Brevet FR2183534A1 — publié le 19731221

La présente invention concerne un procédé de rechargement par soudage en plusieurs couches n'entrainant pas de fissuration sous le placage et effectué au moyen dlélectrodes en forme de bande ou de fil par le procédéde soudage sous poudre protectrice sur des aciers faiblement alliés contenant du molybdène, du chrome, du nickel et du vanadium seul ou en combinaison. Les aciers de construction de chaudières et de réacteurs, faiblement alliés et à haute résistance à la chaleur et les aciers résistant à l'hydrogène sous pression, utilisés dans la construction d'appareillages et de réservoirs lourds, sont fréquemment munis d'un placage anticorrosif appliqué par soudage et constitué par exemple par de l'acier austénitique. Sn fonction de l'épaisseur nécessaire de la couche de placage et des propriétés requises, le soudage est effectué en une ou deux couches, parfois également en un plus grand nombre de couches. L'application de couches anticorrosives par soudage en une ou plusieurs couches dans la construction d'appareillages s'effectue le plus souvent par le procédé connu de soudage par bande sous poudre protectrice. Dans cette technique, on utilise habituellement, tant pour la première couche que pour d'éventuelles autres couches, une électrode en bande d'une section transversale de 60 x 0,5 mm. L'électrode en bande est mise en fusion par un arc électrique brûlant entre la bande et la matière de base sous une couche de poudre granulaire pour former le cordon de soudure La bande et la poudre sont accordées l'une à l'autre en ce qui concerne leur composition et leurs propriétés de soudage, compte tenu de la matière de base concernée.Jusqu'ici, les paramètres de soudage, polarité de la bande, intensité du courant, tension, vitesse de soudage, température de préchauffage ainsi que 11 étendue de recouvrement des cordons ont été choisis de façon à obtenir un placage lié impeccablement à la matière de base sans formation d'un bord de carbure excessif ni d'inclusions de laitier ou de pores et présentant la composition chimique, la ténacité et éventuellement la résistance à la corrosion intercristalline nécessairex Dans ce procédé, il se produisait dans bien des cas, lors du rechargement par soudage de certains aciers, des fissures intercristallines dans la zone d'influence de chaleur sous le placage.Or, il s'est avéré que ces fissures se produisent après le recuit de détente à des températures comprises entre 580 et 6800C environ, au niveau de la zone à gros grain située au-dessous du placage. La présente invention a pour objet d'éviter des fissures mentionnées produites sous le placage et cela en agissant de manière contralée sur la zone d'influence de chaleur lors du rechargement par soudage. Ce résultat est obtenu suivant l'invention au moyen de deux phases de travail successives différentes lors de la prémière desquelles on obtient, par apport de la quantité de chaleur au moins nécessaire pour réussir le soudage de la couche inférieure, une zone de structure à gros grain dans la matière de base d'une épaisseur extrêmement faible et lors de la deuxième desquelles on réalise, par apport d'une quantité de chaleur plus grande lors de l'application de la couche suivante, une transformation en grains plus fins au moyen d'un chauffage pénétrant dans la zone à gros grain de la matière de base. Le procédé suivant l'invention repose sur le principe qui consiste à transformer complètement en grains plus fins lten- semble du gros grain dans la zone d'influence de chaleur sous le placage et est fondé sur le fait confirmé par de nombreux essais que seule cette transformation complète en grains plus fins garantit d'une manière absolue que la matière sous le placage est exempte de fissuration et cela indépendamment de la température de recuit et de la durée du recuit. 'utilisation du procédé suivant l'invention permet de recharger impeccablement par soudage les aciers actuellement connus sensibles au phénomène de fissuration sous placage. Il n'est par conséquent pas nécessaire de mettre au point de nouveaux aciers insensibles à la fissuration mais qui, par suite de leurs autres propriétés, pourraient entra#ner de lourdes conséquences sur le plan de la construction et de la fabrication techniques. L'apport d'une faible quantité de chaleur lors de la première phase du procédé destinée à l'application de la couche inférieure peut être obtenu en utilisant une faible intensité de courant et une poudre de soudage qui, pour cette faible inten sité de courant, permet d'obtenir une exécution impeccable du cordon de soudure. En tant que poudre de soudage de ce type, on peut envisager d'utiliser une poudre agglomérée à alliage au chrome. En outre, il est avantageux de souder la couche suivante également avec un préchauffage de la matière de base. Suivant une autre caractéristique de l'invention, cette couche appliquée par soudage lors de la deuxième phase du procédé est soudée de façon qu'à l'intérieur de cette couche le cordon