Brevet FR2297688A1 — publié le 19760813

La présente invention se rapporte au soudage et a particulièrement pour objet un procédé de réglage pour Paramètres de cycles thermiques de soudage sous laitier électroconducteur, ainsi qu'un dispositif pour la mise en oeuvre de ce procédé. L'invention proposée peut être largement utilisée pour le soudage des constructions à parois ayant des épaisseurs importantes. Elle peut être appliquée avec un maximum d'efficacité à la fabrication des constructions soudées constituées d'aciers faiblement alliés normalisés et durcis par traitement thermique, et destinées à fonctionner à de basses températures (températures négatives). Le soudage sous laitier slectroconducteur est appliqué sur une grande échelle dans la fabrication des constructions de forte épaisseur. Dans les conditions du soudage sous laitier électroconducteur, le dégagement de la chaleur a lieu lorsque le courant traverse le bain de laitier. Cette chaleur est indspensable pour la fusion de l'électrode de soudage, des chanfreins de la pièce à souder et du flux. Cependan; une partie de cette chaleur se perd. Les pertes de chaleur sont constitués par la somme de la chaleur dissipée dans la masse de la pièce à souder et dans les sabots et des rayonnements de chaleur se produisant à partir de la surface du bain de laitier. La part la plus importante du bilan thermique du processus de soudage sous laitier électroconducteur (50fui) revient à la chaleur dissipée dans la masse de la pièce à souder.Dans ces conditions, le processus de soudage sous laitier électroconducteur s'accompagne d'un lent chauffage et refroidissement du métal des pièces à souder, de même que d'un temps prolongé de séjour de ce métal à une température dépassant la température A3 de recristallisation totale. Cela conduit à l'apparition et au développement d'une importante hétérogénéité de la structure des joints soudés et à une modification défavorable des propriétés mécaniques, ce qui se traduit par une baisse de la résistance à la rupture fragile et, pour les aciers à durcissem.ent par traitement thermique, par une perte d'endurance. A la lumière de ce çi vient autre dit, le domaine d'utilisation du soudage sous laitier électroconducteur est limité au soudage de constructions destinées à travailler à des températures positives, ou de constructions subissant ultérieurement une normalisation (traitement thermique à haute température). On procède à la normalisation en vue d'améliorer la structure et les propriétés mécaniques des joints soudés. Afin de réaliser ce genre de traitement thermique il est nécessaire de disposer de dispositifs de chauffage spéciaux tels que, par exemple, des fours d'encombrement important, Q d'accroStre le cycle de production. Tout cela rend plus conteuse la fabrication des constructions soudées. Dans certains cas, la normalisation donne lieu à des déformations inadmissibles, ce qui la rend impossible. Aussi, nombre de constructions soudées sont-elles fabriquées à l'aide de procédés de soudage moins efficaces, tels que le soudage automatique en plusieurs passes sous flux. Le soudage sous laitier électroconducteur des aciers durcis par traitement thermique produit un effet très défavorable sur le cycle thermique du soudage. En dehors d &num; a diminution de la résistance à la rupture fragile on constate que les joints soudés deviennent moins résistants et leur endurance accuse une baisse. La normalisation ultérieure desdits joints soudés ne peut pas autre réalisée étant donné le fait que le chauffage au-dessus de la température de revenu du métal de base lors du durcissement par traitement thermique s'avère impossible. C'est pourquoi, jusqu'à ces derniers temps, le soudage sous laitier électroconducteur pour la fabrication des constructions en acier durcis par traitement thermique n'était pas applicable. Afin d'assurer les propriétés indispensables des assemblages soudés en aciers durcis par traitement thermique, on a eu recours à la diminution de l'énergie courante lors du soudage à l'arc, ce qui a compliqué la technologie en augmentant le nombre de soudures. En réglant (en diminuant) la valeur de l'énergie courante lors du soudage automatique sous flux, il est possible de faire varier dans une certaine mesure les paramètres essentiels du cycle thermique de soudage, à savoir la vitesse de chauffage, la durée de séjour de l'acier au-dessus d'une température donnée, la vitesse de refroidissement et, donc, d'apporter des modifications favorables aux propriétés des joints soudés. Dans le soudage sous laitier électroconducteur il est pratiquement impossible de régler les paramètres des cycles thermiques en faisant varier les régimes de soudage. Actuellement on connais plusieurs méthodes permettant de perfectionner le soudage sous laitier électroconducteur en vue de réduire l'influence négative sur les propriétés des ~~ joints soudés. On connait un procédé de soudage électrique sous laitier électroconducteur, dans lequel, après le soudage sous laitier électroconducteur, on procède à une normalisation locale ou générale des joints soudés afin de leur conférer une résistance égale. Or, dans certains cas, surtout lorsqu'il s'agit de constructions en aciers durcis par traitement thermique, le traitement thermique à haute température s'avère impossible. On connaît un procédé de soudage sous laitier électroconducteur permettant de régler le cycle thermique en faisant appel, à cet effet, à un refroidissement associé (concomitant). Ce procédé prévoit que lors du soudage sous laitier électroconducteur on réalise un refroidissement forcé du joint soudé à l'aide d'un dispositif approprié comportant un sabot formiåoint, dans la partie inférieure duquel sont disposées plusieurs rangées de trous pour l'amenée d'un fluide de refroidissement. Il en résulte que le réglage des paramètres du cycle thermique et, par conséquent, des propriétés du joint soudé n'est possible -ue dans la phase de refroidissement à partir de la température minimale de 9500C, après l'apparition du métal chauffé d'en-dessous le sabot. En réalité, on ne peut régler qu'un seul paramètre du cycle thermique : la vitesse de refroidissement. Aussi ledit procédé et le dispositif pour sa mise en oeuvre présentent-ils des inconvéaients suivants 1. Le procédé ne permet pas de régler les paramètres du cycle thermique dans la phase de chauffage (vitesse de chauffage WH, durée t' de séjour du métal chauffé au-dessus de la température A3). 