|
Métal commun 1 |
Inconel 600 / Alliage 600, UNS N06600, W.Nr. 2.4816, ASME P-Non. 43 |
|
Métal commun 2 |
Acier au carbone, par exemple ASTM A106 Gr. B, A333 Gr. 6, A516 Gr. 70, A105 (ASME P-Non. 1) |
|
Mastic standard (GTAW / GMAW) |
ERNiCr-3 (alliage 82), UNS N06082, AWS A5.14 / SFA-5.14 |
|
Mastic standard (SMAW) |
ENiCrFe-2 ou ENiCrFe-3 (alliage 182), AWS A5.11 / SFA-5.11 |
|
Remplisseur jamais utilisé |
Acier au carbone (ER70S-6/E7018) ou charge Cr-Mo faiblement-alliée |
|
Préchauffer |
Normalement non requis ; ajouter par équivalent carbone et épaisseur |
|
Traitement thermique après-soudage |
Non requis pour le côté nickel ; entraîné uniquement par le côté en acier au carbone |
|
Température maximale entre passes |
150 C (300 F) |
|
Métal fondu déposé (alliage 82) |
Tensile >= 552 MPa, yield >= 360 MPa, elongation >= 30% |
|
Codes régissant |
ASME BPVC Section IX, ASME B31.3, ASME VIII Div. 1, API RP 582, NACE MR0175 / ISO 15156 |
L'Inconel 600 peut-il être soudé à l'acier au carbone ?

Oui.Inconel 600peut être soudé directement à l'acier au carbone tel que ASTM A106 Grade B, A333 Grade 6 ou A516 Grade 70, et le joint est une fabrication de routine couverte par le code - plutôt qu'une fabrication exotique. Il est fabriqué avec un métal d'apport à base de nickel-, jamais avec un apport d'acier au carbone, et il est qualifié de soudure métallique différente selon la section IX du code ASME des chaudières et des appareils sous pression. Vous pouvez voir la gamme complète des formes de matériaux de base sur lePage produit Inconel 600et la gamme de tuyaux sur lePage des tuyaux en Inconel 600.
La difficulté de ce joint ne vient pas de l’alliage de nickel. L'Inconel 600 est un alliage austénitique de nickel-chrome-fer avec une structure cubique centrée sur les faces-, et c'est l'un des alliages les plus soudables de la famille du nickel : il a une bonne ductilité, il ne durcit pas au refroidissement et il accepte facilement le métal d'apport. La difficulté vient de l'acier au carbone. L'acier au carbone est cubique centré sur le corps-, il durcit dans la zone affectée par la chaleur-, il transporte beaucoup plus de carbone que l'alliage de nickel ne peut en dissoudre et son coefficient de dilatation thermique est différent. Chaque mode de défaillance grave dans un joint Inconel 600-acier au carbone se situe du côté acier au carbone de la ligne de fusion, c'est pourquoi la sélection des charges et le contrôle de la chaleur sont plus importants que la technique de soudage.
Cette combinaison apparaît partout où un alliage de nickel-résistant à la corrosion doit rencontrer un composant structurel ou en acier-contenant une pression. Des exemples typiques incluent les connexions de puits thermométriques et de buses d'instrument, les joints de tube d'échangeur de chaleur-à-plaque tubulaire, le matériel de four et de traitement thermique-, les composants de torchère et de brûleur et la tuyauterie d'alimentation en vapeur nucléaire. La logique d'ingénierie est toujours la même : ne payez pour l'alliage de nickel que là où la résistance à la corrosion ou à la température est nécessaire, et laissez l'acier au carbone prendre en charge le reste. La soudure est la frontière où cette décision est soit validée, soit perdue.
Point clé : la soudure est une soudure de métaux différents. Il nécessite sa propre procédure qualifiée et sa propre qualification de soudeur. Une procédure acier au carbone et une soudeuse acier carbone ne peuvent pas être réutilisées pour le côté alliage de nickel.
Pourquoi un joint Inconel 600 sur acier au carbone est-il une soudure métallique différente ?
Étant donné que les deux métaux de base appartiennent à des numéros ASME P- différents et à des structures cristallines différentes, la section IX de l'ASME classe le joint comme une soudure métallique différente. L'Inconel 600 est P-No. 43 Groupe 1 sous QW/QB-422, avec un numéro de groupe ISO 15608 de 43. Les aciers au carbone tels que A106 Grade B, A333 Grade 6, A516 Grade 70 et A105 sont P-No. 1. Cette classification n'est pas une paperasse administrative : elle change ce que vous êtes autorisé à faire sur le magasin. étage.
La première conséquence est la qualification des procédures. Une spécification de procédure de soudage qualifiée uniquement sur l'acier au carbone ne couvre pas l'Inconel 600, et une procédure qualifiée sur l'Inconel 600 seul ne couvre pas l'acier au carbone. La procédure doit être qualifiée pour la combinaison. La deuxième conséquence est le régime de tests. Étant donné qu'un joint différent concentre sa faiblesse au niveau de la ligne de fusion ferritique plutôt que dans le métal fondu, la section IX de l'ASME demande des éprouvettes de courbure latérale transversale en plus des essais de traction, de sorte que la ligne de liaison soit pliée sur toute l'épaisseur de la section et que toute zone de transition fragile soit forcée de se révéler.
La troisième conséquence est la qualification des soudeurs. La qualification de performance du soudeur est liée au numéro P- du métal de base et au numéro F - du métal d'apport, de sorte qu'un soudeur titulaire d'une qualification en acier au carbone n'est pas qualifié pour réaliser ce joint. En pratique, il s'agit de l'écart de conformité le plus courant constaté sur chantier, et c'est aussi un véritable écart de qualité, car les alliages de nickel se comportent différemment dans la main : la piscine est lente, la pénétration est plus faible pour un courant donné et le métal est beaucoup plus sensible à la contamination.
Tableau 1. Regroupement ASME Section IX des deux métaux de base
|
Article |
Côté Inconel 600 |
Côté acier au carbone |
|
Note typique |
Inconel 600 / Alliage 600 |
ASTM A106 Gr. B, A333 Gr. 6, A516 Gr. 70, A105 |
|
Numéro UNS |
N06600 |
K03006, K03014, K02700, K03504 |
|
ASME Section IX P-Non. |
P-Non. 43 Groupe 1 |
P-Non. 1 Groupe 1 ou 2 |
|
Groupe ISO 15608 |
43 |
1 |
|
Structure cristalline |
Austénitique, face-cubique centrée |
Ferritique, corps-cubique centré |
|
Teneur en carbone |
0,15% maximum |
0,25 à 0,35 % typique |
|
Durcissement au refroidissement |
Aucun |
Oui, dans la-zone affectée par la chaleur |
|
Rejoindre la classe |
Soudure de métaux différents - qualification WPS, PQR et soudeur distincte requise |
Quel métal d'apport devriez-vous utiliser pour souder l'Inconel 600 à l'acier au carbone ?
Utilisez un métal d'apport à base de nickel-. ERNiCr-3 (Alloy 82, UNS N06082, AWS A5.14 / ASME SFA-5.14) est la valeur par défaut pour GTAW et GMAW, et ENiCrFe-2 ou ENiCrFe-3 (Alloy 182, AWS A5.11 / ASME SFA-5.11) est la valeur par défaut pour SMAW. N'utilisez pas d'acier au carbone, de chrome-molybdène faiblement allié ou d'acier inoxydable austénitique pour le joint de production.

ERNiCr-3 est spécifié à un minimum de 67 pour cent de nickel avec 18 à 22 pour cent de chrome, 2,0 à 3,0 pour cent de niobium plus tantale, un maximum de 3,0 pour cent de fer et un maximum de 0,10 pour cent de carbone. Chaque élément a un travail. Le nickel fournit une matrice austénitique ductile qui tolère la large gamme de compositions créée par la dilution de l'acier. Le chrome offre une résistance à l’oxydation et à la corrosion. Le niobium est l'élément anti-fissuration : il se combine avec le soufre et le phosphore pour former des composés de niobium à haut point de fusion-au lieu de films à bas point de fusion aux joints de grains, ce qui est exactement ce qui empêche la fissuration par solidification dans une soudure entièrement austénitique qui ne contient pas de ferrite delta sur laquelle s'appuyer.
Le métal fondu en alliage 82 déposé atteint généralement une résistance à la traction minimale d'environ 552 MPa, une limite d'élasticité de 0,2 pour cent d'environ 360 MPa et un allongement de 30 pour cent ou plus, avec un service utile d'environ moins 196 C à plus 550 C. Ces chiffres dépassent largement l'acier au carbone qu'il joint, ce qui est important : le métal soudé au nickel doit être la partie la plus solide et la plus ductile du joint afin que toute déformation soit repoussée de la ligne de fusion ferritique fragile.
