Comment souder l’acier inoxydable duplex

Soudage de l’acier inoxydable Duplex, de l’acier inoxydable Duplex à l’acier au carbone/acier faiblement allié

L’acier inoxydable duplex est un type d’acier inoxydable (Cliquez ici pour connaître les types d’acier inoxydable) ayant une microstructure composée de 50% de ferrite (α) et 50% d’austénite (γ) en théorie, bien que la ferrite et l’austénite aient une plage d’acceptation. Lors de la solidification, le duplex se solidifie sous forme de ferrite, qui se transforme ensuite partiellement en austénite lorsque la température diminue encore.

La microstructure 50%: 50% est obtenue à température ambiante après trempe à l’eau à partir de la température de recuit de mise en solution par les fabricants d’acier. Cette microstructure à deux phases confère aux aciers inoxydables duplex d’importantes propriétés mécaniques et de corrosion et dépend fortement du traitement thermique et de la composition chimique (équilibre approprié entre le nickel et l’azote formateurs d’austénite et le chrome et le molybdène formateurs de ferrite).

Comment souder l'acier inoxydable duplex

Comprendre l’acier inoxydable duplex

Comment souder l'acier inoxydable duplex

La température est un paramètre clé qui détermine la microstructure des matériaux duplex à la fois dans la ZAT et dans le métal fondu. Un contrôle de température inapproprié peut entraîner les problèmes suivants :

  1. La formation de phases nuisibles et
  2. La formation d’une microstructure déséquilibrée .

Propriétés chimiques de l’acier inoxydable duplex

Le tableau 1 montre la composition chimique de divers types d’acier inoxydable duplex.

Comment souder l'acier inoxydable duplex

Propriétés mécaniques de l’acier inoxydable duplex

Les propriétés mécaniques du Duplex sont supérieures à celles des nuances austénitiques équivalentes, leur limite d’élasticité est environ le double de celle des nuances classiques. Le tableau 2 montre les propriétés mécaniques de diverses nuances d’acier inoxydable duplex.

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Contrôle de l’équilibre des phases ferrite/austénite

La température joue un rôle important dans l’équilibre de phase des aciers inoxydables duplex :

  • En ZAT : en cas de surchauffe, de la ferrite supplémentaire se formera. Si la vitesse de refroidissement est trop élevée, la ferrite ne se retransformera pas en austénite, conduisant à une microstructure déséquilibrée. Si la vitesse de refroidissement est appropriée (en fonction de l’apport de chaleur et de l’épaisseur du matériau), de l’austénite se formera. De plus, il est important de noter l’action stabilisatrice d’austénite de l’azote qui réduira l’excès potentiel de ferrite dans la ZAT.
  • Dans le métal fondu : afin d’éviter une teneur en ferrite trop élevée, le matériau d’apport doit être surallié en nickel ce qui favorisera la formation d’austénite. Par exemple, le 2209 (9 % Ni) est recommandé pour souder le grade 2205 (5 % Ni). Ce document fournit des listes de matériaux d’apport recommandés pour souder chaque nuance duplex.
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Sélection de fil d’apport de soudage pour le soudage duplex de l’acier inoxydable :

Fil d’apport/électrode pour le soudage Duplex en acier inoxydable pour différentes qualités, Duplex à l’acier au carbone, l’acier faiblement allié et d’autres combinaisons peuvent être facilement trouvés à l’aide du tableau ci-dessous :

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Apport de chaleur minimum et maximum pour le soudage duplex de l’acier inoxydable

Le tableau ci-dessous contient les directives générales sur l’apport de chaleur de soudage pour des résultats mécaniques satisfaisants dans la soudure. L’apport de chaleur peut être calculé à l’aide de notre OUTIL DE CALCUL DE L’ENTRÉE DE CHALEUR EN LIGNE.

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Préchauffage et post-chauffage pour le soudage duplex de l’acier inoxydable

Le préchauffage des aciers duplex n’est pas recommandé et peut avoir un impact négatif sur les propriétés de l’assemblage soudé. Pour éliminer l’humidité, l’acier duplex peut être chauffé jusqu’à 100 °C (210 °F).

Température entre les passes

En règle générale, la température entre les passes doit être limitée à 150°C (300°F) pour les aciers lean duplex et duplex, et à 100°C (210°F) pour les aciers super-duplex. Des températures interpasses trop élevées réduiront la vitesse de refroidissement. Dans ce cas, une précipitation de phase intermétallique, de nitrures ou de carbures est susceptible de se produire dans le métal fondu.

Post-chauffage

Le post-chauffage n’est pas recommandé et doit être évité si la température dépasse 290°C (550°F).