BE639465A - - Google Patents

Description

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  Perfectionnements à un procédé de soudure. 



   La présente invention se rapporte à la soudure par le procédé dit d'électroslag ou de soudure sous laitier. 



   Suivant ce procédé, des surfaces verticales opposées sont soudées ensemble en formant une flaque de métal en fusion cou- verte par une couche de laitier fondu dans un intervalle entre les surfaces, la flaque étant continuellement alimentée de métal par un ou des fils de soudure porteurs do courant et amenés dans la couche de laitier, l'effet I2R   produisant   un chauffage suffisant pour fondre le métal du fil de soudure, Des sabots, normalement refroidis à l'eau, sont prévus pour fermer l'extrémité de l'inter-   valle   entre les surfaces à souder et sont   déplacés   vers le haut 

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 au coure de l'opération de soudure.

   L'intervalle utilisé jusqu'ici a une largeur comprise entre 1 1/4 et 1 3/8 pouce (32 et 35 mm) avec un courant de soudure de 600 ampères dans le fil de soudure ou dans chaque fil de soudure, une tension comprise entre   46   et 50 volts et une vitesse de soudure comprise entre 3 et   4   pieds (0,9 et1,2 m) pnr heure. 



   La soudure obtenue par un tel procédé a une structure de grain grossière et nécessite un revenu à des températures comprises entre 950 et   1050 C   pour réduire les dimensions du grain et obtenir les caractéristiques nécessaires pour que le joint soudé soit ac- ceptable suivant les normes des British Standard Spécification 1500 boiler code. 



   La   pr 'sente   invention a pour objet un procédé de soudure dans lequel le métal de soudure est déposé par le   procédé   sous lai- tier et le métal de soudure déposé est refroidi à une vitesse telle que la durée pendant laquelle la soudure en n'importe quel point dépasse une température de   700*C   est limitée de façon qu'on obtienne une soudure à structure de grain fine. 



   De manière générale, aucune partie de la soudure ne de- vrait dépasser une température de   700*C   pendant plus de 3 minutes. 



   De manière avantageuse, aucune partie de la soudure ne dépasse une température de   700 C   pendant plus de 2 minutes. 



   En variante, on introduit une substance inhibitrice de croissance de grain dans la soudure et la température   de 0 la   soudure ne dépasse pas 700 C pendant plus de   5 minutes.   



   Suivant un mode d'exécution de la présente   invention,donne   à titre d'exemple, deux pièces en acier doux à souder   ensemble   sont disposées de manière à laisser entre leurs bords un intervalle vertical à côtés parallèles. Selon la profondeur de l'intervalle, un ou plusieurs fils de soudure consumables,porteurs de courant, sont amenés dans une couche de laitier couvrant une flaque de métal fon- du. L'effet I2R produit un échauffement et le fil de soudure com- menée à fondre.

   Des sabots refroidis à l'eau ferment les extré- 

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 mités de l'intervalle et sont déplacés vers le haut au   cours   de l'opération de soudure, Cette disposition est   analogue   à   celle   qui est utilisée dans le cas d'un procédé le soudure   sous   laitier tel   que   pratiqué Jusqu'ici. 
 EMI3.1 
 



  Cependant, suivant le dit mode d'exécution 4e la 7!'úen<te invention, les conditions sont modifiées par rapport à oe1 uti- lisées jusqu'ici en ce sens que la durée pendant lpM'3.T.< n'importe quelle partie de la soudure dépasse de 7000C est limitée de manière appropriée et on obtient une soudure ayant une   structure   de grain d'une finesse acceptable suivant les normes du code   mentionné   plus haut. 
 EMI3.2 
 



  La vitesse de refroidissement de la souda** est influen- oée dans une large mesure par la vitesse de dépôt an 4e sou- dure qui détermine la vitesse à laquelle la IOu4 monte dans '1n- tervalle entre les surfaces à souder. Comme la V1$ 4e d4pt du étal de soudure dépend de l'allure à laquelle t fetiwi  18 chaleur pour fondre le fil ou les fils de soudure, donc dépend de l'énergie fournie la soudure,l'apport d'énergie a la '1rnut:tUA pmft être rendu lufftlalU.:1.nt important pour arriver a un  Ut soudure assez rapide pour assurer le r.rrod1...mettt'new de la soudure par dissipation de la chaleur dans le métal   qui-est   soudé. 
 EMI3.3 
 