2. L'augmentation de l'intensité d'évacuation de la chaleur à partir du åoint soudé et l'accroissement de la vitesse de refroidissement de ce dernier ne sont possibles qu'après l'apparition du métal chauffé d'en dessous les sabots ; donc, le paramètre t" (temps de séjour du métal chauffé au-dessus de la température A3 lors du refroidissement) n'est pas, lui non plus, réglable. Les inconvénients en question conduisent au fait que la durée totale (t = t' + t") de séjour du métal chauffé au-dessus de la température A3 ne change pas sensiblement dans le procédé de soudage connu par rapport à la technologie courante de soudage sous laitier électroconducteur, car t' et t" restent pratiquement invariables. Cela conduit à une croissance très rapide des grains d'austénite et, par conséquent, à une réduction de la résilience, surtout celle du métal de la soudure et du domaine adjacent à la soudure dans la zone subissant l'effet thermique (ou zone d'influence thermique). De plus, le dispositif connu ne permet pas de réaliser le réglage des paramètres des cycles thermiques de soudage de certains domaines de la zone subissant l'effet thermique, et de différencier les vitesses de refroidissement suivant les intervalles de températures dans un domaine donné de la zone d'influence thermique. Cet inconvénient est surtout important pour l'acier durci par traitement thermique. Il existe également nombre de procédés de soudage sous laitier électroconducteur dans lesquels, simultanément avec les perfectionnements visant à améliorer les propriétés des joints soudés, on propose d'augmenter le rendement du processus de soudage. Parmi ces procédés il convient de mentionner la diminution de l'interstice de soudage, l'introduction supplémentaire d'un matériau d'apport en poudre dans le bain de laitier, l'augmentation de la vitesse d'amenée de l'électrode de soudage, le chauffage supplémentaire de l'électrode à partir d'une source de courant autonome, la régulation de la répartition de la chaleur et de la température dans le bain de laitier, l'utilisation, pour le soudage, de fils à souder de 5 mm de diamètre. Tout en augmentant de 1,5-2 fois la vitesse de soudage, les procédés indiqués ci-dessus contribuent à une réduction proportionnelle de la quantité de chaleur amenée au joint soudé, Cependant, lorsque la vitesse de soudage augmente de deux fois, l'énergie courante reste quand même å un niveau élève par rapport à la pratique habituelle de soudage. Par ailleurs, l'utilisation desdits procédés, appelés à perfectionner le soudage sous laitier électroconducteur, ne permet pas de faire varier les paramètres du cycle thermique dans des limites proches d'un niveau optimal en vue d'assurer l'homogénéité de la structure mécanique des joints soudés. Le but de la présente invention est d'éviter les inconvénients qui viennent d'être indiqués, Un autre but de la présente invention est d'améliorer la structure du métal de la soudure et de la zone subissant l'effet thermique, et aussi d'assurer des propriétés mécaniques pratiquement égales du joint soudé et du métal de base. Encore un autre but de la présente invention est d'assurer la possibilité d'utiliser le soudage sous laitier électroconducteur pour le soudage des aciers durcis par traitement thermique Parmi d'autres buts de la présente invention, il convient de noter celui de permettre de renoncer à la normalisation ultérieure des joints soudes. La présente invention a donc pour i jectif de créer un procédé de réglage de paramètres de cycles thermiques de soudage sous laitier électroconducteur, qui permettrait d'assurer des qualités pratiquement égales du métal de la soudure et de la zone d'influence thermique des joints soudés d'une part et du métal de base d'autre part. La solution consiste en ce que dans le procédé de réglage de parametres de cycles thermiques de soudage sous laitier électroconducteur, selon l'invention on refroidit simultanément toute la surface appartenant aux domaines de la zone d'influence thermique et limitée par les isothermes des températures de chauffage maximales se trouvant dans la plage de températures allant des températuies proches de la température de fusion à la température A de transformation austénite-perlite, ce refroidissement étant effectué de telle façon que la vitesse de refroidissement augmente à mesure que l'on s'éloigne des domaines de température de chauffage maximale, voisine de la température de fusion, et qu'on se rapproche des domaines de température A1 maximale. Conformément à la présente invention, le procédé de réglage de paramètres de cycles thermiques de soudage sous laitier électroconducteur assure : - des valeursprédéterminées des paramètres des cycles thermiques lors du chauffage et du refroidisseent, à savoir les vitesses de chauffage et de refroidissement, le temps de séjour du métal à une température dépassant la température de chauffage A3. - un refroidissement différencié de la zone subissant l'effet thermique ; - un niveau plus élevé d'homogénéité de structure mécanique du métal de la soudure et de la zone subissant l'effet thermique, et du métal de base. Le procédé conforme à l'invention permet de renoncer à la normalisation ultérieure des joints soudés réalisés par soudage sous laitier électroconducteur. Il devient possible de remplacer le soudage automa ue en plusieurs passes sous flux par un procédé de soudage sous laitier électroconducteur avec réglage des cycles thermiques; La reduction du nombre de soudures par rapport au soudage en plusieurs passes améliore les indices techniques et économiques de la production des constructions soudées. La mise en application du procédé proposé de soudage sous laitier électroconducteur, par exemple, pour la fabrication des appareillages pétrochimiques et de production de gaz, permet d'accroître de 3-4 fois le rendement du processus de soudage et de faire passer de 12% à 3 le nombre de défauts dans les soudures;; Il est avantageux que les domaines de la zone d'influence thermiques qui ont la mEme température maximale de chauffage soient refroidies, dans la gammes des températures d'a > .parition de la ferrite de structure libre, à une vitesse assurant la cessation de son apparition, et dans la gamme des températures de plus faible stabilité de l'austénite