banner

Nouvelles

May 01, 2023

Utilisation bénéfique des conditions de procédé hyperbare sur le soudage de haute

Rapports scientifiques volume 12, Numéro d'article : 12434 (2022) Citer cet article

895 accès

1 Altmétrique

Détails des métriques

Le soudage hyperbare est utilisé pour différents aciers dans de nombreuses applications sous-marines en tant que procédé de soudage de réparation. Une différence entre les procédés de soudage humide et sec peut être faite. En raison de la pression ambiante accrue, ces processus présentent des caractéristiques particulières inhérentes au processus qui influencent le comportement de refroidissement et de pénétration. L'utilisation positive de ces effets en dehors des applications sous-marines est actuellement rarement abordée dans la science et l'application. Le travail présenté établit ces avantages sur la base d'un acier de construction à plus haute résistance et caractérise les effets sur la microstructure d'un acier S700MC assemblé et sur les propriétés mécaniques du joint. On montrera qu'un environnement hyperbare peut être utilisé pour orienter davantage la soudure vers la profondeur de la tôle. De plus, on montrera que ce changement conduit à un refroidissement modifié, qui influence lui-même les propriétés mécaniques du cordon de soudure.

Le soudage dans des conditions environnementales hyperbares est utilisé depuis de nombreuses années dans la production et la réparation sous-marines. Du fait du lieu d'exécution, sous l'eau, des équipements de support très complexes sont parfois nécessaires à l'exécution du cordon de soudure1. Une distinction est faite entre différents types de procédés de soudage sous l'eau, par exemple, le soudage dans des environnements secs et humides2. Le matériel de soudage en atmosphère sèche peut être très complexe, à l'image d'un mini habitat pour le soudage manuel1,3. De plus, l'activité de recherche autour du soudage sous-marin a augmenté au cours de la dernière décennie2, Fig. 1. Le nombre d'articles publiés a augmenté et a atteint environ 80 articles attendus à publier par an en 2020.

Recherche sur le soudage sous-marin (Données jusqu'au premier trimestre 2020)2.

L'un des sujets de recherche est l'influence de l'atmosphère contenant de l'eau sur le processus et l'augmentation de la pression ambiante4. De plus, il a été démontré qu'une augmentation de la pression ambiante entraîne une réduction significative de la longueur de l'arc à la même tension de soudage3,5,6,7,8,9. En plus de l'influence sur le courant et la tension, une influence de la pression accrue sur la formation de projections a également pu être mise en évidence10.

Dans le domaine des matériaux, une influence claire de la teneur en hydrogène sur la morphologie de la microstructure, la rugosité de surface et le comportement à la fissuration des aciers à haute résistance, qui sont principalement étudiés, a été montrée11,12,13,14,15. Akselsen et al. ont montré que des valeurs de ténacité adaptées à différents niveaux de pression peuvent être obtenues en utilisant différents types de métal d'apport pour l'acier à haute résistance du pipeline X7016. De plus, ils ont montré que la profondeur de pénétration de la soudure est augmentée en raison d'une pression accrue16, et ils ont estimé certaines implications pratiques, telles que le remplissage des espaces de racine et un nombre de couches réduit. Ils ont proposé une première théorie pour la pénétration accrue et se sont concentrés sur les effets d'écoulement dans la fonte. Il a déclaré que le flux est dirigé vers le bas pour former une pénétration plus profonde en raison de la pression élevée.

En outre, l'éventail des matériaux inclus dans les différentes enquêtes devient également de plus en plus large. Par exemple, le soudage d'alliages de cuivre ou d'aluminium17 et d'aciers inoxydables duplex18,19 dans des conditions de procédé hyperbare a été étudié. Pour les alliages d'aluminium, une utilisation bénéfique du soudage hyperbare dans les plages de pression inférieures jusqu'à 10 bars peut être supposée pour la réduction des pores, un problème clé concernant le soudage de l'aluminium17.

Pour certains matériaux, des investigations supplémentaires sont nécessaires, comme le soudage d'alliages de molybdène dans des conditions de procédé hyperbare20 et le soudage de canalisations multimatériaux gainées21.

Cependant, un avantage positif dans la production de soudage dû à une augmentation de la pression ambiante a été peu abordé dans la recherche, mais il est intéressant car une augmentation significative de la densité d'énergie dans l'arc peut être réalisée par l'effet de raccourcissement de l'arc et une éventuelle augmentation de tension correspondante. De plus, l'augmentation de la pression ambiante provoque la constriction de l'arc et augmente ainsi la densité d'énergie locale.

Une densité d'énergie accrue conduit à une pénétration plus profonde du cordon de soudure, comme Dutra l'a montré pour un procédé de soudage modifié22. Bunaziv et al. ont montré un effet similaire pour le soudage avec le mode CMT à des pressions ambiantes élevées5.

