Brevet FR2226449A1 — publié le 19741115

La présente invention est relative a un procédé de traitement de tales ou pièces métalliques comportant une phase de soudage dont l'exécution peut être temporairement différées De tels traitements sont fréquemment appliqués à des tôles en acier ordinaire ou faiblement allié utilisées en construction navale. Dans les chantiers de construction, on est souvent dans l'o- bligation d'entreposer des tôles métalliques, pendant plusieurs mois, dans des conditions de corrosion particulièrement agressi ves (embruns) avant de pouvoir les mettre en oeuvre, en particulier avant de les souder, en cale sèche. Dans ces conditions, il est indispensable de revêtir ces tales, avant stockage, d'un produit anticorrosif dit "couche primaire" ou "primer" (ou encore soit "basic layer" soit "couche de fond"); ce qui présente de nombreux inconvénients lorsqu'on est par la suite amené à les souder par les méthodes actuelles de soudage à l'arc électrique et à les recouvrir d'une peinture définitive décorative ou protectrice. Ces inconvénients imposaient, jusqu'il y a peu, de procéder soit à un décapage préalable au chalumeau oxhydrique et/ou à un lavage aux acides (suivi d'un rinçage à l'eau de chaux), soit à un nouveau sablage ou grenaillage de la surface si l'on voulait obtenir des cordons de soudage convenables ou encore éviter la dégradation des peintures définitives. On s'est, des lors, attelé à des études systématiques de soudage à l'arc électrique de surfaces revttues de peintures antirouilles en vue d'améliorer les qualités des soudures obtenues; cette amélioration pouvant être recherchée en agissant soit sur les procédés et le choix des produits de revttement, soit sur les méthodes de soudage à appliquer à des revttements usuels. 1. Procédé et produits de revtement. De façon génerale, le revêtement des surfaces métalliques est utilisé, soit en vue de leur conférer des caractéristiques de dureté et de résilience suptrieures, soit en vue de protéger les métaux sous-jacents des effets de la corrosion par des avents divers (chimiques, thermiques, atmosphériques, etc... )Lorsqu'il s'agit de conférer a des pinces en acier ordinaire ou faiblement allié (tales, pièces usinées, charpentes, outils, etc...) des caractéristiques mecanilues supérieures sans recourir ?. la fabrication fort onéreuse de métaux alliés spéciaux - on procède généralement à leur rechargemgnt par des métaux nobles (Cr, W, Ti, Va, Nb...) ce qui procure également R ces pièces une tr bonne résistance a' ltoxydation. Ces revetenlents métalliques "durs", voire meme ces aciers spéciaux, outre qu'il ne arantissent pas toujoursune protection suffisante contre les corrosions chimiques (voir par exemple les aciers Corten dont l'emploi nu est déconseillé en atmosphère marine) sont d'un cotit prohibitif lorsqu'on ne vise qu'a assurer aux pièces métalliques une protection limitée dans le temps (quelques mois) comme c'est le cas pour les pièces en tales devant entre stockées avant leur mise en oeuvre ou leur vente : il faut alors entendre par bonne résistance à la corrosion : une protection efficace contre l'attaque par des agents naturels (atmosphériques, eau de mer, etc...) dont la présence es tnormale dans les conditions d'entreposage envisagées et ce pendant une durée allant de quelques jours à un an. L'expérience a montré que, quel que soit l'enduit utilisé, des épaisseurs de couche primaire de 30 à 40 Mu minimum étaient indispensables à cette fin. On a, dès lors, fait appel pour obtenir cette protection à diverses techniques et à divers produits de revetement. a) Dépôt de couches minces de métaux peu coûteux tels que Zn, PbZ Sn, etc... par les méthodes dites "électro-chimiques" ou thodiques" (galvanoplastie). Mais les aciers métallisés" obtenus de la sorte posent de nombreux problèmes lorsqu'on doit les souder : indépendamment des difficultés d'entretien le l'arc (limitant la vitesse de progression et le rendement horaire) qui proscrivent l'emploi des méthodes automatiques de soudage â l'arc et ne sont compensées que par la dextérité du soupeur, des précautions sont à prendre contre le dégagement de fumées d'oxydes de Zn (extracteurs de fumée, masques, etc...) - voir rapport E.N. Gregury du Welding Institute - d'autant plus dangereuses qu'on en est réduit à des méthodes manuelles. Enfin, ces revetements affectent les cordons de soudure obtenus de défauts métallurgiques tels que morsures, éclaboussures, porosités, etc... déjj signalés en 1969 dans le rapport de Mrs.PATEE and MONiOE du "Welding Research Council of the Engineering Foundation". b) Revttement des surfaces par des résines organiques naturelles ou de synthèse : t. naturelles : résines à base de gommes, d'huiles, de lin, de soya de tall, de bois, etc... Ces produits sont de moins en moins utilisés de nos jours. 