à une vitesse assurant la décomposition de l'austénite en composants de structure prédéterminés. ~ ~~ ~ Cela permet de réduire la teneur en phase ferritique de faible résistance dans la structure du joint soudé et d'augmenter la résistance dudit joint soudé.Le fait d'assurer la décomposition de l'austénite dans une zone prédéterminée permet d'obtenir les valeurs indispensables des propriétés mécaniques des joints soudés : résilience, caractéristiques de résistance, et ainsi de suite. Il est avantageux de créer les différentes vitesses de refroidissement dans les domaines du métal de la soudure et de la zone d'influence thermique en les traitant simultanément par des agents de refroidissement ayant différents coefficients de transmission de la chaleur (échange thermique) ou en modifiant le débit duauide de refroidissement. Cela permet d'assurer les relations voulues entre les valeurs absolues des vitesses de refroidissement afin d'obtenir la formation de produits de composition homogène lors de la décomposition de l'austénite pendant le refroidissement conformément au cycle thermique du soudage. En vue de mettre sn oeuvre le procédé de soudage conforme à la présente invention, dans un dispositif comportant un sabot forme-joint, muni de canaux d'amenée d'un fluide de refroidissement à l'intérieur dudit sabot et relié à un mécanisme d'entraneoeent assurant son mouvement de translation, ce sabot forme-joint étant équipé de tuyères ayant des canaux d'amenée du fluide de refroidissement à l'intérieur desdites tuyères et de buses pulvérisant le fluide de refroidissement sur les-domaines de la soudure et de la zone subissant l'effet thermique, selon l'invention les tuyères sont fixées sur les deux faces latérales du sabot forme-joint, alors que les buses des tuyères sont réalisées de façon à ce que le fluide de refroidissement sortant de ces buses refroidisse toute la surface appartenant au domaines du métal de la soudure et de la zone d'influence thermique et limitée par les isothermes des températures maximales de chauffage dans la gamme allant des températures voisines de la température de fusion à la température A1. Cela assure l'optimisation de tous les paramètres essentiels de la phase de chauffage et de refroidissement des cycles thermiques de soudage sous laitier électroconducteur (vitesse de chauffage et de refroidissement, temps de séjour au-dessus de la température A3 lors du chauffage et du refroidissement) afin d'obtenir lors du soudage la plus haute homogénéité mécanique et de structure des joints soudés et du métal de base. Il est avantageux de réaliser sur les faces latérales et sur la face inférieure du sabot des bossages à l'intérieur desquels sont ménagés des canaux assurant le passage du fluide de refroidissement du sabot vers les tuyères et destinés à la fixation des tuyères. Cela permet de relier entre eux les canaux d'amenée de fluide de refroidissement du sabot et des tuyères, et de faire passer dans les tuyères le fluide de refroidissement, par exemple l'eau, après son passage à travers les sabots. La tempdrature de l'eau traversant les sabots devient plus élevée, ce rui permet d'obtenir différentes vitesses de refroidissement dans les domaines de la zone subissant l'effet thermique. D'autres caractéristiques et avantages de l'invention seront mieux compris à la lecture de la description, qui va suivre, d'un exemple de réalisation non limitatif illustré par les dessins annexés, dans lesquels : - la figure 1 représente les courbes de répartition de la température maximale de chauffage et de la vitesse de refroidissement le long de la zone d'influence thermique, lesdites courbes étant caractéristiques du procédé de réglage de paramètres de cycles thermiques de soudage sous laitier lectroconducteur lorsque la formation de la soudure est rcalisée au moyen de deux sabots - la figure 2 représente une vue schématique illustrant la disposition relative des chanfreins des pièces à souder, des sabots forme-joints, des tuyères, selon l'invention, lorsque la soudure est formée à l'aide de deux sabots (vue de face) - la figure 3 représente une vue scliemartiqua illustrant la disposition relative des chanfreins des pièces à souder, des sabots forme-joints, des tuyères, selon l'invention, lorsque la formation-de la soudure est formée à l'aide de deux sabots (vue en plan) ;; - la figure 4 représente les courbes de répartition de la température maximale de chauffage et dqLa vitesse de refroidissement le long de la zone subissant l'effet thermique , lesdites courbes étant caractéristiques du procédé de réglage des paramètres des cycles thermiques du soudage sous laitier électroconducteur, lorsque le soudage sous laitier électroconducteur, a lieu après un resoudage unilatéral prélipinaire et la formation de la soudure s'effectue avec un seul sabot ;; - la figure 5 représente une vue schématique illustrant la disposition relative des chanfreins des pièces à souder, du sabot forme-joint, des tuyères, selon l'invention, lorsque le soudage sous laitier électroconductéur est réalisé après un resoudage unilatéral préliminaire et la formation de la soudure se fait à l'aide d'un seul sabot (vue de face) ;; - la figure 6 est une vue schématique illustrant la disposition relative des chanfreins des pièces à souder, du sabot forme-joint, des tuyères, selon l'invention, lorsque le soudage sous laitier électroconducteur est réalisé après un resoudage unilatéral préliminaire et la formation de la soudure est obtenu à l'aide d'un seul sabot (vue en plan) - la figure 7 represente le schéma de disposition relative des chanfreins du métal de base avant le soudage - la figure 8 montre les courbes du cycle thermique pendant le soudage sous laitier électroconducteur réalisé suivant le procédé courant et le procédé objet de la présente invention - la figure 9 représente une vue de face du dispositif pour la mise en oeuvre du procédé de réglage de paramètres de cycles thermiques de soudage sous laitier électroconducteur, selon l'invention - la figure 10 représente une vue en élévation du dispositif pour la mise en oeuvre du procédé de réglage de paramètres de cycles thermiques de soudage sous laitier électroconducteur, selon l'invention ; - la figure Il représente une vue en plan z dispositif pour la mise en oeuvre du procédé de réglage de paramètres de cycles thermiques de soudage sous laitier