Dans Choix du métal d'apport pour le soudage de l'alliage 20 destiné aux corps de vannes, la première erreur consiste à croire que la “ compatibilité chimique ” suffit à elle seule à régler la question. L’alliage 20, ou UNS N08020, est utilisé car il résiste bien à l’acide sulfurique, offre une bonne résistance dans les environnements contenant de l’acide chlorhydrique, nitrique et phosphorique, et peut généralement être mis en œuvre à l’état soudé sans traitement thermique post-soudage. Cela semble simple. En pratique, ce n’est pas le cas. Le choix du métal d’apport approprié dépend du type de joint : s’agit-il d’un assemblage entre deux pièces en Alloy 20, d’un assemblage entre l’Alloy 20 et un autre alliage, ou d’une zone de rechargement/réparation où la dilution risque de modifier la composition chimique du métal d’apport et de l’éloigner du profil de résistance à la corrosion souhaité ?.
Pour la plupart des joints de corps homogènes, des renforts au niveau de l'encolure du capot et des réparations localisées par soudage, la réponse par défaut dans Choix du métal d'apport pour le soudage de l'alliage 20 destiné aux corps de vannes est toujours ER320LR pour les procédés de filage et E320LR pour les électrodes enrobées. Cette recommandation ne repose pas uniquement sur la tradition. Rolled Alloys précise que l’ER320LR est généralement utilisé pour souder le 20Cb-3/UNS N08020, tandis que Lincoln Electric souligne que la nuance LR réduit les teneurs en carbone, silicium, phosphore et soufre afin de limiter la fissuration à chaud et la microfissuration. C'est précisément pour cette raison que les fabricants expérimentés préfèrent les métaux d'apport de la classe 320LR à la composition chimique 320 plus ancienne et moins contrôlée, lorsque la contrainte et la sensibilité à la fissuration deviennent de réels enjeux de production.
Le choix du métal d'apport de soudage Alloy 20 pour les corps de vannes dépend tout d'abord du type d'assemblage
Une bonne procédure de sélection est simple. Tout d’abord, définissez la combinaison métal de base-métal d’apport. Ensuite, déterminez si l’exigence en matière de corrosion est mieux satisfaite par un dépôt de composition identique ou par un dépôt surallié. Troisièmement, vérifiez le degré de dilution que la conception du joint va entraîner. Dans les soudures « même alliage », le 320LR est généralement le premier choix, car sa composition chimique a été développée en fonction des conditions d’utilisation de l’Alloy 20. Dans les assemblages plaqués ou hétérogènes, cependant, la dilution due à l’acier au carbone ou à un autre acier inoxydable peut faire dévier le dépôt de soudure des performances de résistance à la corrosion que vous pensiez avoir spécifiées. Rolled Alloys recommande explicitement de minimiser la dilution lors du soudage côté plaqué et indique même qu’un passage de racine plus fortement allié peut être utilisé lorsque la dilution par l’acier doit être compensée.
Un autre point important dans Choix du métal d'apport pour le soudage de l'alliage 20 destiné aux corps de vannes C'est une question de rigueur dans le processus. Les consignes de fabrication pour l'acier 20Cb-3 recommandent de maintenir l'apport thermique aussi bas que possible, car augmenter l'énergie de l'arc pour forcer le mouillage ou la pénétration n'est pas la bonne solution. Pour les racines de tuyaux et autres joints à pénétration complète, ces mêmes consignes préconisent une purge jusqu’à une teneur en oxygène inférieure à 5 000 ppm, et identifient le soudage TIG comme la méthode de réparation la plus appropriée. En d’autres termes, le choix du métal d’apport ne peut être dissocié de la qualité de la procédure de soudage. Un consommable adapté utilisé dans une passe de racine mal maîtrisée produira tout de même une soudure de corps de vanne de mauvaise qualité.
Tableau pratique d'aide à la décision concernant les produits de comblement
| Scénario de soudage du corps de vanne | Sens de remplissage recommandé | Pourquoi c'est généralement le bon choix |
|---|---|---|
| Soudures bout à bout, soudures d'angle ou réparations standard de la carrosserie entre l'Alloy 20 et l'Alloy 20 | ER320LR / E320LR | Choix courant pour le soudage du 20Cb-3/UNS N08020 ; la composition chimique de la gaine est conçue pour réduire la fissuration à chaud et la microfissuration tout en conservant la résistance à la corrosion. |
| Profilés en Alloy 20 de forte épaisseur ou à section restreinte, pour lesquels le contrôle des fissures est essentiel | ER320LR, généralement avec des passes de racine ou de réparation en GTAW | Les recommandations de fabrication préconisent un faible apport de chaleur et le soudage TIG pour les réparations ; la pureté du 320LR améliore la soudabilité par rapport aux métaux d'apport 320 classiques. |
| Profilés de carrosserie en Alloy 20 plaqués sur acier ou pièces remises à neuf présentant une dilution inévitable de l'acier | ER320LR pour les couches de revêtement ; n'envisager l'utilisation d'une couche tampon/racine plus fortement alliée que si la qualification le justifie | Rolled Alloys spécifie l'utilisation des nuances ER320LR/E320LR pour la couche de revêtement, tout en autorisant, dans certains cas spécifiques, l'utilisation d'une racine plus fortement alliée afin de contrer la dilution de l'acier. |
| Surchaussure d'un composant de vanne ou soudure de transition nécessitant une marge de corrosion localisée plus large | On peut envisager l'ENiCrMo-3 | Le NiCrMo-3 est largement utilisé pour le revêtement en alliage de nickel ; il est notamment recommandé pour les travaux de revêtement des composants de vannes et de la surface intérieure des tuyaux, grâce à sa forte résistance à la corrosion par piqûres et à la corrosion sous contrainte (SCC). |
| Joint de nature indéterminée ou utilisation intensive de matériaux mixtes | Ne faites pas votre choix par habitude ; assurez-vous que le WPS soit approuvé par l'utilisateur final. | Selon Rolled Alloys, le choix définitif du matériau d'apport pour les assemblages hétérogènes doit être approuvé par l'utilisateur final et validé par le fabricant. |
Lorsqu'il s'agit de choisir un métal d'apport pour le soudage de corps de vannes en alliage 20, il convient d'opter pour une nuance supérieure à la 320LR
C'est là que de nombreux articles restent trop superficiels. L'ENiCrMo-3 n'est généralement pas mon premier choix pour une simple soudure entre deux corps de vanne en Alloy 20. Un dépôt de 320LR se rapproche davantage de la composition métallurgique visée pour l'alliage 20 et constitue le point de départ établi pour cette opération. Mais Choix du métal d'apport pour le soudage de l'alliage 20 destiné aux corps de vannes change lorsque la soudure n'est plus véritablement homogène. Si vous réalisez une couche de transition, effectuez un revêtement sur un composant ou validez un assemblage dans un environnement d’exploitation moins clément que ne le laisse supposer le choix de l’alliage de base seul, le NiCrMo-3 devient une option technique sérieuse, car il s’agit d’un alliage de revêtement éprouvé pour les composants de vannes et qu’il offre une forte résistance à la corrosion par piqûres et à la fissuration par corrosion sous contrainte.