Tableau 2. Matrice de sélection du métal d'apport pour l'Inconel 600 et l'acier au carbone
|
Processus |
Remplisseur |
Classification |
Composition nominale |
Quand utiliser |
|
GTAW (TIG) |
ERNiCr-3 (alliage 82) |
AWS A5.14, UNS N06082 |
67 Ni, 18-22 Cr, 2-3 Nb+Ta, 3 Fe max |
Valeur par défaut pour les passes racine et les travaux sur-murs fins ; meilleur contrôle de la chaleur |
|
GMAW (MIG) |
ERNiCr-3 (alliage 82) |
AWS A5.14, UNS N06082 |
67 Ni, 18-22 Cr, 2-3 Nb+Ta, 3 Fe max |
Passes de remplissage plus épaisses en position plate et horizontale, transfert par pulvérisation |
|
SMAW (bâton) |
ENiCrFe-2 ou ENiCrFe-3 (alliage 182) |
AWS A5.11 |
Base Ni, 13-17 Cr, 1,5-3 Nb+Ta, 10 Fe max |
Soudage sur site, réparations et accès restreint |
|
GTAW / GMAW |
ERNiCrMo-3 (charge en alliage 625) |
AWS A5.14, UNS N06625 |
62 Ni, 21 Cr, 9 Mo, 3,5 Nb |
Service sévère de chlorure ou de piqûres, résistance des joints plus élevée |
|
GTAW / SMAW |
Famille ERNiCrFe-5 / ENiCrFe-7 |
AWS A5.14 / A5.11 |
Ni-Cr-Fe, faible teneur en carbone, sans niobium |
Service de fluage à très haute température et joints nucléaires nécessitant une résistance PWSCC |
|
N'importe lequel |
Acier au carbone ou charge Cr-Mo |
AWSA5.18/A5.20/A5.5 |
Base Fe |
Jamais autorisé pour ce joint |
Si vous vous approvisionnez en métal de base en même temps que les consommables, la gamme de plaques et de tôles est décrite sur lePage de plaque ASTM B168 UNS N06600, la gamme de barres et de cannes sur lePage Inconel 600 barres, et les raccords qui se trouvent généralement à l'extrémité de ces joints sur lepage des raccords de tuyauterie à souder bout à bout.
Pourquoi ERNiCr-3 est-il la charge standard pour l'Inconel 600 sur l'acier au carbone ?
ERNiCr-3 est la charge standard car son coefficient de dilatation thermique se situe entre l'acier au carbone et l'acier inoxydable austénitique, et parce qu'il tolère la forte dilution qu'un joint différent produit inévitablement. Ces deux propriétés répondent aux deux mécanismes de défaillance qui tuent réellement l'Inconel 600 dans les soudures en acier au carbone : une fatigue par dilatation thermique différentielle au niveau de la ligne de fusion et une zone de transition dure et cassante causée par la dilution et la migration du carbone.
L’argument de l’expansion est décisif. Les coefficients moyens de dilatation thermique mesurés montrent que l'alliage 600 est une correspondance inhabituellement proche de l'acier au carbone, bien plus proche que n'importe quel acier inoxydable de la série 300-. C'est l'une des raisons pour lesquelles l'Inconel 600 est choisi en premier lieu pour les joints bimétalliques et de transition. Cela signifie également qu'une charge inoxydable austénitique telle que l'ER309L, qui a un coefficient de dilatation plus proche de l'acier inoxydable 304 que de l'un ou l'autre des métaux de base, introduit un décalage que la combinaison de métaux de base elle-même n'avait pas. Une charge à base de nickel évite d’ajouter ce décalage.
Tableau 3. Coefficient moyen de dilatation thermique - pourquoi la charge à base de nickel- gagne
|
Matériel |
CTE 20-100 C (um/m/C) |
CTE à 425 C (um/m/C) |
Inadéquation avec l'acier au carbone |
|
Acier au carbone (A106 Gr. B) |
environ 11,7 |
environ 14,3 |
Référence |
|
Inconel 600 (UNS N06600) |
environ 13,3 |
environ 14,4 |
Très petite - excellente correspondance |
|
Charge ERNiCr-3 / Alliage 82 |
environ 13 |
environ 14 |
Petit intermédiaire -, fait la transition entre l'articulation |
|
Inox austénitique 304/316 |
environ 17,3 |
environ 18,1 |
Un grand - tend la ligne de fusion ferritique |
|
Remplisseur ER309L |
environ 16,5 |
vers 18 ans |
Grand - inadapté au service à haute-température |
L’argument de la dilution est tout aussi important. Une charge à base de nickel-contenant 67 % ou plus de nickel peut absorber une quantité substantielle de fer de l'acier au carbone tout en restant totalement austénitique et sans fissures-. Un filler plus maigre ne le peut pas. C'est pourquoi l'ERNiCr-3 est utilisé non seulement pour l'Inconel 600 mais également pour souder l'Inconel 600 à l'acier au carbone, à l'acier inoxydable et à d'autres alliages de nickel, et pourquoi il est également utilisé comme consommable de revêtement et de beurrage. La même logique s'applique aux guides de soudage frères pourSoudage Inconel 625etSoudage Hastelloy C276, où les charges à base de nickel-sont à nouveau le point d'ancrage de la procédure.
Point clé : Règle générale : si le joint subira plus d'environ 315 C (600 F) en service, ou s'il sera traité thermiquement, ou si le service est acide, spécifiez un enduit à base de nickel-. Le mastic inoxydable austénitique est un compromis à basse-température et à faibles-conséquences qui ne doit pas être utilisé sur un joint Inconel 600 sur acier au carbone.
Quels métaux d'apport devriez-vous éviter pour l'Inconel 600 et l'acier au carbone ?
Évitez les charges d'acier au carbone, les charges de -chrome faiblement allié-molybdène et les charges d'acier inoxydable austénitique telles que ER309L ou ER308L. Chacun d'eux détruit la résistance à la corrosion du joint, crée une zone de transition dure et sujette aux fissures, ou introduit un décalage de dilatation thermique que les métaux de base n'avaient pas. La seule exception est une charge à base de nickel- choisie pour une raison de service spécifique, qui constitue une substitution délibérée plutôt qu'un raccourci.
Tableau 4. Métaux d'apport à éviter et mécanisme de défaillance
|
Remplisseur |
Ce qui se produit |
Pourquoi ça échoue |
|
ER70S-6, E7018, ER80S-G (acier au carbone) |
La teneur en nickel de la soudure s'effondre vers la composition de l'acier |
La zone de fusion perd sa résistance à la corrosion, le côté ferritique durcit et le joint ne peut pas répondre à l'intention de résistance ou de dureté. |
|
ER80S-B2, E9018-B3 (Cr-Mo) |
Le carbone et le chrome migrent à travers l'interface |
Favorise une bande de transition dure et cassante et dépasse les limites de dureté en service acide |
|
ER309L, ER308L (inox austénitique) |
Dépose du métal fondu austénitique avec une expansion d'environ 16 à 18 um/m/C |
L'inadéquation de l'expansion par rapport à l'acier au carbone concentre les contraintes au niveau de la ligne de fusion ferritique et entraîne la fatigue thermique |
|
ENi-1 (Nickel 61) |
Dépôt de nickel très faiblement allié |
Utilisable pour le nickel pur et certains beurrages, mais résistance et résistance à l'oxydation inférieures à celles de l'ERNiCr-3 pour le service Inconel 600 |
L’option en acier inoxydable austénitique mérite un avertissement spécifique car elle est très largement utilisée ailleurs. L'ER309L est un choix légitime et courant pour assembler l'acier au carbone à l'acier inoxydable de la série 300 à des températures inférieures à environ 315 °C, car sa teneur élevée en alliage absorbe la dilution de l'acier et reste austénitique.
Le problème est que la règle a été écrite pour un joint en acier au carbone sur acier inoxydable. Lorsque l'autre face est de l'Inconel 600, dont le coefficient de dilatation est presque identique à celui de l'acier au carbone, l'introduction d'une charge avec un coefficient de dilatation de 16 à 18 um/m/C crée un décalage qui n'existait tout simplement pas entre les métaux de base. L’articulation s’aggrave, pas s’améliore.
Il convient également de séparer le concept d’alternative acceptable de celui de substitution. ERNiCrMo-3, la charge d'alliage 625, est une alternative légitime pour les services corrosifs sévères. ERNiCrFe-5 et la famille ERNiCrFe-7A / ENiCrFe-7 à faible teneur en carbone sont des alternatives légitimes pour le service nucléaire ou à très haute température. Ce qu'ils ne sont pas, c'est un échange interchangeable : le changement du métal d'apport modifie une variable essentielle, donc une nouvelle qualification de procédure est requise avant que l'un d'entre eux puisse être utilisé dans le travail de production.
Quand devriez-vous choisir une autre charge à base de nickel ?
Choisissez ERNiCrMo-3 pour un service sévère de corrosion due aux chlorures, aux piqûres ou aux fissures, ou lorsque le joint nécessite une résistance plus élevée. Choisissez ERNiCrFe-5 ou la famille ERNiCrFe-7A / ENiCrFe-7 pour un service de fluage à très haute température ou pour les joints nucléaires où la résistance à la fissuration par corrosion sous contrainte d'eau primaire est spécifiée. Pour tout le reste, ERNiCr-3 reste la réponse correcte et la plus économique.