électroconducteur, selon l'invention ; - la figure 12 représente une vue en axonométrie du dispositif pour la mise en oeuvre du procédé de réglage de paramètres de cycles thermiques de soudage sous laitier électroconducteur conforme à la présente invention. Le réglage des paramètres des cycles thermiques du soudage sous laitier électroconducteur, selon l'invention, se fait gracie à l'évacuation efficace de la chaleur à partir du métal de la zone d'influence thermique, et de la soudure directement pendant son chauffage et son refroidissement, le réglage de la vitesse et/ou de l'intensité d'évacuation de la chaleur s'effectuant de façon que la vitesse de refroidissement (courbe 1 de la figure 1) s'éccroissent à mesure que baisse la température maximale de chauffage (courbe 2). La figure 1 montre le graphique de variation de la vitesse de refroidissement (courbe 1) en fonction de lteloignement par rapport à l'axe de la soudure 3 (figure 2) et le graphique de variation de la température maximale de chauffage (courbe 2) en fonction de l'éloigaement par rapport à l'axe de la soudure 3. La distance en mm par rapport à la soudure 3 est portée en abacisses, tandis que la température en CC et la vitesse de refroidissement en degrés/s sont portées en ordonnées. La lettre T désigne la température de fusion du métal de base 4. La valeur indispensable de la surface refroidie du joint est soudé est déterminée par l'isotherme 5 (figure 2) des température maximales de chauffage, égales à la température A1. La température A1 correspond à la transformation austénite-perlite. La position de ladite isotherme 5 pour le métal de base 4 de la pièce à souder peut être déterminée à l'aide de toute méthode connue permettant de fixer la température (en ~ utilisant, par exemple, un couple thermo-électriue débitant sur un oscillographe, des éléments thermométriques, etc.). Que la zone de refroidissement soit limitée par l'isotherme S des températures maximales correspondant à la température A1, s'explique par le fait que c'est justement dans les domaines de la zone d'influence thermique qui présentent la température maximale de chauffage dans la gamme de températures T-A1 que se produisent les modifications les plus défavorables de la structure et des propriétés de l'acier. Le procédé de réglage des paramètres des cycles thermiques selon l'invention, permet d'effectuer le réglage des paramètres des cycles thermiques de soudage tant dans la phase de refroidissement que dans la phase de chauffage, en assurant entre ces phases des corrélations prédéterminées. Il devient possible d'apporter des modifications dans les transformations de structure (la totalité de dissolution de la phase carbure dans l'austénite et le degré de son homogénéisation) se produisant lors du chauffage afin d'obtenir, après le refroidissement, des produits finement dispersés de composition homogène, résultant de la décomposition de l'austénite. Le champ de température non uniforme du soudage, de meome que la présence des transformations polymorphes dans l'acier conduisent au fait que dans la zone du joint soudé subissant l'effet thermique on distingue au moins deux domaines caractéristiques en ce qui concerte leum propriétés : un domaine de recristallisation totale et un domaine de recristallisation incomplète. Dans le domaine de recristallisation totale (limité par l'isotherme 6 des températures maximales A) , surtout au-dessus de la température de début de croissance intense des grains d'austénite, on constate des modifications de la structure et des propriétés du métal de base qui se produisent très brusquement. Ces modifications conduisent à une diminution de la plasticité et de la résilience par suite de la croissance des grains, du surchauffage et de a trempe complète ou partielle ; elles sont à l'origine de la fissuration froide, etc. La température correspond soit aucommiencement de l'apparition de la ferrite à partir de l'austénite lors du refroidissement, soit à la fin de la dissolution de la ferrite dans l'austénite lors du chauffage. Les modifications de structure se produisant dans le domaine de recristallisation incomplète (limité par les isothermes 6 et 5 des températures maximales A3 et A1) conduisent à une perte d'endurance dans la zone de soudage subissant l'effet thermique. L'effet de perte d'endurance se fait surtout sentir lorsqu'il s'agit du soudage de l'acier durci par traitement thermique. La perte d'endurance provoque des défauts d'homognéité mécanique et affaiblit le joint soudé en réduisant l'efficacité du traitement thermique en tant que moyen permettant d'obtenir une combinaison favorable des propriétés de l'acier : hautes endurance et résilience associées à une plasticité suffisante. La comparaison des vitesses de refroidissement des différents domaines de la zone d'.influence thennicue, effectuée avec l'acier durci par traitement thermique, a démontré que pour obtenir un joint soudé d'égale endurance leurs valeurs doivent être différentes. Si la température maximale de chauffage d'un domaine de la zone subissant l'effet thermique baisse, il convient d'augmenter dans une mesure correspondante les vitesses de refroidissement. Le procédé objet de l'invention assure différentes vitesses de refroidissement des domaines de la zone subissant l'effet thermique. C'est ainsi que le refroidissement se fait de façon que la vitesse de refroidissement augmente à mesure cu'on s'éloigne des domaines à température de chauffage maximale voisine de la température de fusion et qu'on se rapproche des domaines à température maximale A1 Pour que la réalisation du procédé conforme à l'invention soit plus aisée, toute la zone à refroidir est divisée en plusieurs domaines dont l'intensité de refroidissement est différente. Dans le sens perpendiculaire à l'axe de la soudure~3, la zone subissant lteffet thermique est divisée en deux domaines.Le premier desdits domaines est limitée par les isothermes des températures de chauffage s*oimaleso arR à- des températures- proches de la température de fusion à la température A3. Le second domaine est limité par les isothermes des températures maximales comprises entre A3 et A1. La valeur de la vitesse de refroidissement de chacun desdits domaines sera différente dans chaque cas concret de mise en oeuvre du procédé de soudage et dépendra de la composition chimique des aciers à