  Ainsi, suivant le dit mode d'exécution, tee J!Y!l1wntt4n, un fondant très conducteur est utilisé pour forstwr le ltfitf r et l'apport d'énergie la soudure est suffisamment élifté pour donner une vitesse de soudure d'au moins 8 pieds (2,4 m) par -heure. 



  Un autre facteur qui influence la vitesse de refroidîsse 1- ment de la soudure est la profondeur de pénétration de la soudure dans les surfaces flanquant l'intervalle, qui dépend   dune   une large mesure de la tension du courant   amené    à la   soudure. 



   Une profondeur acceptable de pénétration est obtenue 
 EMI3.4 
 lorsque la tension du courant a une valeur comprise ehtre 99 et 36 volts inclus, les meilleurs résultats étant norm81nt 

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 obtenus en utilisant une tension de   34   36 volts,   En   utilisant une tension inférieure b la tension normale- ment utilisée pour la soudure sous laitier et un apport d'énergie nettement supérieur à celui qui est normalement utilisé pour la sou- dure sous laitier, on a besoin d'une densité de courant dans le fil de soudure ou dans chaque fil de soudure nettement supérieure à celle qui est normalement utilisée pour la soudure sous laitier. 



  En même temps, il est avantageux d'utiliser un fil de soudure ayant un diamètre quelque peu inférieur à celui qui est utilisé normalement pour la soudure sous laitier. 



   Ainsi, suivant le dit mode d'exécution de   l'invention ,   le diamètre du fil de soudure est compris entre   3/64   de pouce (1,2mm)   @   et 3/32 de pouce (2,4   mm)   et on utilise des courants   compris   entre environ 500 et 900 ampères. 



   Un autre facteur qui influence la vitesse de   refroidisse-   ment de la soudure est la largeur de l'intervalle entre les sur- faces à souder. Des vitesses de refroidissement acceptables sont obtenues si avec le dit mode d'exécution de   l'invention, le   soudure est déposée dans un intervalle ayant une largeur qui ne dépasse pas 7/8 de pouce (22mm) les meilleurs résultats étant obtenus avec un intervalle d'une largeur de 3/4 pouce ( 19 mm) ou un peu moins. 



   Dans les cas où la profondeur de l'intervalle dépasse 1 3/4 pouce   (44   mm) il est nécessaire de prévoir des fils de soudure à différents niveaux de la profondeur de l'intervalle afin de four- nir à la flaque de métal fondu une quantité suffisante de métal de soudure et d'énergie pour assurer une vitesse de soudure suffisamment rapide. 



   Avec un intervalle d'une largeur ne dépassant pas 7/8 panée (22 mm) et d'une profondeur supérieure à 1 3/4 pouce (44 mm) ,un fil de soudure est amené à la soudure de préférence, à des niveaux répartis sur la profondeur de l'intervalle de façon que chaque fil    de soudure alimente approximativement 1 1/8 pouce carré (725 mm2)   

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 de l'intervalle. Dans les cas où il ne faut prévoir qu'un seul fil de soudure pour l'espace, le fil est situé au milieu ou près du milieu de l'intervalle tandis que dans les cas   où   une sé- rie de fils de soudure sont utilises, ils sont amenas symétriquement à l'intervalle, le long de sa profondeur. 



   Afin d'obtenir une valeur acceptable pour les essais de résilience Charpy effectuas sur la soudure après suppression des tensions internes à 650 C, il est nécessaire de réduire la teneur en carbone du fil de soudure relativement celle qui est norma- lement utilisée dans la soudure sous laitier pour obtenir une te- neur en carbone appropriée dans la soudure.   ;   
Ainsi, de manière appropriée, le fil de soudure amené à la soudure a une teneur en carbone inférieure ou égale à 0,12%. 



