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Fissure froide de tuyau d'acier d'erw, fissure froide soudée par résistance électrique de tuyau

Types de fissure à froid parmi les tuyaux en acier ERW

Date:2024-12-16

La fissuration à froid, ou fissuration à froid (également connue sous le nom de fissuration induite par l'hydrogène ou HIC), est un défaut potentiel qui peut se produire dansTuyaux d'acier d'ERW (résistance électrique soudée), Particulièrement pendant le processus de soudure ou tandis que les tuyaux sont en service sous certaines conditions. La fissuration à froid se produit généralement lorsque le métal de soudure ou la zone affectée par la chaleur (ZAT) subit une fragilité, ce qui entraîne la formation de fissures à basse température ou sous contrainte mécanique. La présence d'hydrogène ou de contraintes résiduelles est souvent un facteur clé dans ces types de fissures. La fissuration à froid peut affecter négativement les propriétés mécaniques et l'intégrité structurelle du tuyau, en particulier lorsqu'il est utilisé dans des applications exigeantes telles que le forage, les oléoducs et les gazoducs, et d'autres infrastructures critiques.

Types de fissures froides dans les tuyaux d'acier ERW:

Cracking induit par l'hydrogène (HIC)

Cause: HIC se produit lorsque l'hydrogène est absorbé dans la soudure pendant le processus de soudage. La présence d'hydrogène peut provoquer une fragilisation du métal de soudure ou de la zone affectée par la chaleur (ZAT), ce qui peut entraîner une fissuration sous contrainte de traction.

Apparence: les fissures HIC apparaissent souvent sous forme de longues fissures étroites qui se développent à l'intérieur ou à proximité de la zone affectée par la chaleur. Ces fissures sont généralement perpendiculaires à la soudure et peuvent se propager plus profondément dans l'acier.

Prévention: Le contrôle du niveau d'hydrogène dans l'environnement de soudage, l'utilisation d'électrodes à faible teneur en hydrogène et le traitement thermique approprié de préchauffage et de post-soudage peuvent aider à prévenir HIC.

-Fissuration de la zone affectée par la chaleur (fissuration HAZ)

Cause: La zone affectée par la chaleur (ZAT) est la zone du tuyau en acier qui est chauffée pendant le soudage mais non fondue. Si la vitesse de refroidissement dans cette zone est trop rapide ou si le matériau est à haute teneur en carbone ou a une dureté élevée, la fissuration peut se produire dans la ZAT en raison de l'accumulation de contraintes résiduelles.

Apparence: Les fissures dans la ZAT ont tendance à être transversales ou diagonales et peuvent apparaître sous forme de petites fissures de surface ou de fissures qui courent le long de la soudure.

Prévention: Des taux de refroidissement contrôlés, une sélection appropriée des paramètres de soudage et le préchauffage des pièces peuvent réduire le risque de fissuration de la ZAT.

-Craquelage des métaux de soudure (fissuration à froid des soudures)

Cause: Ce type de fissuration à froid se produit directement dans le métal de soudure lui-même, souvent en raison d'une teneur élevée en carbone, de contraintes résiduelles excessives ou de la présence d'hydrogène. Cela se produit généralement immédiatement après le soudage ou pendant les premières étapes du refroidissement, en particulier lorsque le tuyau est soumis à des contraintes mécaniques.

Apparence: La fissuration du métal de soudure est souvent longitudinale ou transversale, et les fissures peuvent être peu profondes ou profondes, selon la gravité des contraintes et les propriétés du matériau.

Prévention: L'utilisation d'acier à faible teneur en carbone et de techniques de soudage contrôlées (telles que le préchauffage, le refroidissement contrôlé et le traitement thermique post-soudage) peut atténuer le risque de fissuration du métal soudé.

-Fissuration transversale

Cause: La fissuration transversale se produit lorsque le cordon de soudure ou la zone affectée thermiquement du tuyau est soumise à des contraintes de traction alors que l'acier est encore dans un état relativement fragile en raison d'un refroidissement rapide. Les fissures sont généralement associées à des aciers à haute résistance ou à ceux qui ont été mal soudés ou traités.

