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Dans l'application deTuyaux en acier en spiraleLe soudage et la découpe sont des étapes essentielles, mais elles présentent des défis uniques par rapport à l'acier au carbone typique en raison des caractéristiques du tuyau en acier spiralé lui-même. Les points suivants mettent en évidence des considérations cruciales et des problèmes potentiels rencontrés dans le soudage de tuyaux en acier en spirale.
Fissures à haute température
Pendant le soudage, les tuyaux en acier en spirale sont sensibles à diverses fissures à haute température, qui peuvent se développer dans le joint soudé et la zone affectée par la chaleur (HAZ). Ces fissures comprennent généralement:
Fissures de solidification: Se produisant à mesure que la soudure se solidifie.
Microfissures: Petites fissures se formant souvent dans le métal de soudure.
Fissures HAZ: Fissures dans la zone affectée par la chaleur entourant la soudure.
Fissures de réchauffage: Fissures qui se développent pendant le réchauffage post-soudure.
Fissures à basse température
Les tuyaux en acier en spirale peuvent également subir une fissuration à basse température, principalement en raison de la diffusion de l'hydrogène, de la rigidité du joint soudé et de la structure durcie dans la zone de soudure. Pour atténuer les fissures à basse température:
Minimiser la diffusion d'hydrogène pendant le soudage.
Préchauffez le matériau et appliquez un traitement thermique post-soudure au besoin.
Réduire le degré de contrainte au niveau du joint soudé.
Ténacité des joints soudés
Les joints soudés dans les tuyaux en acier en spirale sont généralement conçus pour inclure environ 5 à 10% de ferrite pour réduire la susceptibilité à la fissuration à haute température. Cependant, la présence de ferrite peut réduire la ténacité à basse température, car une augmentation de la ferrite diminue la ténacité de la zone soudée.
Équilibre de ferrite et d'austénite
Lors du soudage de tuyaux en acier en spirale, la réduction de l'austénite dans la zone du joint peut avoir un impact négatif sur la ténacité. À mesure que les niveaux de ferrite augmentent, la ténacité diminue considérablement, en particulier dans les aciers inoxydables ferritiques de haute pureté où les oligo-éléments comme le carbone, l'azote et l'oxygène contribuent à une diminution de la ténacité.
Inclusions d'oxyde
Une augmentation de la teneur en oxygène pendant le soudage peut conduire à des inclusions de type oxyde dans le métal de soudure. Ces inclusions servent de sites ou de chemins d'initiation de fissure pour la propagation de la fissure, réduisant davantage la ténacité des joints. De plus, l'azote du gaz protecteur peut se mélanger dans la soudure, conduisant à des formations Cr2N ressemblant à des lattes le long de certains plans de clivage, durcissant le matériau et diminuant la ténacité.
Sigma (σ) la fragilisation de phase
Les aciers inoxydables austénitiques, ferritiques et duplex sont sensibles à la fragilisation en phase σ due à la précipitation d'un faible pourcentage de phase α dans le matériau. Cette phase précipite généralement à des températures comprises entre 600 et 900 ° C, en particulier près de 750 ° C, et réduit considérablement la ténacité. Pour éviter la fragilisation de la phase σ, il est conseillé de minimiser la teneur en ferrite dans les aciers inoxydables austénitiques.
475 °C fragilisation
Lorsque des tuyaux en acier en spirale en alliage Fe-Cr sont maintenus à 475 ° C (ou dans une plage de 370-540 ° C) pendant une période prolongée, la fragilisation se produit. Ceci résulte de la décomposition de l'alliage Fe-Cr en phases α à faible teneur en chrome et α 'à forte teneur en chrome. Une fois que la concentration de chrome dans la phase α 'dépasse 75%, le type de déformation passe du glissement à la déformation jumelle, conduisant à une fragilisation à cette température.
En tenant compte de ces facteurs, les procédés de soudage pour les tubes en acier en spirale peuvent être optimisés pour réduire la probabilité de fissuration et de fragilisation tout en maintenant l'intégrité structurelle et la ténacité dans les joints soudés.