200810 119f09 info acier inoxydable soudage a larc avec electrodes enrobees p4.2 (1)

8/17/2019 200810 119f09 Info Acier Inoxydable Soudage a Larc Avec Electrodes Enrobees p4.2 (1)

1/4

RECHERCHE

GENERALITES

Avec ce procédé de soudage trèsrépandu et très flexible, on utilise desélectrodes enrobées. Ce procédépeut être appliqué pour tous lesaciers inoxydables soudables et ce,dans un large domained'application. Le soudage avecélectrode enrobée de l'acierinoxydable ne diffère pas beaucoupde celui de l'acier non allié. Il faut

tenir compte de la conductibilitéthermique et électrique moindre.Cette caractéristique entraîne, entreautres, l'emploi d'électrodes pluscourtes et une intensité de courant d'environ 25% plus faible.L'extrémité perdue del'électrode peut allerjusqu'à 10% environ enraison du plus grandrisque de surchauffe del'électrode.

Sources de courant Le courant le plus élevé,utilisé pour un diamètre de 5 mm, estde 200 A environ. Avec desélectrodes à haut rendement, onpeut atteindre 300 A environ. Pourréaliser une pénétration sur tôlemince, la source de courant doit êtreréglée, d'une façon précise, entre30 et 120 A. La plupart desélectrodes pour acier inoxydablepeuvent être soudées tant avec ducourant continu que du courantalternatif. Néanmoins, la tendanceest d'utiliser du courant continu. Lorsdu soudage en courant continu, lerisque de projections est plus faibleque lors du soudage en courantalternatif. L'électrode est doncpresque toujours reliée au pôlepositif. En ce qui concerne lespositions de soudage, il existe uneplus grande flexibilité par rapport

aux autres procédés de soudage. Lesoudage à l'arc avec électrodesenrobées a un large domained'application et est utilisé dans lesnouvelles constructions (surtout surchantier) et lors de réparations parsoudage. C'est un procédé manuelsouvent utilisé à partir de 2 mmd'épaisseur (possible jusque 1 mm,mais difficile); en principe, il n'y apas de limite supérieure pourl'épaisseur. La figure 1 donne le

principe de base de ce procédé desoudage. L'âme et l'enrobage del'électrode fondent simultanément.L'enrobage assure la protection, parle laitier et le gaz, des gouttes

métalliques et du bainde fusion. Le laitier sesolidifiant protège lasoudure de l'oxydationdue à l'air ambiant.

TYPESD'ELECTRODE

Il existe un largeassortiment d'électrodes de telle sortequ'un type approprié d'électrodes estdisponible pour chaque type d'acierinoxydable. Ces électrodes sontréparties en différents groupes(EN 1600 et AWS A5.4). Lesélectrodes les plus appliquées pourl'acier inoxydable sont réparties surbase de leur enrobage: rutile-acide,basique et rutile. De plus amplesdétails sont donnés ci-après.

Electrodes avec enrobage rutile-acide(Indication: R dans EN1600 et-17 dans AWS A5.4.)Les enrobages des électrodes rutiles-acides forment un volet spécial desélectrodes rutiles. Les caractéristiquesde ces électrodes sont l'amorçageaisé et le fait qu'elles supportent des

ACIER INOXYDABLE[PARTIE 4-2]

MMT0119F09_OK.odt

SOUDAGE A L'ARC AVEC

ELECTRODES ENROBEES

Dans cette fiche d'information (partie 4-2), noustraitons du soudage à l'arc avec électrodes enrobées,un procédé de soudage très répandu et très flexible.Nous commentons les différents types d'électrode et l'exécution de la soudure. Nous vous donneronségalement un aperçu des avantages et inconvénientsdu soudage à l'arc avec électrodes enrobées.

Par ir. Robert Vennekens, IWE, CEWE, FweldI, Centre de recherche

de l'IBS, Service Guidance Technologique (service subsidié par la Région

Wallonne)

Ir. Wim Van Haver, Centre de Recherche de l’IBS (Traduction: M.C. Ritzen – IBS-BIL)

POUR LE SOUDAGE AVEC ELECTRODEENROBEE, IL FAUT

TENIR COMPTE DE LA CONDUCTIBILITE

THERMIQUE ETELECTRIQUE MOINDRE


2/4

RECHERCHE

courants de soudage élevés. Lelaitier s'élimine aisément et lessoudures ont un bel aspect extérieur,légèrement concave. La pénétrationest du côté inférieur; il faut doncsouder avec un écartement un peuplus grand que lors du soudageavec électrodes basiques. Tant lecourant continu avec électrodepositive que le courant alternatifpeuvent être appliqués, mais avec le

courant continu électrode positive,l'arc est plus stable et le bain defusion est mieux maîtrisé.