L'augmentation de la densité d'énergie de l'arc devrait entraîner une profondeur de soudage accrue et des conditions de solidification modifiées, comme Azar et al. prévu23 et Bunaziv et al. montré pour un procédé de soudage modifié5. La constriction de l'arc dépend en outre du mélange de gaz de protection utilisé24, comme pour les soudures GMA normales. Azar a modélisé et validé les cycles de refroidissement thermique et a trouvé une influence de la pression sur le temps de refroidissement t8/5 mais a classé cet effet comme mineur25. Dans d'autres études, l'effet sur le temps de refroidissement peut être considéré comme significatif. Un temps de refroidissement modifié conduira à des propriétés mécaniques différentes dans le métal fondu et la ZAT.

Le travail présenté dans cet article vise à déplacer l'attention des procédés de soudage hyperbare du soudage sous-marin vers une amélioration potentielle des procédés de soudage conventionnels. À cette fin, la connaissance des relations sous-jacentes entre les conditions aux limites du procédé de soudage, la pression ambiante et les propriétés géométriques et mécaniques du métal fondu et de la ZAT (zone affectée par la chaleur) est cruciale. Par conséquent, dans le travail présenté ci-après, un modèle est dérivé pour la dépendance de la géométrie de la soudure sur les variables définies lors du soudage hyperbare. Le modèle statistique dérivé donnera un aperçu de la relation entre les profondeurs de soudage et la dureté du métal soudé. L'accent de l'interprétation de la littérature et des résultats dans la discussion des résultats se concentrera sur une utilisation bénéfique d'un environnement de procédé hyperbare dans le soudage sans configuration contenant de l'eau.

Pour étudier l'utilisation bénéfique du soudage hyperbare dans la production de soudage, une chambre hyperbare avec une alimentation en fil externe a été réalisée (Figs. 2 et 3). Cette chambre peut supporter une pression interne jusqu'à 50 bars et permet un accès visuel à la zone de jonction. Le fil-électrode est alimenté de l'extérieur via un système de grille. Cela élimine les effets de l'augmentation de la pression ambiante sur la source d'alimentation de soudage. Le déplacement de l'échantillon a été effectué via une table mobile linéaire contrôlée séparément.

Schéma de la chambre hyperbare17.

Chambre de soudage17.

Pour les investigations suivantes, la pression ambiante de 2 bar à 16 bar, ainsi que la tension de soudage et le courant de soudage, ont été mesurés selon un plan statistique d'expériences en mode de fonctionnement non synergique de la source de courant de soudage. L'argon a été introduit dans la chambre d'essai comme gaz de protection et pour augmenter la pression à la pression souhaitée pour l'expérience.

La composition chimique du matériau de base utilisé, un acier à haute résistance faiblement allié S700MC, a été déterminée par spectroscopie d'émission optique. Le tableau 1 montre les résultats.

Comme d'habitude pour les aciers de construction à grains fins, des microalliages avec les éléments titane, vanadium et niobium ainsi qu'une plus grande proportion de manganèse sont présents. La microstructure du S700MC est à grains très fins, ferritique et présente une texture laminée prononcée (Fig. 4)26.

Coupe transversale S700MC26.

De plus grands précipités de nitrure de titane en blocs (jaunâtres) sont visibles dans toute la microstructure à des grossissements plus importants. Des essais de traction ont été réalisés pour déterminer les propriétés mécaniques quasi-statiques du matériau d'essai (tableau 2). Par conséquent, le sens de laminage a été pris en compte lors du prélèvement des échantillons26. Les valeurs affichées sont les valeurs moyennes des trois éprouvettes testées.

La composition chimique du métal d'apport de soudure a également été déterminée par spectrométrie d'émission optique sur des soudures de recharge bidimensionnelles à 4 couches et est présentée dans le tableau 3. Le consommable de soudage utilisé avait un diamètre de 1,2 mm. Le plan expérimental statistique a été mis en place et évalué à l'aide du logiciel Modde (version 12.1).

