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24 janvier 2020 | Acier Inoxydable

Les aciers inoxydables et leur soudabilité

Généralités

Les aciers inoxydables sont des aciers alliés au chrome pour améliorer leur résistance à la corrosion dans différents milieux. Le chrome contenu dans l’acier inoxydable s’oxyde facilement et forme une couche d’oxyde mince, continue, compacte, stable chimiquement et tenace qui est résistante à la corrosion, tenace et stable. Elle forme une barrière et empêche les produits corrosifs d’oxyder l’alliage en profondeur (voir figure inox.1). Cette couche d’oxyde possède, aussi, la particularité de se reformer d’elle-même lorsqu’elle est endommagée. Pour qu’un acier soit inoxydable, il doit contenir au minimum 10% de chrome.

figure1inox

Méthode de classification des aciers inoxydables selon l’AISI

SÉRIE
CATÉGORIE
PRINCIPAUX ÉLÉMENTS D’ALLIAGE
DURCIS PAR LA TREMPE
MAGNÉTIQUE
2XX
Austénitique
Cr – Ni – Mn
Non
Non
3XX
Austénitique
Cr – Ni
Non
Non
4XX
Ferritique
Cr
Non
oui
4XX
Martensitique
Cr
Oui
Oui
5XX
Martensitique
Cr – Mo
Oui
Oui
6XX
Durcissable par précipitation
Cr – Ni
Certains
Certains

Propriétés des différentes séries et utilisations typiques

Acier inoxydables austénitiques (2XX et 3XX)

La présence d’éléments favorisant la formation d’austénite, tels le nickel, le manganèse ou l’azote, permet d’obtenir des aciers inoxydables austénitiques. Ces aciers ont une teneur totale en chrome et nickel de 23% minimum. Ils ont l’avantage d’avoir un taux de consolidation très élevé lorsque déformés mécaniquement. Grâce à cette propriété, il est possible d’obtenir une très large gamme de propriétés mécaniques seulement par écrouissage. Ils sont non magnétiques mais ils peuvent le devenir légèrement lors de l’écrouissage. Leur usinabilité diminue rapidement avec l’augmentation du taux d’écrouissage à moins qu’ils ne contiennent du soufre ou du sélénium. Ce sont les aciers possédant la meilleure résistance mécanique à haute température, la meilleure résistance à la corrosion et la meilleure résistance à l’écaillage. Ils sont utilisés dans les industries aéronautiques, chimiques et des pâtes et papiers, pour le matériel de traitement thermique, pour la fabrication de pièces résistantes au fluage, etc.

Les alliages de la série 2XX présentent la meilleure résistance à l’écorchure par frottement métal sur métal de tous les aciers inoxydables. Ils se retrouvent dans la fabrication de boulons, d’axes, de douilles, de valves, de pièces d’usure, etc.

Les aciers inoxydables superausténitiques tels les alliages 20, 28, 904L, 925, AL- 6XN®, etc. sont complètement austénitiques et contiennent plus de molybdène que les aciers inoxydables de la série 3XX. Cette augmentation de la teneur en molybdène leur forte teneur en nickel et des additions de cuivre et d’azote leur confère une très bonne résistance à la corrosion sous tension induite par les chlorures. Ils sont utilisés principalement dans la fabrication d’échangeurs de chaleur, dans les industries des pâtes et papiers, chimiques, pétrochimiques, marines, du contrôle de la pollution, etc.

Aciers inoxydables Duplex

Ils sont ainsi appelés parce que leur microstructure est composée d’environ 50%d’austénite et 50% de ferrite. Ils contiennent habituellement une forte teneur en chrome (de 20 à 30%), du nickel (de 5 à 10%), du molybdène, de l’azote pour stabiliser l’austénite, et parfois des additions de cuivre et de tungstène. Ceci leur confère une bonne résistance à la corrosions sous tension induite par les chlorures et une bonne résistance à la corrosion par piqûre. Leur intervalle de température d’utilisation s’étend de -60 à 300°C (-75 à 570°F) selon l’alliage. Ils se retrouvent principalement dans les industries chimique, pétrochimique, du contrôle de la pollution, des pâtes et papiers, etc.

Voici les aciers inoxydables austénitiques les plus communs

Sodel

Aciers inoxydables ferritiques (4XX)

Ce sont des aciers contenant entre 10,5 et 30% de chrome. Ils sont habituellement plus riches en chrome que les aciers martensitiques mais contiennent moins de carbone qu’eux. Ils durcissent peu lorsque écrouis et ne durcissent pas à la trempe.