Cela dit, il ne faut pas utiliser l’ENiCrMo-3 comme une “ mise à niveau ” par facilité sans vérifier les critères de corrosion. Dans certains cas de dilution par l’acier autour d’un revêtement en Alloy 20, les recommandations de fabrication publiées préconisent en effet d’opter pour un matériau de racine de classe C-22 plutôt que de partir du principe qu’un seul alliage au nickel convient à toutes les interfaces. La véritable question est donc de savoir si, dans Choix du métal d'apport pour le soudage de l'alliage 20 destiné aux corps de vannes La question n'est pas “ Quel métal d'apport est le plus résistant ? ”, mais bien : “ Quelle composition chimique du métal d'apport reste la plus proche des exigences en matière de corrosion une fois pris en compte les cycles de dilution, de contrainte, d'apport de chaleur et de réparation ? ” C'est à cette question qu'une qualification WPS rigoureuse doit répondre.
Avant de valider les bons de commande, je vérifierais cinq éléments : les certificats d’analyse des métaux de base, l’alliage d’appariement à chaque interface de soudure, la composition chimique réelle en service, la stratégie de dilution admissible et la certification des métaux d’apport au niveau du lot. Rolled Alloys recommande spécifiquement que l’utilisateur final reçoive les fiches d’analyse d’usine pour les matériaux Alloy 20 et les métaux d’apport de soudure utilisés dans la fabrication. Pour les fabricants de vannes et les acheteurs EPC, ces documents ne constituent pas une simple formalité administrative ; ils font partie intégrante de la maîtrise des risques de corrosion.
Conclusion
Pour la plupart des soudures de série, Choix du métal d'apport pour le soudage de l'alliage 20 destiné aux corps de vannes devrait commencer par ER320LR/E320LR, ni avec un produit de remplacement générique bon marché, ni en se basant sur une estimation liée à la disponibilité. Passez à ENiCrMo-3 uniquement lorsque la fonction du joint, le profil de dilution ou la marge de corrosion justifient réellement l'utilisation d'un dépôt surallié. Si le corps de vanne comporte des interfaces hétérogènes, des sections plaquées ou des soudures de réparation répétées, le choix du métal d'apport doit s'inscrire dans le cadre d'une procédure de soudage (WPS) homologuée, fondée sur des critères de corrosion et non sur des habitudes d'achat.
Si vous examinez un plan de corps de vanne, un plan de réparation ou une spécification de procédés de soudage (WPS) pour une application en Alliage 20, 28Nickel peut vous aider à analyser la conception du joint, le choix du métal d'apport et le dossier technique avant que vous ne validiez les consommables.
Questions et réponses connexes
1. Quel matériau est le plus adapté pour le soudage d'un corps de vanne standard en Alloy 20 : l'ER320LR ou l'ENiCrMo-3 ?
Pour un joint normal entre deux pièces en Alloy 20, ER320LR constitue généralement le meilleur point de départ, car il s'agit du sens de remplissage standard pour le 20Cb-3/UNS N08020 et que sa composition chimique à faible teneur en résidus est conçue pour réduire la fissuration à chaud. ENiCrMo-3 est plus appropriée lorsque la soudure sert de revêtement, de transition ou de renforcement de la marge de protection contre la corrosion, plutôt que de simple joint entre alliages compatibles.
2. L'alliage 20 nécessite-t-il généralement un traitement thermique après soudage une fois le corps de vanne soudé ?
En général, non. Les données publiées concernant l'alliage 20 indiquent que les pièces soudées sont généralement utilisées sans traitement thermique post-soudage, et les recommandations de fabrication précisent que le traitement thermique de détente pour les aciers inoxydables ou les alliages de nickel est souvent inefficace, voire néfaste, dans la pratique du soudage.
3. Quelle est la plus grave erreur de fabrication commise lors du soudage du corps de vanne en alliage 20 ?
Considérer le choix du métal d'apport comme un simple choix de catalogue plutôt que comme un problème de dilution et de corrosion. Un faible apport de chaleur, un purge propre et le choix de la bonne classe de métal d'apport sont tous des facteurs déterminants. Même avec le métal d'apport adéquat, un mauvais contrôle de l'oxygène au niveau de la racine ou une dilution excessive peuvent nuire à la résistance à la corrosion.