suivant recouvre chaque fois le cordon précédent suffisamment pour que la zone à gros grain se trouvant au-dessous de la couche inférieure dans la matière de base soit entièrement recouverte par la zone d'influence de chaleur active du cordon de soudure de la couche suivante. Ce recouvrement qui doit être de 12 à 18 mm pour l'électrode en bande connue de 60 mm de large doit également permettre, à toutes les zones à gros grain produites dans la matière de base, de subir une transformation en grains plus fins. Pour que des fissures sous placage puissent également être évitées aux bords du placage, il est en outre proposé d'appliquer plusieurs cordons de soudure manuellement dans les zones initiale et terminale de la pièce à plaquer. Âu-dessous de ces cordons de soudure appliqués manuellement, il ne se produit pas de fissures sous placage. Sur ces cordons de soudure, les cordons extérieurs de la couche inférieure, soudés par bande, sont alors appliqués sous forme d'un revêtement de 8 à 10 mm. Les cordons extérieurs de la couche suivante, soudés par bande, sont ensuite appliqués par soudage sur au moins 25 mm sous forme d'un recouvrement des deux zones, soudées manuellement, de la première couche. L'effet avantageux obtenu par le procédé suivant l'invention est expliqué ci-dessous à l'aide des dessins et par comparaison avec la technique classique. Les dessins représentent la couche de placage appliquée par soudage et constituée par les cordons de soudure individuels placés cOte à côte ainsi que par les zones d'influence de chaleur correspondantes. La fig. 1 représente le placage suivant le procédé de soudage 3lass3ue en une couche. La fig. 2 représente le procédé de soudage connu en deux couches. La fig. 3 représente le procédé suivant l'invention. Les fig. 4 et 5 représentent respectivement le détail A et le détail B de la fig. 3. Dans le procédé de soudage en une couche (fig. 1), il reste dans la matière de base 2 au-dessous des cordons de soudure 3 une zone à gros grain 1 plus ou moins épaisse en fonction de l'importance de l'apport de chaleur. Ce n'est que dans les parties 4 des zones d'influence de chaleur 5 se chevauchant qu'il peut se produire une transformation en grains plus fins. Etant donné que, dans le soudage connu-en deux couches (fig. 2), les cordons 5 et 6 constitutifs respectivement de la couche inférieure et de la couche suivante n'ont Jusqu'ici pas été sourds de façon à obtenir un recouvrement sans faille de la zone à gros grain 1 dans la matière de base 2 directement au-dessous du placage par suite de la zone d'influence de chaleur 7 de la couche suivante, il subsiste dans ce cas également des zones comportant du gros grain non transformé 1. De ce fait, de telles soudures en une ou en deux couches, lorsqu'elles sont effectuées sur une matière de base d'une sensibilité correspondante, sont sujettes à des fissurations sous placage.De telles matières sensibles sont, en particulier, les nuances d'acier suivantes s l'acier 1 contenant au maximum 0,27 % de C, 0,50 à 0,90 % de Mn, au maximum 0,025 % de P, au maximum 0,025 % de S, 0,15 à 0,35 % de Si, 0,50 à 0,90 % de Ni, 0,25 à 0,45 ffi de Cr, 0,55 à 0,70 r# de Mo, au maximum 0,05 % de V et l'acier 2 contenant au maximum 0,25 fi de C, 1,15 à 1,50 % de En, au maximum 0,035 % de P, au maximum 0,040 % de S, 0,15 à 0,30 ffi de Si et 0,45 à 0,60 % de Mo. Manifestement, la tendance des différents aciers à produire des fissures après placage et recuit de détente dépend de leur composition chimique et en particulier de la teneur en molybdène et en vanadium. Ainsi, le premier acier cité plus haut est particulièrement sujet à la fissuration. Dans cet acier, des fissures peuvent déjà se produire sous le placage au niveau de la zone à gros grain au bout de quelques heures de recuit à 620oC. L'acier cité en deuxième lieu est moins sen sigle. Ici, des fissures ne s1 observent qu'au bout d'un recuit de 30 heures à 62000. Dans le procédé suivant l'invention (fig. 3 à 5), on n'obtient, lors du soudage de la première couche, qutune étroite zone à gros grain par suite d'un apport de chaleur réduit en choisissant par exemple une faible intensité de courant. Lors du soudage de la deuxième couche, l'apport d'énergie doit titre suffisamment important pour assurer une transformation en grains plus fins de la zone à gros grain initiale au moyen d'une zone d'influence de chaleur suffisamment profonde 7 de la deuxième couche. Le recouvrement des cordons individuels 6 de la couche suivante doit en outre entre suffisamment épais pour que ses zones d'influence de chaleur 7 s'étendent complètement sur les zones à gros grain. La présente invention est expliquée plus en détail cidessous à l'aide de l'exemple de réalisation suivant. La couche inférieure d'un placage austénitique est appui quée par soudage sur l'acier cité en premier plus haut au moyen d'une électrode en bande polarisée positivement et présentant une section transversale de 30 x 0,5 mm en utilisant une intensité de courant d'environ 220À, une