La référence nucléaire mérite d’être comprise car elle constitue la preuve la plus solide que la chimie des charges n’est pas un choix cosmétique. Les premières soudures nucléaires dissemblables utilisaient des charges d'alliage 82 et d'alliage 182 sur du métal de base en alliage 600. Au fil des décennies de service, certains de ces joints ont développé une fissuration primaire par corrosion due à l'eau, et l'industrie a fait la transition des nouvelles constructions vers des charges à faible teneur en carbone et à teneur élevée en chrome de la famille des alliages 52/152, qui sont nettement plus résistantes à ce mécanisme. La leçon généralise : pour un joint dissemblable à longue durée de vie, spécifiez le matériau de remplissage en fonction du mécanisme de dégradation que vous attendez, et pas seulement en fonction de la résistance à la traction sur le certificat.
Notez que la famille Alloy 52/152 a son propre compromis-. Ces charges sont à haute teneur en -chrome et niobium-, ce qui améliore la résistance à la corrosion mais réduit la fluidité du bain de fusion et augmente la sensibilité au manque de fusion et à la fissuration par immersion par ductilité. Ils ne doivent être utilisés qu'avec une procédure qui leur est adaptée et par des soudeurs qui s'y sont entraînés. L'ERNiCr-3, en revanche, est indulgent, c'est précisément pourquoi il reste la valeur par défaut de l'industrie pour l'Inconel 600 par rapport à l'acier au carbone.
Quels procédés de soudage fonctionnent le mieux pour l'Inconel 600 sur l'acier au carbone ?
GTAW est le meilleur procédé pour la passe de racine et pour les travaux sur-murs minces, GMAW avec transfert par pulvérisation convient aux passes de remplissage plus épaisses, et SMAW est le choix pratique sur le terrain. Le soudage à l'arc submergé et le soudage à l'arc fourré-ne sont pas recommandés pour le côté nickel, car les flux interagissent avec l'alliage et l'apport thermique plus élevé augmente la dilution et la migration du carbone.

La sélection du procédé découle directement des propriétés des alliages de nickel. L'Inconel 600 a une conductivité thermique d'environ 15 W/m/K contre environ 50 W/m/K pour l'acier au carbone, de sorte que la chaleur se concentre au niveau de l'arc au lieu de se propager. Cela produit une pénétration plus profonde et une zone affectée thermiquement plus large pour le même courant, ce qui signifie que vous devez utiliser un courant plus faible et voyager régulièrement plutôt que de rester. Le bain de soudure est également plus lent qu'un bain en acier, il mouille donc moins facilement les parois du joint et nécessite un arc légèrement plus long et une manipulation plus prudente pour éviter un manque de fusion.
Tableau 5. Comparaison des procédés de soudage pour le côté Inconel 600
|
Processus |
Polarité / mode |
Formulaire de remplissage |
Postes |
Meilleure utilisation |
Précautions |
|
GTAW (TIG) |
DCEN, démarrage à haute-fréquence |
Tige de 1,6 à 2,4 mm |
Tous |
Passages de racine, paroi fine, tube-à-plaque tubulaire |
Lent; a besoin de gaz de purge ; garder la longueur de l'arc courte |
|
GMAW (MIG) |
DCEP, transfert par pulvérisation |
Fil de 0,8 à 1,2 mm |
Plat, horizontal |
Remplissez et bouchez les sections plus épaisses |
Évitez les transferts en court-circuit- ; pas d'ajout de CO2 |
|
SMAW (bâton) |
DCEP ou AC par fabricant |
Électrode de 2,4 à 4,0 mm |
Tous |
Soudures sur site, réparations, accès restreint |
Enlever complètement les scories entre les passes ; arc court |
|
FCAW |
DCEP |
Fil fourré- |
Plat, horizontal |
Déconseillé pour le côté nickel |
Résidu de flux et apport de chaleur plus élevé |
|
SCIE |
DCEP |
Fil nu plus flux |
Appartement uniquement |
Déconseillé pour le côté nickel |
Apport de chaleur excessif et dilution ; compatibilité des flux |
Quels paramètres de soudage devez-vous utiliser pour l'Inconel 600 sur l'acier au carbone ?
Utilisez le courant le plus bas qui donne une fusion complète, maintenez l'apport de chaleur dans la plage modérée d'environ 0,5 à 1,8 kJ/mm (environ 13 à 45 kJ/in) et maintenez la température entre les passes à ou en dessous de 150 C (300 F). Les plages de paramètres ci-dessous constituent des points de départ typiques pour le développement de procédures ; les valeurs qui régissent le travail de production sont celles inscrites sur votre spécification de procédure de soudage qualifiée.
Tableau 6. Paramètres de soudage typiques de l'Inconel 600 sur l'acier au carbone
|
Paramètre |
GTAW (TIG) |
GMAW (MIG) |
SMAW (bâton) |
|
Remplisseur |
ERNiCr-3, 1,6 à 2,4 mm |
ERNiCr-3, 0,8 à 1,2 mm |
ENiCrFe-2 / -3, 2,4 à 4,0 mm |
|
Actuel |
70 à 120 A (DCEN) |
130 à 200 A (DCEP, pulvérisation) |
80 à 130 A (DCEP) |
|
Tension |
10 à 14 V |
24 à 30 V |
22 à 28 V |
|
Vitesse de déplacement |
75 à 150 mm/min |
200 à 350 mm/min |
100 à 200 mm/min |
|
Gaz de protection |
Argon 100%, 10 à 15 L/min |
Argon + 15 à 25 % d'hélium |
Non applicable (fluxcoating) |
|
Gaz de support/purge |
Argon, oxygène en dessous de 100 ppm |
Argon le cas échéant |
Argon le cas échéant |
|
Apport de chaleur |
0,5 à 1,5 kJ/mm |
0,8 à 1,8 kJ/mm |
0,8 à 1,8 kJ/mm |
|
Température entre passes |
150 °C (300 °F) maximum |
150 °C (300 °F) maximum |
150 °C (300 °F) maximum |
|
Technique des perles |
Stringer, pas de tissage plus large que 3x le diamètre de l'électrode |
Stringer, transfert par pulvérisation uniquement |
Stringer, arc court, élimination totale des scories |
Deux décisions paramétriques comptent plus que les autres. Le premier est l’apport de chaleur. Un apport de chaleur trop important élargit la zone affectée thermiquement-sur l'acier au carbone, augmente la dilution du dépôt de nickel avec le fer et favorise la précipitation du carbure de chrome dans l'alliage de nickel.
Un apport de chaleur trop faible risque de provoquer un manque de fusion, ce qui constitue un défaut grave dans les soudures en nickel, car le bain lent ne s'écoule pas dans les coins étroits comme le fait un bain en acier. La seconde est la température entre les passes. Les alliages de nickel n'ont pas besoin d'un régime de passage à chaud-. Laissez chaque passage refroidir naturellement, mesurez la température entre les passes avant de commencer la suivante et ne trempez pas le joint avec de l'eau pour accélérer le processus.
Le courant et la polarité font également trébucher les gens. Le GTAW sur les alliages de nickel fonctionne sur une électrode négative à courant continu, comme l'acier inoxydable. Les électrodes en nickel SMAW fonctionnent généralement sur un courant continu positif, l'inverse du réglage négatif de l'électrode utilisé pour de nombreuses électrodes en acier au carbone, et certaines marques fonctionnent également sur un courant alternatif. Suivez toujours la fiche technique du fabricant de l'électrode, car la polarité affecte la pénétration, le profil des billes et la tendance à la porosité.
Comment préparer le joint et le purger ?
Usinez une rainure en V-angle inclus de 60 à 70 degrés-avec une face de racine de 1,5 à 2,0 mm et un espace de racine de 2,0 à 3,0 mm, nettoyez les deux faces jusqu'au métal brillant avec un outillage dédié aux alliages de nickel et purgez en retour-les sections fermées avec de l'argon pour maintenir l'oxygène interne en dessous d'environ 100 ppm. La préparation des articulations n’est pas cosmétique dans cette articulation ; c'est une mesure de contrôle des fissures.
L'Inconel 600 est exceptionnellement sensible au soufre et aux contaminants à faible point de fusion. Le soufre, le phosphore, le plomb et les éléments similaires forment des films à faible point de fusion-aux joints de grains dans le métal soudé entièrement austénitique et provoquent des fissures à chaud. Les sources présentes dans un atelier de fabrication normal comprennent les fluides de coupe, les liquides de refroidissement d'usinage, la peinture, les colorants de mise en page, l'encre de marqueur, les résidus de ruban adhésif et les lubrifiants contenant du soufre ou du chlorure -. Le remède est procédural : retirez le tout avec un solvant sans chlorure-à faible-soufre tel que l'acétone ou l'alcool isopropylique, utilisez une brosse en acier inoxydable ou en nickel qui n'a jamais touché l'acier au carbone et ne laissez pas la poussière de meulage de l'acier au carbone se déposer sur la surface du nickel.
Pour les tuyaux, tubes et sections fermées, la surface interne doit être protégée par une purge de support. Sans cela, la racine s'oxyde à l'intérieur et forme une écaille rugueuse et colorée communément appelée sucre. Le sucrage n'est pas seulement un défaut esthétique : il détruit la résistance locale à la corrosion, crée un foyer d'initiation de fissure à la racine et est très difficile à éliminer une fois le joint fermé. Utilisez un barrage de purge près du joint, prévoyez suffisamment de temps de purge pour déplacer l'air et vérifiez le niveau d'oxygène plutôt que de deviner.
