Le soudage des aciers inoxydables : principes et spécificités

Les aciers inoxydables sont très largement employés dans divers secteurs tels que l’agroalimentaire, l’industrie pharmaceutique ou le nucléaire, pour leurs caractéristiques mécaniques mais aussi leurs résistances à la corrosion.

Comme tout travail de traitement des métaux, le soudage de l’inox nécessite de maitriser les paramètres de travail. Choix du procédé, du gaz de protection, ou encore du produit d’apport, nous vous accompagnons pour vous aider à prendre les meilleures décisions afin de préserver les caractéristiques remarquables de ce matériau.

Les inox peuvent être soudés soit à l’électrode enrobée, soit en soudage à l’arc électrique sous protection gazeuse en procédé TIG ou MIG - MAG.

Qu’est-ce qu’un inox ?

L’inox est un acier ayant une teneur en chrome supérieur à 10,5 % et contenant moins de 1,2 % de carbone (C). Aussi, il existe une multitude de nuances d’acier inoxydable dont les teneurs en chrome ou en nickel sont très variables et qui peuvent présenter dans leur composition. certains éléments d’alliages comme le titane (Ti) ou le molybdène (Mo) qui confère à ce métal des caractéristiques encore plus spécifiques.

• Le nickel, l’azote, le cobalt et le cuivre ont tendance à renforcer la structure austénitique (élément gammagène),
• Le chrome, le molybdène, le titan, et le nobium renforcent la structure ferritique (élément alphagène).

Les nuances les plus couramment rencontrés en soudage sont les inox 316(L) ou 304(L) – L pour low carbon ou bas carbone en traduction littérale.

D’une manière générale, on distingue quatre familles d’inox  :

• Les inox martensitiques,
• Les inox ferritiques,
• Les inox austénitiques,
• Les inox austéno-ferritiques ou Duplex.

Quelles précautions pour le travail des inox ?

Afin de conserver l’intégrité des caractéristiques de cet acier, il est impératif de suivre quelques règles essentielles afin d’éviter toutes formes de pollution :

• Outils de coupe et abrasif dédiés à l’inox,
• Zone de soudage séparée de la zone de soudage des aciers noirs,
• Matériel de soudage dédié à l’inox,
• Matériel de décapage et passivation pour éliminer les pollutions ferritiques.

Quel métal d’apport choisir ?

Pour conserver les propriétés de l’inox lors de son travail, le métal d’apport doit permettre de produire des cordons ayant des caractéristiques à minima équivalentes au métal de base afin de conserver les propriétés de l’inox.

Aussi, on peut utiliser un métal d’apport de type 316L (a minima 304L) pour souder un inox 304L mais l’inverse n’est pas possible.

Le diamètre du métal d’apport sera défini en fonction de l’épaisseur à souder et de l’intensité du courant utilisé lors du soudage.

Le soudage des inox en procédé TIG

Le procédé TIG est le plus employé pour le soudage des aciers inoxydables. Il offre une bonne maitrise de l’énergie de soudage et du bain de fusion et permet d’obtenir des cordons de grandes qualités et de bel aspect.

Dans ce procédé, le soudeur dépose le métal d’apport manuellement en veillant à ce que la baguette TIG reste dans le cône d’arc.

Le matériel nécessaire au soudage des inox est :

• Un générateur de courant DC
• Une torche TIG de longueur variable
• Un régulateur de débit de gaz (Débilitre)
• Une électrode non fusible en tungstène.
• Une baguette TIG dont la nuance correspondra aux matériaux à assembler.
• Un gaz de protection inerte, pouvant contenir des éléments actifs.

La fonction du gaz est de créer une zone inerte propice à la fusion, en évitant au maximum l’oxydation. Si l’argon est le gaz le plus employé dans ce procédé, un apport d’hydrogène, permet d’améliorer considérablement la compacité et l’état de surface du cordon.

Schéma de principe du procédé TIG

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L’apport d’hydrogène dans le gaz de protection.