2. de synthèse, tels que : -résines alkydes ou glyptals (brevet anglais n 1.288.536) -caoutchouc chloré et cyclisé, -résines polyvinyliques, polystyrèn s, -résines acryliques (brevet belge n 780.185) -résines phénoliques, aminoplastes, -urée-formol, mélamine formol, -résines silicones, -résines époxydes, polyuréthanes, polyesters (brevet belge 781.541) c) On s'est alors tourné vers des solutions "mixtes" par la for mulation de dispersions de poudres métalliques dans des liants appelées "primaires" (primers) dont on trouve des exemples dans de nombreux brevets américains tels que les brevets Nightingale ne 2.462.763 - 1.440.969 : Mac Donald -n 2.576.o45 - 2.509.875 Nordon n 2.576.308 ; Fischer n 2.510.108, Union Carbide n 1.467.564 etc... Des produits très efficaces au point de vue protection contre la corrosion ont ainsi pu être obtenus p en. particulier des "primers" riches en éléments métalliques et notamment en poudre de zinc et utilisant coamebase des fiants silicates ien poudre, en solution aqueuse ou en milieux solvants sous forme d\hydrplisats). Ces revêtements fournissent même des solutions partielles aux problèmes de soudabilité ainsi qu'en témoigne une synthèse présentée, en juin 1969 par le "Welding Research Council" (USA) dans le Welding Journal sous le titre "Effets des revêtements protecteurs sur la soudabilité d'aciers détermiéns (Effect of protective coating on waldability of selected steels). Cette syn thèse tout en concluant à la possibilité de souder manuellement à l'arc électrique des aciers revêtus de tels "primers" faisait cependant état de réserve quant à l'application du procédé en particulier - limitation des épaisseurs de revêtement (80 Mu) - exclusion des méthodes automatiques de soudage à l'arc électri que, a cause de la nécéssité d'ajuster constamment les paramè- tres de soudage d'où - limitation des vitesses de soudage (à quelques 40, 50 cm/m) - précautions à prendre pour faire échapper l'opérateur aux émissions de fumées nocives, 2.En suite de quoi, il fallut envisager l'adaptation des méthodes automatiques ou semi-automatiques de soudage 1 des surfaces revêtues de tels primaires ; c'est ainsi qu'on été propo sées entr'autres des méthodes de soudage par résistance (voir O.S. 2.104.88 ;Allemagne du 03.02.1971) et un procédé couvert par le brevct anglais 1.281.420 du 12.07.72 de soudage électrique de tôles en T au moyen d'au moins quatre électrodes opposées deux à deux (électrodes guidées et électrodes remorques) déposant sous flux et dans des conditions d'alimentation en courant et de déphasage convenables, des cordons superposés, sans défauts pour autant que la vitesse de soudage n'excède pas 60 cm/m lorsque l'épaisseur de "primer" est de 18,7 Mu.En poursuivant ces recherches dans les deux tIdimensionstt c'est-à-dire en multipliant les essais de soudage à l'arc électrique par les diverses méthodes automatiques actuellement en usage sur des "primers" de compositions variées, nous en sommes arrivés à un procédé caractérisé selon l'invention par la séquence des opérations ci-après 1. sablage ou grenaillage des tôles ou pièces. 2. Applications d'une couche primaire de 10 à 100 Mu a base de poudres métalliques, de graphite et de silicates minéraux en suspension dans des liants tels que des silicates alcalins en milieux aqueux ou organiques en milieu solvant. 3.Séchage à l'air libre ou par traitement thermique ne dépassant pas 1200 C jusqu'à stabilisation complète de la peinture. 4.Soudage à l'arc électrique après entreposage temporaire de quelques Jours à un an)- sans autre opération intermédiaire-par tous les procédés automatiques ou semi-automatiques. 5. Revêtement des pièces soudées par une peinture de finition après retouches des cordons de soudure et des parties voisines éventuellement endommagées. Ces essais nous ont permis d'obtenir - de façon inattendue d'ailleurs, - par emploi de 'Iprimers" de compositions particuliè res et d'une séquence opératoire bien définie - des cordons de soudure sains sur des pièces en aciers ordinaires faiblement ai- liés revtfues de couches primaires allant jusqu'à 100 Mu tout en maintenant une excellente protection anticorrosive du métal ( des essais de longue durée au brouillard salin et en exposi tion exterieure ont confire la bonne protection assurée par ces "primers" en atmosphère saline t industriel e). Ils ont été effectués fant par les méthodes haèituelles de soudage manuel que par les Procédés automatiues et semi-automa- tiques; en particulier par les méthodes décrites dns les brevets belges n0 603.366 (appareil Duomatic) n0 547.243 (procédé Arcos- arc), n 