tension d'environ 29 V et une vitesse de soudage d'environ 100 mm/mn avec un pré chauffage effectué à 12000 environ. En raison du faible degré de mélange avec la matière de base, obtenu dans ces conditions de soudage, on utilise une électrode en bande de la qualité x 2 CrNiSb 22 11.En tant que poudre, on utilise une poudre agglomérée à alliage au chrome de type connu qui, en association avec la bande de 30 x 0,5 mm, permet d'obtenir une exécution satisfaisante de cordons de soudure avec la très faible intensité de courant utilisée. Le recouvrement du cordon est d'environ 8 à 10 mm. Avant le début de l'application en forme de bande de la première couche, plusieurs cordons 8 (fig. 3) sont appliqués par le procédé manuel de soudage à l'arc électrique sur une largeur totale de 40 mm au moyen d'électrodes du type X 2 CrNiNb 24 13. Le premier cordon en bande 3a est alors ajout6, avec un recouvrement de 8 à 10 mm, à ce rechargement appliqué manuellement. Avant le soudage du dernier cordon en forme de bande 3b (fig. 5), plusieurs cordons 9 sont également appliqués manuellement et ce de manière que le dernier cordon en bande 3b recouvre la soudure adjacente 9 appliquée manuellement de 8 à 10 mm.Le premier 6a et le dernier cordon en forme de bande 6b de la couche suivante doivent recouvrir les deux zones appliquées manuellement d'au moins 25 mm, comptés chaque fois à partir du bord intérieur 10 des deux zones. La succession des soudures de la couche inférieure garantit que, dans les zones d'influence de chaleur Sa et 5b au bord extérieur du premier 3a et du dernier cordon en bande 3b, il n'existe pas de zone présentant des parties à gros grain transformé et non transformé juxtaposées. La couche suivante est soudée, avec un préchauffage à 1200C environ, au moyen d'une électrode en bande polarisée positivement et présentant une section transversale de 60 x 0,5 mm en utilisant une intensité de courant d'environ 710 A, une tension d'environ 29 V et une vitesse de soudage d'environ 160 mm/mn. L'électrode en bande est également de la qualité X 2 CrNiNb 22 11. On utilise une poudre alvéolaire fondue ne présentant pas de calcination de chrome et qui permet d'obtenir une surface de cordon particulièrement lisse. Le recouvrement du cordon à l'intérieur de la couche suivante est de 15 mm. Ainsi, on assure, dans les conditions de soudage données, une transformation sans faille en grains plus fins de la zone à gros grain située sous le placage. REVENDICATIONS 1 - Procédé de rechargement par soudage en plusieurs couches n'entra#nant pas de fissuration sous le placage et effectué au moyen d'électrodes en bande ou en fil par le procédé de soudage sous poudre protectrice sur des aciers faiblement alliés contenant du molybdène, du chrome, du nickel et du vanadium seul ou en combinaison, caractérisé en ce qu'il comporte deux phases de travail successives différentes dans la première desquelles on obtient, par apport de la quantité de chaleur au moins nécessaire pour réussir le soudage de la couche inférieure, une zone b structure à gros grain dans la matière de base d'une profondeur extrdmement faible et dans la deuxième desquelles on réalise, par apport d'une plus grande quantité de chaleur lors du soudage de la couche suivante, une transformation en grains plus fins au moyen d'un chauffage pénétrant dans la zone à gros grain de la matière de base. 2 - Procédé suivant la revendication 1, caractérisé en ce que la couche inférieure est soudée avec une intensité de courant très faible en utilisant une poudre de soudage qui, pour cette faible intensité de courant, permet une exécution impeccable du cordon de soudure. 3 - Procédé suivant la revendication 1, caractérisé en ce que le soudage de la couche suivante est également effectué avec un préchauffage de la matière de base. 4 - Procédé suivant l'une des revendications 1 d 3, caractérisé en ce que, lors de la deuxième phase de travail, la couche suivante est appliquée par soudage de façon que chaque fois le cordon suivant à l'intérieur de cette couche recouvre le cordon précédent suffisamment pour que la zone à gros grain située au-dessous de la couche inférieure soit recouverte entièrement par la zone d'influence de chaleur active du cordon de la couche suivante. 5 - Procédé suivant la revendication 4, caractérisé en ce que, lors de la deuxième phase de travail, la couche soit appliquée par soudage de façon que les cordons de soudure se recouvrent de 12 a' 18 mm. 6 - Procédé suivant l'une des revendications 1 L 5, caractérisé en ce que, dans les zones initiale et terminale de la pièce à plaquer, plusieurs cordons sont appliqués manuellement, en ce que, à la suite de ces cordons, sont appliques par soudure les cordons extérieurs, soudés en bande, de la couche inférieure de façon à obtenir un recouvrement de 8 b 10 mm et en ce que les cordons extérieurs de la couche suivante, soulés en bande, sont appliqués par soudage de façon A recouvrir d'au moins 25 mm les deux zones appliquées manuellement de la couche inférieure.