Lorsqu’ils sont à l’état recuit, leur résistance mécanique est une fois et demie supérieure à celle des aciers au carbone. Leur résistance à la corrosion et leur usinabilité sont supérieures à celles des aciers inoxydables martensitiques. Grâce à leur grande ductilité et leur résistance à l’oxydation, ils sont beaucoup utilisés pour la fabrication d’éléments chauffants, de systèmes d’échappement, de pièces de chaudière, de garnitures d’automobiles, d’appareils ménagers ou de meubles, etc.

Les aciers inoxydables superferritiques tel les E-Brite® , AL 29-4C®, AL 29-4-2®, etc. possèdent une forte teneur en chrome, une très basse teneur en éléments interstitiels (carbone, azote et oxygène) et des additions de molybdène, de nickel ou de cuivre entre autre. Ces aciers sont très sensibles à la précipitation de composés intermétalliques lors de leur élaboration et sont disponibles seulement que sous la forme de tôles minces. Ils offrent une très bonne résistance à la corrosion sous tension induite par les chlorures, ce qui en fait une alternative intéressante aux alliages de nickel pour la fabrication d’échangeurs de chaleur. Leur température maximale d’utilisation en service prolongé est de 250°C (480°F).

Aciers inoxydables martensitiques (4XX)

Les quantités de chrome et de carbone à l’intérieur des alliages martensitiques de la série 4XX sont contrôlées pour qu’ils puissent être durcis par la trempe car ils changent de structure atomique au cours du refroidissement. Ils sont résistants à la corrosion atmosphérique et possèdent une bonne ténacité. Il est possible de les usiner et ils peuvent être écrouis facilement, surtout ceux ayant les plus faibles teneurs en carbone. Ils sont utilisés pour la fabrication de pièces mécaniques, de couteaux, de robinetterie, d’instruments chirurgicaux, etc.

Aciers au chrome – molybdène (5XX)

La plupart de ces alliages ne contiennent pas le 10% minimum de chrome requis pour être considérés aciers inoxydables. Ils contiennent du molybdène et plus de chrome que les aciers faiblement alliés, ce qui leur donne une bonne résistance mécanique aux températures moyennement élevées et une bonne résistance à l’oxydation. Ils sont surtout utilisés dans les raffineries, les usines de transformation de produits chimiques, les centrales thermiques, la fabrication de vaisseaux sous pression, etc. Consulter la section sur l’acier (chapitre 1) ou contacter le Service Technique Sodel pour les procédures associées au soudage de ces aciers.

Voici les aciers inoxydables ferritiques les plus communs

Sodel

Aciers inoxydables durcis par précipitation (6XX)

Ces aciers ont une bonne résistance mécanique et ˆ l a corrosion ainsi qu’une résilience élevée. Ces qualités sont surtout dues à la présence d’éléments tels que l’aluminium et le cuivre qui permettent d’obtenir un durcissement par précipitation.

On effectue le traitement thermique de durcissement par précipitation en chauffant l’alliage à une température prédéterminée, de manière à dissoudre les éléments qui forment les précipités. Ensuite on trempe l’acier dans le but de sursaturer la matrice de ces éléments. On termine par un conditionnement et /ou un vieillissement de l’acier en le chauffant entre 480 et 760°C (900 et 1400°F) pendant un temps optimal pour permettre aux éléments d’alliage de précipiter à l’intérieur de la matrice et de produire ainsi un durcissement structural. Ils se retrouvent surtout dans les applications marines et aéronautiques.

Propriétés physiques des aciers inoxydables

Capacité thermique, conductibilité thermique et conductivité électrique

La capacité thermique de l’acier inoxydable, soit la quantité de chaleur nécessaire pour élever la température d’un gramme d’acier inoxydable de 1°C, est essentiellement la même que celle de l’acier doux. Par contre, sa conductibilité thermique est inférieure à celle de l’acier au carbone et peut être seulement le quart de cette dernière dans le cas d’un acier inoxydable austénitique. C’est pourquoi lorsque la pièce est froide il faut beaucoup d’énergie (apport thermique) pour faire la première passe, mais moins pour les passes subséquentes car la chaleur ne se dissipe pas dans la pièce. On rencontre ce phénomène surtout lors du soudage au GTAW (TIG) où, lors des passes subséquentes, il y a risque d’effondrement du bain de fusion. Finalement, la conductivité électrique des aciers inoxydables est jusqu’à cinq fois moins élevée que celle de l’acier, ce qui favorise la fusion des fils MIG (augmente la vitesse de dévidage) mais aussi l’échauffement de l’âme des électrodes enrobées.

