L'importance du préchauffage avant le soudage et du traitement thermique après soudage

Le préchauffage avant soudage et le traitement thermique après soudage sont essentiels pour garantir la qualité du soudage. Le soudage de composants importants, d'aciers alliés et de pièces épaisses nécessite un préchauffage avant soudage. Les principales fonctions du préchauffage avant soudage sont les suivantes :

(1) Le préchauffage peut ralentir le refroidissement après soudage, faciliter l'échappement de l'hydrogène diffus dans le métal fondu et éviter les fissures induites par l'hydrogène. Parallèlement, il réduit le degré de durcissement de la soudure et de la zone affectée thermiquement, et améliore la résistance à la fissuration du joint soudé.

(2) Le préchauffage peut réduire les contraintes de soudage. Un préchauffage local uniforme ou global peut réduire la différence de température (également appelée gradient de température) entre les pièces à souder dans la zone de soudage. Ainsi, d'une part, les contraintes de soudage sont réduites et, d'autre part, la vitesse de déformation du soudage est réduite, ce qui contribue à éviter les fissures de soudage.

(3) Le préchauffage peut réduire les contraintes de la structure soudée, notamment celles des assemblages d'angle. Plus la température de préchauffage augmente, plus le taux de fissures diminue.

Le choix de la température de préchauffage et de la température intercouche dépend non seulement de la composition chimique de l'acier et du fil de soudure, mais aussi de la rigidité de la structure soudée, de la méthode de soudage, de la température ambiante, etc. Ces facteurs doivent être déterminés après une analyse approfondie. De plus, l'uniformité de la température de préchauffage dans le sens de l'épaisseur de la tôle d'acier et l'uniformité de la zone de soudure ont également un impact important sur la réduction des contraintes de soudage. La largeur du préchauffage local doit être déterminée en fonction des contraintes de la pièce à souder. En général, elle doit être égale à trois fois l'épaisseur de la paroi autour de la soudure et ne doit pas être inférieure à 150-200 mm. Un préchauffage irrégulier non seulement ne réduira pas les contraintes de soudage, mais les augmentera.

Le traitement thermique après soudage a trois objectifs : éliminer l’hydrogène, éliminer les contraintes de soudage et améliorer la structure de la soudure et les performances globales.

Le traitement d'élimination de l'hydrogène après soudage est un traitement thermique à basse température effectué après la fin du soudage, avant que la soudure ne refroidisse en dessous de 100 °C. Il est généralement recommandé de chauffer à 200-350 °C et de maintenir la soudure chaude pendant 2 à 6 heures. Son objectif principal est d'accélérer la libération de l'hydrogène de la soudure et de la zone affectée thermiquement, ce qui est extrêmement efficace pour prévenir les fissures de soudure lors du soudage des aciers faiblement alliés.

Pendant le soudage, en raison d'un chauffage et d'un refroidissement irréguliers, ainsi que des contraintes inhérentes au composant lui-même ou externes, des contraintes de soudage sont toujours générées dans le composant après la soudure. Ces contraintes réduisent la capacité portante réelle de la zone de soudure et provoquent une déformation plastique. Dans les cas les plus graves, les composants peuvent être endommagés.

Le traitement thermique de détente vise à réduire la limite d'élasticité des pièces soudées à haute température afin de relâcher les contraintes de soudage. Deux méthodes sont couramment utilisées : le revenu global à haute température, qui consiste à placer l'ensemble de la soudure dans un four de chauffage, à la chauffer lentement jusqu'à une certaine température, puis à la maintenir à température pendant un certain temps, puis à la refroidir dans le four, à l'air libre ou en four. Cette méthode permet d'éliminer 80 à 90 % des contraintes de soudage. Le revenu local à haute température, qui consiste à chauffer uniquement la soudure et sa zone environnante, puis à la refroidir lentement, réduit la valeur maximale de la contrainte de soudage et aplanit la distribution des contraintes, éliminant ainsi partiellement les contraintes de soudage.

Après le soudage de certains alliages d'acier, le joint soudé présente une structure durcie, ce qui dégrade ses propriétés mécaniques. De plus, ce durcissement peut endommager le joint sous l'effet des contraintes de soudage et de l'hydrogène. Après traitement thermique, la structure métallographique du joint est améliorée, ainsi que sa plasticité, sa ténacité et ses propriétés mécaniques globales.