Électrodes à faible teneur en hydrogène

Les électrodes à faible teneur en hydrogène sont très populaires dans les industries pour les raisons suivantes ;

  1. Capacité à produire des soudures de qualité aux rayons X
  2. Bon aspect du cordon de soudure
  3. Capacité à souder des matériaux plus épais avec des taux de dépôt élevés
  4. Moins sensible à la rupture et à la fissuration, en particulier la fissuration induite par l’hydrogène
  5. Propriétés solides du métal soudé avec une bonne ténacité
  6. Un arc lisse, stable et silencieux avec moins de projections.
  7. Bon taux de pénétration et de dépôt.
  8. Démarrage facile de l’arc et bon contrôle de l’arc pour les soudeurs
  9. Nettoyage après soudage plus rapide
  10. Possibilité d’assembler des aciers à faible soudabilité tels que les aciers à haute teneur en carbone, les aciers faiblement alliés, etc.

Les avantages ci-dessus ont fait des électrodes à faible teneur en hydrogène le premier choix pour le soudage de composants critiques susceptibles de tomber en panne pendant le service ou qui impliquent divers dangers et dangers.

Pourquoi les électrodes à faible teneur en hydrogène sont-elles si bénéfiques ?

La raison derrière les qualités mentionnées ci-dessus réside dans les matériaux de revêtement ou de flux. La couverture (flux) d’une électrode à faible teneur en hydrogène a deux caractéristiques uniques ;

1. Faible teneur en hydrogène :  la teneur en hydrogène ou la quantité d’hydrogène dans le couvercle de ces électrodes est très faible. Un niveau plus élevé d’hydrogène dans le métal fondu présente des risques de rupture fragile et de fissuration retardée ou de fissuration induite par l’hydrogène. Par conséquent, un niveau inférieur de revêtement d’hydrogène sur l’électrode garantira que seule une quantité limitée d’hydrogène pénètre dans le métal fondu, ce qui peut éviter les défaillances mentionnées ci-dessus.

2. Contient des minéraux basiques – Les  minéraux basiques dans les revêtements d’électrodes signifient que les produits chimiques présents dans le revêtement réduisent la teneur en oxygène dans la soudure et minimisent les inclusions d’oxydes nocifs aux limites des grains de la microstructure, résultant en une soudure plus propre avec une ténacité élevée. .

Quelles électrodes sont appelées électrodes à faible teneur en hydrogène ?

Les électrodes suivantes sont appelées électrodes à faible teneur en hydrogène ;

  • Exx15 (E7015)
  • Exx16 (E7016)
  • Exx18 (E6018, E7018)
  • Exx28 (E7028)
  • Exx48 (E7048)

Le tableau suivant (Tableau – 1) fournit une liste de toutes les électrodes à faible teneur en hydrogène, le type de revêtement, les positions de soudage applicables et le type de courant et de polarité requis ;

Tableau 1

Classification des électrodes (AWS 5.1)Type de revêtementPositions de soudage applicablesCourant et polarité
E6018Potassium à faible teneur en hydrogène, poudre de ferF, V, OH, HCA ou DCEP
E7015Faible teneur en hydrogène sodiumF, V, OH, HDCEP
E7016Faible teneur en hydrogène potassiumF, V, OH, HCA ou DCEP
E7018Potassium à faible teneur en hydrogène, poudre de ferF, V, OH, HCA ou DCEP
E7028Potassium à faible teneur en hydrogène, poudre de ferSteak H, FCA ou DCEP
E7048Potassium à faible teneur en hydrogène, poudre de ferF, OH, H, V-basCA ou DCEP
= Où, F – Plat, V – Vertical, OH – Aérien, H – Horizontal, Congé H – Congé horizontal
= AC – Courant alternatif
= DCEP – Electrode positive à courant continu (polarité inversée)

Et s’il y avait de l’hydrogène présent dans le métal fondu ?

D’après la discussion ci-dessus, il est clair qu’une électrode à faible teneur en hydrogène est utilisée pour empêcher une défaillance ou une fissuration en limitant l’entrée d’hydrogène dans le métal fondu. Cependant, que se passera-t-il si une quantité importante d’hydrogène pénètre dans le métal fondu ? Ou comment le niveau inférieur d’hydrogène assure-t-il une bonne soudure ?

Si un nombre important d’atomes d’hydrogène se dissolvent dans le métal fondu et n’ont aucune chance de s’échapper, une fissuration retardée se produit. Des fissures retardées peuvent se produire après plusieurs heures ou jours de solidification du métal fondu.

De telles fissures peuvent se produire parallèlement à la limite de fusion et à l’intérieur de la zone affectée thermiquement ou elles peuvent également provenir du dépôt de soudure. Il est également connu sous le nom de fissuration sous le cordon.

Si la flaque de soudure en fusion se refroidit rapidement, deux choses peuvent se produire ;

1. La structure cristalline résultante sera un mélange de ferrite et de carbure : l’ hydrogène est presque insoluble dans la ferrite. Par conséquent, les atomes d’hydrogène s’échapperont ou diffuseront du métal fondu et le métal fondu sera plus ductile et résistant aux fissures.