Coefficient de dilatation thermique

Lors du chauffage, l’acier inoxydable austénitique se dilate environ une fois et demie plus que l’acier au carbone. Son retrait au refroidissement sera donc plus important et il y aura plus de déformations au soudage. Il faut aussi tenir compte de cet aspect lors d’assemblage dissimilaire car il y aura plus de contraintes dans le joint.

Les aciers inoxydables duplex, ferritique et martensitique ont cependant un coefficient de dilatation thermique similaire à celui de l’acier doux.

Rôle des différents éléments d’alliage

Éléments
Rôle
Risques associés à sa présence
Chrome
– Augmente la résistance à la corrosion et à l’oxydation
-Favorise la formation de ferrite
AUCUN
Nickel
– Augmente les propriétés à chaud
– Augmente la résistance à la corrosion
– Favorise la formation d’austénite
AUCUN
Manganèse
– Désulfurant
– Favorise la formation d’austénite à basse température
– Favorise la formation de ferrite à haute température
AUCUN
Molybdène
– Augmente la résistance mécanique
– Augmente la résistance à la corrosion en milieux réducteurs
– Favorise la formation de la ferrite
AUCUN
Cuivre
– Augmente la résistance à certains agents corrosifs
– Améliore la résistance à la corrosion sous tension
– Favorise le durcissement par précipitation
– Favorise la formation d’austénite
AUCUN
Carbone
– Favorise la formation d’austénite
– Augmente la résistance mécanique à chaud
– Réagit avec le chrome pour former un carbure de chrome (Cr23C6) et provoque la corrosion intergranulaire
Silicium
– Augmente la résistance à l’oxydation
– Désoxydant
– Favorise la formation de ferrite
– Favorise la fissuration à chaud dans les aciers inoxydables ferritiques
Niobium
– Se combine avec le carbone et réduit les risques de corrosion intergranulaire
– Affine le grain
– Favorise la formation de ferrite
– Corrosion par crevasse
– Fissuration à chaud
Titane
– Se combine au carbone et réduit le risque de corrosion intergranulaire.
– Favorise la formation de ferrite
– Augmente la résistance à la corrosion
– Corrosion par crevasse
Aluminium
– Augmente la résistance à l’oxydation
– Favorise le durcissement par précipitation
– Favorise la formation de ferrite
AUCUN
Azote
– 30 fois plus efficace que le nickel pour former l’austénite
– Augmente la limite élastique
– Formation de porosité
– Fissuration à chaud
Phosphore
Soufre
Sélénium
– Améliorent l’usinabilité
– Diminuent la soudabilité en augmentant le risque de fissuration à chaud

Soudabilité des aciers inoxydables

Préparation

Pour réduire les risques de défauts de soudage, il est conseillé d’enlever toute trace d’huile, d’hydrocarbure ou de contaminant. L’enlèvement de la couche d’oxyde tenace recouvrant l’alliage facilite le soudage. On peut enlever cette couche à l’aide d’une meule ou par usinage (voir section Conseils pratiques lors du soudage de l’acier inoxydable). Pour éviter la formation d’oxyde de chrome dans le bain de fusion, pour favoriser le mouillage et pour stabiliser l’arc lors du soudage GMAW, il est important d’utiliser des gaz de protection inertes contenants de faibles teneurs en gaz oxydant (1 à 2% d’O2 ou de CO2). Lors du soudage SMAW, FCAW ou SAW, il faut utiliser des flux ou des enrobages faiblement oxydant et qui contiennent des fluorures. Par contre, les laitiers produits avec ces flux ou ces enrobages sont potentiellement très corrosifs et doivent être bien nettoyés après le soudage.

Soudabilité des aciers inoxydables austénitiques

Ces aciers sont généralement les plus faciles à souder parce qu’ils ne trempent pas sous le cordon et il n’est donc pas nécessaire de les préchauffer. Les propriétés mécaniques des aciers non écrouis ne sont pas trop affectées par la surchauffe, tandis que celles de ceux qui étaient écrouis sont diminuées dans la zone affectée thermiquement par l’effet de recuit que provoque le soudage.

