement à gauche et à droite. L'arc peut être éteint jusqu'à ce qu'il dépasse 12 points et 10 mm. Lors du soudage, la vitesse ne doit pas être excessive, sous peine d'affecter la formation interne du tube et de provoquer des défauts tels que des inclusions de laitier et des retassures. Le changement de l'électrode de soudage s'effectue de la même manière que pour le soudage d'un tube rotatif. Le choix correct de l'angle de l'électrode et la maîtrise de la longueur de l'arc sont essentiels pour garantir la qualité du soudage. Les angles des électrodes pour la couche de base, la couche de remplissage et la couche de finition sont globalement les mêmes, mais la longueur de l'arc et la méthode d'alimentation de l'électrode diffèrent. La forme du bain de fusion est principalement déterminée par la longueur de l'arc et la méthode d'alimentation de l'électrode. Le soudage du tuyau est réalisé en deux demi-cercles, et les points de départ et d'arrivée de l'arc sont sélectionnés à 10 mm en avant du centre du demi-cercle du tuyau.
1. Méthode de fonctionnement de la couche de base
① Soudage de la première moitié du joint de tube en acier : Utiliser une électrode de 3,2 mm de diamètre et un courant de soudage de 115 à 125 A. Lors du soudage, préchauffer le point de départ (10 mm avant 6 heures) avec un arc long. Dès l’apparition de gouttes de métal en fusion dans la rainure, abaisser rapidement l’arc, effectuer un mouvement de va-et-vient horizontal de droite à gauche, puis de gauche à droite, et éteindre l’arc en descendant pour former le premier bain de fusion. Lors du redémarrage de l’arc, afin d’éviter toute déformation de la paroi arrière du tube, aligner l’arc avec l’angle intérieur de la rainure et pousser l’électrode vers le haut autant que possible pour que l’arc agisse complètement sur la paroi du tube. Entre 3 h et 1 h ou entre 9 h et 11 h, la position de soudage est verticale et ascendante. La longueur de l'arc doit être réduite à 2-3 mm (à partir de la surface intérieure de la rainure), sous peine de provoquer un défaut de soudure important sur la paroi du tube. Entre 11 h et 12 h (et entre 1 h et 12 h), la position de soudage est proche de la position à plat. L'opération de soudage consiste à alterner l'amorçage et l'extinction de l'arc : amorcer l'arc à gauche, puis éteindre immédiatement l'arc vers le haut une fois la rainure gauche fondue. Amorcer ensuite l'arc à droite, puis éteindre immédiatement l'arc vers le haut une fois la rainure droite fondue. Il est important de maintenir une profondeur de fusion sensiblement identique (idéalement environ 2 mm de chaque côté de la rainure). L'inclinaison de l'électrode est similaire à celle du soudage vertical (inclinée vers le bas de 80° à 85°). Lors du changement d'électrode, il est important d'être rapide. Commencez par étirer l'arc pour préchauffer le tube. Dès l'apparition de condensation dans le bain de fusion, abaissez rapidement l'arc pour souder. Lorsque l'électrode atteint le centre de la rainure, appuyez fermement sur l'arc vers l'intérieur et maintenez la pression pendant environ 2 secondes. Après avoir entendu le « pouf », reprenez le soudage à l'arc normal. Cette technique permet d'éviter efficacement les défauts tels que les piqûres ou les joints mal soudés sur les tubes en acier. Lors de la soudure du joint, portez une attention particulière à deux points : chanfreinez le début de la soudure circonférentielle ; évitez de souder un autre joint à moins de 20 mm du joint soudé.
2. Soudage de la seconde moitié du cercle : Avant de souder, meulez les deux extrémités de la première moitié du cercle en biseau doux à l'aide d'une meule manuelle, en enlevant 5 à 10 mm au début et à la fin, sans toutefois endommager le bord de la gorge. Le processus de soudage est identique à celui de la première moitié du cercle. Cependant, il est important de noter que lorsque la seconde moitié du cercle est soudée à environ 10 mm de l'extrémité de la première moitié et que celle-ci est fermée, l'arc ne doit plus être éteint. Une fois la soudure fermée, appuyez légèrement sur l'électrode. Lorsque vous entendez un cliquetis, cela signifie que la racine est fondue et que la tête est connectée. À ce moment-là, l'arc ne doit pas être éteint. Effectuez un mouvement de va-et-vient avec l'électrode au niveau du joint pour prolonger la fusion et assurer une soudure complète, évitant ainsi la formation de retraits.
2. Soudage par remplissage : L’électrode de remplissage varie en fonction du diamètre du tube. Les techniques de soudage à l’arc continu, le courant de soudage et le mouvement de la baguette sont identiques à ceux utilisés pour le soudage par rotation.
3. Soudage de la couche de couverture : Le soudage de la couche de couverture est fondamentalement le même que celui de la couche de remplissage.
4. Soudage de la couche inférieure : Le soudage de la couche inférieure est différent de celui du tuyau rotatif et nécessite un soudage en position complète.
Quatrièmement, le traitement post-soudage
Après le soudage de la canalisation thermique, le procédé comprend les étapes suivantes : contrôle des défauts par rayons X → test de pression d'eau → traitement anticorrosion des joints de soudure → remblayage après application du masque ou de la couche d'isolation extérieure. Ce procédé est utilisé pour le soudage des canalisations thermiques. Il est simple, facile à maîtriser, offre une grande efficacité de soudage, un faible taux de réparation, une bonne qualité de soudure et se généralise aisément.
Cinquièmement, résumé
1. La clé du soudage de base réside dans la maîtrise de la qualité du formage interne du tube, obtenue par le contrôle du diamètre du trou de fusion. Un trou trop grand risque de provoquer des nodules de soudure ; un trou trop petit, des défauts tels qu'une pénétration incomplète. Le diamètre approprié du trou de fusion est égal à l'écart entre les groupes + 3 mm (1,5 mm de fusion de chaque côté de la gorge).
2. Lors du soudage de la base, l'électrode d'extinction d'arc ne doit jamais être placée au centre de la rainure. Elle doit être placée sur n'importe quel côté de la rainure ou sur la partie fondue après soudage afin d'éviter tout retrait à la racine.
3. Il est conseillé d'utiliser la méthode de soudage par électrodes en forme de « 8 » pour le remplissage des couches. Cette méthode permet d'obtenir une soudure lisse et nette, sans angles de part et d'autre de la rainure, et d'éviter les défauts tels que les inclusions de laitier et les porosités entre les couches.
4. Afin d'obtenir une transition douce et une soudure bien formée, il est conseillé d'utiliser une bande de soudure en forme de croissant pour la couche de couverture et de la réaliser à une vitesse de soudage appropriée (lorsque la couche de remplissage est haute, la vitesse de soudage est légèrement plus rapide, et lorsque la couche de remplissage est basse, la vitesse de soudage est légèrement plus lente).
5. Lors du soudage du fond, veillez à prendre en compte les mesures de ventilation.
Date de publication : 8 avril 2025