   Bien qu'on puisse amener du courant alternatif ou du' courant continu à la soudure, le courant continu est préférable parce qu'il est possible d'obtenir une vitesse de soudure supérieure pour une tension et un courant donnés car il est nécessaire d'ap- pliquer un facteur de correction de puissance au chiffre se rapport* tant à un apport d'énergie en cirant alternatif. En outre, il est possible qu'un apport d'énergie en courant continu ait un effet avantageux sur la soudure grâce à l'effet d'agitation produit dans la flaque de métal fondu par le courant continu. 



   A titre d'exemple, une soudure ayant une structure de grain d'une finesse telle qu'elle soit acceptable suivant les normes du code précité est obtenue dans un intervalle ayant une largeur de 5/8 de pouce (16 mm) et une profondeur de 1 1/2 pouce (38 mm),en utilisant un seul fil de soudure de   5/64   pouce (2,0   mm)   de diamètre alimenté avec une énergie totale de 20,4 kilowatts à une tension de 34 volta et un courant continu de 600 ampères oe qui donne une vitesse de soudure de 8 pieds (2,4 m) par heure.

   Le fil de soudure a la composition suivante 

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 EMI6.1 
 Carbone. 0,09% Nickel - oel5% Silicium - 0,19 Chrome - os 
 EMI6.2 
 
<tb> Mtngnnèse- <SEP> 1,92% <SEP> Molybdène <SEP> - <SEP> 0,02%
<tb> 
 
 EMI6.3 
 Soufre - z6 Cuivre - 0$32% Phosphore - 0,021.< Etain - 0,,02% 
 EMI6.4 
 Le fondant de soudure utilisé a une conductivité élevée et présente la composition suivantes 
SiO2   46,21%   
MnO 34,5% 
 EMI6.5 
 CeF2 z A10 bzz MgO 4,9% 
 EMI6.6 
 Fe 1,54% X20 0,06:' Na20 o,ot Tl02 0,05:

  ' ,Après suppression des tensions internes de la soudure à 650008 on constate les caractéristiques mécaniques suivantes! ' 
 EMI6.7 
 
<tb> Effort <SEP> maximum <SEP> subi <SEP> pendant <SEP> 21,3 <SEP> tonnes/pouce <SEP> carré
<tb> 
 
 EMI6.8 
 la déformation permanente (3 36$ kg/om2) 
 EMI6.9 
 
<tb> Contrainte <SEP> maxima <SEP> 30,7 <SEP> tonnes/pouce <SEP> carré
<tb> 
 
 EMI6.10 
 (4.850 kg/om2) 
 EMI6.11 
 
<tb> Allongement <SEP> 33,0%
<tb> 
 
 EMI6.12 
 Striction 66,3:' Les essais de résilience Charpy au milieu de la soudure donnent les chiffres suivant:

   
 EMI6.13 
 
<tb> Température <SEP> Valeur <SEP> de <SEP> résilience <SEP> Charpy
<tb> 
 
 EMI6.14 
 ¯¯¯¯¯¯¯ (pieds livrer¯¯¯¯ -600C 8 -400C 23 -200C 25 
 EMI6.15 
 
<tb> 0 C <SEP> 29
<tb> 
<tb> +200C <SEP> 53
<tb> 
 
 EMI6.16 
 +400C 63 
 EMI6.17 
 
<tb> +600C <SEP> 80
<tb> 
 

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Suivant   d'autre.   essais on   oo tient   des chiffres analogues avec un espace de 3/4 pouce (19   mm)   et 36 volte et un espace de   1/2   pouce (13 mm) et 30 volts, le diamètre du filtre de soudure,   l'apport   d'énergie et la vitesse de soudure   étant   les mimes que dans   l'essai   mentionné ci-dessus* 
Bien que le mode d'exécution de l'invention ei-dessus décrit indique les conditions avantageuses, dans des cironstances normales,

   pour produire une structure de grain fine, dans certaine* circonstances, certaines modifications des conditions peuvent être avantageuses. Ainsi, lorsqu'on utilise un fondant d'une con- ductivité plus élevée et d'une   résistivté   plus faible que    telles   indiquées ci-dessus, une tension aussi faible que 20 volts donnera une pénétration suffisante.