Tableau 7. Objectifs de qualité du gaz de purge pour le passage racine
|
Niveau d'oxygène interne |
Aspect de la surface des racines |
Acceptabilité |
|
En dessous de 50 ppm |
Brillant, métallique, argenté |
Idéal pour la corrosion et les services sanitaires |
|
50 à 100 ppm |
Paille claire ou or pâle |
Généralement acceptable pour la plupart des services de processus |
|
100 à 500 ppm |
Paille bleue ou foncée |
Marginal; nécessite une évaluation technique et une éventuelle refonte |
|
Au-dessus de 500 ppm |
Écailles grises, noires ou sucrées |
Rejeter; la racine doit être retirée et ressoudée- |
Avez-vous besoin de préchauffer le côté en acier au carbone ?
Généralement non. L'Inconel 600 ne nécessite jamais de préchauffage et l'acier au carbone du groupe 1 P-Non. 1 avec un équivalent carbone inférieur à environ 0,42 et une épaisseur allant jusqu'à environ 19 mm peut normalement être soudé à température ambiante, à condition que la surface soit sèche et au-dessus du point de rosée. Le préchauffage devient nécessaire pour les sections plus épaisses, les équivalents carbone plus élevés, les joints très retenus, les conditions ambiantes froides, ou lorsque le code en vigueur ou les spécifications du propriétaire l'exigent.

Le but du préchauffage dans ce joint n’est pas d’aider l’alliage de nickel. Il s'agit de ralentir la vitesse de refroidissement de la zone affectée thermiquement-de l'acier au carbone afin qu'elle ne se transforme pas en martensite dure et que tout hydrogène dissous ait le temps de s'échapper avant que la soudure ne refroidisse. C'est pourquoi le préchauffage est entièrement piloté par l'acier au carbone, et pourquoi l'équivalent carbone de l'acier, et non l'Inconel 600, détermine s'il est nécessaire. Utilisez la formule IIW pour le calculer : CE=C + Mn/6 + (Cr + Mo + V)/5 + (Ni + Cu)/15.
Tableau 8. Conseils de préchauffage pour le côté en acier au carbone
|
Équivalent carbone (IIW) |
Épaisseur |
Préchauffer |
Commentaire |
|
Jusqu'à 0,42 |
Jusqu'à 19 mm |
Aucun requis ; garder la surface sèche et au-dessus du point de rosée |
Typique pour A106 Gr. B et A516 Gr. 70 |
|
Jusqu'à 0,42 |
19 à 38 mm |
50 à 100°C |
Confirme la fuite d'hydrogène et ralentit le refroidissement de la ZAT |
|
Au-dessus de 0,42 |
N'importe lequel |
100 à 150°C minimum |
Risque de dureté plus élevé ; envisager une enquête de dureté |
|
N'importe lequel |
Au-dessus de 38 mm ou d'une retenue élevée |
100 à 150°C |
Vérifiez également si PWHT sera déclenché |
|
N'importe lequel |
N'importe quel service aigre |
100 à 150°C |
La limite de dureté NACE MR0175 s'applique quelle que soit l'épaisseur |
Point clé : Ne pas appliquer de préchauffage côté Inconel 600. Chauffez uniquement le côté en acier au carbone et ne laissez jamais l'alliage de nickel dépasser 150 C (300 F) à aucun moment du processus.
Un traitement thermique après-soudage est-il requis pour l'Inconel 600 sur l'acier au carbone ?
Non, pas pour le côté nickel. Les métaux déposés Inconel 600 et ERNiCr-3 ne nécessitent pas de traitement thermique après-soudage, et leur application inutile est activement nocive : la migration du carbone à travers la ligne de fusion s'accélère au-dessus d'environ 480 C, et la plage de température du traitement thermique-pour l'acier au carbone se situe au-dessus de ce seuil. Le traitement thermique après soudage n'est requis que lorsque le côté acier au carbone le déclenche en vertu du code en vigueur ou des conditions de service.
Trois déclencheurs couvrent presque tous les cas. Conformément à l'ASME B31.3 Process Piping, le tableau 331.1.1 exige un traitement thermique après-soudage pour l'acier au carbone P-No. 1 lorsque l'épaisseur de paroi nominale dépasse 19 mm, entre 593 et 649 C (1 100 à 1 200 F). Selon l'ASME BPVC Section VIII Division 1, UCS-56 le rend obligatoire au-dessus d'une épaisseur nominale de 38 mm, avec une dérogation conditionnelle entre 32 et 38 mm lorsqu'un préchauffage minimum de 95 C est maintenu. Et selon la norme NACE MR0175 / ISO 15156, toute soudure en acier au carbone ou faiblement allié en service acide doit répondre à une dureté maximale de 22 HRC (environ 248 HV), ce qui signifie en pratique un traitement thermique quelle que soit l'épaisseur.
Lorsque le traitement thermique est inévitable, la réponse technique correcte consiste à ne pas traiter thermiquement le joint dissemblable terminé. Il s'agit d'utiliser le beurrage, décrit dans la section suivante, afin que l'interface de migration du carbone soit créée et traitée thermiquement avant la réalisation de la soudure finale. Il s'agit de la décision procédurale la plus importante dans la fabrication de l'Inconel 600 à haute intégrité 600 et de l'acier au carbone.
Tableau 9. Déclencheurs et paramètres du traitement thermique après-soudage
|
Règle régissant |
Déclenchement |
Température |
Temps de maintien |
S'applique à |
|
ASME B31.3 Tableau 331.1.1 |
P-Aucun. 1 paroi nominale supérieure à 19 mm |
593 à 649 °C (1 100 à 1 200 °F) |
1 h par 25 mm, 30 min minimum |
Tuyauterie de processus |
|
Dispense ASME B31.3 |
P-Non. 1 à 19 mm ou moins, service non-sévère, préchauffage maintenu |
Non requis |
Sans objet |
Tuyauterie de processus |
|
ASME VIII Division. 1 UCS-56 |
P-Non. 1 épaisseur nominale supérieure à 38 mm |
595 °C (1 100 °F) minimum |
Par tableau d'épaisseur |
Appareils à pression |
|
ASME VIII Division. 1 UCS-56(d) |
32 à 38 mm avec préchauffage de 95 C ou plus |
Renonciation conditionnelle possible |
Sans objet |
Appareils à pression |
|
NACE MR0175 / ISO 15156 |
Toute soudure en acier au carbone ou faiblement-allié en service acide |
Par code, généralement 620 à 650 C |
Par épaisseur |
Service aigre, toutes épaisseurs |
|
Côté nickel (Inconel 600, ERNiCr-3) |
Jamais requis seul |
Sans objet |
Sans objet |
Évitez les PWHT inutiles au-dessus de 480 C |
Qu’est-ce que le beurre et quand devriez-vous l’utiliser ?
Le beurrage consiste à déposer une ou plusieurs couches de charge à base de nickel-sur la face en acier au carbone, à usiner cette surface à plat, à effectuer le traitement thermique post-sur le composant en acier au carbone uniquement, puis à terminer ensuite le joint avec une charge à base de nickel-. Utilisez-le chaque fois que le côté en acier au carbone doit être traité thermiquement, lorsque l'acier au carbone est une pièce forgée épaisse ou très restreinte, ou lorsque les conditions sur le terrain rendent impossible le traitement thermique contrôlé d'un joint terminé.
Le mécanisme est simple une fois que vous voyez où le dommage se produit. La migration du carbone se produit à la frontière entre l'acier ferritique et le gisement de chrome et de nickel à teneur plus élevée en -chrome. Dans un joint directement soudé, cette limite est la soudure de production, donc tout traitement thermique appliqué au joint endommage la soudure de production. Si vous beurrez d'abord l'acier au carbone, la limite de migration du carbone est créée à l'intérieur de l'opération de beurrage et peut être traitée thermiquement à volonté. La soudure de production ultérieure est ensuite entièrement réalisée entre du métal soudé à base de nickel-et de l'Inconel 600, qui est un joint austénitique-à-austénitique qui ne nécessite aucun traitement thermique et se comporte de manière beaucoup plus prévisible.
En pratique, le beurrage signifie un minimum de deux couches déposées, généralement 5 à 8 mm de dépôt usiné sur une surface plane d'environ 3 à 4 mm. Le composant beurré est ensuite traité thermiquement, examiné et sa dureté vérifiée si le service est acide, et seulement après cela, le joint est terminé. Le joint terminé est soudé avec le même mastic à base de nickel- et inspecté comme d'habitude. Le coût supplémentaire est réel, mais il est presque toujours moins cher qu'une soudure dissemblable ratée dans un service à température acide ou élevée.
Comment souder l’Inconel 600 à l’acier au carbone étape par étape ?
La séquence ci-dessous correspond à l'ordre standard des opérations pour une articulation conforme au code-. Les deux étapes que les gens sautent et qui causent la plupart des échecs sont la procédure et la qualification du soudeur aux étapes 3 et 4 et la vérification de la purge à l'étape 6.