souder, des exigences en ce qui concerne les propriétés mécaniques du joint soudé, etc. La valeur de la vitesse de refroidissement est déterminée par des études préliminaires portant sur la soudabilité des aciers à l'aide de tout procédé connu.Cependant, dans tous les cas, la vitesse de refroidissement du domaine limité par les isothermes des températures maximales de chauffage allant des températures voisines de la température de fusion à la température A3 est plus élevée que la vitesse de refroidissement du domaine limité par les isothermes 6-5 des températures maximales comprises entre A et Al. Ainsi, grâce au procédé de réglage des paramètres des cycles thermiques, conforme à l'invention on réalise la décomposition de l'austénite qui se déplace et quitte les domaines indiqués précédemment pour passer dans une zone prédéterminée de transfofmations. Cela permet d'obtenir la meilleure homog heitd mécanique et de structure des joints soudés et du métal de base au cours du soudage sous laitier électroconducteur L'analyse des diagrammes anisothermiques de décomposition de l'austénite, construits en tenant compte des conditions de chauffage et de refroidisseent caractéristiques pour le soudage, a démontré qu'il existe une réserve supplémelltaire pour le réglage des propriétés d'un domaine précis de la zone subissant l'effet thermique. C'est ainsi que d'après le diagramme anisothermique de décomposition de l'austénite dans le domaine de recristallisation incomplète on constate l'apparition abondante d'une phase de faible résistance, telle viue la ferrite de structure libre, qui se trouve dans une grande mesure à l'origine de la perte d'endurance des aciers durcis par traitement thermique.Il est clair que si la vitesse de refroidissement à l'intérieur de la gamme de températures d'apparition de la ferrite de structure libre stélteve à un niveau permettant d'éviter dans la structure l'apparition de ladite ferrite, on arrive à exercer une influence favorable sur les propriétés d' endurafleedu domaine subissant la perte d'endurance. Par ailleurs, les domaines de la zone d'influence thermique sui ont la même température maximale de chauffage sont refroidis à des vitesse8 différentes dans la plage de temperatute de plus faible stabilité de l'austénite. La plage de température provoquant l'apparition de la ferrite de structure libre est déterminée d'après les diagrammes anisothermiques de décomposition de l'austénite, construits pour un acier choit en tenant compte des conditions de chauffage et de refroidissement caractéristiques pour le soudage. Dans cette plage de température la vitesse de refroidissement doit avoir une valeur permettant d'éviter l'apparition de la ferrite de structure libre. La gamme de températures de la plus faible stabilité de l'austénite est déterminée à l'aide des mêmes diagrammes de sa décomposition. La vitesse de refroidissement à l'intérieur de cette gamme de temnératures doit assurer la décomposition de l'austénite en éléments de structure prédétermin s. Pour l'acier faiblement allié contenant, rar exemple, environ 0,090,14a!V' de carbone, la gamme de températures de la plus faible stabilité de l'austénite varie de 600 à 5000C et la vitesse recommandée de refroidissement dans cette gamme de températures est de l'ordre de 5-15 degrés/s. Les valeurs des paramètres des cycles thermiques indispensables au point de vue de l'homogénéité mécanique et de structure peuvent autre obtenus grâce à l'utilisation de fluides de fefroidissement axant différents coefficients de transmission de la chaleur. Il est possible d'employer un seul fluide à condition de régler son débit. Le procédé objet de l'invention permet d'exercer une influence favorable sur la structure et les propriétés non seulement de la zone du métal de base 4 soumises à l'influence thermique, mais aussi du métal de la soudure 3. A cet effet, on prévoit un refroidisseff,ent associé (coneomitant > et reglé --- du métal de la soudure 3 faisant son apparition derrière le sabot 7. Lors du soudage il est nécessaire d'obtenir une homogénéité de la structure et des propriétés dans toute l'épaisseur du joint soudé. Ceci est surtout important s'il s'agit du soudage d'un métal de grande épaisseur. Aussi le procédé faisant l'objet de l'invention pré+nit-il la possibilité de refroidir le métal de base des deux côtés, comme on le voit sur la figure 3. Il est possible d'employer une autre variante de réglage des paramètres des cycles thermiques du soudage sous laitier électroconducteur (figures 4, 5, 6) qui peut être largement utilisée pour le soudage des bouts circulaires des appareils. Cette variante consiste à réaliser un resoudage unilatéral préalable. La courbe 8 de répartition de la température maximale de chauffage et la courbe 9 de répartition de la vitesse de refroidissement le long de la zone ~d'influence thermique sont caractéristiques pour ledit procédé de soudage sous laitier électroconducteur et apparaissent à la figure 4. L'utilisation du resoudage unilatéral préalable lors du soudage sous laitier électroconducteur des bouts circulaires des appareils à parois épaisses est connue depuis longtemps dans la fabrication du matériel pour l'industrie de pétrole. Le resoudage peut satyre réalisé par soudage automatique sous flux, par soudage automatique sous gaz protecteur ou par tout autre procédé analogue de soudage. Le nombre de soudures de fond 10 (fifre 6) réalisées par soudage automatique doit autre choisi de manière à inviter les brdlures de part en part du métal de base lors de la formation de la soudure 3 par soudage sous laitier électroconducteur, Sur les chanfreins destinés au soudage de plaques de métal de base 4, on réalise une facette 11, comme il ressort de la figure 7. D'autres modes de réalisation de cette facette sont possibles.On réalise la facette il de façon telle qu'il reste, suivant l'épaisseur du métal de base 4 à souder, une partie 12 de 5-7 mm destinée au resoudage préalable par tout procédé connu. Après Itassemblage des bouts on fait un resoudage bilatéral du joint constitué en réalisant, si nécessaire, plusieurs soudures de fond 10. Dans le cas du soudage de bouts circulaires, les soudures de fond 1G se trouvent plus près de la surface intérieure du produit. Une fois le resoudage préalable terminé, on procède au soudage sous laitier électroconducteur en formant la ordure 3 d'un seul