   En outre, un fil ayant un   diamètre   aussi faible que 1/32 pouce (0,8 mm) peut être   utilisa   et   dans   ce cas, l'apport d'énergie nécessaire peut être obtenu avec un courant aussi faible que 400 ampères.Dans d'autres circonstances comme lorsque l'intervalle a une profondeur supérieure à 1 3/4 pouce (44 mm) et est alimenta de plus d'un fil, il peut être nécessaire d'utiliser une tensionpouvant atteindre 38 ou même 40 volts pour obtenir un degré de pénétration désiré. 



   Bien que les modes d'exécution indiques ci-dessus aient pour but   d'assurer   que la vitesse de progression de la soudure vers le haut de   l'Intervalle   soit suffisante pour produire le taux nécessaire de refroidissement de la   scudure,   on notera également qu'il est possible d'augmenter le taux de   refroidissement   de la soudure afin de limiter la durée pendant laquelle la.soudure dépasse   700*C   et pour obtenir la finesse de grain désirée en augmentant le taux de dissipation de la chaleur de la soudure par les sabots fermant les   extrémités   de l'Intervalle. 



   Ainsi, suivant un autre   modo   d'exécution de la présente invention, la soudure est déposée dans  un intervalle dont les   extré-   mités sont fermées pendant le dépôt do la soudure par des sabots refroidir par de la saumure à une température inférieure à 0 C. 

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   Bien que les modes d'exécution de l'invention décrits ci- dessus aient pour but de s'assurer qu'aucune partie de la soudure ne dépasse une température de 700 C pendant une durée qui n'est pas supérieureà 3 minutes, ou plus avantageusement pendant une durée qui n'est pas supérieure à 2 minutes, il est possible d'obtenir une structure de grain fine pour la soudure dans des cas où la température de la soudure dépasse 700 C pendant une durée pouvant atteindre 5 minutes, si des substances inhibitrices de la croissance du grain sont introduites dans la soudure. Ainsi, l'inclusion de nickel   ou   de titane ou de leurs alliages dans le fil de soudure a tendance à limiter la croissance du grain dans la soudure. 



    REVENDICATIONS.   



   1.- Procédé de soudure! caractérisé en de que le métal de soudure est déposé par le procéda dit d'électroslag ou de soudure sous laitier et le métal de soudure déposé est refroidi à une   vites-   se telle que la durée pendant laquelle la soudure en n'importe quel endroit dépasse une température de   700'C   est limitée de fa- çon qu'on obtienne une soudure à structure de grain fine.

Claims (1)

1. 2.- Procédé de soudure suivant la revendication 1, carte*. térisé en ce qu'aucune partie de la soudure ne dépasse une tempéra- ture de 700 C pendant plus de 3 minutes.

   3.- Procédé de soudure suivant la revendication 1, caracté- risé en ce qu'aucune partie de la soudure ne dépasse une température de 700 C pendant plus de 2 minutes.

   4.- Procédé de soudure suivant la revendication 1, caracté- risé en ce qu'une substance inhibitrice de croissance de grain est introduite dans la soudure et la température de la soudure ne dé- passe pas 700 C pendant plus de 5 minutes.

   5.- Procédé de soudure suivant l'une ou l'autre des re- vendications précédentes, caractérisé en ce que l'apport d'énergie à la soudure est suffisamment élevé pour donner une vitesse de soudure d'au moins 8 pieds/heure (2,4 m/h). <Desc/Clms Page number 9>

   6,- Procédé de soudure suivant la revendication 5, carac,, térisé en ce que la soudure est déposée dans un intervalle d'une largeur ne dépassant pas 7/8 pouce (22 mm) et d'une profondeur ne dépassant pas 1 3/4 pouce (44 mm) , un seul fil est amené à la soudure, la tension de courant d'apport d'énergie est comprime entre 28 et 36 volts inclus et un fondant à conductivité élevée est utilisé pour former le laitier.