Electrodes basiques(Indication: B dans EN1600 et-15 dans AWS A5.4.)L'enrobage des électrodes basiquescontient beaucoup de CaF2 (flux) parrapport aux électrodes rutiles etrutiles-acides, ce qui donne un pointde fusion plus faible. De ce fait, lasoudure a une faible teneur enoxygène et peu d'inclusions, ce quia pour résultat une ductilité plusélevée et une sensibilité moindre à la

fissuration à chaud. C'est pourquoiles électrodes totalement austéni-tiques et à base de nickel ont unenrobage basique. En position PF, lasoudabilité est généralement trèsbonne. Ce type d'électrode donneégalement une très bonne pénétra-tion. La soudure est légèrementconvexe et plus rugueuse qu'avec lestypes rutiles. Les électrodes basiquesdoivent être soudées en courantcontinu électrode positive.

Electrodes rutiles(Indication: R dans EN1600 et-16 dans AWS A5.4.)

Les enrobages des électrodes rutilesont une teneur élevée en TiO2 (rutile).

Ceci a pour résultat un amorçageaisé de l'arc, une surface lisse desoudure et un laitier facile à éliminer.Les propriétés mécaniques et surtoutla résilience ne sont pas aussibonnes qu'avec les électrodes ba-siques. Les paramètres typiques desoudage sont donnés au tableau 1.

CHOIX DU TYPE D'ELECTRODE

Types d'enrobage: les électrodesenrobées sont réparties en deuxtypes principaux:• type rutile (R) et• type basique (B)Il existe également des mélangesdont on a déjà parlé.

Propriétés de l'enrobage rutile:• facile à souder, également en

positions• approprié pour la racine de la

soudure et le remplissage• aspect lisse de la soudure et

bonne élimination du laitier• faible tension d'amorçage

• faible risque de projectionsLes électrodes à enrobage rutile sontles plus utilisées.

Propriétés de l'enrobage basique:• modérément bien soudable• nécessité d'une tension

d'amorçage élevée• aspect assez rugueux de la

soudure• formation relativement forte de

projections• élimination assez bonne du laitier• métal déposé ayant de bonnes

propriétés à la résilienceLes types basiques sont uniquement

appliqués dans des cas spéciaux telsque:

• application à très faiblestempératures grâce à la bonnerésilience sous -150 °C,

• applications dans des installationsà haute température en raison dela faible sensibilité à la formationde phases fragiles,

• soudures soumises à des tensionsélevées (en raison de la faiblesensibilité à la fissuration à chaud),

• réalisation de la racine de la

soudure,• obtention d'une faible teneur enhydrogène (sinon risque deporosités dans le métalausténitique). Séchage possible àtempérature élevée.

EXECUTION DE LA SOUDURE

Selon le type d'enrobage, lalongueur d'arc influence la tensiond'arc et donc le développement dechaleur. Les électrodes basiquesdoivent être soudées avec une faiblelongueur d'arc.La longueur d'arc doit être maintenue

aussi courte que possible. Un arcplus long augmente la reprise enazote et fait donc diminuer lepourcentage en ferrite ce quiaugmente le risque de fissuration àchaud. Pour contrer la diminution enéléments d'alliages et la reprise enazote, il faut souder avec unelongueur d'arc relativement courte etconstante. Pour avoir une bonnepénétration, en plus d'un courant desoudage suffisamment élevé, lavitesse de soudage doit être telleque le bain de fusion ne précèdepas l'électrode. Avant de déposer uncordon de soudure, les soudures de

pointage doivent être bien meulées.Ceci est particulièrement

d'application pour les passes defond dans des joints chanfreinés.Afin d'éviter les f issures de cratères,l'électrode est retirée sur le côté à lafin d'un cordon ou à chaqueinterruption, ou tirée vers l'arrière de10 à 15 mm et ensuite lentementtirée vers le haut.Le tableau 2 donne des valeurs pourl'exécution de soudures d'angle àplat (position PB). La position de

l'électrode et la signification de lahauteur 'a' sont reprises sous letableau 2.Le tableau 3 donne les types dejoints soudés pour le soudage avecélectrode enrobée.Sur le marché, on dispose dedifférents métaux d'apport tels que:électrode enrobée pour le soudagede l'acier inoxydable austénitique(avec ou sans molybdène), l'acierinoxydable duplex ou pour lesassemblages hétérogènes (acierinoxydable à l'acier au carbone).Selon la position de soudage, onpeut appliquer des électrodes à haut

rendement ou des électrodes pourtoutes positions.Le soudage avec électrode à hautrendement est surtout destiné pour lespositions PA et PB de joints bout àbout et joints d'angle.Quand on applique une électrodeavec 150% de rendement, le dépôtpeut être de 30% plus élevé qu'avecdes produits standards. La longueurde dépôt de l'électrode est alors plusgrande ce qui donne moins dedémarrages et d'arrêts. De ce fait,on soude d'une façon pluséconomique et on augmente laqualité. Ces électrodes sont

normalement utilisées à partir de5 mm d'épaisseur.