Les essais de soudage ont été effectués selon un plan d'expériences statistique D-optimal (DoE), comme indiqué dans le tableau 4. Dans le plan expérimental D-optimal, le déterminant de la matrice d'information est maximisé. Ce critère conduit à la minimisation du volume de l'ellipsoïde de confiance pour les paramètres inconnus du modèle de régression linéaire. En outre, le DOE offre la possibilité de dériver un modèle statistique pour décrire l'influence de la pression ambiante sur diverses caractéristiques de couture. Les variables modifiables pour le DoE sont la tension de soudage pour un procédé de soudage non synergique, la pression ambiante et le courant de soudage. Le point de consigne de l'alimentation en fil est également indiqué. En particulier, le courant de soudage est corrélé à la vitesse d'alimentation du fil. Pour l'évaluation des résultats, nous choisissons d'utiliser le courant de soudage comme consigne plutôt que la vitesse de dévidage du fil, car les valeurs moyennes des courants mesurés correspondent aux valeurs de consigne. Une influence significative de la pression ambiante sur les courants et tensions de soudage qui se produisent, ce qui était prévu, ne s'est pas produite (voir la section "Temps de refroidissement"). Par conséquent, il est possible que, dans ce cas, la machine à souder s'en tienne au courant comme variable contrôlée. Le stick-out a été fixé à 17 mm. La torche était alignée perpendiculairement, sans aucun angle, à la surface du substrat utilisé. Le tableau 4 montre les résultats des mesures de profondeurs de soudage et de dureté (HV0,2) pour le soudage cordon sur plaque. Les mesures de dureté (HV0.2) indiquées dans le tableau 4 sont les valeurs moyennes des 10 derniers points du métal fondu d'une ligne de mesures de dureté commençant dans le matériau de base et atteignant au moins le milieu du métal fondu. Un exemple est illustré à la Fig. 5. La profondeur de soudure a été déterminée sur une section transversale comme illustré à la Fig. 5.

Mesures de dureté (exemple).

La vitesse de soudage a été fixée à 30 cm/min. La machine à souder utilisée était une EWM Alpha Q 551. Le diamètre du fil était de 1,2 mm et l'argon était utilisé comme gaz de protection.

Le modèle statistique dérivé est illustré à la Fig. 6 pour la relation entre la pression ambiante, le courant de soudage, la tension de soudage et la profondeur de pénétration de la soudure. La conception expérimentale statistique est présentée dans le tableau 4. L'influence de la pression ambiante sur l'augmentation de la profondeur de soudage est visible sur la figure 6. Lorsque la pression augmente, la profondeur de soudage augmente. Cependant, l'effet n'est pas aussi prononcé qu'avec l'alliage d'aluminium présenté en17. Ces résultats sont étayés par les conclusions de Xue et al. présenté dans27. La profondeur de soudage maximale est atteinte à des tensions et des courants de soudage élevés.

Modèle statistique de pénétration de la soudure pour les cordons de soudure sur plaque.

Ces résultats et conclusions d'études sur l'aluminium17,28, un maximum local pour la profondeur de soudage en fonction de la tension de soudage et du courant de soudage, peuvent être supposés et se formeront au-delà de la zone de test illustrée, Fig. 7. La profondeur de soudage a été mesurée en coupes transversales prises à 50 mm derrière le début de la soudure. Un exemple de coupe transversale pour la mesure est illustré à la Fig. 8.

Maximum local supposé dans le modèle statistique.

(a) Section 500A, 35 V, 16 bars. (b) Section 350 A 40 V 9 bar.

Dans ce cas, en raison de l'augmentation de la pression ambiante, une géométrie de joint plus en forme de doigt par rapport aux cordons de soudure à des pressions plus basses s'est produite, Fig. 8. De plus, l'observation des processus de soudage, les processus de soudage à haute énergie avec une pression ambiante accrue et la forme en forme de doigt dans les sections transversales montrent un arc enterré, comme Dutra et al.22 l'ont décrit dans leurs travaux. Cet arc enterré a également été vu par observation visuelle. Un arc enterré est un arc de soudage qui peut se produire par des courants de soudage supérieurs à 500 A29,30. Cet arc brûle sous la surface de la pièce de wok (Fig. 6, comparez 29, 30, 31, 32).

Cet arc conduit également à une géométrie de cordon plus en forme de doigt et peut conduire à l'utilisation d'angles plus petits dans la préparation du cordon de soudure, ce qui peut conduire à moins de couches à souder pour les soudures multipasses17. Pour le prouver, quelques passes simples mais des soudures de tôles de 15 mm sont présentées en Sect. "Joint bout à bout" L'effet observé de l'augmentation de la densité d'énergie dans l'arc, qui dans les cas extrêmes conduit à un arc enterré, en combinaison avec la théorie d'Akselsen et al.16 selon laquelle l'écoulement du bain de fusion est façonné pour produire une pénétration plus profonde devrait expliquer les effets décrits ici et dans la littérature. Baba et al. ont montré qu'un arc enterré peut réduire considérablement le nombre de passes de soudage nécessaires30. En raison de la constriction de l'arc par l'augmentation de la pression, l'arc enterré peut également se produire à des courants inférieurs à 500 A. La forme étendue vers le bas typique de l'arc enterré se produit déjà à 350 A et une pression de 8 bars, Fig. 8b.