2. La structure cristalline se transformera en martensite : les atomes d’hydrogène ne diffusent pas à partir d’une structure cristalline martensitique et se retrouvent piégés dans le métal fondu. Par conséquent, les chances d’obtenir du crack seront plus élevées. Pour éviter ce préchauffage peut être fait. Le préchauffage des métaux de base ralentit essentiellement la vitesse de refroidissement et facilite la diffusion (l’échappement) des atomes d’hydrogène du métal fondu.

Cuisson des électrodes à faible teneur en hydrogène :

Les électrodes à faible teneur en hydrogène doivent être exemptes d’humidité et d’autres contaminants. Parce que l’humidité/l’eau est une puissante source d’hydrogène.

Pour éviter que les électrodes ne soient contaminées par l’humidité, elles sont souvent emballées et fournies dans des conteneurs hermétiquement fermés.

Les électrodes doivent être cuites avant utilisation, selon les recommandations du fabricant. Cependant, le guide préliminaire de la cuisson est disponible dans l’ASME Section II Part C; un extrait est disponible dans le tableau 2 de cet article ;

Tableau 2 

Électrodes (selon AWS 5.1)Fours de serrageConditions de séchage 
E6018
E7015
E7016
E7018
E7028
E7048
50 °F à 250 °F
[30 °C à 140 °C] 
500 °F à 800 °F
[260 °C à 425 °C]
1 à 2 heures à température

L’électrode E7018 est l’une des électrodes à faible teneur en hydrogène les plus préférées de l’industrie. Il contient une quantité suffisante de poudre de fer dans le couvercle et fonctionne mieux lorsqu’il est utilisé avec une polarité inverse en courant continu (DCEP).

En raison de la présence de poussière de fer, un taux de dépôt plus élevé est obtenu et le transfert de métal est réduit au silence. La qualité de la soudure et l’aspect du cordon sont très bons.

Les revêtements d’électrodes E7018 et E7015 sont similaires, à l’exception de l’ajout d’un pourcentage légèrement plus élevé de poudre de fer dans le revêtement E7018. Les couvercles de ces électrodes sont relativement plus épais que ceux des électrodes E7016.

Le E7016 est conçu pour le courant continu AC ; Le E7015 est similaire au E7016 mais est alimenté en courant continu.

Le couvre-électrode E7028 est assez épais et contient une forte teneur en poudre de fer. Son taux de dépôt est le plus élevé parmi tous les types d’électrodes à faible teneur en hydrogène. Cependant, ils peuvent être utilisés horizontalement et à plat.

La classe E7048 est similaire au type E7018 mais est conçue pour les applications de descente uniquement

Désignateurs complémentaires obligatoires et facultatifs sur les électrodes :

Une électrode est identifiée par ce qui suit ;

  • indicatifs de classification obligatoires
  • désignateurs supplémentaires facultatifs

Par exemple EXXXX-1 HZR

Les quatre premières lettres après le « E » sont appelées désignateurs de classification obligatoires et les chiffres et chiffres donnés après le tiret (-) sont appelés désignateurs supplémentaires facultatifs et ceux-ci sont facultatifs et peuvent donc être utilisés en fonction des exigences.

Maintenant, nous allons comprendre la signification des indicatifs de classification obligatoires ;

Dans E7018 :

  • La lettre ‘E’ représente une électrode
  • Les deux premiers chiffres, c’est-à-dire ’70’, indiquent la résistance à la traction minimale, c’est-à-dire 70 Ksi (ou 70 000 Psi)
  • L’avant-dernier chiffre, c’est-à-dire “1”, indique la position dans laquelle l’électrode peut être utilisée. En particulier, la lettre ‘1’ représente toutes les positions
  • Les deux derniers chiffres ensemble montrent la polarité et la composition du flux d’électrode.

Comme nous l’avons compris à propos des désignateurs d’électrodes obligatoires, nous allons maintenant comprendre les désignateurs supplémentaires facultatifs ;

Sur EXXXX-1 HZ R 

« 1 » indique que les électrodes (E7016, E7018 ou E7024) répondent aux exigences de mise à niveau ;

  • Dureté pour électrode E7016 et E7018
  • Ductilité pour l’électrode E7024

« HZ » Désigne que l’électrode répond aux exigences du test d’hydrogène diffusible avec une valeur moyenne ne dépassant pas « Z » ml d’hydrogène pour 100 g de métal déposé, où « Z » est 4, 8 ou 16.

Par exemple, E7018-H4R indique 4 ml (en moyenne) de teneur en hydrogène diffusible dans 100 g de métal déposé.

Enfin, le dernier indicateur facultatif, c’est-à-dire « R », indique que l’électrode satisfait aux exigences du test d’humidité absorbée. L’électrode est exposée à un environnement de 80 ° F [27 ° C] / 80 % d’humidité relative (HR) pendant au moins neuf heures par toute méthode appropriée pour les tests d’humidité.