Avec le développement des industries de l'acier, de la pétrochimie, de la marine et de l'énergie électrique, les structures soudées ont tendance à évoluer vers la grande échelle, la grande capacité et les paramètres élevés, et certaines fonctionnent encore dans des milieux à basse température, cryogéniques, corrosifs et d'autres environnements.
C'est pourquoi on utilise couramment des aciers à haute résistance faiblement alliés, des aciers moyennement et fortement alliés, des aciers à très haute résistance et divers alliages. Cependant, l'utilisation de ces aciers et alliages entraîne de nombreux problèmes nouveaux dans la production de soudure, parmi lesquels les fissures de soudure sont les plus courantes et les plus graves.
Les fissures apparaissent parfois pendant le soudage, parfois pendant le placement ou le fonctionnement, et sont appelées fissures retardées. Comme ces fissures ne peuvent pas être détectées lors de la fabrication, les dommages causés par ces fissures sont encore plus graves. Il existe de nombreux types de fissures générées lors du processus de soudage. Selon les recherches actuelles, selon la nature des fissures, elles peuvent être grossièrement divisées en cinq catégories suivantes :
N°1. Fissure chaude
Les fissures à chaud se produisent à haute température pendant le soudage, elles sont donc appelées fissures à chaud. Selon le matériau du métal soudé, la forme, la plage de température et la cause principale de la fissure à chaud sont également différentes. Par conséquent, la fissure à chaud est divisée en trois catégories : fissure de cristallisation, fissure de liquéfaction et fissure polygonale.
1. Fissures de cristal
Au stade tardif de la cristallisation, le film liquide formé par l'eutectique de faible volume affaiblit la connexion entre les grains et des fissures apparaissent sous l'action de la contrainte de traction.
Elle se produit principalement dans les soudures d'acier au carbone et d'acier faiblement allié contenant davantage d'impuretés (teneur élevée en soufre, phosphore, fer, carbone et silicium) et dans les soudures d'acier austénitique monophasé, d'alliages à base de nickel et de certains alliages d'aluminium moyens. Dans certains cas, des fissures cristallines peuvent également se produire dans la zone affectée thermiquement.
2. Fissure par liquéfaction à haute température
Sous l'action de la température de pointe du cycle thermique de soudage, une refusion se produit dans la zone affectée thermiquement et entre les couches de la soudure multicouche, et des fissures sont générées sous l'action des contraintes.
Elle se produit principalement dans les aciers à haute résistance contenant du chrome et du nickel, les aciers austénitiques et certains alliages à base de nickel dans la zone proche du joint ou entre les soudures multicouches. Lorsque la teneur en soufre, phosphore et silicium-carbone du métal de base et du fil de soudage est élevée, la tendance à la fissuration par liquéfaction augmente considérablement.
3. Fissures multilatéralisées
Dans le front de cristallisation solidifié, sous l'action de la température et des contraintes élevées, les défauts du réseau se déplacent et s'agrègent pour former une limite secondaire, qui est dans un état faiblement plastique à haute température, et des fissures sont générées sous l'action des contraintes.
Les fissures multilatérales se produisent principalement dans les soudures de métaux purs ou d'alliages austénitiques monophasés ou dans la région proche de la soudure, et elles appartiennent au type de fissures à chaud.
N°2. Réchauffer les fissures
Pour les aciers à structure soudée en tôle épaisse et certains éléments d'alliage à renforcement par précipitation, les fissures qui se produisent dans les parties à gros grains de la zone affectée thermiquement par le soudage pendant le traitement thermique de détente des contraintes ou le service à une certaine température sont appelées fissures de réchauffage. Les fissures de réchauffage se produisent principalement dans les parties à gros grains de la zone affectée thermiquement par le soudage des aciers faiblement alliés à haute résistance, des aciers perlitiques résistants à la chaleur, des aciers inoxydables austénitiques et de certains alliages à base de nickel.
N°4. Fissures dues au froid
Les fissures à froid sont un type courant de fissures produites lors du soudage, qui se produisent lorsque la température est refroidie à une température plus basse après le soudage. Les fissures à froid se produisent principalement dans la zone affectée par la chaleur de soudage de l'acier faiblement allié, de l'acier moyennement allié, de l'acier à teneur moyenne en carbone et de l'acier à teneur élevée en carbone. Dans des cas particuliers, comme lors du soudage d'aciers à très haute résistance ou de certains alliages de titane, des fissures à froid apparaissent également sur le métal soudé.
Selon les différents types d'acier et les structures à souder, il existe également différents types de fissures à froid, qui peuvent être grossièrement divisés en trois catégories suivantes :
1. Fissure retardée
Il s'agit d'une forme courante de fissure à froid, dont la principale caractéristique est qu'elle n'apparaît pas immédiatement après le soudage, mais qu'elle a une période d'incubation générale, et qu'il s'agit d'une fissure aux caractéristiques retardées générée sous l'action combinée de la structure durcie, de l'hydrogène et des contraintes de retenue.
2. Extinction des fissures
Ce type de fissure n'est généralement pas retardé, il se trouve immédiatement après le soudage, parfois il se produit dans la soudure, parfois il se produit dans la zone affectée thermiquement.
Il s'agit principalement d'une structure durcie, de fissures générées sous l'action des contraintes de soudage.
3. Fissure à faible fragilisation plastique
Pour certains matériaux à faible plasticité, lorsqu'ils sont soumis à un froid à basse température, la déformation provoquée par la force de retrait dépasse la réserve plastique du matériau lui-même ou les fissures provoquées par la fragilité du matériau. Comme il se produit à une température plus basse, il s'agit également d'une autre forme de fissure à froid, mais il n'y a pas de phénomène de retard.
N°4. Déchirure laminaire
Lors du processus de fabrication de grandes plates-formes de production pétrolière et de récipients sous pression à parois épaisses, des fissures étagées parallèles au sens de laminage apparaissent parfois, appelées déchirures laminaires.
Principalement en raison de l'existence d'inclusions stratifiées (le long de la direction de laminage) à l'intérieur de la plaque d'acier, et de la contrainte perpendiculaire à la direction de laminage générée pendant le soudage, résultant en une forme de couche « en gradins » dans la zone affectée thermiquement plus éloignée du feu. déchiré.
N° 5. Fissuration par corrosion sous contrainte
Certaines structures soudées (telles que les récipients et les tuyaux) présentent des fissures retardées produites par l'action combinée de milieux corrosifs et de contraintes.
Les facteurs qui influent sur la fissuration par corrosion sous contrainte comprennent le matériau de la structure, le type de milieu corrosif, la forme de la structure, le procédé de fabrication et de soudage, le matériau de soudage et le degré de détente des contraintes. La corrosion sous contrainte se produit pendant le service.
