CH438521A

CH438521A - Procédé pour le soudage ou le rechargement à l'arc de l'acier

Info

Publication number: CH438521A
Application number: CH726366A
Authority: CH
Inventors: Duboz Georges; Demars Paul
Original assignee: Air Liquide
Priority date: 1965-06-02
Filing date: 1966-05-18
Publication date: 1967-06-30
Also published as: GB1121594A; DE1565373C3; BE681878A; FR1449716A; US3470346A; DE1565373A1; SE344294B; NL6607154A; DE1565373B2

Description


  Procédé pour le soudage ou le rechargement à l'arc de l'acier    La présente invention se rapporte à un procédé pour  le soudage ou le rechargement de l'acier utilisant un  arc électrique jaillissant d'une électrode consommable  constitué par un fil d'acier fortement allié. Le procédé  est destiné notamment au soudage des aciers alliés à  structure austénitique et austéno-ferritique à faible pour  centage de ferrite notamment des aciers au     nickel-          chrome.     



  Le procédé est caractérisé par le fait qu'on amène  dans la zone où l'arc se produit, un mélange gazeux qui  se compose d'au moins de :  - hélium ou hélium + néon: 20 à 90 % ;  - hydrogène, libre ou combiné à un ou plusieurs  éléments autres que des halogènes : 0,5 à 2 %;  - argon: le complément,  ces pourcentages étant indiqués en volume et le volume  d'hydrogène dont il faut tenir compte si l'hydrogène est  combiné, étant celui supposé non combiné.  



  Un tel mélange constitue une atmosphère permettant  le soudage, aussi bien en régime dans lequel le métal  fondu de l'électrode se transporte vers le bain de sou  dage sous forme de gouttelettes, qu'en régime présen  tant des alternances de courts-circuits avec le bain fondu  de soudage et d'arc courts.  



  Le soudage à l'arc, selon ce dernier régime plus par  ticulièrement, est difficile pour les aciers fortement alliés.  Une atmosphère composée surtout d'hélium, avec une  petite quantité d'argon et une quantité encore plus faible  d'anhydride carbonique a été proposée (brevet français  no 1378 908) pour le soudage de ces aciers. Elle donne  de meilleurs résultats que l'anhydride carbonique et que  les mélanges d'argon avec de l'oxygène ou de l'anhy  dride carbonique utilisés commercialement pour le sou  dage des aciers doux ou faiblement alliés ; toutefois, le  bain en fusion obtenu est assez fluide, ce qui, notam  ment, gêne le soudage en toutes positions ; de plus, pour    limiter les projections de métal sur les bords du cordon,  les paramètres de soudage doivent être déterminés avec  précision.  



  Le procédé selon l'invention ne présente pas ces  inconvénients parce que le mélange gazeux contient de  l'hydrogène. Cet élément, que l'on élimine habituelle  ment autant qu'on le peut des matières servant au sou  dage à l'arc, cela principalement pour éviter des sou  dures poreuses, joue un rôle très marqué et bienfaisant dans  le cas des mélanges gazeux employés dans le procédé  selon l'invention ; la présence éventuelle d'oxygène et  de carbone dans ces mélanges gazeux améliore encore  les résultats obtenus.  



  Pour les deux régimes de soudage rappelés plus haut,  le procédé selon l'invention permet d'obtenir des sou  dures de bel aspect, notamment sans oxydation ni poro  sités, un bon mouillage du métal déposé sur les tôles à  souder, un arc stable, de réaliser par soudage des joints  en toute position et même sur tôles minces ou en fond  de chanfrein et de réduire fortement les projections.  On constate également que ces mélanges gazeux donnent  une grande latitude dans le choix des paramètres élec  triques utilisés : densité de courant, tension d'arc, in  ductance du générateur de courant. Les caractéristiques  mécaniques des assemblages soudés obtenus avec ces  mélanges gazeux sont bonnes.  



  A titre d'exemple, les     indications    chiffrées ci-après  peuvent être données.  



  Du métal a été déposé dans un moule à     partir    d'un  fil d'acier inoxydable du type 18/8 à faible teneur en  carbone, de 0,8 mm de diamètre. Le courant de soudage  avait une intensité moyenne de 120 A et une tension  (continue) moyenne de 17 V ; le régime de soudage  était celui où des courts-circuits et des arcs courts se  succèdent à cadence rapide.

        Le mélange gazeux formant l'atmosphère protectrice,  fourni par une bouteille où le mélange était comprimé,  répondait aux spécifications suivantes  
EMI0002.0000     
  
    hélium <SEP> . <SEP> . <SEP> . <SEP> . <SEP> . <SEP> . <SEP> . <SEP> 30 <SEP> à <SEP> 33 <SEP> %
<tb>  anhydride <SEP> carbonique <SEP> . <SEP> . <SEP> 3 <SEP> à <SEP> 3,5%
<tb>  hydrogène <SEP> . <SEP> . <SEP> . <SEP> . <SEP> . <SEP> . <SEP> 0,8 <SEP> à <SEP> 1,2%
<tb>  argon <SEP> . <SEP> . <SEP> . <SEP> . <SEP> . <SEP> . <SEP> . <SEP> . <SEP> le <SEP> reste.       Des éprouvettes ont été prises dans le métal ainsi  déposé, puis essayées.