AVANTAGES ET INCONVENIENTS POSSIBLES DU SOUDAGE A L'ARC AVEC ELECTRODE ENROBEE

V NT GES

Investissement limitéApplication en toutes positions

Utilisable partoutRéglage rapide

Electrode pour chaque type d'acier inoxydablePeu de problème d'impuretés

Protection par laitier solidifié, également à l'enversFaible apport calorifique

Bonnes propriétés mécaniques et chimiquesI

N ONVENIENTS

Faible facteur de marcheFaible vitesse de soudage

ProjectionsOxydation progressive (décoloration)

Décapage et passivation toujours nécessairesRésidus de laitier

Risque d'inclusions de laitier

BIBLIOGRAPHIE

• Lassen van roest- en hittevast staal, VM42, FME - NIL

• The Avesta Welding Manual - Practice and products for stainlesssteel welding (3rd Edition - December 2007 and edition 1986)

• Roestvast staal lassen, Smitweld BV, Nijmegen (1996)

Figure 1: représentation schématique du soudage à l'arc avec électrode enrobée.A) Ame; B) Enrobage; C) Protection gazeuse; D) Laitier solidifié; E) Métal déposé;F) Bain de fusion; G) Gouttes métalliques couvertes d'une légère couche de laitier fondu; H) Métal de base


3/4

RECHERCHE

TABLEAU 2: DIRECTIVES POUR LA REALISATION DE SOUDURES D'ANGLE A PLAT

EPAISSEUR DE TOLE

[MM]

HAUTEUR 'A'

[MM]

ELECTRODE

Ø ET LONGUEUR

[MM]

RENDEMENT

[%]

INTENSITE DE COURANT

PAR ELECTRODE

[A]

LONGUEUR DE SOUDURE

[mm]

2 – 3 env. 2,5 2,5 x 3502,5 x 300

100150

50 – 8060 – 90

200 – 300300 – 350

3 – 4 2,5 – 3 3,25 x 3503,25 x 350

100150

70 – 9080 – 120

300 – 350400 – 450

5 – 7 env. 3,0 4,0 x 3503,25 x 4504,0 x 4503,25 x 3504,0 x 450

100130130150150

90 – 14090 – 120120 – 16080 – 120130 – 170

350 – 500env. 450env. 600

500 – 600650 – 750

8 – 10 env. 3,5 5,0 x 3504,0 x 4505,0 x 4504,0 x 4505,0 x 450

100130130150150

160 – 200120 – 160160 – 210130 – 170170 – 230

450 – 550env. 500env. 650

550 – 650650 – 750

10 – 12 env. 4,0 5,0 x 3505,0 x 4505,0 x 450

100130150

160 – 210160 – 220170 – 230

380 – 500env. 620

600 – 700

12 – 14 env. 4,5 5,0 x 3505,0 x 4505,0 x 450

100130150

160 – 220160 – 230170 – 230

300 – 420env. 520

650 – 750

> 14 env. 5,0 En une seule couche, en principe uniquement possible avec des électrodes à rendement5,0 x 4504,0 x 450

130150

160 – 230170 – 230

env. 400450 – 500

TABLEAU 1: PARAMETRES TYPIQUES DE SOUDAGE POUR LE SOUDAGE A L'ARC AVEC ELECTRODE ENROBEEDE L'ACIER INOXYDABLE

TYPED'ELECTRODE

DIAMETRE[mm]

TENSION[V]

COURANT [A]

A PLAT(PA/1G)

VERTICALMONTANTE

(PF/3G)

AU PLAFOND(PE/5G)