De plus, l’augmentation de la température lors du soudage cause la précipitation de carbures de chrome. Car lorsqu’un acier est chauffé entre 400 et 850°C (750 et 1560°F), le carbone excédant 0,02% réagit avec le chrome pour former des carbures de chrome aux joints de grains. Pour former ces carbures, il y a 6 atomes de carbone qui s’allient à 23 atomes de chrome et donc, pour quelques atomes de carbone, il y a beaucoup d’atomes de chrome occupés et non disponibles pour protéger l’alliage. L’appauvrissement en chrome aux joints de grains nuit à la résistance à la corrosion et augmente les risques de corrosion intergranulaire (voir figure inox. 2).

Sodel

Le temps auquel l’alliage doit être maintenu entre 400 et 850°C (750 et 1560°F), avant que la précipitation des carbures de chrome ne débute, varie selon la teneur en carbone de l’acier. Pour un acier contenant 0,08% de carbone, la précipitation de carbures peut se produire en moins d’une minute, ce qui explique que même l’opération de soudage peut faire apparaître des carbures de chrome. Plus la quantité de carbone dans l’alliage est faible et plus le séjour dans l’intervalle de température critique doit être long.

Il existe trois façons de contrôler la précipitation de carbures de chrome :

– stabiliser le carbone dans l’acier par l’ajout de titane ou de niobium; le carbone possède une plus grande affinité avec ces éléments qu’avec le chrome et forme ainsi des carbures de titane et de niobium à la place des carbures de chrome;

-utiliser un acier inoxydable à bas carbone, c’est-à-dire inférieur à 0,03% de carbone pour le métal de base et les fils solides ou 0,04% de carbone pour les autres métaux d’apport (il faut plus que 50 heures pour former des carbures de chrome dans un acier 304L contenant 0,02% de carbone);

-faire un recuit de mise en solution sur l’assemblage après le soudage en le chauffant, selon l’alliage, aux environs de 1100°C (2000°F), de façon à dissoudre les carbures, pour ensuite le refroidir rapidement.

Un autre problème des aciers austénitiques est le risque de fissuration à chaud, aussi appelé fissuration en centre de cordon. Ce type de fissuration survient lorsque des composés métalliques ayant un bas point de fusion (inférieur à celui de métal de base) se forment dans le cordon à la fin de la solidification, soit au centre du cordon. Les contraintes de retrait qui s’applique sur le cordon à ce moment peuvent être suffisamment élevées pour provoquer de la fissuration. La formation de ces composés métalliques à bas point de fusion est favorisée par la présence d’impuretés comme le soufre ou le phosphore et de certains éléments d’addition comme le silicium. Pour minimiser le risque d’apparition de ce type de fissuration, il faut utiliser un métal d’apport permettant d’obtenir un dépôt ayant un indice de ferrite d’au moins 3 à 4 FN, car la ferrite permet d’emprisonner ces impuretés et empêche la formation des composés à bas point de fusion. L’indice de ferrite du métal d’apport est évalué à l’aide d’un diagramme tel que celui de Delong (voir figure inox. 3) en calculant la composition du dépôt à l’aide de l’analyse de l’alliage, de celle du métal d’apport et du taux de dilution entre ces deux produits (voir section Méthode de calcul de l’indice de ferrite, page 3 – 13). Il est aussi possible d’utiliser un appareil qui mesure l’indice de ferrite par magnétisme du dépôt ou du métal comme le ferrite scope ou le magne gage.

Cependant, il est important de réaliser que le fait d’utiliser un produit d’apport avec un indice de ferrite inférieur à 3 FN ne signifie pas que le cordon va nécessairement fissurer mais seulement qu’il y a plus de risque d’avoir de la fissuration à chaud. De plus, si l’indice de ferrite obtenu avec un appareil de mesure sur le cordon après le soudage est inférieur à 3 FN et qu’il n’y a pas de fissures dans le cordon, il n’y a pas de raison de rejeter ce cordon car de toute façon l’indice de ferrite du métal de base est généralement lui aussi inférieur à 3 FN.

Sodel
Si l’analyse de l’azote n’est pas disponible, considérer 0,06% azote pour les procédés GTAW et SMAW ou 0,08% azote pour le procédé GMAW.
Si l’analyse de l’azote n’est pas disponible, considérer 0,06% azote pour les procédés GTAW et SMAW ou 0,08% azote pour le procédé GMAW.

