Comment prévenir les défauts courants liés au soudage du titane

Pour éviter les défauts de soudage du titane, veillez à préparer des bords de joint propres, à utiliser un gaz de protection suffisamment pur, à protéger la soudure chaude et sa racine, et à nettoyer entre chaque passe. Vérifiez la couleur de la soudure et éliminez les défauts avant de poursuivre. Ces pratiques sont essentielles, car le titane absorbe facilement l'oxygène, l'azote et l'hydrogène lorsqu'il est chaud.

Évitez l'oxycoupage pour le découpage et la préparation des rainures

Au-delà de 200 °C, les alliages de titane s'oxydent et absorbent facilement l'hydrogène, ce qui entraîne une détérioration rapide de leurs propriétés. L'oxycoupage génère un film d'oxyde et une surface de coupe de mauvaise qualité. L'exposition à l'air à haute température peut également fragiliser le titane.

Pour les travaux de tuyauterie en titane et en alliages de titane, la norme SH/T 3502-2009, Code relatif à la construction et à la réception des canalisations en titane et en zirconium (Norme industrielle chinoise), définit le cadre de construction et de réception. Utilisez des méthodes mécaniques telles que des scies à main, des scies mécaniques ou des tours pour la découpe, la préparation des rainures et le perçage. En cas de découpe au plasma, éliminez mécaniquement la couche contaminée ainsi que toute surface décolorée par la chaleur.

Utilisez un gaz de protection d'une pureté suffisante

Le soudage du titane fait appel à l'argon, à l'hélium ou à des mélanges des deux. L'argon est largement utilisé, mais les impuretés qu'il contient peuvent nuire à la protection du bain de fusion, favoriser la porosité, réduire la qualité du joint et accélérer l'usure de l'électrode en tungstène.

Pour le soudage des récipients sous pression, norme NB/T 47015-2011, Procédure de soudage pour les récipients sous pression (norme industrielle chinoise), définit le contexte de la procédure. La pureté de l’argon doit être d’au moins 99,99%, son point de rosée inférieur à -40 °C, et l’argon en bouteille ne doit pas être utilisé dès lors que la pression de la bouteille descend en dessous de 0,5 MPa. De l’hélium ou un mélange argon-hélium peut également être utilisé lorsque cela est approprié.

Protéger la zone de soudure soumise à des températures élevées

Les gouttelettes de métal en fusion et le métal d'apport absorbent fortement l'hydrogène, l'oxygène et l'azote lorsque la protection est insuffisante. Le titane solide à haute température absorbe également ces gaz. L'absorption d'hydrogène commence vers 250 °C, celle d'oxygène vers 400 °C et celle d'azote vers 600 °C. Ces gaz augmentent la dureté et la résistance, mais réduisent la ductilité et la ténacité, provoquant une fragilisation. Le carbone peut former du carbure de titane dur et cassant et favoriser l'apparition de fissures.

[EMPLACEMENT DE L'IMAGE : Effet de l'exposition à l'air à haute température sur la ductilité à la flexion du titane CP]

Pour les travaux de tuyauterie en titane visés par la norme SH/T 3502-2009, utilisez une buse de chalumeau de 12 à 26 mm et maintenez un débit laminaire stable d'argon. Un écran de protection arrière protège la soudure chaude et la surface extérieure adjacente, tandis que la purge interne à l'argon protège la surface intérieure. Commencez la purge avant le soudage et maintenez une légère pression positive ainsi qu'un débit continu.

Pour ces soudures de tuyauterie, la couleur de la soudure fournit une indication pratique de l'efficacité de la protection :

Nettoyez soigneusement le fil d'apport, les rainures et les surfaces entre les passes

La présence d'humidité ou de contaminants sur le fil d'apport, dans les rainures ou sur les surfaces avoisinantes peut entraîner des fissures par hydrogène et de la porosité. Un nettoyage insuffisant entre les passes peut laisser des inclusions non métalliques qui forment des eutectiques à bas point de fusion, favorisent la fissuration et réduisent la ductilité de la soudure ainsi que sa résistance à la corrosion.

Pour les travaux de tuyauterie en titane conformes à la norme SH/T 3502-2009, dégraissez le fil d'apport avec de l'acétone ou de l'éthanol sans soufre et évitez les solvants chlorés tels que le trichloroéthylène ou le tétrachlorure de carbone. Essuyez avec un chiffon en coton propre, manipulez le fil nettoyé avec des gants propres et veillez à ce qu’il reste sec et exempt de toute contamination. Utilisez des brosses en acier inoxydable dédiées pour éliminer les oxydes sur au moins 25 mm de part et d’autre de la rainure, puis éliminez l’eau et les salissures dans un rayon de 75 mm à l’aide d’acétone ou d’éthanol sans soufre. Nettoyez les inclusions métalliques entre les passes à l’aide d’une brosse en acier inoxydable.

Prévenir la formation d'une sous-coupe de soudure

Le contre-dépouille réduit la surface effective de l'assemblage et entraîne une concentration de contraintes, ce qui favorise l'apparition de fissures et réduit la résistance à la fatigue ainsi que la capacité de charge dynamique.

Dans le cadre des soudures de tuyauteries en titane dont il est question ici, les sous-coupes, les creux, la porosité, les inclusions de tungstène, les fissures et le manque de fusion sont inacceptables. Choisissez des paramètres adaptés, faites appel à un opérateur qualifié et effectuez des pauses appropriées de part et d’autre de la rainure afin de garantir la fusion et d’éviter les sous-coupes.