Aspect: Ces fissures apparaissent généralement perpendiculairement à l'axe du tuyau et sont souvent visibles à la surface de la soudure ou de la ZAT.

Prévention: Le préchauffage, le refroidissement contrôlé et l'utilisation de baguettes de soudage à faible teneur en hydrogène peuvent réduire la probabilité de fissuration transversale.

-Fissuration longitudinale

Cause: Des fissures longitudinales peuvent se former en raison de contraintes résiduelles élevées le long du tuyau d'acier ERW, résultant souvent de défauts de soudage ou d'un traitement thermique inapproprié. Ce type de fissure est généralement aligné avec le grand axe du tuyau.

Apparence: Les fissures longitudinales sont généralement plus graves que les fissures transversales car elles peuvent se propager le long du tuyau, compromettant sa résistance et son intégrité structurelle.

Prévention: Ce type de fissuration peut être minimisé en contrôlant le processus de soudage, le traitement thermique et en assurant une sélection appropriée du matériau qui résiste à la fissuration sous contrainte.

-Déchirement lamellaire

Cause: La déchirure lamellaire se produit dans l'acier avec des propriétés anisotropes, telles que des grains déformés ou allongés dans le sens du laminage. Cela se produit lorsque l'acier est soumis à une contrainte de traction, généralement pendant le soudage, et est plus probable dans un acier de faible qualité avec une faible ductilité.

Apparence: Ces fissures apparaissent sous forme de déchirures en forme de fente le long des limites de grains dans le métal de base ou le métal soudé. La déchirure lamellaire est souvent observée à la surface de la soudure et peut être cachée sous la surface, nécessitant une inspection minutieuse.

Prévention: Un refroidissement contrôlé, une sélection appropriée des matériaux et l'utilisation d'une procédure de soudure qui réduit le risque de concentration de contraintes dans le matériau peuvent réduire la probabilité de déchirure lamellaire.

Facteurs contribuant à la fissuration à froid dans les tuyaux en acier ERW:

Paramètres de soudage: Une entrée de chaleur incorrecte, une vitesse de soudage élevée ou une température de préchauffage basse peuvent contribuer à la fissuration à froid. Un contrôle adéquat du processus de soudage est essentiel.

Composition du matériau: La teneur élevée en carbone, les éléments d'alliage ou les matériaux qui sont plus enclins à un comportement fragile à basse température augmentent la probabilité de fissuration à froid.

Contrainte résiduelle: Les contraintes résiduelles induites par le soudage provenant d'un refroidissement inadéquat, d'un apport de chaleur excessif ou d'un cycle thermique peuvent favoriser la fissuration de la soudure ou de la ZAT.

Hydrogène: L'hydrogène est une cause majeure de fissuration à froid. Il peut être absorbé dans la soudure ou le tuyau pendant le soudage et diffuser dans la zone affectée par la chaleur, augmentant le risque de fissures.

Géométrie et épaisseur du tuyau: Plus le tuyau est épais, plus il est sujet à la fissuration à froid en raison de l'augmentation de la zone affectée par la chaleur et de la difficulté à contrôler les taux de refroidissement.

Mesures de prévention et d'atténuation:

Contrôle de la procédure de soudure: Les paramètres de soudage appropriés, y compris l'apport de chaleur, la vitesse de soudage et la technique, doivent être étroitement contrôlés.

Préchauffage et traitement thermique post-soudure: Ces étapes aident à réduire le risque de fissuration en contrôlant les vitesses de refroidissement et en soulageant les contraintes résiduelles.

Sélection des matériaux: Des aciers à faible teneur en carbone et des alliages qui résistent à la fragilisation par l'hydrogène doivent être utilisés, en particulier pour des applications critiques comme les tuyaux de forage ou la construction de pipelines.

Utilisation d'une électrode à faible teneur en hydrogène: Pour réduire le risque de fissuration induite par l'hydrogène, des électrodes de soudage à faible teneur en hydrogène doivent être utilisées.

Inspection et essai: Les méthodes d'essai non destructif (NDT) comme l'essai ultrasonique, la radiographie, et l'inspection de courant de Foucault peuvent aider à détecter les fissures froides tôt et à éviter des échecs pendant le service.