1. Confirmez la combinaison de matériaux et la base de conception
Identifiez les spécifications exactes du produit Inconel 600 (par exemple un tuyau ASTM B167 ou une plaque ASTM B168) ainsi que la qualité et l'épaisseur exactes de l'acier au carbone. Enregistrez la température de conception, le fluide de service, si le service est acide et le code de tuyauterie ou de récipient qui régit le joint. Cela détermine si le traitement thermique de préchauffage ou de post-soudage sera déclenché par le côté acier au carbone.
2. Sélectionnez le métal d'apport et écrivez le WPS
Sélectionnez ERNiCr-3 (Alloy 82) pour GTAW et GMAW, ou ENiCrFe-2 / ENiCrFe-3 (Alloy 182) pour SMAW. Documentez le matériau de remplissage, le processus, la polarité, les plages de courant et de tension, la vitesse de déplacement, le gaz de protection, le gaz de support ou de purge, la limite de température entre les passes et la plage d'apport de chaleur sur une spécification de procédure de soudage.
3. Qualifier la procédure avec des virages latéraux
Soudez un coupon de test qui combine les deux nombres P- et testez-le. Étant donné que le joint est une soudure de métaux différents, la section IX de l'ASME exige des éprouvettes de courbure latérale transversale en plus des essais de traction, de sorte que la ligne de fusion ferritique soit tendue et que toute zone de transition fragile soit exposée.
4. Qualifier les soudeurs sur alliage de nickel
Qualifiez chaque soudeur avec un test de performance côté alliage de nickel. Un soudeur qualifié uniquement sur l'acier au carbone n'est pas qualifié pour souder l'Inconel 600, car la qualification de performance du soudeur est liée au numéro P- du métal de base et au numéro F- du matériau de remplissage.
5. Préparez le joint et nettoyez-le
Usinez une rainure en V-angle inclus de 60 à 70 degrés-avec une face de racine de 1,5 à 2,0 mm et un espace de racine de 2,0 à 3,0 mm. Meulez ou usinez les deux faces pour obtenir du métal brillant avec un outillage dédié aux alliages de nickel, puis essuyez avec un solvant sans chlorure-à faible teneur en soufre-. Retirez toute la peinture, l'huile, l'encre de marqueur et les composés contenant du soufre-.
6. Configurez le gaz de purge et préchauffez si nécessaire
Retour-purgez les joints des tuyaux et des tubes avec de l'argon et maintenez le niveau d'oxygène interne en dessous d'environ 100 ppm afin que la racine ne s'oxyde pas ou ne sucre pas. Appliquer un préchauffage sur le côté acier au carbone uniquement lorsque l'équivalent carbone, l'épaisseur, le niveau de retenue ou la température ambiante l'exige, et ne jamais préchauffer le côté Inconel 600 au-dessus de 150 C.
7. Soudure avec apport de chaleur contrôlé et cordons de serrage
Soudez la racine avec GTAW en utilisant ERNiCr-3 et DCEN. Déposez des cordons plutôt que des tissages larges, gardez le bain de soudure petit et contrôlez l'apport de chaleur dans la plage indiquée sur le WPS. Surveillez continuellement la température entre les passes et laissez le joint refroidir en dessous de 150 °C entre les passes.
8. Beurrer et traiter thermiquement avant de terminer le joint si nécessaire
Si le côté en acier au carbone doit être traité thermiquement après-soudage, déposez au moins deux couches de mastic à base de nickel-sur la face en acier au carbone, usinez la surface beurrée à plat, effectuez le traitement thermique post-soudage sur ce composant seul, puis complétez ensuite le joint avec un mastic à base de nickel-afin que la soudure finale ne voie jamais la température de traitement thermique-.
9. Inspecter, tester et documenter
Effectuer une inspection visuelle, puis un ressuage et un examen radiographique ou ultrasonique comme spécifié. Effectuez une étude de dureté sur la ligne de fusion ferritique lorsque le service est acide. Vérifiez les métaux d'apport et de base par identification positive des matériaux et déposez le WPS, le PQR, les certificats de soudeur et les tableaux de traitement thermique-dans le package de données de soudure.
Si le joint est un raccord de tuyau ou de tube, les raccords et brides côté acier au carbone sont généralement couverts par les spécifications de produit standard ; lepage de raccords de tuyauterie forgéset lepage de présentation des bridesexpliquer comment ces composants sont spécifiés et commandés afin que la procédure de soudage et les articles achetés restent cohérents.
Quels défauts se produisent dans les soudures entre l'Inconel 600 et l'acier au carbone ?
Les défauts dominants sont la fissuration de solidification dans le métal fondu en nickel, la fissuration assistée par l'hydrogène dans la zone affectée thermiquement de l'acier au carbone, le manque de fusion du bain de fusion de nickel lent, la porosité due à une contamination ou à une mauvaise couverture de gaz, l'oxydation des racines due à une purge inadéquate et la migration du carbone avec une zone de transition dure associée. Chacun a une cause spécifique et un contrôle spécifique.
Tableau 10. Défauts, causes profondes et prévention
|
Défaut |
Où cela se produit |
Cause première |
Prévention |
|
Fissuration par solidification (à chaud) |
Métal soudé au nickel, ligne médiane ou cratère |
Films de soufre et de phosphore aux joints de grains austénitiques ; profil de perle concave |
Utilisez du niobium-portant ERNiCr-3 ; surfaces propres; perles de filage; forme de perle concave; faible apport de chaleur |
|
Craquage assisté par l'hydrogène- |
Zone affectée par la chaleur de l'acier au carbone- |
Martensite dure plus hydrogène dissous ; équivalent à haute teneur en carbone ; pas de préchauffage |
Préchauffer par équivalent carbone et épaisseur ; contrôler l'apport de chaleur ; consommables secs; étude de dureté |
|
Manque de fusion |
Parois latérales et racine, en particulier dans les rainures étroites |
Bassin de nickel lent, courant trop faible, vitesse de déplacement excessive, mauvais accès aux articulations |
Courant et tension adéquats ; angle de déplacement correct ; espace radiculaire ouvert ; ne pas trop-tisser |
|
Porosité |
Métal soudé, dispersé ou groupé |
Huile, graisse, peinture, humidité ; débit de gaz inadéquat ou turbulent ; brouillons |
Nettoyage au solvant ; débit de gaz et buse corrects ; protection contre le vent; enduit sec |
|
Oxydation des racines (sucre) |
Surface intérieure des racines des tuyaux et des tubes |
Gaz de purge inadéquat ou absent ; l'oxygène n'est pas déplacé |
Purger à l'argon ; vérifier l'oxygène en dessous de 100 ppm ; prévoir un temps de purge suffisant |
|
Migration du carbone / zone dure |
Ligne de fusion côté acier au carbone |
Diffusion du carbone au-dessus d'environ 480 C ; haute dilution; PWHT inutile |
Charge à base de nickel- ; dilution minimale; éviter le PWHT ; utiliser le beurre là où le PWHT est requis |
|
Fissuration par fatigue thermique |
Souder le bout dans la zone affectée par la chaleur de l'acier au carbone- |
Expansion différentielle entre la charge et le métal de base ferritique sous cyclage thermique |
Utiliser un enduit à expansion proche de l'acier au carbone ; éviter les charges inoxydables austénitiques ; contrôle de retenue |
|
Distorsion |
Ensemble complet |
Apport de chaleur localisé ; séquence de soudure asymétrique ; haute retenue |
Séquence de soudure équilibrée ; apport de chaleur minimum ; virement de bord adéquat ; permettre une contraction libre |
Comment qualifier les procédures et les soudeurs pour ce joint ?
Vous qualifiez une spécification de procédure de soudage avec un enregistrement de qualification de procédure qui combine les deux nombres P-, et vous la testez avec des pliages latéraux transversaux en plus des essais de traction. Vous qualifiez ensuite chaque soudeur séparément sur l'alliage de nickel, car la qualification des performances du soudeur est liée au numéro P- du métal de base et au numéro F - de la charge et ne se transfère pas à partir de l'acier au carbone.
L'exigence de virage latéral est le cœur technique de la qualification. Un essai de traction transversale sur un joint différent échoue généralement dans le métal de base le plus faible et vous en dit très peu sur la ligne de fusion. Un échantillon de courbure latérale usiné sur toute l'épaisseur et plié de manière à ce que la ligne de fusion ferritique soit en tension déforme exactement la région où existerait une zone de transition dure ou une bande appauvrie en carbone -, et révèle le problème avant la mise en service du joint. ASME Section IX QW-462.2 définit l'échantillon et QW-423 régit la combinaison de métaux de base différents. Pour les matériaux d'une épaisseur supérieure à 12 mm environ, les courbures latérales constituent l'approche standard car elles testent toute l'épaisseur de la section.
