Soudage par fusion profonde ou soudage par pénétration totale : Quelle est la meilleure solution ?

Du point de vue de la science des matériaux, le soudage par fusion profonde implique une réaction métallurgique partielle entre les métaux soudés des deux côtés, avec une profondeur limitée par rapport au soudage par pénétration totale.

Le soudage par pénétration totale, en revanche, garantit un processus de transformation de phase complet pour les métaux soudés, ce qui se traduit par une structure interne plus homogène et moins de défauts métallurgiques.

Par conséquent, les soudures à pénétration totale présentent des caractéristiques de résistance supérieures à celles des soudures par fusion profonde.

Le soudage d'angle, le soudage par fusion profonde et le soudage par pénétration totale sont les trois formes les plus courantes de soudage d'angle continu. La géométrie spécifique du biseau dépend de facteurs tels que l'épaisseur de la tôle et la méthode de soudage.

Selon les normes DNV et LR, les soudures par fusion profonde ne nécessitent pas de contrôle par ultrasons (UT), tandis que les soudures par pénétration complète nécessitent un contrôle UT 100%.

Le soudage par pénétration totale nécessite un nettoyage de la racine pour éliminer les défauts de soudage avant le scellement de la face arrière. Le soudage par fusion profonde ne nécessite pas de nettoyage de la racine de la face arrière, et la conception du biseau est déterminée par l'épaisseur de la plaque et la profondeur de fusion souhaitée.

Les structures soumises à des charges dynamiques nécessitent généralement un soudage à pleine pénétration pour atténuer la concentration des contraintes et améliorer les propriétés mécaniques du joint soudé, avantages que n'offre pas le soudage par fusion en profondeur.

Du point de vue de la résistance, les joints structurels critiques exigent généralement un soudage à pleine pénétration. Toutefois, si le soudage par fusion en profondeur peut garantir une résistance adéquate de la soudure, les joints à pénétration complète peuvent ne pas être nécessaires.

Les procédés de soudage doivent trouver un équilibre entre l'applicabilité, la fiabilité et la rentabilité. Le soudage par pénétration totale, comparé au soudage par fusion profonde, consomme plus de matériaux de soudage, augmente l'intensité de la main-d'œuvre et nécessite des inspections post-soudage plus approfondies.

Le soudage par fusion profonde augmente la profondeur de pénétration du joint et est souvent utilisé lorsque l'angle de la soudure d'angle est excessif, ce qui permet de réduire la taille de la patte de soudure.

L'American Welding Society (AWS) classe le soudage par fusion en profondeur comme une pénétration partielle du joint, tandis que la pénétration complète est définie comme une pénétration totale du joint. Dans certains contextes, le soudage par fusion en profondeur est appelé PP (Partial Penetration) et la pénétration complète FP (Full Penetration).

Les exigences en matière d'inspection diffèrent pour ces types de soudure. Les soudures par fusion profonde ne sont généralement soumises qu'à un contrôle d'étanchéité, tandis que les soudures à pénétration totale nécessitent à la fois un contrôle d'étanchéité et un contrôle par particules magnétiques (MT) ou par ultrasons (UT).

Les pratiques modernes impliquent généralement la préparation du biseau pour les deux types, avec des variations dans les dimensions de la face de la racine. Le soudage par pénétration totale maintient généralement une surface de racine de 4 mm nécessitant un nettoyage de l'arrière-plan, tandis que le soudage par fusion profonde permet une surface de racine plus importante sans nettoyage de l'arrière-plan.

Les géométries des joints de soudure diffèrent également. Le soudage par fusion en profondeur (souvent appelé à tort "PÉNÉTRATION PLEINE" dans le texte original) utilise généralement une section transversale en forme de V avec une formation unilatérale, laissant une face de racine de 0-2 mm. Cette racine est directement fusionnée pendant le soudage, la formation de la face arrière étant souvent facilitée par l'utilisation d'un support céramique. Parmi les applications courantes, on peut citer les liaisons entre la plaque de pont et le pont principal, ainsi que les liaisons entre le siège inférieur de la cloison et la plaque de fond intérieure.

Le véritable soudage à pénétration totale (appelé à tort "PÉNÉTRATION PROFONDE" dans le texte original) utilise généralement une section transversale en forme de K ou de Y, avec une face de racine supérieure à 3 mm. Cette méthode implique un soudage double face et est généralement réservée aux joints présentant des exigences particulières.