La figure 9 montre une comparaison directe entre deux cordons de soudure utilisant la même tension de soudage et le même courant de soudage et la même vitesse de soudage à différentes pressions ambiantes (2 bar et 16 bar). Le cordon de soudure sous 2 bar est nettement plus large que sous 16 bar. D'autre part, le début d'un cordon de soudure en forme de doigt sur toute la largeur du cordon de soudure peut également être observé à 200 A. Comme le montre la Fig. 9, cette caractéristique en forme de doigt devient plus profonde avec l'augmentation du courant de soudage. Ces résultats montrent les mêmes tendances que la littérature. En particulier, les résultats de Bunaziv et al. montrent une pénétration significativement accrue à pression élevée5.

Forme et microstructure de la soudure pour différentes pressions ambiantes.

En raison de la plus grande profondeur de soudage, illustrée à la Fig. 8, et de l'apparition de l'effet d'arc enterré, l'observation avec la caméra à grande vitesse conduit à des images non concluantes, presque uniquement noires. Par conséquent, l'arc enterré ne peut pas être présenté. Dans le cas d'un arc enterré, l'arc de soudage brûle sous la surface du matériau de base à l'intérieur du matériau, comme illustré à la Fig. 10.

Schéma d'un arc enterré.

Les cordons de soudure présentent une microstructure de ferrite aciculaire typique du métal d'apport utilisé. De plus, de la ferrite aux joints de grains est formée pour des niveaux d'énergie d'assemblage plus élevés. La microstructure trouvée est typique de ce type de métal d'apport26,33. Pour des niveaux d'énergie plus faibles, une légère diminution de la taille des grains peut être anticipée, ce qui est également un phénomène typique pour ce type de charge. Cependant, une détermination quantitative de la granulométrie des cordons de soudure reste peu concluante. La figure 11 montre la coupe transversale de deux soudures à faible énergie sous différentes pressions ambiantes. Dans la moitié inférieure de la figure, la microstructure du métal fondu peut être vue. Dans les deux figures, la ferrite aciuculaire peut être observée dans les anciens joints de grains d'austénite. De plus, des portions de ferrite proeutectoïde sont présentes.

Microstructure. Côté gauche : 500A 30 V 2 bar, côté droit : 500A 35 V 9 bar.

Azar et al. ont prédit un changement dans la microstructure pour une énergie de soudage plus élevée et une pression ambiante accrue23. Ceci est soutenu par les résultats. Les différences de microstructure dues à un refroidissement différent apparaissent pour les procédés de soudage à plus haute énergie, Fig. 11. Dans ce cas, en plus de la ferrite aciculaire (AF), la ferrite aux joints de grains (GBF) se produit à basse pression ambiante. Pour le refroidissement modifié dû à une pression ambiante plus élevée, la ferrite aux joints de grains présente une microstructure qui indique un refroidissement plus rapide. Cela indique une microstructure bainitique en forme d'aiguille dans la ferrite aux joints de grains. Ceci est étayé par les images SEM du centre du métal fondu Fig. 11. Dans la ferrite limite des grains, les lamelles de cémentite sont de plus en plus visibles.

En résumé, on peut dire que la microstructure est typique de ce matériau d'apport et qu'il n'y a pratiquement pas de différences quantifiables entre les différents niveaux d'énergie et pressions.

Les résultats de la caractérisation de la microstructure coïncident avec ceux de la dureté des soudures. Pour déterminer la dureté du métal fondu, une série de microdureté (HV0,2) a été placée du métal de base dans le métal fondu, avec 10 indentations faites dans le métal fondu. Les valeurs données dans le tableau 4 sont les valeurs moyennes des 10 indentations dans le métal fondu (voir Fig. 5). La figure 12 montre le tracé de contour du modèle statistique de dureté en fonction de la pression ambiante, du courant de soudage et de la tension de soudage. Avec l'augmentation du courant de soudage, la dureté diminue, comme prévu en raison de l'augmentation de l'énergie par unité de longueur. De plus, la figure 12 montre qu'avec l'augmentation de la pression ambiante, il y a une légère diminution de la dureté dans la zone des tensions de soudage inférieures (inférieures à 33 V). À des tensions de soudage plus élevées (supérieures à 33 V), il y a une légère augmentation de la dureté. Pour des tensions de soudage plus élevées et des pressions et/ou courants plus élevés, l'apparition d'un arc enterré entraîne une modification de la dissipation d'énergie dans le matériau et l'efficacité du soudage sera améliorée. Cela signifie que le cordon de soudure se refroidira plus lentement, ce qui entraînera une dureté moindre. S'il y a maintenant un arc enterré à des tensions/courants inférieurs, l'efficacité de l'arc diminue en raison de la quantité plus élevée de gaz qui participera au processus de dissipation d'énergie. De plus, il existe une gamme à moyenne tension de soudage sans modification de la dureté due à la pression ambiante. On peut en conclure qu'une augmentation de la pression ambiante est susceptible de modifier le temps de refroidissement. Pour des tensions de soudage inférieures, ce comportement est confirmé par les résultats d'Azar et al. et Parchine et al. pour des tensions plus élevées25,34.