coté. Le réglage des paramètres des cycles thermiques du soudage sous laitier électroconducteur lorsqu'on a recours au resoudage unilatéral préalable se fait de façon similaire à la première variante de réalisation. Là aussi, la valeur totale de la surface à refroidir du joint soudé est limitée par l'isotherme 5 correspondant à la température A1 maximale. La surface que l'on doit refroidir se divise ici aussi en plusieurs domaines refroidis à des vitesses différentes. La vitesse de refroidissement (courbe 9, figure 4) croit à mesure rue l'on s'éloigne des domaines ayant la température de chauffage maximale, voisine de la température de fusion, et qu'on se rapproche des domaines ayant la température A1 maximale. Les limites de ces domaines sont choisies suivant le principe décrit précédemment. Pour le reste, le processus de soudage sous laitier électroconducteur se déroule d'une manière analogue. Il convient de signaler que pour des tôles relativement minces (par exemple de tordre de 40 mm) ou pour l'acier à profondeur de trempe élevée, il est possible d'utiliser le refroidissement unilatéral du côté de la soudure de fond 10. La mise en oeuvre du procédé proposé de réglage des paramètres des cycles thermiques du soudage sous laitier électroconducteur, est expliquée, dans ce qui suit, à l'aide d'un exemple de réalisation non limitatif, relatif au resoudage préalable d'un joint soudé. L'efficacité du procédé est vérifiée avec les aciers normalisés B (C=0,14 ; Mn=1,1 Si=0,58 ; P=0,016 ; S=0,023) et C(C=O,09 ; Ma=1,57 ; Si=0,57 ; P = 0,023 ; S=0,032) de 40 mm d'épaisseur. La faible épaisseur de l'acier a rendu possible l'utilisation d'un système unilatéral de refroidissement du joint soudé. Un mélange eau-air a été utilisé pour le refroidissement. Le tableau 1 ci-dessous indique les régimes de soudage et les paramètres de refroidissement. Le refroidissement associé (concomitant) appliqué conformément au schéma mis au point, a permis d'apporter des modifications importantes dans les valeurs des paramètres essentiels des cycles thermiques du soudage sous laitier électroconducteur. TABLE#U 1 Régime de soudage Paramètres de refroidissement N N Procédé de soudage Courant Tension Vitesse Vitesse de Diamètre Pression Débit à travers A V d'amenée sou du fil d'air la tuyère du fil soudage élec- kg/cm2 électrode m/h trode, Eau Air m/h mm 1/min m3/min 1 Soudage automa tique sous flux a)première passe 600-500 (32-34) 52 18,5 5 - - b)deuxième passe 900-950 (34-36) 74 18,5 5 - - c)troisième passe 1200-1250 (38-40) 103 18,5 5 - - 2 Soudage sous laitier élec- 800-850 (43-43) 150 - 5 3-5 1,1-1,5 0,004 troconducteur La figure 8 est un graphique de comparaison des cycles thermiques dans le domaine adjacent à la sodure (Tmax=1300 C) obtenus lors du soudage sous laitier électroconducteur en adoptant le procédé courant (courbe 13) et le procédé conforme à l'invention (courbe 14) de soudage d'un acier de 40smm d'épainseur. On entend par procédé courant le procédé de soudage sous laitier électroconducteur sans réglage des paramètres des cycles thermiques. Sur la figure 8, l'axe des abscisses représente le temps en secondes, et l'axe des ordonnées, la température en OG, Le graphique de la figure 8 montre que, par rapport au procédé courant, le soudage sous laitier électroconducteur assure une élévation de la vitesse de chauffage (NYH) de 8 å 12 C/s dans la plage de- températures allant de A3 à T ; le temps de séjour au-dessus de la température A3 baisse et passe, lors du chauffage, de 45 (t'1) à 35 secondes (t'2), et lors du refroidissement, de 140 (tel) à 42 secondes (t"2) ; la vitesse de refroidissement dans la plage de températures de plus faible stabilité de l'austénite (Tref = 6000-500oC) augmente de 10 fois et atteint 7-8 OC/s. Le tableau 2 ci-dessous donne les résultats d'essais des propriétés mécaniques des joints soudés de l'acier B, obtenus par le procédé de soudage électrique sous laitier avec réglage des paramètres des cycles thermiques et par le procédé courant. TABLEAU 2. Propriétés mécaniques des joints soudés N N Acier Procédé Limite de Angle Résilience, kgm/cm2, aux températures d'essais de résistance, de suivantes (en C) soudage kg/mm2 pliage, Endroit de +20 -20 -40 -60 -70 degrés l'essai 1 A Procédé courant 53 125 centre de la soudure 15,5 1,8 1,7 zone adjacente à la soudure 11,8 1,5 1,0 Procédé avec Centre de la réglage des soudure 14,5 11,1 2,4 cycles thermiques Zone adjacente à la soudure 14,5 10,2 3,4 2 B Procédé Centre de la courant soudure 13,0 3,7 2,0 - 1,3 zone adjacente à la soudure 7,7 2,8 1,7 - 0,8 Procédé avec réglage des Centre de la cycles soudure 15,2 13,7 9,3 7,3 thermiques Zone adjacente à la soudure 13,7 7,7 5,1 4,3 Valeur minimales Au niveau des propriétés des limites mécaniques des de résistance 60 5,0 - 2,5 2,0 joihts soudés du métal de qu'il fallait base assurer Lors du soudage par le procédé courant, le domaine adjacent à la soudure et la soudure elle-eue, essayés aux basses températures, se caractérisent par une résilience de valeur sensiblement moins importante que les valeurs normalisées pour lemétal de base. La variante de soudage avec réglage des cycles thermiques assure une résilience du domaine adjacent à la soudure et du métal de base dépassant les valeurs normalisées pour le métal de base à toutes les températures d'essai. Pour l'acier B, l'étude de la structure du domaine adjacent à la soudure aans. la zone subissant l'effet thermique a démontré qu'avec le procédé courant de soudage sous laitier électroconducteur cette structure se distingue par de gros grains avec un réseau grossier de ferrite aux interfaces des grains, Les modifications des paramètres des cycles thermiques lors du soudage avec refroidissement associé (concomitant) conduisent i la suppression pratiquement totale de la ferrite en excès aux interfaces des grains d'austénite et à l'augmentation de la teneur en perlite et bainite dans la structure de l'acier B. Des modifications analogues ont lieu dans la structure du métal de la soudure. Les résultats indiqués ci-dessus sont confirmés par les données des recherches portant sur la structure et les caractéristiques mécaniques des joints soudés en acier C faiblement allié normalisé. Ainsi, la réalisation du procédé de réglage des paramètres des cycles thermiques du soudage sous laitier électroconducteur, selon l'invention, permet