Les gaz de protection comprenant de l’hydrogène sont classifiés dans le groupe R1 selon la norme IOS 14175. Chez Messer, ces gaz sont proposés dans notre gamme Inoxline

la Gamme Inoxline Messer (R1)

Un gaz de protection comprenant une teneur de 2 à 5% d’hydrogène en soudage TIG va permettre de :

• Réduire l’oxydation (effet réducteur de l’hydrogène)
• Stabiliser l’arc électrique
• Améliorer la pénétration grâce à un apport énergétique important.

L’emploi d’un gaz R1 favorise la production de cordons plus brillants et plus pénétrants.

Attention : un mélange comprenant de l’hydrogène est employé uniquement avec des inox austénitiques.

Dans le domaine de la tuyauterie, et notamment en matière de soudure pour le nucléaire, le TIG orbital peut être employé pour une parfaite maitrise des paramètres de soudage. Une pince de soudage est en rotation autour du tube sous flux continu de gaz neutre.

Identifiez le gaz adapté grâce à notre sélecteur de gaz.

La soudure MIG/MAG des aciers inoxydables

Il est possible d’assembler des inox en procédé MIG - MAG, notamment pour de fortes épaisseurs.
Il s’agit d’un procédé offrant de hauts rendements et des soudures de qualité, que ce soit en manuel ou robotisé.
Le métal d’apport est amené automatiquement dans le bain de fusion, avec une avance manuelle ou automatique de la torche. A l’inverse du procédé TIG, on utilise un gaz actif avec une faible teneur en dioxyde carbone (CO2) qui peut également être combiné avec de l’hydrogène et / ou de l’hélium, avec un débit précis et stable pour de ne pas perturber l'arc électrique.

Le matériel nécessaire pour le soudage MAG des inox :

• Un générateur de soudage semi-automatique permettant de gérer l’intensité de soudage ainsi que la tension.
• Une torche de soudage refroidi par eau ou par air.
• Un métal d’apport fusible à minima de même nature que le matériau de base.
• Un gaz de protection actif à faible teneur en CO2.

Schéma de principe procédé MAG

Avec ce procédé, le gaz de protection a une influence significative sur le cordon de soudure ainsi que sur sa géométrie et son aspect.
Il est à noter que l’emploi d’un gaz argon pur pour le soudage au semi-automatique des inox ne permet pas d’obtenir une pénétration suffisante : l’arc peut être erratique et le cordon ne sera pas de bel aspect.

C’est pourquoi les experts Messer de nos centres de R&D ont développé une gamme spécifiquement conçue pour cette application : la gamme Inoxline, constituée de mélanges à deux ou trois composants, voire des mélanges quaternaires dans le cadre du travail des inox à fortes teneur en nickel (Ni).

La gamme Inoxline Messer (MAG inox)

Identifiez le gaz adapté grâce à notre sélecteur de gaz.

L’étape de passivation des soudures

Les aciers inoxydables sont notamment utilisés pour leurs propriétés anti-corrosives en milieu agressif. Il est donc essentiel de renforcer la couche protectrice d’oxyde de chrome afin de conserver leurs caractéristiques.
Réalisées après les opérations de soudage, le décapage et la passivation sont des actions essentielles permettant de redonner à l’inox un aspect brillant et de supprimer les pollutions, notamment ferritiques.
Pour cela, un traitement chimique est effectué avec un acide, la pièce ayant était préalablement dégraissée et décapée si nécessaire. Afin d’éliminer toute trace de produit, un rinçage est effectué puis les pièces sont séchées.

Pour toute question, vous pouvez joindre nos équipes via notre < a href="/nous-contacter" title="Page nous contacter">formulaire de contact.

Vous avez la également possibilité de demander un essai gratuit et n’hésitez pas à tester notre outil d’aide à la décision pour l’identification du gaz adéquat pour vos travaux.
Nos équipes vous accompagnent et vous conseillent.