Tableau 11. Éléments essentiels de qualification pour le joint Inconel 600-acier au carbone
|
Article |
Exigence |
Référence |
|
Combinaison de métaux de base |
P-Non. 43 et P-Non. 1 doivent être représentés sur le coupon de test. |
ASME IX QW-423 |
|
Métal d'apport |
À base de nickel-, F-Non. 43 ; un changement du nombre F- est une variable essentielle |
ASME IX QW-404 |
|
Régime de test |
Traction et courbures latérales transversales, deux échantillons minimum selon QW-451 |
ASME IX QW-451, QW-462.2 |
|
Couverture d'épaisseur |
PQR couvre 1,5T à 2T pour l'épaisseur du métal de base testée |
ASME IX QW-451 |
|
Diplôme de soudeur |
Test de performance séparé sur alliage de nickel ; la qualification de l'acier au carbone ne se transfère pas |
ASME IX QW-301, QW-302 |
|
Couverture du poste |
Qualifié selon le poste de test ; 6G couvre toutes les positions pour les tuyaux |
ASME IX QW-303, QW-461 |
|
Enquête de dureté |
Requis pour le service acide, 22 HRC maximum côté acier au carbone |
NACE MR0175 / ISO 15156 |
|
Documentation |
WPS, PQR, certificats de soudeur, tableaux de traitement thermique-et rapports NDE classés ensemble |
ASME IX QG-106, QG-107 |
Comment inspecter et tester le joint ?
Commencez par une inspection visuelle, ajoutez des tests de ressuage avec des pénétrants à faible teneur en soufre et en halogènes, puis un examen radiographique ou par ultrasons en réseau phasé selon la conception. Ajoutez une étude de dureté sur la ligne de fusion ferritique pour un service acide, vérifiez les matériaux par identification positive des matériaux et confirmez que le métal de soudure au nickel ne contient pratiquement pas de ferrite.
Deux points de contrôle sont spécifiques aux soudures en nickel dissemblables. La première est que les matériaux de ressuage doivent être qualifiés pour les alliages de nickel : les ressuages standards peuvent contenir du soufre et des halogènes qui attaquent le nickel en température, de sorte que le test lui-même peut devenir une source de corrosion. La seconde est que la dureté compte du côté ferritique, pas du côté nickel. Une traverse de dureté placée à travers la ligne de fusion et dans la zone affectée thermiquement-de l'acier au carbone vous indique si la stratégie de préchauffage et de traitement thermique-a réellement fonctionné.
Tableau 12. Méthodes d'inspection de l'Inconel 600 sur les soudures en acier au carbone
|
Méthode |
Ce qu'il trouve |
Quand il est utilisé |
Remarques |
|
Visuel (VT) |
Profil de cordon, contre-dépouille, oxydation, coups d'arc |
Chaque soudure |
Vérifiez la racine en interne là où elle est accessible |
|
Ressuage (PT) |
Fissures superficielles-, porosité, manque de fusion |
Racine et capuchon sur les articulations critiques |
Pénétrants à faible-soufre et faible-halogène uniquement |
|
Radiographie (RT) |
Porosité interne, manque de fusion, inclusions |
Par conception et code |
Les soudures en nickel sont denses ; utiliser la technique du grain fin- |
|
Ultrasons / multiéléments (UT / PAUT) |
Manque de fusion, défauts planaires, encollage |
Paroi épaisse et où la RT n'est pas pratique |
Nécessite un étalonnage différent-spécifique à la soudure |
|
Enquête de dureté |
Zones dures dans la zone affectée thermiquement-de l'acier au carbone |
Service aigre, équivalent à haute teneur en carbone |
22 HRC (environ 248 HV) maximum sous NACE MR0175 |
|
Identification positive des matériaux (PMI) |
Mauvais métal de base ou remplissage |
Vérification du matériel |
Vérifiez à la fois l'Inconel 600 et l'acier au carbone |
|
Vérification des ferrites |
Ferrite delta dans le métal fondu au nickel |
Lorsque spécifié |
Dépôts ERNiCr-3 à FN 0 |
|
Courbure latérale (destructrice) |
Zone de transition fragile au niveau de la ligne de fusion ferritique |
Qualification de la procédure |
Le test le plus sensible pour ce type d'articulation |
Quelles normes et codes régissent l’Inconel 600 pour le soudage de l’acier au carbone ?
Le joint est régi par l'ASME BPVC Section IX pour la qualification, par le code de construction qui s'applique aux équipements de conception et de traitement thermique, par les spécifications des métaux d'apport AWS pour les consommables et par la NACE MR0175 / ISO 15156 chaque fois que le service contient du sulfure d'hydrogène.
Tableau 13. Normes et codes pour le soudage de l'Inconel 600 sur l'acier au carbone
|
Standard |
Ce qu'il régit |
Pourquoi c'est important ici |
|
ASME BPVC Section IX |
Procédure de soudage et qualification du soudeur |
Combinaison P-Non. 43 à P-Non. 1, test de flexion latérale, contrôle numérique F- |
|
ASME B31.3 |
Conception de tuyauterie de procédé, préchauffage et PWHT |
Tableau 330.1.1 préchauffage et tableau 331.1.1 PWHT à 19 mm |
|
ASME BPVC Section VIII Div. 1 |
Construction d'appareils sous pression |
UCS-56 PWHT au-dessus de 38 mm, exemption d'impact UCS-66 |
|
ASME B31.1 |
Tuyauterie électrique |
Préchauffage et PWHT pour les joints différents des centrales électriques |
|
APIRP582 |
Directives de soudage pour les industries chimiques, pétrolières et gazières |
Bonnes pratiques du secteur pour les soudures de métaux différents et la sélection de charges à base de nickel- |
|
AWS A5.14/SFA-5.14 |
Fil et tige nus en alliage de nickel |
Classification de ERNiCr-3 et ERNiCrMo-3 |
|
AWS A5.11/SFA-5.11 |
Électrodes SMAW en alliage de nickel |
Classification de ENiCrFe-2 et ENiCrFe-3 |
|
NACE MR0175 / ISO 15156 |
Matériaux pour le service contenant H2S- |
Limite de dureté 22 HRC et exigence d'enquête de dureté |
|
ASTMB166/B167/B168/B564/B366 |
Formes de produits Inconel 600 |
Spécifications des métaux de base pour les barres, tuyaux, plaques, pièces forgées et raccords |
|
ASTMA106/A333/A516/A105 |
Formes de produits en acier au carbone |
Spécification du métal de base pour le côté ferritique |
|
OIN 15608 / OIN 15614-1 / OIN 9606-1 |
Regroupement et qualification des matériaux |
Combinaison du groupe 43 au groupe 1 pour les projets basés sur ISO- |
Pour les projets qui impliquent également une nuance de nickel ou de molybdène fortement alliée, il est utile de vérifier les directives parallèles dans leGuide ultime de l'Hastelloy C276et leGuide Inconel 625, car la logique de soudage différente et la structure de qualification sont les mêmes même si les compositions chimiques des charges diffèrent.
Inconel 600 vs Inconel 625 vs acier au carbone : comparaison des qualités
L'Inconel 600 est un alliage de fer-à usage général, à haute température-nickel-chrome-fer et est le plus facile des trois à souder à l'acier au carbone. L'Inconel 625 ajoute du molybdène et du niobium pour une résistance et une résistance aux chlorures beaucoup plus élevées, et son métal d'apport est la mise à niveau standard pour un service sévère. L'acier au carbone est le matériau structurel économique qui supporte la charge et la pression. La comparaison ci-dessous explique quelles propriétés déterminent quelle décision de remplissage.

Tableau 14. Comparaison des nuances pertinente pour le soudage dissemblable
|
Propriété |
Inconel 600 (N06600) |
Inconel 625 (N06625) |
Acier au carbone (A106 Gr. B) |
|
Composition nominale |
72 Ni, 15 Cr, 8 Fe |
62 Ni, 21 Cr, 9 Mo, 3,5 Nb |
Balance Fe, 0,30 C max, 1,0 Mn |
|
Numéro ASME P- |
P-Non. 43 |
P-Non. 43 |
P-Non. 1 |
|
Structure |
Austénitique |
Austénitique |
Ferritique |
|
CTE 20-100 C (um/m/C) |
environ 13,3 |
environ 12,8 |
environ 11,7 |
|
Limite d'élasticité (recuit) |
environ 240 MPa |
environ 415 MPa |
environ 240 MPa |
|
Résistance au chlorure SCC |
Excellent |
Excellent |
Pauvre |
|
Limite d'oxydation (air, continu) |
environ 1095 °C |
environ 980 °C |
environ 540 °C |
|
Soudage sur acier au carbone |
Remplissage de nickel, simple |
Remplissage de nickel, simple |
Côté socle |
|
Mastic préféré pour les joints CS |
ERNiCr-3 |
ERNiCrMo-3 |
Sans objet |
|
Chauffeur de service typique |
Haute température, chlorure SCC, caustique |
Force, chlorures, eau de mer, gaz acide |
Confinement de pression |
Un point pratique du tableau : l'Inconel 600 et l'Inconel 625 se trouvent tous deux dans P-Non. 43, donc une procédure qualifiée sur l'un ne couvre pas automatiquement l'autre. La spécification des métaux de base est une variable essentielle, donc si un projet utilise les deux qualités, qualifiez chacune d'elles. La comparaison plus large entre les alliages de nickel et l'acier inoxydable est abordée dans leComparaison Inconel 625 vs 316Let dans leComparaison Inconel 625 vs Incoloy 825.
Qu'est-ce qui détermine le coût d'une soudure en Inconel 600 pour l'acier au carbone ?
