Avec sa simplicité robuste, sa pénétration profonde et son adaptabilité à divers environnements, le soudage à l’arc est une méthode indispensable pour le soudage de pipelines, en particulier dans des endroits éloignés ou en extérieur où d’autres procédés de soudage peuvent s’avérer défaillants.
Dans cet article, nous explorerons le rôle du soudage à l’arc dans la fabrication et la réparation de pipelines, y compris ses avantages, ses techniques, ses défis et les normes associées à son utilisation dans l’industrie des pipelines.
1. Importance du soudage à l’arc enrobé dans la fabrication de pipelines
La fabrication de pipelines consiste à assembler des sections de tuyaux métalliques afin de créer des systèmes de transport de pétrole, de gaz, d’eau ou d’autres fluides. Ces tuyaux sont généralement fabriqués à partir d’acier au carbone ou de matériaux à haute résistance et faiblement alliés (HSLA), des métaux bien adaptés au soudage à l’arc enrobé en raison de sa pénétration profonde et de sa capacité à travailler sur des matériaux épais.
Principales applications dans la fabrication :
- Soudage de passe de fond : le soudage à l’électrode enrobée est souvent utilisé pour les passes de fond en raison de son contrôle et de sa pénétration.
- Assemblages structurels : les pipelines doivent être robustes, en particulier dans les zones soumises à des pressions élevées ou à des contraintes environnementales. Le soudage à l’électrode enrobée permet d’obtenir des soudures solides et de haute intégrité.
- Soudage sur site : contrairement aux procédés qui nécessitent un gaz de protection, le soudage à l’électrode enrobée est auto-protégé et peut être effectué dans des environnements ouverts et venteux sans équipement supplémentaire.
2. Soudage à l’électrode enrobée dans la réparation de pipelines
Les pipelines peuvent nécessiter des réparations en raison de la corrosion, de dommages mécaniques ou de fractures dues à des contraintes. Dans de tels cas, un soudage rapide et fiable est essentiel pour éviter les fuites ou les pannes du système.
Cas d’utilisation pour la réparation :
- Soudage de rustines : fixation de renforts sur les zones endommagées.
- Soudage par rechargement : dépôt de métal sur les surfaces corrodées afin de restaurer l’épaisseur et la résistance.
- Réparation de fissures : colmatage des fissures dans la paroi du tuyau à l’aide de séquences de soudage contrôlées.
Les réparations sont souvent urgentes et effectuées dans des environnements difficiles. La portabilité de l’équipement de soudage à l’arc, qui comprend une source d’alimentation compacte, un porte-électrode et des câbles, le rend idéal pour de telles tâches, même dans des zones éloignées où les infrastructures sont limitées.
3. Avantages du soudage à l’arc pour les pipelines
- Portabilité : aucun besoin de gaz de protection externe ou d’équipement complexe. Les sources d’alimentation peuvent être entraînées par un moteur, ce qui les rend idéales pour une utilisation sur le terrain.
- Polyvalence : convient à différentes orientations de tuyaux (verticale, horizontale, au-dessus de la tête) courantes dans les systèmes de pipelines.
- Rentabilité : coût d’équipement inférieur à celui des procédés MIG ou TIG.
- Compatibilité des matériaux : excellent pour l’acier au carbone et de nombreux aciers HSLA couramment utilisés dans les pipelines.
- Tolérance aux intempéries : fonctionne de manière fiable dans des environnements venteux, humides ou sales.
4. Techniques de soudage et meilleures pratiques
Pour réussir le soudage de pipelines à l’aide du procédé SMAW, il faut posséder certaines compétences et respecter des techniques éprouvées :
Préparation des joints :
- Biseautage : les extrémités des tuyaux doivent être biseautées (souvent à 37,5°) pour obtenir une pénétration complète du soudage.
- Nettoyage : les surfaces doivent être exemptes de rouille, d’huile et de débris afin d’assurer une fusion adéquate.
Positions de soudage :
- Position 5G : le tuyau est fixé horizontalement ; le soudeur se déplace autour du tuyau.
- Position 6G : le tuyau est incliné à 45° et fixé ; position la plus difficile, mais courante dans le cadre de la certification.
Sélection des électrodes :
- E6010/E6011 : pénétration profonde, scories à prise rapide, idéales pour les passes de fond.
- E7018 : électrodes à faible teneur en hydrogène, offrant une excellente résistance et une grande ténacité ; utilisées pour les passes de remplissage et de finition.
Séquence de soudage :
- Passe de fond : première passe, généralement réalisée avec E6010 pour une pénétration profonde et un bon contrôle.
- Passe à chaud : élimine les scories et renforce la soudure de fond.
- Passes de remplissage : constituent le joint.
- Passe de finition : dernière couche, qui apporte résistance et finition de surface.
5. Défis et stratégies d’atténuation
Malgré ses avantages, le soudage à l’arc présente certains défis dans le domaine des pipelines :
- Inclusion de scories : un nettoyage inadéquat entre les passes peut piéger les scories, entraînant des défauts.
- Porosité : les contaminants présents sur le métal ou une technique inadéquate peuvent provoquer des poches de gaz.
- Fissuration : un apport de chaleur élevé ou une mauvaise conception du joint peuvent entraîner des fissures dans la soudure.
Atténuation :
- Utilisez un préchauffage pour les aciers épais ou à haute teneur en carbone afin de réduire les contraintes thermiques.
- Respectez le contrôle de la température entre les passes et le stockage approprié des électrodes (en particulier pour les baguettes à faible teneur en hydrogène).
- Faites appel à des soudeurs expérimentés et certifiés pour garantir la cohérence et la qualité.
6. Considérations relatives à la sécurité
Le soudage de pipelines implique souvent des espaces confinés, des matériaux dangereux et une exposition à l’environnement.
Pratiques de sécurité essentielles :
- Utilisez des EPI ignifugés (casque, gants, tablier).
- Ventilez les espaces confinés pour éviter l’accumulation de fumées et de gaz de soudage.
- Évitez de souder sur des conduites sous pression ou remplies de gaz ; seul le personnel qualifié doit intervenir dans de telles conditions.
7. Codes et normes pour le soudage de pipelines
Les soudures de pipelines doivent respecter en permanence des normes de qualité et de sécurité strictes afin de garantir un fonctionnement fiable et sans fuite. Les codes courants sont les suivants :
- ASME B31.3 : Tuyauterie industrielle
- API 1104 : Soudage des pipelines et des installations connexes
- AWS D10.12 : Guide pour le soudage des tuyaux en acier doux
Ces normes décrivent les procédures de qualification, les critères d’acceptation des soudures et les techniques d’inspection (par exemple, les essais radiographiques, les essais par ultrasons) afin de garantir l’intégrité des soudures.