RUTILE-ACIDE 1,6 26 – 30 30 – 50 30 – 40 35 – 45

2,0 26 – 30 35 – 60 35 – 50 40 – 50

2,5 26 – 30 50 – 80 50 – 60 60 – 70

3,25 26 – 30 80 – 120 80 – 95 95 – 105

4,0 26 – 30 100 – 160 / /

5,0 26 – 30 160 – 220 / /

BASIQUE (*) 2,0 24 – 27 35 – 55 35 – 40 35 – 45

2,5 24 – 27 50 – 75 50 – 60 55 – 65

3,25 24 – 27 70 – 100 70 – 80 90 – 100

4,0 24 – 27 100 – 140 100 – 115 125 – 135

5,0 24 – 27 140 – 190 / /

RUTILE 2,0 22 – 24 35 – 55 35 – 40 40 – 50

2,5 22 – 24 50 – 75 50 – 60 60 – 70

3,25 22 – 24 70 – 110 70 – 80 95 – 105

4,0 22 – 24 100 – 150 100 – 120 120 – 135

5,0 22 – 24 140 – 190 / /

(*): pour les électrodes à base de nickel, utiliser un courant légèrement plus faible

Figures: positionnement de l'électrode et signification de la valeur 'a'

coupe a-a vue de face

positionnement de l'électrode

valeur 'a'


4/4

RECHERCHE

TABLEAU 3: TYPES DE JOINTS SOUDES POUR LE SOUDAGE AVEC ELECTRODE ENROBEE

DENOMI-NATION

FORME DU JOINTEPAIS-SEUR[MM]

CONTENUTHEOR.

DU JOINT[CM³/M]

SOUDAGE HORIZONTAL SOUDAGE VERTICAL REMARQUES

ELEC-TRODEØ [MM]

COURANTDE SOU-DAGE [A]

ELEC-TRODEØ [MM]

COURANTDE SOU-DAGE [A]

JOINT EN I

D'UN SEUL

COTE

< 2,5 / TIG 40 – 100 / 30 – 60 Approprié pour toutesles positions

JOINT EN I DES

DEUX COTES

2,534

///

2-2,52,5-3,253,25-4

30 – 6550 – 9070 – 120

2-2,52,52,5

405060

Approprié pour toutesles positions. Sinécessaire, meuler avant de faire la repriseà l'envers

JOINT EN V

D'UN SEUL

COTE ET DESDEUX COTES

5 – 68

1012

27 – 3660

80114

2,5-3,253,25-4-5

3,25-4-53,25-4-5

50 – 9080 – 220

80 – 24080 – 240

2,52,5-3,25

3,253,25

5080

9090

Les exigences poséespour la préparation et lemontage sont plusélevées pour le

soudage d'un seul côtéque des deux côtés

JOINT EN X

ASYMETRIQUE

8101316202325

456395133186253293

passe defond 3,25reste 4-5

80 – 100140 – 240

3,253,253,253,25

3,25-43,25-43,25-4

80808090100110110

Pour le soudage enposition. Souder d'abord le côté A; sinécessaire, meuler lecôté B avant de faire lareprise à l'envers

JOINT EN X

ASYMETRIQUE

81013

16202325

456395

133186253293

passe de

fond 3,25reste 4-5 80 – 100140 – 240

3,253,253,25

3,253,25-43,25-43,25-4

808080

90100110110

Règle générale: souder d'abord le côté A.

Afin de limiter la

déformation, on peutsouder alternativementles côtés A et B

JOINT EN X

SYMETRIQUE

8101316202325

456395133186253293

passe defond 3,25reste 4-5

80 – 100140 – 240

3,253,253,253,25

3,25-43,25-43,25-4

80808090100110110

Séquence de soudage:passe de fond du côté

A, remplir complètement le côtéB, terminer la soudurecôté A.α = 70 – 90°β = 60 – 75°

JOINT EN U

D'UN SEULCOTE

1316

202325

152195

253297326

passe defond TIG

reste 4-5sinécessairechanfreine

120 – 240

3,253,25

3,25-43,25-43,25-4

90100

110110110

La passe de fond estréalisée avec le procédéTIG, de préférence avecun métal d'apport. La

mesure 3* dépend dudiamètre de la buse. Aappliquer spécialementpour soudures sur tubes

JOINT EN U

D'UN SEUL

COTE ET DES

DEUX COTES

1316202325

90140210280320

passe defond TIG ou

2,5-3,25,reste 4-5

si nécessai-re soudureà l'envers

avec 3,25-4

50 – 90140 – 240

3,253,25-43,25-43,25-43,25-4

8090100110110

Eventuellement, meuler l'envers et déposer unesouder à l'envers

JOINT UN U

D'UN SEULCOTE ET DES

DEUX COTES

25

303540

240

325415510

passe de

fond 2,5 –3,25

reste 4 – 5

50 – 90140 – 240

3,25-4

3,25-43,25-43,25-4

110

120120120

Eventuellement, meuler l'envers et déposer unesouder à l'envers

200810 119f09 info acier inoxydable soudage a larc avec electrodes enrobees p4.2 (1)

Documents