Le coût dominant est celui de la qualification et de l'inspection, et non celui du métal déposé. Les charges à base de nickel-coûtent plusieurs fois plus cher par kilogramme que les charges en acier au carbone, mais une seule procédure qualifiée peut couvrir un grand nombre de joints similaires, tandis que la qualification de la procédure, la qualification des soudeurs, les gaz de purge, les études de dureté et tout traitement thermique post-soudage sont en grande partie des coûts fixes qui doivent être supportés une seule fois puis amortis.
Trois décisions font varier le coût le plus. Premièrement, le beurrage est-il nécessaire : il ajoute le dépôt, l'usinage et un cycle de traitement thermique-séparé, mais il convertit un problème de traitement thermique-ingérable en un problème gérable. Deuxièmement, le code en vigueur déclenche-t-il un traitement thermique après-soudage : rester en dessous du seuil de 19 mm selon ASME B31.3 évite une opération entière. Troisièmement, quelle partie du travail est effectuée en atelier plutôt que sur le terrain, puisque le soudage sur site d'un alliage de nickel nécessite une protection contre le vent, un contrôle de la purge et un soudeur qualifié pour le poste. Les aspects économiques de la préfabrication pour ce type de travail sont examinés dans lecomparaison des coûts de préfabrication de bobines de tuyaux et de soudage sur site.
Il convient de noter que le coût d’ingénierie lié à une erreur de remplissage est bien plus élevé que le coût du remplissage lui-même. Une soudure différente défaillante dans une usine chimique ou une conduite de gaz acide entraîne une perte de production, des reprises, une nouvelle-inspection et souvent une procédure révisée. Cette asymétrie est la raison pour laquelle le mastic à base de nickel- est spécifié par défaut plutôt que comme option premium.
Foire aux questions
L'Inconel 600 peut-il être soudé à l'acier au carbone ?
Oui. L'Inconel 600 (UNS N06600) se soude de manière fiable à l'acier au carbone tel que ASTM A106 Grade B ou A516 Grade 70 lorsqu'un métal d'apport à base de nickel - est utilisé. Le joint est classé comme une soudure de métaux différents, il nécessite donc sa propre procédure qualifiée et des soudeurs qualifiés sur l'alliage de nickel. Les applications typiques incluent les connexions de puits thermométriques et de buses, les joints de tube d'échangeur de chaleur-à-plaque tubulaire, le matériel de four et les composants nucléaires.
Quel métal d'apport doit être utilisé pour souder l'Inconel 600 à l'acier au carbone ?
Utilisez un métal d'apport à base de nickel-. ERNiCr-3 (Alloy 82, UNS N06082, AWS A5.14) est le choix standard pour GTAW et GMAW, et ENiCrFe-2 ou ENiCrFe-3 (Alloy 182, AWS A5.11) est le choix standard pour SMAW. Ces charges s'adaptent étroitement à la dilatation thermique de l'acier au carbone, tolèrent la dilution de l'acier et résistent à la fissuration par solidification car leur teneur en niobium retient le soufre et le phosphore.
Puis-je utiliser l'ER309L pour souder l'Inconel 600 à l'acier au carbone ?
Pas pour les températures-élevées ou les services critiques. L'ER309L est largement utilisé pour assembler l'acier au carbone à l'acier inoxydable en dessous d'environ 315 C (600 F), mais pour l'acier au carbone jusqu'à l'Inconel 600, la charge austénitique a un coefficient de dilatation thermique d'environ 18 micromètres par mètre par degré Celsius contre environ 12 pour l'acier au carbone. Ce décalage concentre les contraintes au niveau de la ligne de fusion ferritique et entraîne une fatigue thermique et des fissures. Les charges à base de nickel- telles que ERNiCr-3 sont préférées à toutes les températures.
Quel est le numéro P-ASME de l'Inconel 600 ?
L'Inconel 600 (UNS N06600) est P-Non. 43 Groupe 1 dans ASME BPVC Section IX, répertorié dans QW/QB-422. Son numéro de groupe ISO 15608 est également 43. L'acier au carbone tel que A106 Grade B, A333 Grade 6, A516 Grade 70 et A105 est P-Non. 1. Étant donné que les deux métaux de base portent des numéros P différents, la section IX de l'ASME traite le joint comme une soudure métallique différente.
Un préchauffage est-il nécessaire lors du soudage de l'Inconel 600 sur de l'acier au carbone ?
Généralement non. L'Inconel 600 lui-même n'a jamais besoin de préchauffage, et l'acier au carbone en P-No. 1 avec un équivalent carbone inférieur à environ 0,42 et une épaisseur allant jusqu'à environ 19 mm peut normalement être soudé à température ambiante à condition que la surface soit sèche et supérieure au point de rosée. Le préchauffage devient nécessaire pour les sections plus épaisses, les équivalents carbone plus élevés, les contraintes élevées, les températures ambiantes basses ou lorsque le code en vigueur ou les spécifications du propriétaire l'exigent.
Un traitement thermique après-soudage est-il requis pour les soudures en Inconel 600 sur l'acier au carbone ?
Pas pour le côté nickel. Le métal soudé Inconel 600 et ERNiCr-3 ne nécessite pas de traitement thermique après soudage, et son application inutile est nocive car la migration du carbone s'accélère au-dessus d'environ 480 °C. Le traitement thermique n'est requis que lorsque le côté en acier au carbone le déclenche, par exemple au-dessus d'une épaisseur de paroi de 19 mm selon le tableau 331.1.1 de l'ASME B31.3, au-dessus de 38 mm selon l'ASME VIII Division 1 UCS-56, ou pour tout service acide. sous NACE MR0175 / ISO 15156.
Pourquoi la migration du carbone se produit-elle dans l'Inconel 600 vers les soudures en acier au carbone ?
Le carbone migre parce que les deux côtés ont une activité carbonée très différente. À des températures de service ou de traitement thermique- supérieures à environ 480 C, le carbone de l'acier ferritique se diffuse vers le côté-chrome-nickel supérieur et précipite sous forme de carbures de chrome le long de la limite de fusion. Cela laisse une bande de ferrite molle et pauvre en carbone-dans l'acier et une bande dure et cassante enrichie en carbure-à l'interface. Le correctif est une charge à base de nickel- qui augmente la teneur en nickel de la zone de fusion et réduit l'activité du carbone, combinée à une dilution minimale et évitant un traitement thermique inutile.
Quelles sont les causes des fissures lors du soudage de l'Inconel 600 sur l'acier au carbone ?
Quatre mécanismes dominent. Solidification ou fissuration à chaud dans le bain de fusion austénitique, provoquée par le soufre et le phosphore ; fissuration assistée par l'hydrogène-dans une zone affectée par la chaleur-du côté de l'acier au carbone, entraînée par un équivalent en carbone élevé et sans préchauffage ; fatigue différentielle par dilatation thermique au niveau de la ligne de fusion ferritique, entraînée par le décalage de dilatation ; et-fissuration de soulagement ou de relaxation lorsque le joint est traité thermiquement à la mauvaise température. Une charge de nickel contenant du niobium-, des surfaces propres, un apport de chaleur contrôlé et un contrôle de préchauffage correct, tous les quatre.
Qu'est-ce que le beurre dans le soudage de métaux différents ?
Le beurrage consiste à déposer une ou plusieurs couches de charge à base de nickel-sur la face en acier au carbone, à usiner cette surface à plat, à traiter thermiquement le composant en acier au carbone lui-même, puis à compléter le joint avec une charge à base de nickel-. Il sépare l'interface de migration du carbone de la soudure finale et permet à l'acier au carbone de recevoir le traitement thermique post-soudage exigé par le code ou le service sans jamais exposer la soudure de nickel terminée à cette température.
Quel gaz de protection doit être utilisé pour le GTAW sur Inconel 600 ?
Utilisez de l'argon à 100 % pour la plupart des travaux GTAW, à raison d'environ 10 à 15 litres par minute. Pour les sections plus épaisses ou lorsqu'un meilleur mouillage et une meilleure pénétration sont nécessaires, utilisez un mélange d'argon et d'hélium tel que 75 pour cent d'hélium avec 25 pour cent d'argon. N'utilisez pas de gaz carbonique ou de gaz contenant de l'azote-, qui provoquent de la porosité et la formation de nitrures. Pour GMAW, l'argon avec 15 à 25 pour cent d'hélium est typique.
Les soudeurs ont-ils besoin d'une qualification spéciale pour l'Inconel 600 ?
Oui. La qualification de performance du soudeur selon la section IX de l'ASME est liée au numéro P- du métal de base et au numéro F - du métal d'apport, de sorte qu'un soudeur qualifié uniquement sur l'acier au carbone n'est pas qualifié pour souder l'Inconel 600. Chaque soudeur doit passer un test de performance distinct sur l'alliage de nickel en utilisant la procédure qualifiée avant de travailler sur les joints de production.
Quelle est la température maximale entre passes pour le soudage à l’Inconel 600 ?
Maintenez la température entre les passes à ou en dessous de 150 C (300 F) lors du soudage de l'Inconel 600, et en particulier lors du soudage sur de l'acier au carbone. Une température excessive entre les passes ralentit le refroidissement, favorise la précipitation du carbure de chrome et la croissance des grains dans l'alliage de nickel, augmente la dilution de l'acier et augmente le risque de fissuration à chaud et de perte de résistance à la corrosion. Laissez le joint refroidir naturellement entre les passes plutôt que de le tremper.