Figure inox 3

Finalement, il y a la transformation de la ferrite en phase intermétallique sigma  »σ » lorsque l’alliage est maintenu dans l’intervalle 450 à 1000°C (840 à 1830°F) trop longtemps. La présence d’éléments stabilisant la ferrite (Cr, Mo, Si, W) favorise la précipitation de la phase sigma. Cette phase est riche en chrome et très dure ce qui diminue la résistance à la corrosion, la ductilité et la ténacité de l’alliage. Pour prévenir la formation de la phase sigma, il faut minimiser la présence de ferrite dans le dépôt lorsque le joint sera exposé aux températures critiques.

Pour les aciers inoxydables superausténitiques (alliages avec des teneurs plus importantes en nickel, molybdène et azote entre autre), il est très important de ne pas dépasser 150°C (300°F), et même 100°C (210°F) pour les plus alliés, comme température interpasse et de limiter l’apport thermique à 1 KJ / mm (25 KJ / pouce). De plus, il est essentiel de bien nettoyer la surface à souder de 50 à 75 mm (2 à 3 pouces) de chaque côté du joint comme pour les alliages de nickel (voir page 10 – 2) et d’utiliser un produit d’apport surallié en molybdène et en nickel pour que le joint aie une résistance à la corrosion au moins aussi bonne que celle du matériel de base. Les électrodes Sodel 3505, Sodel 3506, Sodel 3560 et Sodel 3599 permettent de joindre tous les aciers inoxydables superausténitiques et assurent une excellente résistance à la corrosion au cordon de soudure.

Soudabilité des aciers inoxydables duplex

Leur soudabilité se situe entre celle des aciers inoxydables austénitiques et celle des aciers inoxydables ferritiques. Ils sont donc moins sensibles à la fissuration à chaud que les austénitiques et moins sensibles à la fissuration à froid que les ferritiques. Ils ne sont à toute fin pratique pas sensibles à la corrosion intergranulaire car ils possèdent habituellement une faible teneur en carbone. Cependant, si la proportion de ferrite est trop élevée, des nitrures de chrome (CrN,Cr2N) peuvent précipiter entre 700 et 900°C (1290 et 1650°F) et réduire la résistance à la corrosion. Alors que si la proportion de ferrite est trop basse, c’est la phase sigma qui risque de précipiter et de réduire la résistance à la corrosion, la ductilité et la ténacité.

Il faut maintenir une température interpasse maximale de 150°C (300°F) et même de 65°C (150°F) pour les plus alliés d’entre eux. Pour maintenir un bon ratio austénite / ferrite, le métal d’apport doit contenir une plus grande quantité de nickel que le métal de base soit de 2,0 à 3,5% de plus comme la Sodel 2293L. De plus, il est important de bien contrôler l’apport thermique car s’il est trop haut, la tendance à former des composés intermétalliques indésirables augmente, et s’il est trop bas, la fraction de ferrite va augmenter. L’apport thermique doit être maintenu entre 0,5 et 2 KJ / mm (13 et 51 KJ / pouce). Finalement, lors du soudage avec un fil solide (GTAW ou GMAW), l’utilisation d’un gaz de protection contenant de l’azote favorise le maintien d’un bon ratio austénite / ferrite dans le dépôt et la zone affectée thermiquement.

Soudabilité des aciers inoxydables ferritiques

Les aciers inoxydables ferritiques sont affectés par la chaleur. L’apport thermique lors du soudage provoque un grossissement des grains et la formation de carbures de chrome à l’intérieur de la zone affectée. Le grossissement des grains entraîne une perte de la résistance mécanique et une diminution de la résilience en plus d’augmenter le risque de fissuration à froid. La formation de carbures de chrome réduit la résistance à la corrosion et la ductilité. Pour minimiser l’apport de chaleur, il est important de suivre les recommandations suivantes :

-utiliser la plus faible température de préchauffage possible;

-maintenir la température interpasse au minimum;

-réduire l’ampérage au minimum recommandé lors du soudage;

-faire de petites passes avec une électrode du plus petit diamètre possible.

Il existe des métaux d’apport d’acier inoxydable ferritique mais pour minimiser les risques de fragilisation et donner une plus grande ductilité au joint, il est possible d’utiliser les électrodes Sodel 309L, Sodel 335, Sodel 3500 ou Sodel 3502.

