La coloration des soudures est un aspect particulièrement important à prendre en compte pour les aciers inoxydables. En effet, cette famille d’aciers possède un film protecteur en surface qui protège le métal sous-jacent de la corrosion, mais qui peut se détériorer sous certaines conditions pendant une opération de soudage.
D’où vient le phénomène de la coloration d’une soudure ?
Les aciers inoxydables se « passivent » eux-mêmes naturellement lorsqu’une surface propre est exposée à un environnement qui peut fournir assez d’oxygène pour former la couche d’oxyde de chrome. La passivation permet de rendre un matériau insensible à la corrosion.
Lorsque ce film protecteur d’oxyde de chrome est endommagé par rayure, il se reforme naturellement si les bonnes conditions sont réunies, c’est-à-dire qu’il y a suffisamment d’oxygène dans la zone pour reformer le film protecteur. Cependant, une soudure sur tube inoxydable peut dégrader cette capacité si certaines dispositions ne sont pas prises.
Pendant la phase de soudage, la température augmente et le métal réagit fortement avec l’oxygène de l’air. Raison pour laquelle on utilise sur le procédé TIG un gaz d’inertage qui permet de chasser l’oxygène autour de la zone de la soudure. Après soudage, en régions soudées, le métal peut être recouvert d’oxydes colorés. Ces oxydes sont néfastes car ils sont sources de corrosion.
Quelles indications donne une coloration de la soudure ?
Chaque couleur correspond à une température de formation différente et un oxyde de composition particulière. Localement, il y a une diminution de la teneur en chrome ce qui complique la formation du film protecteur et en conséquence, diminue la résistance de l’acier inoxydable à la corrosion.
Une couleur jaune paille indique une légère perte de la protection, acceptable pour certaines applications, puis vire au bleu ou noir. L’échelle d’acceptation de la coloration des tubes dépend uniquement du cahier des charges et/ou de l’accord du client.
Pourquoi faut-il éviter une coloration de la soudure ?
Après une opération de soudage sur tube, on peut facilement vérifier la coloration à l’endroit (surface extérieur du tube). En revanche, en fonction de l’application, des dimensions et de la configuration de l’assemblage, il peut être plus délicat de vérifier l’état de surface à l’envers de la soudure (surface intérieur du tube, au niveau de la racine de la soudure).
Pour cette raison, il ne faut pas négliger l’importance de la protection envers des soudures, qui, si elle n’est pas faite correctement peut provoquer de la coloration ou du rochage.
Une perte de résistance à la corrosion est d’autant plus délicate que des fluides ou gaz seront véhiculés dans ces tubes et aucune corrosion ne sera permise pour des raisons de pureté exigées dans de nombreux secteurs industriels comme le semi-conducteur, l’agro-alimentaire ou l’aéronautique.
Comment éviter la coloration d’une soudure ?
1. Maîtriser les opérations en amont
En premier lieu, il faut que les opérations en amont de la soudure soient correctement maîtrisées.
Si dans l’atelier de soudage il y a des opérations sur acier au carbone et acier inoxydable, il faut veiller à les séparer sur deux lignes de production distinctes pour éviter la pollution ferreuse.
A aucun moment du processus de fabrication une pièce en acier inoxydable ne doit être en contact avec une pièce en acier carbone.
2. Bien préparer la surface à souder
Ensuite, il faut décaper la surface de la pièce en acier inoxydable pour éliminer les traces d’oxydes en surface et impuretés et enfin nettoyer avec un produit sec. Après ces opérations, il faut manipuler les pièces uniquement avec des gants pour éviter de laisser des traces de graisse sur la surface de la pièce.
Pour l’opération de soudage sur tube en acier inoxydable, deux possibilités se présentent au soudeur, en fonction du cahier des charges du client afin d’éviter la coloration d’une soudure. Soit on cherche à tout prix à l’éviter, soit on accepte qu’il y ait une coloration pendant le soudage mais on effectue une opération de passivation qui restaure la protection par la suite.
3. Si l'on souhaite éviter toute coloration de la soudure :
Pour la première option, on utilisera un gaz d’inertage envers adapté, en général de l’argon avec un indice de pureté élevé (pas en dessous de 99.99%) pour chasser tout l’oxygène près de la racine du bain de soudure. Ce gaz doit être le plus sec possible, pour éviter qu’une petite portion d’eau contenu dans le gaz se décompose en oxygène et vienne colorée la soudure.
Cette première option est d’autant plus importante quand le matériau de base est coûteux ou si la géométrie et l’état de surface des pièces ne permet pas de reprise de la soudure.
On peut y joindre un compteur d’oxygène, qui permet de connaître la quantité d’oxygène à l’envers de la soudure pour la déclencher quand un seuil minimal établi est atteint mais pas avant, ce qui permet de contrôler la coloration.
4. Quelques fois la coloration de la soudure est tolérée :
En revanche, dans certains cas, la coloration d’une soudure peut être acceptée si elle est corrigée par la suite. Pour cela il faut décaper la zone de soudure par des moyens mécaniques ou chimiques, puis re-passiver chimiquement avec une immersion ou une projection d’acide nitrique, ce qui permet de recréer ce film protecteur.
Cependant, c’est une opération supplémentaire à rajouter et qui dans certains cas ne donne pas des résultats meilleurs que pour la première option.
Conclusion :
Afin de garantir un contrôle de la coloration et une maîtrise des coûts de main d’œuvre (qui est la portion la plus importante du coût d’une opération de soudage), il peut être judicieux de maîtriser la coloration en envers et endroit par un contrôle précis des paramètres d’inertage.
Pour les soudures de haute qualité sur fines épaisseurs et pour des productions en série, l’achat d’une tête de soudage fermée, permet de garantir une absence de coloration en endroit et envers grâce à une chambre d’inertage qui enveloppe le tube.
Une fois encore la préparation des tubes avant soudure est importante. Retrouvez tous nos conseils dans notre guide gratuit !
