Introduction

Lorsqu'il s'agit de spécifier des tubes d'acier soudés, les ingénieurs sont confrontés à un éventail déconcertant d'acronymes : EFW, ERW, SAW et HFW. Ces termes ne sont pas synonymes. Il s'agit de processus de fabrication et de principes métallurgiques totalement distincts et, si vous spécifiez le mauvais, vous risquez de provoquer des défaillances techniques catastrophiques. Ce guide a pour but de clarifier ce qui précède en le divisant en deux camps : le soudage par résistance (ERW) et le soudage par fusion (EFW). Ensuite, nous entrons dans le vif du sujet, avec une comparaison technique détaillée sur la façon dont le soudage à l'arc submergé (SAW) - le processus qui sous-tend les principaux procédés LSAW et EFW d'Allland - est utilisé dans le cadre de l'ingénierie de la construction. SSAW est le traitement le plus sophistiqué et le plus fiable que la famille EFW puisse offrir.

ERW (soudage par résistance électrique)

Le premier camp, ERW, est un processus rapide et efficace défini par un principe fondamental : il s'agit d'une soudure par forgeage et non d'une soudure par fusion.

Principe de base : Pression + résistance (pas de remplissage)

La différence fondamentale entre le soudage EFW et le soudage ERW est que le processus ERW n'utilise pas de métal d'apport externe (comme le fil de soudure).

La forme moderne du procédé est généralement le HFW (High Frequency Welding). Une bobine d'acier est déroulée et progressivement façonnée en un tube rond par un certain nombre de rouleaux. Les deux bords ouverts sont alignés et un fort courant à haute fréquence (200-800 kHz) est appliqué. En raison de l'effet de peau, ce courant ne chauffe que les deux bords opposés à une température plastique forgeable (environ 1200-1400°C). Au moment de la température maximale, un ensemble de “rouleaux de compression” presse les bords l'un contre l'autre avec une force considérable. Ce processus de fabrication permet de souder les trois bords en une seule pièce solide.

Métallurgie et limites

La “soudure” qui en résulte est un joint forgé en métal de base, de faible largeur. Le processus est très rapide et économique, ce qui fait de la Tube ERW le choix le plus courant pour les applications de diamètre petit à moyen (comme les ASTM A53 ou SHS).

Néanmoins, la méthode ne peut pas être poussée trop loin. La chaleur et la pression entraînent une structure de grain unique dans la zone affectée par la chaleur (HAZ), qui peut différer de celle du corps du tube. Les tubes ERW de qualité doivent être traités thermiquement après la soudure, afin d'affiner cette structure de grain et d'améliorer la ductilité et la résistance de la soudure. Cela dit, les tubes ERW traditionnels sont souvent soumis à des limitations lorsqu'il s'agit d'applications à haute pression, de parois très épaisses ou de services critiques à basse température où la ténacité est primordiale.

EFW (soudage par fusion électrique)

Le second camp, l'EFW, est un processus métallurgique complètement différent. Son principe de base est le suivant “Arc + Melting,” la création d'une soudure par fusion.

Principe de base : Fusion et solidification

Un Soudure par fusion électrique (EFW) est créée en utilisant un arc électrique pour générer une chaleur intense, faisant fondre le métal de base des bords du tuyau (et souvent un métal d'apport) dans un bain de fusion. Ce bain, ou “flaque de soudure”, se refroidit ensuite et se solidifie, fusionnant les deux côtés en une seule pièce de métal solide qui est, par essence, un petit moulage raffiné.

Il est important de savoir que l'EFW est un terme très général pour désigner le soudage, et non un type de procédé. En fait, il englobe des procédés courants tels que le soudage à l'arc sous gaz métallique (GMAW ou “MIG”) et le soudage à l'arc sous gaz tungstène (TIG), mais dans l'industrie des tuyaux de grand diamètre, ces procédés sont tout simplement trop lents.

Lorsqu'une norme d'ingénierie (telle que ASTM A671 ou A672) exige un tube EFW, il s'agit généralement de la méthode la plus sophistiquée et la plus productive de ce groupe : SAW (soudage à l'arc submergé), dans presque tous les cas.

Une plongée en profondeur dans le soudage à l'arc submergé (SAW)

C'est là que la technologie des produits de base d'Allland se démarque. Il s'agit de la technique de soudage par fusion la plus robuste, la plus fiable et la plus performante jamais créée pour l'industrie pétrolière et gazière et les travaux industriels lourds.

Les deux produits phares d'Allland, LSAW (scie à ruban longitudinale) et SSAW (scie à guichet en spirale) sont fabriqués à l'aide de ce procédé de qualité supérieure.