Pour les aciers inoxydables superferritiques, il est très important de bien nettoyer les pièces à l’acétone avant le soudage. De plus, l’utilisation de la Sodel 3505 permettra généralement d’éviter les traitements thermo-mécaniques postsoudages tout en conférant une bonne ductilité et une excellente résistance à la corrosion à l’assemblage.

Soudabilité des aciers inoxydables martensitiques

Les aciers martensitiques peuvent former une structure martensitique seulement par le refroidissement à l’air. La martensite est une structure dure et fragile, ce qui la rend sensible à la fissuration à froid. Pour souder les alliages martensitiques, il est nécessaire de les préchauffer et / ou de les postchauffer. Si ce n’est pas possible, ou encore pour avoir de meilleurs ductilité dans le joint, il est possible d’utiliser les électrodes Sodel 309L, Sodel 335, Sodel 3500 ou Sodel 3502 comme produit d’apport. Leur faible pourcentage de carbone, ainsi que leur grande capacité d’allongement produisent un dépôt moins dur, plus ductile et qui a donc moins tendance à la fissuration.

Cependant, il ne faut pas utiliser ces produits d’apport lorsque la résistance au fluage est essentielle, lorsque la résistance à la corrosion sous tension est requise ou lorsque le dépôt doit pouvoir se durcir par traitement thermique. Dans ces cas, il faut utiliser l’électrode Sodel 410NiMo ou un métal d’apport de même composition que le métal de base et préchauffer selon le tableau suivant :

Tableau inox 1 : Préchauffage des aciers inoxydables martensitiques

Sodel

Soudabilité des aciers inoxydables durcis par précipitation

Les aciers pouvant être durcis par précipitation sont austénitiques, semi-austénitiques ou martensitiques. Il faut donc prendre les mêmes précautions que celles déjà citées pour souder ces familles d’alliages. Cependant, la surprécipitation entraîne une légère baisse de la résistance mécanique et de la dureté à l’intérieur de la zone affectée thermiquement. Il existe des métaux d’apport de même composition que l’alliage comme le fil solide Sodel MIG/TIG 174, mais l’utilisation de produits d’apport comme les électrodes Sodel 3500, Sodel 3502 ou Sodel 309L permet de réduire les risques de fissuration et confère une meilleure ductilité au joint.

Lorsqu’un produit d’apport de composition similaire à celle du métal de base est utilisé, il est possible de restaurer les propriétés mécaniques dans le joint en effectuant un traitement thermique. Pour une restauration complète, le traitement thermique doit inclure une mise en solution, alors que pour une restauration partielle, il suffit de faire un revenu de précipitation.

Métaux d’apports

Pour choisir le métal d’apport adéquat pour l’alliage, il faut tenir compte de la composition chimique des matériaux à assembler et de l’utilisation de la pièce ou de l’assemblage après le soudage. Il faut choisir un métal d’apport qui répond aux propriétés requises lors de l’utilisation et qui possède une bonne résistance à la fissuration à chaud. Il est recommandé de s’assurer d’obtenir un indice de ferrite de 3 FN minimum pour diminuer le risque de fissuration à chaud. N’hésitez pas à consulter le Service Technique Sodel pour faciliter la sélection de votre métal d’apport.

Méthode de calcul de l’indice de ferrite (“Ferrite Number”)

Pour mesurer l’indice de ferrite, on se sert du diagramme de Delong. Il faut connaître la teneur des éléments d’alliages des métaux à assembler et du métal d’apport ainsi que le taux de dilution entre les métaux. Une fois ces renseignements connus, on effectue les étapes suivantes :

Directives

1-calculer l’indice de nickel équivalent et de chrome équivalent de chacun des métaux de base, s’ils sont dissimilaires, et du métal d’apport à l’aide des formules suivantes :

Nickel équivalent = % Ni + (30 x % C) + (30 x % N) + (0,5 x % Mn) Chrome équivalent = % Cr + % Mo + (1,5 x % Si) + (0,5 x % Nb)

si l’analyse de l’azote n’est pas disponible, considérer 0,06% d’azote pour les procédés GTAW et SMAW ou 0,08% d’azote pour le procédé GMAW;

2- additionner les indices de nickel équivalents obtenus en les ayant précédemment multipliés par leur taux de dilution respectifs, puis faire de même avec les indices de chrome équivalent;

3- placer les deux résultats obtenus sur le diagramme de Delong

4-lisez le résultat de l’indice de ferrite et du pourcentage de ferrite à l’aide des lignes obliques “indice de ferrite”.

