Brevet FR2472438A1 — publié le 19810703

"PRoCDE DE RACCORDENT DE PiECES METATLIQUES" 2743 Invention de Roger BLOT - Au nam de la Société dite: L'AIR LIQUIDE, SOCIETE ANOYME POUR L'EIUDE ET L'EXPLOITATION DES PRCEDES GEORGES CLAUDE La présente invention concerne un procédé de raccordement de pièces métalliques le long d'un joint à 1:'aide d:'une torche non surplombante,- par exem- ple, en soudage dit "vertical montant" qui consiste à souder le long d'un joint vertical, en soudage dit en "corniche" qui consiste à souder le long d!un joint ho- rizontal deux pièces agencéees -verticalement. En général, cette teclhnique donne satisfao- tion lcrsqu'on utilise du fil plein, ou du fil fourré dit "rutile, c-estàdire un fil dont le fourrage est à base d'oxyde de titane. Dans le cas o l'on désire obtenir à la-fois un fort taux de dépôt, une forte péné- tration, des risques de collages et d'inclusions limi- tées et surtout une valeur élevée de la résilience éga- lement à des températures froides; voire très froides,, et cela m9me après traitement thermique de détension- nement, on est conduit obligatoirement à utiliser des fils foLré-'s dite "basiqu-es"0 On rappelle ici sudcinte- ment que le flur ou fourrage deun fil fourré comprend - ILes éleéments metalliques - Fe. &,; Siou un mélange de ceux-Uci DeS stabilisants d'arc en petites quantités g alca- lins ou alcalins=-terreux Lees scorifiants qui formeront le laitiero 2' On distinge génralement différents types de fils fourrés en fonction de la composition du lai- tier 'ue aux scorifiants u,;ilisés, à savoirh a) so.iifiants riches en rutile TiO2 fil IruLtile" b') soorîifisats riches en CaF2 spath-fluor: fil basique. la composition d'un tel fil est g scorifiar ts CaP2 (50 %) - autres éleéments o- 1 SiO2s CaO A titre d'exemple et en pourcentages pondéraux fourrage: CaF2: 55 % MnO:12 % Si2 -13 %2 n 20 % si Ces fils sont donc dénommés basiques de par le caractère basique du laitier formé et des scori- fiants introduits. Ce caractère est mesuré par des in- lO dices tels que: CaO + CaFP. 2.,(ImO.+ Feo) basicité SiO2 + 1/2 (A1203 + TiO2 + ZrO2) (les valeurs numériques utilisées étant les quantités pondérales des éléments dans le Sourrage). On note que les compositions fournies sont celles du fourrage. La quantité de fourrage introduite dans le fil pouvant varier suivant les fabricants, la composition du fil (ou de l'électrode) variera de même (en particulier le pourcentage en poids de CaF2 dans l'électrode). La différence entre ces différents types de fils fourrés se retrouve au niveau des caractéristiques mécaniques obtenues, notamment valeur de résilience et caractéristiques de traction: charge à la rupture, limite élastique, allongement, après traitement therm-- que de détensionnement. les organismes d'agréation imposent généralement9 enfonction dutype d'acier soudé: - une-valeur minimum-de la résilience, une fourchette (en particulier un maximum) de charge à la rupture. A titre d'exemple, on donne les chiffres comparatifs suivants: Résilience à - 200 C Fil Basique Fil Rutile (daJ/cm2) - Brut de soudage 13 6 Après traitement 14 4 thermique On comprend donc que seul un fil de type ba- sique permet d'atteindre les valeurs élevées de rési- lience et c'est la-raison pour laquelle, dans certains cas, la mise en oeuvre d'un fil "basique" est requise impérativement. Or, r'expérience a montré qu'un tel fil ba- sique ne peut 9tre utilisé avec la technique usuelle de soudage MIG dans les positions o la torche ne surplombe pas le joint, comme c'est le cas notamment du soudage en "corniche" et en "verticale montante'; car la fu- sion irrégulière d'un tel fil (en grosses gouttes touz- billonnantes), présente les inconvénients suivants: - elle ne permet pas une bonne décantation du laitier pour tenir le métal fondu; - l'arc erratique s'accroche en divers points du métal fondu et chauffe l'ensemble du bain de soudure, le rendant plus fluide; - la grosse goutte obtenue est incontrolable et apporte un métal chaud en des points divers, fluidifiant