   7.- Procédé de soudure suivar.t la revendication 6, caracté- risé en ce que la tension du courant d'apport d'énergie est comprise entre 34 et 36 volts inclus.

   8.- Procédé de soudure suivant la revendication 5, caracté- risé en ce que la soudure est déposée dans un intervalle d'une lar- geur ne dépassant pas 7/8 pouce (22 mm)et d'une profondeur ne dépassant pas 1 3/4 pouce (44 mm), un seul fil est amené à la soudure, la tension du courant d'apport d'énergie est compris entre 20 et 36 volts inclus et un fondant à conductivité très élevée est utilisé pour former le laitier.

   9.- Procédé de soudure suivant la revendication 5, carat * térisé en ce que la profondeur de l'intervalle est supérieure à 1 3/4 pouce (44 mm) et plusieurs fils de soudure sont amenés à la soudure à des niveaux répartis sur la profondeur de l'espace tels que chaque fil de soudure alimente approximativement 1 1/8 pouce carré (725 m@2) de l'intervalle, la tension du courant d'apport d'énergie est comprise entre 28 et 40 volts inclue et un fondant à conductivité élevée est utllisé pour former le laitier.

   10.-Procédé de soudure suivant l'une ou l'autre des re- vendications 5 à 8, caractérisé en ce que le diamètre du fil de soudure est compris entre 3/64 pouce (1,2 mm) et 3/32 pouce (2,4 mm) et le courant dont est porteur le fil de soudure amené à la soudure a une valeur comprise entre 500 et 900 ampères, 11.- Procédé de soudure suivant la revendication 9, caracté- risé en ce que le diamètre de chaque fil de soudure est compris entre 3/64 pouce (1,2 mm) et 3/32 pouce (2,4 mm) et le courant dont <Desc/Clms Page number 10> est porteur chaque fil de soudure amené à la soudure a une valeur comprise entre 500 et 900 ampères.

   12.- Procédé de soudure suivant l'une ou l'autre des revendications 5 à 8, caractérisé en ce que le diamètre du fil de soudure est compris entre 1/32 pouce (0,8 mm) et 3/64 pouce (1,2 mm) et le courant dont est porteur le fil de soudure amené à la soudure a une valeur comprise entre 400 et 500 ampères.

   13.- Procédé de soudure suivant la revendication 9, carte- térisé en ce que le diamètre de chaque fil de soudure est compris entre 1/32 pouce (0,8 mm) et 3/64 pouce (1,2 mm) et le courant dont est porteur chaque fil de soudure amené à la soudure a une valeur comprise entre 400 et 500 ampères.

   14. - Procédé de soudure suivant l'une ou loutre des revendications 5 à 13,caractérise en ce que le métal de soudure est déposé dans un intervalle ayant une largeur qui ne dépasse pas 3/4 pouce (19 mm).

   15.- Procédé de soudure suivant l'une ou l'autre des re- vendications précédentes, caractérisé en ce que le fil de soudure amené à la soudure a une teneur en carbone inférieure à ou égale à 0,12%.

   16. - Procédé de soudure suivant l'une ou l'autre de$ revendications précédentes,caractérisé en ce que le métal de soudure est déposé en utilisant pour l'alimentation d'électricité un courant continu.

   17.- Procédé de soudure suivant l'une ou l'autre des re- vendications précédentes, caractérisé en ce que la soudure est déposée dans un intervalle dont les extrémités sont fermées pendant le dépôt de la soudure par des sabots refroidis au moyen d'un fluide à une température inférieure à 0 C. @ 18.- Procédé de soudure par le procédé dit d'électroslag ou de soudure sous laitier pour produire une soudure à structure de grain fine, en substance suivant l'un ou l'autre des modes d'exé- oution décrits ci-dessus. <Desc/Clms Page number 11>

   19'- Ouvrage Comprenant un Joint soudé obtenu par un procédé de soudure suivant l'une ou l'autre des revendications précédentes.