Dureté du tracé de contour en fonction de la pression ambiante, de la tension de soudage et du courant de soudage.

Pour démontrer les effets positifs d'un environnement de processus hyperbare pour la fabrication par soudage, des barres d'une épaisseur de tôle de 15 mm en S700MC ont été jointes à l'aide d'une plaque de support également en S700MC. Pour augmenter la profondeur de soudure possible au-delà de la profondeur de soudure sélectionnée dans le modèle statistique, une préparation de joint en Y avec une âme de 5 mm et un angle d'ouverture de 40° a été sélectionnée. 35 V et 500 A (alimentation en fil de 22,3 m/min) ont été définis comme variables de processus. La figure 13 montre une coupe transversale de la soudure réalisée à 2 bars. L'illustration montre également schématiquement la préparation de la soudure. La géométrie et la forme des soudures sont comparables à toutes les pressions ambiantes, et on peut voir que la pénétration en forme de doigt conduit à la faisabilité d'une soudure MSG monocouche de 15 mm d'épaisseur même à basse pression ambiante. L'argon a également été utilisé comme gaz de protection pour ces tests. Cependant, il existe des différences significatives dans les temps de refroidissement. La possibilité qu'un arc enterré puisse contribuer à une réduction significative du nombre de couches lors du soudage a été démontrée par Baba et al., entre autres30. De plus, ils ont montré que la préparation de soudure nécessaire peut également être réduite. La stabilisation de l'arc enterré à pression augmentée présentée dans les chapitres précédents démontre le potentiel du procédé pour la production de soudage, notamment pour une utilisation dans la gamme inférieure à 500 A de courant de soudage.

Joint bout à bout Epaisseur 15 mm de la plaque de base Y-rainure préparation du cordon de soudure (2 bar).

Pour déterminer les temps de refroidissement, des thermocouples de type K ont été repérés à une distance de 3 mm à gauche et à droite de la préparation du cordon de soudure lors du soudage des joints bout à bout. Ils étaient situés au milieu de la longueur de soudure à souder.

La figure 14 montre la dépendance des temps t8/5 déterminés à la pression ambiante. De plus, l'énergie correspondante par unité de longueur, qui a été déterminée à partir des valeurs moyennes du courant de soudage et de la tension de soudage, qui ont également été enregistrées, est illustrée à la Fig. 14. L'énergie par unité de longueur n'est pas influencée par la pression ambiante. En revanche, le temps de refroidissement montre une nette influence de la pression ambiante sur le temps de refroidissement. Des pressions ambiantes plus élevées entraînent une augmentation du temps de refroidissement, ce qui signifie que la soudure refroidit plus lentement. Cela peut s'expliquer par une modification de l'efficacité de l'arc. Pour des pressions ambiantes plus élevées, la constriction de l'arc - qui conduit également à l'effet d'arc enterré - conduit à une augmentation de l'efficacité de l'arc. Ici, le point central est le changement des conditions de conduction thermique provoqué par la pénétration plus profonde. Ceci est cohérent avec le modèle de dureté du cordon de soudure, qui montre un léger ramollissement de la structure du cordon de soudure, indiquant des temps de refroidissement plus longs. Une influence d'une pression accrue sur les temps de refroidissement a été montrée par Azar et al.25, mais leurs temps de refroidissement sont relativement rapides de 2 s, ce qui est typique pour les applications sous-marines. Dans ce cas, les temps de refroidissement indiqués sont compris entre 10 et 20 s, ce qui est typique pour le soudage "normal" de ce type de matériau de base. Une influence sur l'efficacité de l'arc a également été proposée par Farrell pour le soudage TIG hyperbare des aciers inoxydables duplex in19.

Temps de refroidissement et énergie de soudage en fonction de la pression ambiante.

Le travail présenté montre qu'une pression ambiante accrue peut conduire à une caractéristique de cordon de soudure plus profonde et plus en forme de doigt, qui peut être utilisée dans un environnement non sous-marin pour un angle réduit dans la préparation du cordon de soudure et un nombre de couches réduit en raison d'une pénétration plus profonde de la soudure. De plus, la dépendance de l'apport d'énergie de l'arc en raison du changement de l'efficacité de l'arc a été démontrée, mais cela doit être étudié plus avant. Les résultats présentés sont conformes à la littérature existante.

