Méthodes de protection et surveillance des niveaux d'oxygène

Le choix de la méthode de protection dépendra de l'application. Pour le soudage de tubes, la méthode la plus simple consiste à utiliser un ballon ou un bac de confinement. Le confinement par rainure est utilisé pour les soudures linéaires. Si la configuration est plus complexe, il est recommandé d'utiliser une torche suiveuse – un outil polyvalent et facile à mettre en place –, à condition que le soudeur puisse intervenir directement.

Quelles techniques et quels outils peut-on utiliser pour mesurer
la quantité d'oxygène restante dans un tube ?

Un oxymètre est un appareil qui mesure la quantité d’oxygène présente dans l’air ambiant. Cette valeur, qui correspond à la quantité d'oxygène restante, est exprimée en pourcentage. Elle peut s'avérer utile lors de la descente dans un égout, par exemple, car ceux-ci dégagent des gaz. Le carbone étant plus lourd que l'oxygène, il est essentiel de vérifier le taux d'oxygène avant de descendre afin d'éviter les zones dangereuses.

Pour le soudage, il est essentiel de pouvoir mesurer à tout moment la teneur en oxygène résiduel de l'air, qui ne doit pas dépasser 0,0001 %. Si l'on utilise un appareil mesurant entre 0 et 20 %, le soudeur ne sera pas en mesure de savoir si la valeur seuil requise pour le soudage a été atteinte. Il est évident que ce type d'appareil n'est absolument pas adapté à la réalisation de soudures et qu'il est plus judicieux d'utiliser un lecteur en PPM (parties par million). Cet outil offre une précision bien supérieure, puisqu'il mesure jusqu'au quatrième chiffre après la virgule.

À quel niveau d'oxygène faut-il commencer la soudure ?

La porosité de la racine apparaît lorsque la teneur en oxygène est comprise entre 500 et 800 ppm. La partie décolorée est plus que dangereuse : à ce stade, on peut supposer que la soudure n’a pratiquement pas été protégée par une atmosphère inerte. 800 ppm correspondent à 0,08 % d’oxygène, une valeur indétectable par un oxymètre standard.

La valeur seuil, c'est-à-dire le pourcentage à partir duquel le soudage sera déclenché, peut être configurée avec précision pour répondre aux exigences du cahier des charges. Dans les secteurs sensibles tels que l’industrie pharmaceutique, le soudage s’effectue avec des taux d’oxygène inférieurs à 100 ppm, ce qui permet d’obtenir une soudure très propre. Dans les environnements les plus exigeants, les valeurs acceptables peuvent parfois descendre jusqu’à 20 ppm. Les alimentations AXXAIR fournissent à l’utilisateur un tableau indiquant les différentes couleurs correspondant au taux d’oxygène en ppm.

Combien coûte un lecteur PPM ?

Inutile de préciser qu'il ne faut pas lésiner sur les moyens lorsqu'il s'agit d'investir dans un outil de ce type. On trouve des oxymètres de base à partir de 100 euros, tandis qu'un lecteur de PPM coûte entre 700 et 3 000 euros. Il est toutefois évident que ces deux produits ne sont pas comparables.

Cet outil d'une grande précision est indispensable pour réaliser des soudures répondant à des normes très strictes. Pour les applications plus simples, où l'inertage ne joue pas un rôle aussi crucial, il est bien sûr possible de s'en passer. C'est pourquoi AXXAIR propose cet équipement en option pour l'ensemble de sa gamme d'alimentations de soudage orbital.

Comment choisir le gaz de protection adapté

Les gaz sont classés en fonction de leur pureté, indiquée par une référence à deux chiffres : 4,6, 5,2, 6,0, etc. Le premier chiffre correspond au nombre de « 9 » et le second au premier chiffre suivant les « 9 ». Ainsi, la pureté d’un gaz désigné par 4,8 correspond à un gaz dont le quatrième chiffre est un 8. Si l’utilisateur achète de l’argon à 100 %, le gaz contiendra 99,998 % d’argon.

Par conséquent, les 0,002 % restants correspondent aux 20 ppm d'air ambiant, composé d'environ 20 % d'oxygène et des autres gaz présents dans l'atmosphère. Le choix du gaz et de sa pureté doit répondre aux exigences du client.