610.774 (fil Arcoshield) n 676.407 (procédé Arcmetal) et amérjicains n 2.909.650 - 2.909.778 (fils Innershield). Les résultats en sont présentés ci-après Essais n0 1. Sur des tôles d'acier sablées SA3 (normes suédoises), une couche de primer à base de silicate alcalin en solution aqueuse donnant un film sec contenant 93% de Zn métallique est appliquée au pistolet a air sous une pression de 3,5 kg/cm2 et séchée pendant sept jours à température ambiante (entre 15 et 25 C). Ces tales ont ensuite été soudées, sans traitem nt intermédiaires 1. Manuellement avec électrodes Ductilend 50, Facilend 130, S=a- valend B (marques déposées) 2. En semi-automatique avec fils Arcosarc 51 et 53 (marque dépo sée); Arcoshield 31-33 ou fil plein fin (procédé breveté). 3. A la machine "Duomatic" (brevetée) avec fil Arcosarc 51D sous C02. E procédés manuels : les cordons de soudure obtenus étaient de très bonne qualité jusqu'à des épaisseurs de "primer" de 100 Mu; a la "Duomatic" : paramètres de soudage : + 500 A, + 24 V, 70 cm/min de vitesse de progression, jusqu'à des épaisseurs de 50 microns. On a pu ensuite revêtir directement les tales de couches de finition : epoxy, polyuréthane, caoutchouc chloré, vinylique ou glycérophtalique offrant une excellente résistance à la corrosion. Essais ne 2. Sur des tales d'acier sablées SA3, une couche de primer à base de silicate alcalin en poudre (à dispersion aqueuse) donnant un film sec contenant 92% de Zn métallique et appliquée au pistolet 4o à air sous des pressions allant de 3,5 à 4 kg/cm2 et séchée pendant sept jours à température ambiante (15 à 250 C). Ces tales sont ensuite soudées, sans traitement intermédiaire : 1. Manuellement avec électrodes Facilend 1v0, Ductilend 50 et Navalend 15. 2. En semi-automatique avec fils Arcosarc 51 ou Arcoshield 31. 3. A la machine "Duomatic" avec fils Arcosarc 51 Do En procédés manuels, les cordons de soudure obtenus égaient de très bonne qualité jusqu'à des épaisseurs de "primer" de 80 microns; en semi-automatique jusqu'à 50 Mu et à la "uomatic" avec les mimes paramètres de soudage qu'aux essais n0 1, jusnutà des épaisseurs de 30 microns. Après retouche des cordons de soudure au "primer" initial, les tôles revttues de couches de finition glycérophtalique, vinylique, caoutchouc chloré, polyuréthane ou epoxy, ont présenté une excellente résistance à la corrosion aussi bien en ambiance saline et industrielle qu'en immersion prolongée. Essais n0 3. Sur des tales en acier sablées SA3, une couche de primer à base dtalkyl silicate en milieu solvant donnant un film sec contenant plus de 93% de Zn métallique est appliquée au pistolet à air sous des pression allant de 5 à 3,5 kg/cm2. Ces tôles sont ensuite soudées, sans traitement intermédiaire 1. Manuellement : électrodes Facilend 150 Ductilend 50 et Nava lend B. 2. En semi-automatique avec fils Arcosarc 51. 3. A la machine "Duomatic" avec fils Arcosarc 51 D (paramètres comme essais n0 1) En procédés manuels, les cordons de soudure obtenus sont de très bonne qualité jusqu'à des épaisseurs de 50 microns, en semi-automatique jusqu'a 50 microns et à la "Duomatic" jusqu'à 25 Mu. Les tôles revêtues ensuite de couches de finition glycérophtalique ou epoxy ont présenté une très bonne résistance a la corrosion en immersion prolongée. EVNDICTIONS. 1. Procédé de traitement de tôles ou pièces métalliques comportant initialement - un sablage ou grenaillage au degré SA3. - une application au pistolet sur lesdites pièces ou tales d'une couche, allant de 10 à 100 microns, de peinture primaire a base de poudres métalliques anti-rouille - de granulométries adéquates - dispersées dans un liant spécifique et additionnées - de poudres d'Al et/ou d'oxydes métalliques. - de graphite et de pigments usuels pris isolément ou en combinaison ; - et un sèchage à l'air libre. Procédé c a r a c t é r i s é e n c e q u e ces opérations initiales sont suivies, immédiatement ou après entreposage de plusieurs mois et sans autre traitement intermédiaire, d'opérations de soudage à l'arc électrique automatiques, semi-automatiques ou manuelles (Lorsque les épaisseurs de "primer" sont supérieures à 50 microns) et de revêtement par une peinture définitive compati ble avec la couche primaire. 2. Procédés suivant revendication I dans lesquels les granulome tries des poudrés métalliques vont de 0,5 à 25 microns. 3. Procédés suivant revendications 1 et 2 dans leqquels les liants spécifiques sont des silicates minéraux en solution aqueuse. 4. Procédés suivant revendications 1 et 2 dans lesquels les liants spécifiques sont des silicates organiques en hydrolisats. 5. Procédés suivant revendications 1 2, 3 ou 4 dans lesquels les pigments usuels sont des silicates minéraux.