La réduction possible des cordons de soudure et la réduction de la préparation du cordon de soudure ont été illustrées à titre d'exemple pour un seul joint de cordon d'une plaque de 15 mm d'épaisseur avec une préparation de cordon de soudure en forme de Y à 40° de 5 mm.

De plus, des modèles statistiques ont été mis en place pour la dureté et la pénétration en fonction des valeurs de processus. Le modèle statistique dérivé peut aider à identifier les valeurs de processus nécessaires du processus de soudage, y compris la pression ambiante pour une profondeur de soudage ciblée par couche.

En stabilisant l'arc enterré grâce à l'augmentation de la pression ambiante, le nombre de couches de soudure nécessaires pour les composants à paroi épaisse peut être considérablement réduit. Cependant, des étapes de développement supplémentaires sont nécessaires pour la mise en œuvre du soudage hyperbare sur des composants à parois épaisses. Néanmoins, on a également pu montrer que les pressions nécessaires pour stabiliser l'arc enterré sont relativement faibles et qu'il devrait donc être possible de mettre en oeuvre un concept de montée en pression locale sans chambre.

En plus des investigations présentées, l'utilisation d'un mélange de 82% d'argon et de 18% de dioxyde de carbone comme gaz de protection est prévue. La détermination de l'influence de la pression ambiante sur la ténacité et d'autres propriétés mécaniques est également en cours. Dans ce cas, une étude détaillée de la microstructure des ZAT est également prévue. De plus, la prochaine grande étape est le développement d'une torche de soudage hyperbare hors chambre pour utiliser les effets montrés.

Les ensembles de données utilisés et/ou analysés au cours de la présente étude sont disponibles auprès de l'auteur correspondant sur demande raisonnable.

Alajmi, EF & Alqenaei, AA Techniques de soudage sous-marin. IJÉRA 7, 14–17. https://doi.org/10.9790/9622-0702031417 (2017).

Article Google Scholar

Surojo, E. et al. Développements récents sur le soudage sous-marin de matériaux métalliques. Structure de procédure. Intégr. 27, 14–21. https://doi.org/10.1016/j.prostr.2020.07.003 (2020).

Article Google Scholar

Ofem, UU Procédé de soudage à l'arc assisté par laser pour une application en eau profonde hyperbare sèche, Université de Cranfield.

Parshin, SG, Levchenko, AM & Maystro, AS Modèle métallurgique d'hydrogène diffusible et d'inclusions de scories non métalliques dans le soudage sous-marin humide d'acier à haute résistance. Métaux 10, 1498. https://doi.org/10.3390/met10111498 (2020).

Article CAS Google Scholar

Bunaziv, I. et al. Soudage hyperbare à sec de l'acier HSLA jusqu'à 35 bars de pression ambiante avec le mode arc CMT. Int. J. Adv. Fab. Technol. 105, 2659–2676. https://doi.org/10.1007/s00170-019-04511-6 (2019).

Article Google Scholar

Fydrych, D. & Kozak, T. Étude des propriétés des joints soudés sous-marins. Adv. Mater. Sci. https://doi.org/10.2478/v10077-009-0016-y (2009).

Article Google Scholar

Gyasi, EA Procédés de soudage des métaux pour environnement offshore : soudage sous-marin. LUT de l'Université de technologie de Lappeenranta-Lahti (2019).

Łabanowski, J., Fydrych, D. & Rogalski, G. Soudage sous-marin : une revue. adv. mater. sci. https://doi.org/10.2478/v10077-008-0040-3 (2008).

Article Google Scholar

Tang, D., Niu, H., Xue, L. et al. Etude sur le soudage GMAW sec hyperbare sous-marin. dans Actes de la 7e Conférence internationale 2017 sur la science et l'ingénierie de la fabrication (ICMSE 2017). Atlantis Press, Paris, France (2017).

Li, K. et al. Éclaboussures rebondies de gouttelettes dans le procédé de soudage à l'arc sous gaz hyperbare sec. Int. J. Adv. Fab. Technol. 74, 693–698. https://doi.org/10.1007/s00170-014-5990-5 (2014).

Article Google Scholar

Chen, H. et al. Aperçu des effets de la pression hydrostatique sur la teneur en hydrogène diffusible dans les joints de soudage humides à l'aide de la méthode d'imagerie par rayons X in situ. Int. J. Hydrogen Energy 45, 10219–10226. https://doi.org/10.1016/j.ijhydene.2020.01.195 (2020).