Mais n'oublions pas les autres paramètres qui jouent un rôle crucial :

  • La qualité des tuyaux raccordés aux bouteilles de gaz
  • La propreté des tubes à souder, car les impuretés peuvent dégager des gaz à haute température
  • La qualité de l'inertage à l'aide de brides ou de ballons non hermétiques
  • Débit suffisant, sortie de gaz suffisante
  • La densité du gaz
  • L'emplacement des entrées et sorties de gaz

La moindre anomalie dans l'ensemble de cette chaîne entraînera un défaut de soudure.

À quel moment faut-il mesurer les taux d'oxygène ?

La réponse est on ne peut plus simple et claire :avant, pendant et après le soudage. Bien entendu, il ne faut pas amorcer l’arc avant d’avoir vérifié la qualité de l’inertage. Le taux d’oxygène doit être contrôlé tout au long du processus de soudage (rappelez-vous le risque lié à une mauvaise diffusion du gaz ou à des courants d’air). Il va de soi que si l’inertage est interrompu dès la fin du cordon de soudure, le résultat en pâtira, car la température globale de la pièce ne redescend pas immédiatement.

Pour un tube en acier inoxydable, par exemple, il faut attendre que la pièce ait refroidi jusqu'à une température inférieure à 150 ou 200 degrés Celsius afin d'éviter toute décoloration après soudage.

Quels sont les moyens de contrôle disponibles ?

Le bon sens restera toujours le principal moyen de contrôle. Utilisez des paramètres cohérents. Pour les assemblages de tuyauterie standard dont les diamètres varient entre 1″ et 6″, l’inertage s’effectue à un débit compris entre 5 et 10 litres par minute. La sortie de gaz devra être correctement dimensionnée afin que la pression à l’intérieur du tuyau n’augmente pas. Là encore, il existe une règle empirique simple : un orifice d’un diamètre de 5 mm permet un débit de 5 litres par minute.

Les moyens de contrôle consistent donc à ajuster le débit, à bien dimensionner la sortie de gaz et, surtout, à faire preuve d’une bonne dose de patience. De nombreux soudeurs allument l’arc trop rapidement, avant même de s’être assurés que l’inertage est correctement effectué, dans le but d’augmenter la productivité. Et cela s’explique : si le temps d’inertage idéal est estimé à 3 minutes, par exemple, et que le soudeur commence à souder après seulement 20 secondes, cela a bien sûr un impact sur la production quotidienne. Mais ce gain de temps a un coût en fin de processus de production : si le taux d’oxygène est trop élevé, la qualité de la soudure s’en trouve réduite et le tube risque d’être mis au rebut. C’est pourquoi AXXAIR recommande vivement l’utilisation d’un lecteur de PPM, mais là encore, les exigences finales doivent être prises en compte.

Que faire lorsqu'un tube en acier inoxydable présente
une décoloration dorée ou bleue ?

Si, malgré toutes ces précautions, une décoloration dorée ou bleue apparaît sur l’acier inoxydable, cela indique au soudeur que la couche de chrome de la surface a été détruite. Dans ce cas, il est toujours possible de procéder à un traitement de surface par passivation, qui peut être réalisé mécaniquement à l’aide d’outils adaptés. Le métal est mis à nu et toute la couche de chrome est éliminée sur une grande surface. Cette couche protectrice se reformera en quelques heures. La passivation peut également être réalisée par une méthode chimique ou par électrolyse. En effet, de nombreuses solutions à ce problème sont disponibles sur le marché.

Suivi de l'inertage

La spécification de procédure de soudage (WPS) vous fournira toutes les indications nécessaires concernant les paramètres d'inertage. En règle générale, les quantités et les durées d'inertage sont consignées manuellement tout au long du processus. Idéalement, ce n'est pas le soudeur lui-même qui se charge de ce suivi, mais plutôt un tiers.

Grâce au lecteur PPM d'AXXAIR, ce travail fastidieux appartient désormais au passé. Le lecteur est connecté à un ordinateur qui enregistre en temps réel les variations des niveaux d'oxygène pendant le processus de soudage. De plus, l'alimentation AXXAIR est équipée d'un débitmètre électronique qui mesure le débit de gaz afin d'utiliser la quantité adéquate, soit pour éviter toute surconsommation inutile, soit pour augmenter le débit et obtenir une inertage parfaite.

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