Comment inspecter une soudure d’Inconel 600 sur de l’acier au carbone ?
Commencez par une inspection visuelle, puis un test de ressuage à l'aide de pénétrants à faible teneur en soufre et en halogènes, puis un examen radiographique ou par ultrasons en réseau phasé selon la conception. Ajoutez une étude de dureté sur la ligne de fusion ferritique lorsque le service est acide, vérifiez les métaux d'apport et de base par identification positive des matériaux et confirmez l'absence de ferrite dans le métal de soudure au nickel. Les courbures latérales destructives sur le coupon de qualification de la procédure constituent le contrôle le plus sensible sur la ligne de fusion ferritique.
L'Inconel 600 peut-il être soudé à l'acier inoxydable 316 ?
Oui, et c'est plus facile que de souder sur de l'acier au carbone. Les aciers inoxydables Inconel 600 et 316 sont tous deux austénitiques, il n'y a donc pas d'inadéquation de structure cristalline ni de risque de migration de carbone de même ampleur. ERNiCr-3 reste la charge préférée car elle tolère la dilution et résiste à la fissuration à chaud, bien que des charges à plus forte teneur en molybdène telles que ERNiCrMo-3 soient utilisées lorsque la résistance aux piqûres ou aux chlorures est importante.
Quelle est la différence entre ERNiCr-3 et ERNiCrMo-3 ?
ERNiCr-3 (alliage 82) est une charge de nickel-chrome-fer contenant environ 67 % de nickel, 18 à 22 % de chrome et 2 à 3 % de niobium, et c'est le choix standard pour le soudage de l'Inconel 600 à l'acier au carbone. ERNiCrMo-3 (charge en alliage 625) ajoute environ 9 pour cent de molybdène et 3,5 pour cent de niobium, ce qui donne une bien meilleure résistance aux piqûres, à la corrosion caverneuse et aux chlorures, ainsi qu'une résistance plus élevée. Choisissez ERNiCrMo-3 pour un service corrosif sévère ou une résistance de joint plus élevée, et notez que le changement nécessite une nouvelle qualification de procédure.
Une soudure d'Inconel 600 sur de l'acier au carbone nécessite-t-elle du PWHT pour un service acide ?
Ce n’est pas le cas du côté nickel, mais pas du côté acier au carbone. NACE MR0175 / ISO 15156 couvre la dureté de la zone de soudure et de -affectée par la chaleur-à 22 HRC (environ 248 HV) pour les aciers au carbone et faiblement-alliés en service acide, et une zone affectée par la chaleur telle que-soudée-dépasse fréquemment celle lorsque l'équivalent carbone est supérieur à environ 0,42. La solution pratique consiste à beurrer l'acier au carbone, à traiter thermiquement ce composant pour atteindre la limite de dureté, à le vérifier avec une étude de dureté, puis à compléter le joint avec une charge à base de nickel-.
Comment éviter la porosité dans les soudures Inconel 600 ?
La propreté et la couverture en gaz décident du résultat. Dégraissez et essuyez le joint avec un solvant sans chlorure-à faible-soufre, enlevez toute la peinture, l'encre de marqueur et les composés contenant du soufre-, utilisez une brosse dédiée en acier inoxydable ou en nickel et ne laissez jamais la poussière de meulage d'acier au carbone contaminer la surface en nickel. Utilisez ensuite le débit de gaz de protection approprié, protégez le bain de soudure des courants d'air, purgez les sections fermées avec de l'argon et gardez le fil d'apport propre et sec.
Quelle est la limite d’équivalent carbone pour le côté acier au carbone ?
Utilisez la formule IIW, CE=C + Mn/6 + (Cr + Mo + V)/5 + (Ni + Cu)/15. Les aciers avec un équivalent carbone supérieur à environ 0,42 sont considérés comme difficiles à souder car la zone affectée par la chaleur durcit et devient sensible à la fissuration par l'hydrogène. Pour un joint Inconel 600 sur acier au carbone, cela est important car la zone affectée par la chaleur ferritique est l'endroit où les soudures différentes échouent le plus souvent, donc un équivalent carbone plus élevé signifie un préchauffage, un apport de chaleur contrôlé et souvent une étude de dureté.
Combien coûte le soudage de l'Inconel 600 à l'acier au carbone ?
La soudure elle-même ne représente qu’une petite partie du coût. Les charges à base de nickel-coûtent plusieurs fois plus cher par kilogramme que les charges en acier au carbone, et le beurrage, la qualification des procédures, la qualification des soudeurs, les gaz de purge, les études de dureté et tout traitement thermique après-soudage ajoutent des heures d'ingénierie et d'inspection. Le principal facteur de coût est généralement le package de qualification plutôt que le métal déposé, c'est pourquoi une seule procédure qualifiée doit être réutilisée sur autant de joints similaires que le code le permet.
Quel est le meilleur procédé de soudage de l’Inconel 600 sur l’acier au carbone ?
Le soudage à l'arc sous gaz tungstène est le meilleur procédé pour la passe de racine et pour les travaux sur des parois minces, car il permet un contrôle précis de la chaleur et des dépôts propres et sans scories. Le soudage à l'arc sous gaz avec transfert par pulvérisation convient à un remplissage plus épais, et le soudage à l'arc sous protection est le choix pratique sur le terrain avec les électrodes ENiCrFe-2 ou ENiCrFe-3. Le soudage à l'arc submergé et au fil fourré n'est généralement pas recommandé pour le côté nickel en raison des interactions de flux et de l'apport thermique plus élevé.
Les questions ci-dessous sont celles que les ingénieurs, les fabricants et les équipes d'approvisionnement posent le plus souvent à propos du soudage de l'Inconel 600 sur l'acier au carbone. Pour un ensemble plus large de questions sur les alliages de nickel, voir leIndex des FAQ sur les alliages JN.
Produits connexes et lectures complémentaires
Présentation du produit Inconel 600 (UNS N06600)- formulaires de matériaux de base, spécifications et applications
Tuyaux Inconel 600- tuyaux sans soudure et soudés pour service à haute-température et chlorure
Plaque ASTM B168 UNS N06600- plaques et feuilles pour cuves, plaques tubulaires et matériel de four
Brides Inconel 600- composants de bride et de buse forgés
Tout ce que vous devez savoir sur l'Inconel 600- propriétés, corrosion et sélection
Ce qu'il faut savoir sur l'Inconel 600- notes pratiques de fabrication
Propriétés et utilisations du tuyau Inconel 600-sélection basée sur l'application-
Applications de l'Inconel 600- secteur-par-vue par secteur
Page du fournisseur de tuyaux Inconel 600- commande, tolérances et documentation
Avantages des produits Inconel 600- où l'alliage gagne son coût
Guide de soudage Inconel 625- processus, paramètres et métaux d'apport pour l'alliage frère
Guide de soudage Hastelloy C276- soudage des alliages de nickel porteurs de molybdène-
Guide de moyeu Inconel 625- le cluster de contenu Inconel 625 complet
Guide ultime de l'Hastelloy C276- le cluster de contenu C276 complet
Sélection de tuyaux en alliage de nickel par type d'acide- alliage correspondant au service chimique
Comment choisir des tuyaux en alliage de nickel pour les usines chimiques- workflow de sélection
Incoloy 825 vs Hastelloy C276 pour le gaz acide- sélection de matériel de service acide
Équipement chimique- équipement fabriqué pour le service corrosif
Solutions pour l'industrie pétrolière et gazière- matériaux en amont, intermédiaire et en aval
Solutions d'ingénierie maritime- eau de mer et matériaux offshore
Préfabrication de bobines de tuyaux vs soudage sur site- comparaison des coûts et de la qualité
Étude de cas : bobines de tuyaux en Inconel 625 pour une installation de GNL- exemple de projet de fabrication
Tuyaux en inconel- la gamme complète de tubes en alliage de nickel
Acier Inconel- aperçu de la famille d'alliages
Tuyau en alliage de nickel- gamme complète de produits
Feuille et plaque d'Inconel- gamme de produits plats
Barres rondes en Inconel- gamme de barres et de tiges
Tôle et plaque d'acier- produits plats en carbone et en acier inoxydable
Tuyaux et tubes en acier- produits tubulaires en carbone et en acier inoxydable
Raccords de tuyauterie à souder bout à bout- raccords pour systèmes de tuyauterie soudés
Raccords de tuyauterie forgés- composants forgés à haute-pression
Brides- types de brides et sélection
Acier inoxydable 316- la nuance austénitique communément associée aux alliages de nickel
Acier inoxydable 304-qualité austénitique à usage général-
À propos de JN Alliage- capacité de fabrication et systèmes qualité
Besoin de matériaux en Inconel 600 ou en acier au carbone pour ce joint ?
JN Alloy fournit des tuyaux, tubes, plaques, barres, brides et raccords en Inconel 600 selon les spécifications ASTM/ASME avec des certificats de test d'usine, des rapports PMI et une traçabilité complète. Indiquez-nous votre combinaison de métaux de base et nous vous aiderons à adapter les formes du produit à votre procédure de soudage.Voir les produits Inconel 600.