   Elles avaient les caractéristiques  suivantes  - résistance à la traction (éprouvette cylindrique  de 9,78 mm de diamètre) : 62 kg/mm2,  - allongement (longueur égale à 7 fois le dia  mètre) : 40% ;  - Résilience (Charpy V) : 15 kgm/cm2 à 20  C  6,5 kgm/cm2 à -196  C.  



  La résistance à la corrosion, en solution sulfurique et  cuivrique à la température d'ébullition pendant 72 heu  res, a été parfaite.  



  Des résultats satisfaisants ont été obtenus avec des  mélanges gazeux dont la composition entre dans les li  mites suivantes  
EMI0002.0001     
  
    hélium <SEP> . <SEP> . <SEP> . <SEP> . <SEP> . <SEP> . <SEP> . <SEP> 20 <SEP> à <SEP> 90%
<tb>  anhydre <SEP> carbonique <SEP> . <SEP> . <SEP> 1,5 <SEP> à <SEP> 4%
<tb>  hydrogène <SEP> . <SEP> . <SEP> . <SEP> . <SEP> . <SEP> . <SEP> 0,5 <SEP> à <SEP> 2%
<tb>  argon <SEP> . <SEP> . <SEP> . <SEP> . <SEP> . <SEP> . <SEP> . <SEP> . <SEP> le <SEP> complément.       On peut également obtenir de bons résultats avec  des mélanges dont la portion active, c'est-à-dire autre  que les gaz rares, comporte d'autres constituants, par  exemple  oxygène et acétylène ;  oxygène et propane ou butane.  



  Dans ces portions actives, les hydrocarbures four  nissent l'hydrogène et le carbone. Une faible addition  d'anhydride carbonique au mélange d'oxygène et de  propane est souvent utile.  



  La portion active peut également contenir des va  peurs. On peut, par exemple, utiliser un mélange d'hé  lium et d'argon utilisable pour le soudage des alliages  légers et le faire barboter dans l'alcool (méthylique ou  autre), dans du benzène, de l'éther de pétrole ou même  de l'eau. Dans le cas de l'eau et des alcools, il est utile  d'ajouter un peu d'oxygène et éventuellement d'anhy  dride carbonique. On peut également faire passer le  mélange d'hélium et d'argon sur de la naptahne et  ajouter éventuellement une faible quantité d'oxygène.  



  Jusqu'à 30% de l'hélium peuvent être remplacés  par du néon.  



  D'une façon générale, l'hydrogène peut donc être  apporté sous forme de combinaisons chimiques à l'état  de gaz ou de vapeurs pouvant contenir du carbone et  de l'oxygène. Il y a lieu cependant d'éviter l'emploi des  combinaisons chimiques qui, en plus de l'hydrogène, de  l'oxygène et du carbone, contiendraient des éléments  chimiques, tels que les halogènes, qui sont susceptibles  d'être nuisibles ou dangereux.  



  A titre d'exemple, les combinaisons chlorées sont à  proscrire parce que, sous l'effet de l'arc et de ses radia  tions, elles pourraient donner naissance à des gaz phy-    siologiquement très dangereux, comme l'oxychlorure de  carbone (phosgène).  



  En ce qui concernee l'électrode, elle est avantageu  sement en acier inoxydable. Cependant, il convient par  fois d'utiliser d'autres aciers fortement alliés au nickel,  au chrome ou à ces deux métaux.

Claims

REVENDICATION Procédé pour le soudage ou le rechargement de l'acier, utilisant un arc électrique jaillissant d'une élec trode consommable constituée par un fil d'acier forte ment allié, caractérisé par le fait qu'on amène dans la zone où l'arc se produit, un mélange gazeux, qui se compose d'au moins de - hélium ou hélium -f- néon: 20 à 90% ; - hydrogène, libre ou combiné à un ou plusieurs éléments autres que des halogènes: 0,5 à 2% ; - argon: le complément, ces pourcentages étant indiqués en volume et le volume d'hydrogène dont il faut tenir compte si l'hydrogène est combiné, étant celui supposé non combiné. SOUS-REVENDICATIONS 1. Procédé selon la revendication, caractérisé en ce que l'électrode consommable produit, avec le bain fondu de soudage, des alternances de courts-circuits avec le bain fondu et d'arcs courts. 2.

Procédé selon la revendication, caractérisé en ce que l'électrode est en acier inoxydable ou en d'autres aciers à forte teneur de nickel et/ou de chrome. 3. Procédé selon la revendication, caractérisé par le fait que le mélange gazeux renferme des gaz et/ou va peurs exempts d'halogènes mais contenant de l'oxygène, éventuellement du carbone, et éventuellement de l'hydro gène, la proportion du total de ces gaz et vapeurs et de l'hydrogène étant alors jusqu'à 6%. 4. Procédé selon la sous-revendication 3, caractérisé par le fait que le mélange gazeux se compose de - hélium: 30 à 33%; - gaz et vapeurs contenant du carbone, de l'hydro gène et de l'oxygène: 3,8 à 5%, de préférence CO2 3 à 3,5% ; H2 : 0,8 à 1,2 ; - argon : le reste. 5.

Procédé selon la sous-revendication 3, caractérisé par le fait que les gaz non rares sont formés par l'un, au moins, des mélanges suivants - anhydride carbonique et hydrogène, - @oxygène et hydrocarbure, de préférence .acéty- lène, propane et homologues supérieurs, naphtalène, benzène; - alcool méthylique et homologues supérieurs et oxygène, éventuellement avec un peu d'anhydride car bonique; - eau et oxygène et éventuellement anhydride car bonique.