d'assurer un ensemble de propriétés mécaniques nécessaires sans normalisation ultérieure des joints soudés. La mise en oeuvre du procédé conforme à l'invention se fait à l'aide d'un dispositif dont le schéma est donné sur les figures 9, 10, 11, 12. Le dispositif destiné à la mise en oeuvre du procédé de réglage des paramètres des cycles thermiques du soudage sous laitier électroconducteur se présente sous forme d'un sabot forme-joint 7 (figures 2, 3, 5, 6, 9-12) portant des tuyères 15 prévues pour la pulvérisation d'un liquide de refroidissement. Si la formation de la soudure 3 s'effectue des deux cotés suivant l'épaisseur du métal dé base 4 de la pièce à souder, on fait appel à deux sabots 7 qui se font face. Les sabots 7 sont destinés à retenir le bain de laitier 16 (figures 2, 5, 10) et le bain de métal 17 et à former la soudure 3. Dans le corps des sabots 7 sont ménagés des canaux 18 servant pour amener le fluide de refroidissement. Les sabots 7 sont reliés à un mécanisme d'entrarnement pour leur translation (non représenté sur les figures). Les tuyères 15 sont montées sur les faces latérales. du sabot 7 et en dessous du sabot 7. Les tuyères utilisées sont du type à fente. Le corps des tuyères 15 comporte des canaux 19 servant à amener le fluide de refroidissement dans les tuyères 15 communiquant avec les fentes 20 destinées à pulvériser le fluide de refroidissement. Chaque fente 20, du c8té de la surface du mental de base 4 à refroidir, est munie d'une buse 21 effectuant la répartition du fluide de refroidissement sur la surface à refroidir du joint soudé. Les .uses de pulvérisation 21 sont réalisées de façon à ce que le fluide de refroidissement sortant desdites buses refroidisse toute la surface appartenant aux domaines du métal de la soudure 3 et de la zone d'influence thermique et limitée par les isothermes des températures maximales de chauffage dans la plage de températures allant des températures voisines de la température de fusion à la température A1. La configuration de l'orifice de sortie des buses 21 correspond à la forme des isothermes des températures de chauffage maximales. Cette configuration des buses 21 de pulvérisation contribue à une meilleure répartition du fluide de refroidissement sur toute la surface à refroidir. Les dimensions des tuyères 15 et leur nombre sont déterminés en fonction de la surface à refroidir et du nombre de domaines sur lesquels on doit créer des vitesses différentes de refroidissement0 Comme il a été dit précéde.lLent, pour si.-plifier la réalisation du procédé, la surface 1 refroidir csi divisee en deux domaines limités par les isothermes des températures nIxirales de chauffage dans les plages de températures T-A3 et A3-A1. C'est pourquoi chaque face latérale et la face inférieure du sabot 7 portent deux rangées de tuyères 15. Les tuyères 1 1) de la première rangée (a partir de la face du cabot 7) sont destinées à refroidir la surface limitée par les isothermes T-A3. Les tuyères 15 de la deuxièa- rangée sont prévues pour refroidir la surface liirîtée par les isothermes 6-5 (figures 2,5) A3-A1. De plus, cornwè indiqué précédernment, il est nécessaire d'assurer des vitesses différentes de refroidissement par rapport aux différentes plages de températures provoquant des modifieations de structure dans le domaine ayant la même température de chauffage. Par ailleurs, les tuyères 15 montées sur les faces latérales du sabot 7 sont divisées en deux groupes suivant le sens de déplacement du sabot 7. Le premier groupe de tuyères 15, situé dans la partie supérieure du sabot 7, crée les vitesses nécessaires de refroidissement dans la plage de températures provoquant l'apparition de la ferrite de structure libre. Le second groupe de tuyère 15 , placé directement derrière le premier groupe, crée les vitesses nécessaires de refroidissement dans la plage de températures de plus faible stabilité de l'austénite. Pour la fixation des tuyères 15 aux faces latérales et inférieures du sabot 7, sont prévus des bossages 22 de forme rectangulaire. Ces bossages 22 comportent des canaux 23 (figure 10) reliant les canaux 18 et 19 destinés à amener le fluide de refroidissement dans le sabot et les tuyères. Le processus de soudage sous laitier électroconducteur avec réglage du cycle thermique s'effectue de façon suivante. En faisant fondre le flux granulé replissant l'espace entre les chanfreins du métal de base 4 et les sabots 7 appliqués étroitement contre la surface de la pièce à souder, on obtient un bain de laitier 16 (figures 2, 5, 10). La fusion du flux se fait àl'aide d'un arc apparaissant pendant la première triode du soudage entre le métal de base 4 et le fil électrode 24. A 'r' s la fusion d'une certaine quantité de flux, l'arc est Shunté par le laitier fondu et s'éteint. La chaleur du'gagée par le laitier provoque la fusion des chanfreins du métal de base 4 et du fil électrode 24 qui est amené dans le bain de laitier 16 à une vitesse égale à la vitesse de sa fusion. Le métal fondu de l'électrode et le métal fondu de base coulent au fond du bain de laitier 16 formant le bain de métal 17. A mesure que la source de chauffage s'éloigne, on constate une cristallisation du métal dans le bain métallique 17. En vue de régler les paramètres du cycle thermique du soudage sous laitier électroconducteur et, par conséquent, les propriétés des Joint s soudés, le dispositif de ~ ~~- refroidissement (l'ensemble des tuyères 15 à fentes) est monté sur les faces latérales du sabot 7. Le fluide de refroidissement amené dans les tuyères à l'aide de flexibles (tuyaux) d'eau et d'air, traverse la fente 20 pour atteindre le métal. Le débit du fluide de refroidissement est enregistré par des appareils (tels que des compteurs à liquides, des manomètres). Le dispositif de réglage des paramètres des cycles thermiques se met en fonctionnement simultanément avec le système de déplacement du sabot 7 le long de la pièce. Le fluide de refroiissement est un mélange air-eau. L'air est amené dans les tuyères 15 sous une pression de 3-5 kg/cm2, se mélange avec l'eau en formant un mélange finement dispersé et facilite la pulvérisation de l'eau sur la surface à refroidir. L'eau et l'air sont amenés par des flexibles séparés dans les canaux 19 d'amenée du fluide de refroidissement dans les tuyères. En empruntant ces canaux l'eau et l'air pénètrent dans les tuyères 15 où se fait