Méthode de soudage sous l'eau humide

Après avoir lu cet article, vous découvrirez la méthode de soudage par immersion sous eau à l’aide de diagrammes appropriés.

Le soudage sous l'eau humide présente quatre variations principales: le soudage à l'arc sous gaz avec fil plein (GMAW), le soudage à l'arc sous enveloppe, le soudage à l'arc au plasma et le soudage à l'arc avec un blindage (SMAW). Le GMAW sous-marin est semblable à celui utilisé en plein air avec du CO ₂, de l'argon, de l'hélium ou leurs mélanges comme gaz de protection. Parmi les problèmes majeurs posés par le soudage sous l'eau, à savoir la faible ductilité et la forte fragilisation par l'hydrogène des soudures, le procédé GMAW semble avoir complètement éliminé ce dernier.

Pour accroître l'utilisation du procédé GMAW sous l'eau, de nouvelles innovations ont été proposées qui visent à empêcher les eaux environnantes de pénétrer dans la zone de l'arc au moyen de brosses rotatives ou fixes, d'une buse de protection en caoutchouc souple ou de buses à rideau d'eau. Dans la buse à rideau d’eau représentée à la Fig. 22.3, un jet d’eau à grande vitesse sortant d’une buse annulaire crée une cavité remplie de gaz autour de l’arc et du bain de soudure.

Le gaz de protection dans la cavité est maintenu en permanence à une pression légèrement supérieure à celle de la température ambiante afin d'empêcher l'infiltration d'eau. Ainsi, le soudage a lieu dans une atmosphère gazeuse, réduisant ou éliminant l'absorption d'hydrogène et minimisant le refroidissement brutal du métal de soudure.

Lors du soudage à l'arc sous enveloppe métallique, le point à souder est recouvert d'une gaine en acrylique de forme hémisphérique munie de deux à trois trous. L'électrode revêtue passe à travers l'un des trous et les trous restants sont destinés à permettre aux gaz de s'échapper de l'enveloppe.

Les gaz produits par la combustion des revêtements d'électrodes rejettent l'eau du carénage et le spot est, pour ainsi dire, à sec entouré d'un mélange de gaz constitué principalement d'hydrogène, de CO ₂ et de CO. Le procédé améliore la ductilité du liquide. souder, mais le problème de la fragilisation par l'hydrogène demeure en raison de la présence d'une grande quantité d'hydrogène dans l'atmosphère gazeuse à l'intérieur du carénage.

Pour le soudage à l'arc au plasma sous l'eau, de l'argon et du verre soluble sous forme liquide visqueuse ont été utilisés comme moyen de protection. Les soudures effectuées par soudage à l'arc plasma ont une ductilité élevée, une dureté HAZ faible et une stabilité élevée de l'arc.

Dans le SMAW sous-marin, l'agencement pour lequel est montré à la Fig. 22.4, les électrodes revêtues sont utilisées directement dans des conditions sous-marines sans grande différence par rapport aux conditions à l'air libre. Les électrodes les plus couramment utilisées sont du type rutile, bien que des électrodes en poudre de fer soient également utilisées. Toutes les électrodes pour le soudage sous l’eau reçoivent un revêtement imperméable qui peut être constitué de gomme laque ou de celluloïd dissous dans de l’acétone, du vernis vinylique ou tout simplement un frottement de cire de paraffine.

Les revêtements ont tendance à se désintégrer à des profondeurs supérieures à 180 m. La constriction de l'arc augmente également avec la profondeur et il est à craindre que, à des profondeurs supérieures à 300 m, aucune soudure ne soit possible, au lieu de quoi une coupe pourrait en résulter. Bien que les deux sources de courant alternatif et continu soient utilisées pour le soudage sous l'eau, le courant continu avec électrode négative est le plus populaire. La tension de circuit ouvert est généralement limitée à 105 volts.

Malgré ses nombreux inconvénients, le procédé SMAW est le procédé de soudage sous-marin le plus utilisé en raison de sa simplicité et de son aptitude à être utilisé dans différentes positions pour produire des joints inhabituels et complexes. Les joints produits ont généralement une résistance à la traction de 80% et une ductilité de 50% à celle des soudures à l'air libre. Outre les réparations d'urgence et la récupération, le soudage sous l'eau par voie humide est également utilisé pour les raccordements au fur et à mesure que de nouveaux puits de pétrole offshore sont mis en production.

Dans les aciers SMAW sous-marins dont l'équivalent carbone (CE) est inférieur à 0, 40%, sont soudés avec des électrodes en acier doux et ceux dont l'équivalent carbone est supérieur à 0, 40% sont soudés avec des électrodes en acier inoxydable austénitique. Alors que les électrodes en acier doux conduisent souvent à des contre-dépouilles, les électrodes austénitiques et à base de nickel sont généralement dépourvues de sous-coupes et de fissures sous les bourrelets, mais la porosité peut augmenter avec l’augmentation du courant de soudage.

Outre ces quatre variantes d'essais de soudage sous l'eau sur sol humide, des procédés tels que le soudage de craquelins, le soudage de goujons et le soudage au laser ont également été réalisés. On a constaté que le soudage par craquage au feu fonctionnait jusqu’à une profondeur de 60 m, mais que ces soudures présentaient des trous de soufflage pour une profondeur d’eau supérieure à 20 m.

On a constaté que le soudage de goujons sous l’eau fonctionnait de manière satisfaisante. Des applications pratiques du procédé sont prévues dans la récupération et la réparation de structures en acier et dans la maintenance en mer pour le remplacement des anodes sacrificielles.

L’utilisation du faisceau laser CO ₂ pour le soudage sous l’eau à faible profondeur a également été un succès, mais son utilisation sur le terrain dépendra de la puissance du faisceau laser et des techniques employées pour son déploiement effectif.

Étant donné que le soudage manuel est utilisé à des profondeurs supérieures à 100 m, le soudage à distance sous-marin a été développé pour les travaux en haute mer dans lesquels les mouvements de la torche sont entièrement mécanisés. Ces unités devraient être de plus en plus utilisées avec l'augmentation du forage en mer profonde pour l'extraction de pétrole et de fonds océaniques nécessitant l'installation de structures et de pipelines appropriés pour transporter les produits.