éga- lement l'ensemble du bain de -soudure. La seule faGon de pallier cet inconvénient est l'utilisation'd'lue électrode enrobée, ce qui con- duit à une opération manuelle onéreuse. La présente in- vention vise à assurer le résultat escompté en mettant en oeuvre une électrode à caractère basique et un pro- cédé de soudage permettant une grande-automaticité, donc une grande économie. Selon L'invention, et en combinaison: a) l'électrode d'apport de matière basique est un fil fourré; b) le procédé de soudage MIG est du type XIG à arc pulsé. i-'expérience montre que ce compromis très spécifique permet d'obtenir, dans les positions de sou- dage considérées, un bain de soudure. stable et, grâce à l'utilisation de fils fourrés basiques,- une résilience élevée. La technique de soudage KIG pulsé est directe- ment responsable d'un tel résultat. On rappelle que ce procédé consiste à établir soit avec deux générateurs, soit avec un générateur commandé électroniquement, un arc dont le courant est formé d'un courant de base d'intensité substantiellement constante-, mais présen- tant des points de surintensité ou pulsions,- générale- ment en forme de demi-ondes qui se -succèdent régulière- ment à une fréquence constante, avec maintien dudit courant de base constant entre deux ondes successives. Ce mode de soudage permet le détachement d-'une gouttelette résultant de la fusion de l'extrénité du fil électrode à chaque demi-onde de surintensité, tandis que le courant constant entre deux ondes succes- sives assure la phase préparatoire de fusion deltextrée- mité de l'électrode. - Ce procédé dit MIG arc pulsé est généralement utilisé pour le soudage d'aciers faiblement alliés et d'alliages légers d'épaisseurs très faibles, à ltaide de fils pleins, de fort diamètre, assurant ainsi un fort dép8t de métal d'apport dans un b.ain qui reste à une température pas trop élevée, grâce à quoi le bain de fusion est stable. Ceest le mérite essentiel de la présente invention d'avoir su discerner que ce procédé MIG arc pulsé, utilisé avec succès dans un nombre très limité d'applications pouvait permettre de résoudre le problème posé, depuis fort longtemps et jamais résolu-, de l'automaticité du soudage en "corniche" ou en "ver- ticale montante" précis avec apport de fil fourré de nature basique. La fusion obtenue, dite aussi fusion axiale (de type "spray arc") permet en effet de concentrer l'énergie sur- une me ponctuelle et de laisser le reste du bain de soudure se refroidir. Le bain de sou- dure est donc plus froid que lors de la fusion classi- que d'un fil basique. On a ainsi réalisé différentes opérations de soudure et l'on signale, à titre dtexemplei les mo- dalités opératoires suivantes: - soudage '"en vertical montant", en automatique ou manuel-, et avec chanfrein, de tôles de fortes épais- seurs supérieures à 25 mm, à l'aide d'un arc pulsé dont l'intensité constante s'établit à 100 Ampères avec des pulsions de 340 A. En résumé, l'utilisation dwun courant pulsé avec un fil fourré de caractère basique permet: de souder en positionvertical montant, en "'corniche", la régularité de la fusion obtenue permettant une excellente tenue du bain; 25. deffectuer des passes de pénétration sans support enves, pouar la raison invoquée ci-dessus; de garantir pour les dépôts ainsi obtenus les avar- tages du fil fourré basique: - fort -eux d.- dépôt et forte pénétration-; - risques lirnités de collages et d'inclu- sions; -' valeurs élevées de résilie-oe Charpy V. o d'avoir mn coût d'exploitation notablement plus bas qu'avec l'électrode correspondante. RTmDICATIONS 1. - Procéd-é de raccordement de pièces métalliques le long d'un joint avec une torche non surplombante, par exemple soudage dit "en corniche" et soudage dit "en vertical montant"', du genre met- tant en oeuvre un arc et une électrode d'apport com- posite de nature basique, caractérisé par la combinai- son suivante a) l'électrode d'apport de nature basique est un l fourré b) le procédé de soudage est du type à arc pulsé sous protection gazeuse.