Exemple

1-Types de matériau : acier 304 soudé avec une électrode Sodel 309

Procédé : SMAW

Taux de dilution : 70% = métal d’apport Sodel 309

30% = métal de base 304

Compositions : 304 = 0,06% C; 1,5% Mn; 0,8% Si; 19% Cr; 10% Ni

309 = 0,04% C; 1,8% Mn; 0,5% Si; 23% Cr; 13% Ni

Ni éq. 304 = % Ni + (30 x % C) + (30 x % N) + (0,5 x % Mn) Ni éq. 304 = 10 + (30 x 0,06) + (30 x 0,06) + (0,5 x 1,5) = 14,35
Cr éq. 304 = % Cr + % Mo + (1,5 x % Si) + (0,5 x % Nb)
Cr éq. 304 = 19 + 0 + (1,5 x 0,8) + (0,5 x 0) = 20,20
Ni éq. 309 = 13 + (30 x 0,04) + (30 x 0,06) + (0,5 x 1,8) = 16,90
Cr éq. 309 = 23 + 0 + (1,5 x 0,5) + (0,5 x 0) = 23,75

2-Ni éq. total = (0,30 x 14,35) + (0,70 x 16,90) = 16,14

Cr éq. total = (0,30 x 20,20) + (0,70 x 23,75) = 22,69

3-

Sodel

4- Indice de ferrite = 8 FN Pourcentage de ferrite = 7,6%

CONSEILS PRATIQUES LORS DU SOUDAGE DE L’ACIER INOXYDABLE

1- Lorsqu’on désire réussir une soudure de qualité, il est nécessaire d’enlever la couche d’oxyde grâce à une des méthodes suivantes :

  • avec une brosse en acier inoxydable ou avec un disque abrasif qui n’a jamais servi sur l’acier au carbone;
  • à l’aide d’un jet de particules de verre ou de sable;
  • par usinage en utilisant un fluide de coupe sans chlorure;
  • par un décapage chimique à l’aide d’une solution d’acide nitrique à 10 ou 20%

2- Les contaminants de surface comme les huiles de coupe, les graisses et les cires doivent être éliminés à l’aide d’un solvant tel l’acétone. ATTENTION ! Tenir le linge imbibé d’acétone loin du lieu de soudage, les vapeurs dégagées par ce produit sont très dangereuses en présence de rayons ultraviolets.

3- Porter une attention particulière en soudage GMAW à la présence de porosités car il n’y a pas de désoxydant comme le fluorure de calcium ou de sodium contenu dans l’enrobage des électrodes SMAW.

4- Tenir compte que la résistance à la corrosion de la zone affectée thermiquement des aciers inoxydables diminue avec l’augmentation de la teneur en carbone.

5- Les intensités de courant des électrodes d’aciers inoxydables sont de 10 à 15% inférieures à celles des aciers au carbone dû à la plus grande résistivité des aciers inoxydables.

6- Éviter la fissuration à chaud en ayant un indice de ferrite supérieur à 3 FN.

7- Pour minimiser la fissuration à froid des aciers martensitiques, utiliser des électrodes basiques (Sodel XXX-15) ou des électrodes spécialisées (Sodel 335, Sodel 3500, Sodel 3502).

8- Toujours enlever le laitier et la couche teintée sur le cordon après le soudage, car ils peuvent entraîner la corrosion du cordon de soudure.

9- Maintenir une température interpasse maximale de 150°C (300°F) et un apport thermique de 0,5 à 2 KJ / mm lors du soudage des aciers inoxydables duplex.

10- Utiliser un métal d’apport surallié tel que l’électrode Sodel 2293L pour le soudage des aciers inoxydables duplex, de façon à obtenir une résistance à la corrosion satisfaisante.

11- Maintenir une température interpasse maximale de 150/C (300ùF) et un apport thermique de 1 KJ / mm lors du soudage des aciers inoxydables superausténitiques.

12- Utiliser un métal d’apport surallié tel que les électrodes Sodel 3505, Sodel 3506, Sodel 3560 et Sodel 3599 pour le soudage des aciers inoxydables superausténitiques, de façon à obtenir une résistance à la corrosion satisfaisante.