Article CAS Google Scholar

Klett, J. et al. Effet de la profondeur de l'eau sur la teneur en hydrogène dans les joints soudés humides SMAW. SN Appl. Sci. https://doi.org/10.1007/s42452-020-3066-8 (2020).

Article Google Scholar

Kong, X. et al. Mesure et analyse de l'hydrogène diffusible dans le joint de soudure humide sous l'eau. Conférence Web MATEC 39, 3004. https://doi.org/10.1051/matecconf/20163903004 (2016).

Article CAS Google Scholar

Tomków, J. et al. Effet du système de blindage de la soudure et du temps de stockage des électrodes sur la teneur en hydrogène diffusé dans le métal déposé. REVMETAL 55, 140. https://doi.org/10.3989/revmetalm.140 (2019).

Article CAS Google Scholar

Gheonea, MC et al. Influence de la corrosion marine sur la rugosité des soudures MAG sous-marines hyperbares sèches. Conf. Ser. Mater. Sci. Ing. 968, 12009. https://doi.org/10.1088/1757-899X/968/1/012009 (2020).

Article CAS Google Scholar

Akselsen, OM, Hårsvæ, A., Fostervoll, H. et al. Profils de cordon de racine dans le GTAW hyperbare du pipeline X70. Int. J. Offshore Polar Eng. 16(2), S123–127 (2006).

Treutler, K. et al. Utilisation bénéfique des conditions de procédé hyperbare pour le soudage des alliages d'aluminium et de cuivre. Souder. Monde https://doi.org/10.1007/s40194-021-01088-1 (2021).

Article Google Scholar

Hu, Y. et al. Microstructure, résistance à la corrosion par piqûres et ténacité aux chocs des soudures à l'arc fourrées hyperbares sèches sous-marines en acier inoxydable duplex. Matériaux (Bâle) https://doi.org/10.3390/ma10121443 (2017).

Article PubMed Central Google Scholar

Farrell, J. Soudage hyperbare de pipelines en acier inoxydable duplex offshore, Université de Cranfield.

Zhu, Q. et al. État de la recherche et progrès des technologies de soudage pour le molybdène et les alliages de molybdène. Métaux 10, 279. https://doi.org/10.3390/met10020279 (2020).

Article CAS Google Scholar

Bunaziv, I., Olden, V. & Akselsen, OM Aspects métallurgiques dans le soudage des pipelines plaqués - une perspective mondiale. Appl. Sci. 9, 3118. https://doi.org/10.3390/app9153118 (2019).

Article CAS Google Scholar

Dutra, JC et al. Procédé GMAW hautes performances pour les applications à pénétration profonde. Souder. Monde 64, 999-1009. https://doi.org/10.1007/s40194-020-00889-0 (2020).

Article CAS Google Scholar

Azar, AS, Fostervoll, H., Akselsen, OM Prédiction des cycles thermiques dans le soudage GMA hyperbare sec à l'aide d'équations différentielles partielles de transfert de chaleur. en conférence : 9e conférence internationale sur les tendances de la recherche en soudage American Society for Metals.

Azar, AS, Ås, SK et Akselsen, OM Modélisation analytique de la forme du cordon de soudure dans une GMAW hyperbare sèche à l'aide de mélanges de gaz de chambre Ar-He. J. Mater. Ing. Effectuer. 22, 673–680. https://doi.org/10.1007/s11665-012-0331-z (2013).

Article CAS Google Scholar

Azar, AS, Akselsen, OM, Fostervoll, H. Prédiction des cycles thermiques dans le soudage GMA hyperbare sec à l'aide d'équations différentielles partielles de transfert de chaleur (2012).

Treutler, K. Soudage de constructions à ossature légère : sélection de matériaux fonctionnels et modification du matériau d'apport de soudage, Bibliothèque universitaire de la TU Clausthal (2019).

Xue, L. et al. Effets de la polarité de soudage sur les éclaboussures de soudure et la géométrie du cordon de GMAW sec hyperbare. Menton. J. Mech. Ing. 29, 351–356. https://doi.org/10.3901/CJME.2015.1104.131 (2016).

Article Google Scholar

Brechelt, S., Wiche, H., Treutler, K. et al. Soudage hyperbare des alliages d'aluminium. in 40ème séminaire d'assistant technologie d'assemblage : rapports DVS, volume : 357, 1ère édition 2019, vol. 357. DVS Media GmbH, Düsseldorf (2019).

Peric, M. et al. Prédiction numérique et validation expérimentale des distributions de température et de contraintes résiduelles dans les tôles épaisses soudées à l'arc enterré. Int. J. Energy Res. 43, 3590–3600. https://doi.org/10.1002/er.4506 (2019).