Le processus SAW : La puissance du flux

Ce qui différencie le SAW, c'est que l'arc électrique est “immergé” sous une couche de flux granulaire. Il ne s'agit pas d'une simple couverture passive, mais d'un agent chimique actif qui présente deux avantages incomparables : il s'agit d'un bouclier protecteur et d'un agent nettoyant.

Avantage technique 1 : Pureté ultime de la soudure

La couche de flux à la surface isole cette atmosphère du bain de soudure en fusion. Nous constatons donc une protection parfaite contre la contamination par l'oxygène et l'azote. Cette protection est plusieurs fois plus efficace que celle de n'importe quel procédé à l'arc ouvert, ce qui permet d'obtenir une soudure ultra-pure, propre et dense, avec de très faibles niveaux d'hydrogène, une ductilité élevée et une résistance maximale à la fissuration.

Avantage technique 2 : Propriétés contrôlables de la soudure

C'est la différence la plus importante par rapport au procédé ERW. Le procédé SAW utilise un produit consommable, le métal d'apport (un fil) qui est introduit dans l'arc et fondu pour créer la soudure.

Dans le cas d'une soudure par forgeage ERW, vous devez vous contenter des caractéristiques du métal de base. Dans le cas d'une soudure par fusion SAW, le cordon de soudure peut être conçu par le fabricant. En choisissant certains mélanges de fils et de flux, un fabricant de pointe comme Allland peut adapter la chimie et les attributs métallurgiques du dépôt de soudure résultant. Nous pouvons formuler un cordon de soudure qui correspond exactement - ou surpasse - la résistance, la ténacité et la résistance à la corrosion des métaux de base de haute qualité tels que API 5L X70, ce qui fait de SAW le seul choix pour la production de tuyaux à haute performance, à paroi épaisse, destinés à des services critiques.

processus de fabrication des tuyaux par soudage à l'arc submergé à la scie.

 

ERW vs SAW L'épreuve de force

Ce tableau de comparaison technique fournit un résumé quantitatif clair pour les ingénieurs et les acheteurs.

Fonctionnalité ERW (soudage par résistance électrique) EFW / SAW (soudage à l'arc submergé) Justification et analyse de l'ingénierie
Principe de soudage Pression + Résistance (Une soudure à la forge) Arc + Fusion (Une soudure par fusion) C'est la différence métallurgique fondamentale entre le soudage EFW et le soudage ERW.
Utilisation de métal d'apport ? Non Oui (fils et flux consommables) La différence essentielle. Les propriétés des soudures SAW sont contrôlables par la conception de l'alliage. Les propriétés des soudures ERW sont limitées au métal de base.
Structure de la soudure Un “point” étroit et forgé du métal de base. Un cordon de soudure épais, large et homogène (une structure “coulée”). La soudure SAW est une soudure importante, déposée, souvent plus épaisse que la paroi du tuyau, ce qui la rend exceptionnellement solide.
Épaisseur de paroi applicable Paroi fine à moyenne. Paroi moyenne à extrêmement lourde (par exemple, > 100 mm). Le procédé SAW est le seul procédé fiable et à grande vitesse pour la fabrication de tubes de grand diamètre et à paroi épaisse.
Normes typiques ASTM A53, API 5L (diamètres inférieurs) API 5L (grand diamètre), ASTM A671, A672, A252 Le procédé EFW/SAW est la norme définitive pour les applications critiques, de grand diamètre et à haute pression/basse température.
Produits Allland (Matériau de base pour certaines sections creuses) Tube d'acier LSAW et SSAW Allland se spécialise dans les procédés de fabrication EFW/SAW, plus robustes et plus performants.

Conclusion

ERW et EFW sont deux procédés complètement différents : Le soudage à l'arc submergé est un procédé de soudage par forgeage à grande vitesse, tandis que le soudage à l'arc submergé est un procédé de fusion qui permet d'obtenir des résultats de grande qualité. La méthode de soudage à l'arc submergé la plus éprouvée pour les gros tuyaux est le SAW (Submerged Arc Welding, soudage à l'arc submergé). Grâce à l'utilisation d'un flux protecteur et d'un métal d'apport, le soudage à l'arc submergé produit une soudure propre et saine avec des caractéristiques techniques, ce qui en fait la meilleure solution pour les applications de grand diamètre, à haute pression et à parois épaisses. En tant que fabricant professionnel d'EFW, la force d'Allland réside dans la production avancée de LSAW et de SSAW. Nous possédons l'expertise technique nécessaire pour tirer parti de la technologie de pointe du soudage par fusion afin de répondre aux spécifications les plus exigeantes de l'industrie, par exemple API 5L, ASTM A671 et A672, car votre projet ne mérite rien de moins.