leur mélange finement dispersé. Ledit mélange arrive à travers les fentes 20 dans les buses de pulvérisation 21 des tuyères 15 et, en sortant desdites buses est pulvérisé directement sur la surface à refroidir du joint soudé. Les valeurs nécessaires des vitesses de refroidissement peuvent autre obtenues par plusieurs procédés. Il est possible, par exemple, de régler le débit du fluide de refroidissement parvenant dans les tuyères 15. Quand le débit du fluide de refroidissemient S'accroît, l'intensité de dissipation de la chaleur augmente, ce qui conduit à un accroissement de la vitesse de refroidissement. Il est possible d'employer un fluide de refroidissement à différents coefficients de transmission de la chaleur. Dans ce cas, on peut utiliser un même fluide de refroidissement mais avec des températures de départ différentes. Dans le dispositif conforme à l'invention, cette condition est remplie de la manière suivante. Pour obtenir le fluide de refroidissement, amené dans les tuyèras--i-- iitilise liteau après son passage à travers les sabots 7, ce qui élève sa température à 30-40 C. A cet effet dans le dispositif conforme à l'invention, les canaux 18 amenant le fluide de refroidissement dans le sabot sont reliés, à l'aide des canaux 23 ménagés dans les bossages 22 du sabot 7, aux canaux 19 de la tuyère supérieure du premier groupe se trouvant dans la rangée proche du sabot 7.Cela permet d'assurer des vitesses de refroidissement différentes tant pour les diverses plages de températures correspondant aux modifications de structure dans les domaines ayant la mme température maximale de chauffage, que pour les domaines ayant différentes températures maximales de chauffage et faisant partie de la zone d'influence thermique. Ainsi, grâce à l'utilisation du dispositif conforme à l'invention, il devient possible, lors du soudage sous laitier électroconducteur, d'obtenir des paramètres prédéterminés das cycles thermiques du soudage, ces paramètres étant de valeur optimale dans chaque domaine précis de la zone d' influence thermique, ce qui contribue à la formation de structures se distinguant par un ensemble de propriétés mécaniques favorables. Bien entendu, l'invention n'est nullement limitée aux modes de réalisation décrits et représentés qui n'ont été donnés qu'à titre d'exemple. En particulier, elle comprend tous les moyens constituant des équivalents techniques des moyens décrits ainsi que leurs combinaisons, si celles-ci sont exécutées suivant son esprit et mises en oeuvre dans le cadre des revendications qui suivent. REVDICATI0NS 1. Procédé de réglage de paramètres de cycles thermiques de soudage sous laitier électroconducteur, du t;;pe dans lequel on refroidit les domaines du métal cristallisé de la soudure et du métal de base, adjacent au métal fondu, caractcrisé en ce que, outre lesdits domaines, on refroidit simultanément toute la surface appartenant aux domaines de la zone d'influence thermique et limitée par les isothermes des températures maximales de chauffage dans la plage de températures allant des températures voisines de la tempdrature de fusion à la température A1, de transformation austériteperlite, ce refroidissement étant effectué de telle façon que la vitesse de refroidissement staccroisse à mesure que l'on s'éloigne des domaines à température de chauffage maximale voisine de la température. de fusion et~qut~on se rapproche des domaines i température A1 maximale. 2. Procédé de réglage de paramètres de cycles thermiques de soudage sous laitier électroconducteur selon la revendication 1,caractérisé en ce que les domaines de la zone a'influence thermique qui ont une mêne température maximale de chauffage sont refroidis, dans la plage de températures d'apparition de ferrite à structure libre, à une vitesse assurant la cessation de l'apparition de ladite ferrite, et dans la plage de températures de plus faible stabilité de l'austénite, à une vitesse assurant la décomposition de l'austénite en composants de structure prédéterminés. 3. Procédé de réglage de paramètres de cycles thermiques de soudage sous laitier électroconducteur selon l'une des revendications 1 et 2, caractérisé en ce que les différentes vitesses de refroidissement des domaines du métal de la soudure et de la zone d'influence thermique sont obtenues en faisant agir simultanément sur lesdits domaines des fluides de refroidissement à différents coefficients de transmission de chaleur (d'échange de chaleur). 4. Procédé de réglage de paramètres de cycles therm ue de soudage sous laitier électroconducteur selon l'une des revendications 1 et 2, caracterisé en ce que le refroidisse::e't des domaines du smctal de la soudure et de la zone d'influence thermique se fait par modification du débit du fluide de refroidisseeiit. 5. Dispositif pour la mise en oeuvre du procédé de réglage de paramètres de cycles thermiques de soudage sous laitier électroconducteur selon l'une des revendications 1 à 4, du type comportant un sabot forme-aoint pourvu de canaux d'amenée d'un fluide de refroidisseroleilt l'intérieur dudit sabot et relié à un mécanisme a'entraînement assurant son mouvement de translation, ce sabot forme-joint étant équipé de tuyères comportant des canaux d'amenée du fluide de refroidissement à l'intérieur desdites tuyères et des buses pulvérisant le fluide de refroidissement sur les domaines de la soudure et de la zone d'influence thermique, caractérisé en ce que les tuyères sont fixées sur les deux faces latérales du sabot forme-joint, alors que les buses des tuyères sont réalisées de façon à ce que le fluide de refroidissement sortant de ces buses refroidisse toute la surface appartenant aux domaines du métal de la soudure et de la zone d'influence thermique du métal de base et limitée au moins par les isothermes des températures maximales de chauffage dans la plage comprise entre les températures voisines de la température de fusion et la température A1. 6. Dispositif selon la revendication 5, caractérisé en ce que sur les faces latérales et la face inférieure du sabot sont réalisés des bossages dans lesquels sont ménagés des canaux qui relient les canaux du sabot aux canaux des tuyères lesdits bossages étant destinés à la fixation des tuyères; 7. Les pièces soudées caractérisées en ce qu'elles, sont obtenues par soudage conformément auEprocédé faisant l'objet de l'une des revendications 1 à 4.