Article Google Scholar

Baba, H. et al. Assemblage à pénétration complète en un seul passage pour les tôles d'acier fortes à l'aide du procédé GMA à courant élevé. Souder. Monde 61, 963–969. https://doi.org/10.1007/s40194-017-0464-7 (2017).

Article CAS Google Scholar

Baba, H. et al. Observation de la microstructure d'un joint soudé à l'arc enterré à courant élevé. QJ Japan Weld. Soc. 38, 11s–15s. https://doi.org/10.2207/qjjws.38.11s (2020).

Article Google Scholar

Dreveck, NW et al. Influence des techniques de poussée et de traction sur le procédé GMAW à arc enterré à grande vitesse. Soldag. Insp. https://doi.org/10.1590/0104-9224/si25.23 (2020).

Article Google Scholar

Treutler, K. & Wesling, V. Utilisation d'un matériau de remplissage à surface modifiée en Ti pour augmenter la résistance des joints des aciers à haute résistance faiblement alliés (HSLA) sous différents types de charge. SN Appl. Sci. https://doi.org/10.1007/s42452-020-03884-8 (2020).

Article Google Scholar

Parshin, S. & Levchenko, A. Soudage à sec hyperbare sous-marin d'oléoducs et de gazoducs arctiques en acier à haute résistance. Conf. Ser. Terre Environ. Sci. 539, 12159. https://doi.org/10.1088/1755-1315/539/1/012159 (2020).

Article Google Scholar

Télécharger les références

Le travail présenté a été financé par la Fondation Volkswagen "Experiment!" cadre.

Financement Open Access activé et organisé par Projekt DEAL.

Clausthal Centre de technologie des matériaux - Université de technologie Clausthal, Leibnizstr. 9, 38678, Clausthal-Zellerfeld, Allemagne

K. Treutler & S. Brechelt

Institut de soudage et d'usinage - Université de technologie Clausthal, Agricolastr. 2, 38678, Clausthal-Zellerfeld, Allemagne

H. Wiche et V. Wesling

Vous pouvez également rechercher cet auteur dans PubMed Google Scholar

Vous pouvez également rechercher cet auteur dans PubMed Google Scholar

Vous pouvez également rechercher cet auteur dans PubMed Google Scholar

Vous pouvez également rechercher cet auteur dans PubMed Google Scholar

Le travail expérimental pour cette contribution a été effectué par SB et KT supervisé par VW et HW L'accession au financement a été exécutée par HW, VW et KT L'interprétation des données obtenues a été effectuée par KT, VW et HWKT ont écrit le texte principal du manuscrit et KT et SB ont préparé les figures. Tous les auteurs ont examiné le manuscrit.

Correspondance à K. Treutler.

Les auteurs ne déclarent aucun intérêt concurrent.

Springer Nature reste neutre en ce qui concerne les revendications juridictionnelles dans les cartes publiées et les affiliations institutionnelles.

Libre accès Cet article est sous licence Creative Commons Attribution 4.0 International, qui autorise l'utilisation, le partage, l'adaptation, la distribution et la reproduction sur tout support ou format, à condition que vous accordiez le crédit approprié à l'auteur ou aux auteurs originaux et à la source, fournissez un lien vers la licence Creative Commons et indiquez si des modifications ont été apportées. Les images ou tout autre matériel de tiers dans cet article sont inclus dans la licence Creative Commons de l'article, sauf indication contraire dans une ligne de crédit au matériel. Si le matériel n'est pas inclus dans la licence Creative Commons de l'article et que votre utilisation prévue n'est pas autorisée par la réglementation légale ou dépasse l'utilisation autorisée, vous devrez obtenir l'autorisation directement du détenteur des droits d'auteur. Pour voir une copie de cette licence, visitez http://creativecommons.org/licenses/by/4.0/.

Réimpressions et autorisations

Treutler, K., Brechelt, S., Wiche, H. et al. Utilisation bénéfique des conditions de procédé hyperbare sur le soudage des aciers faiblement alliés à haute résistance. Sci Rep 12, 12434 (2022). https://doi.org/10.1038/s41598-022-16184-5

Télécharger la citation

Reçu : 08 octobre 2021

Accepté : 06 juillet 2022

Publié: 20 juillet 2022

DOI : https://doi.org/10.1038/s41598-022-16184-5

Toute personne avec qui vous partagez le lien suivant pourra lire ce contenu :

Désolé, aucun lien partageable n'est actuellement disponible pour cet article.

Fourni par l'initiative de partage de contenu Springer Nature SharedIt

En soumettant un commentaire, vous acceptez de respecter nos conditions d'utilisation et nos directives communautaires. Si vous trouvez quelque chose d'abusif ou qui ne respecte pas nos conditions ou directives, veuillez le signaler comme inapproprié.

PARTAGER