Porosité dans le soudage : causes, types, défauts et comment les prévenir

Un projet de soudage ne peut réussir que si les métaux sont assemblés de manière à être plus résistants et plus fiables. La solidité des soudures est visible partout, sur les ponts, les bâtiments et même les pipelines. Une soudure de bonne qualité garantit la durabilité de la structure. C'est pourquoi les soudeurs s'efforcent d'obtenir des soudures de la plus haute qualité.

Cependant, si la soudure n'est pas réalisée correctement, des défauts peuvent apparaître, ce qui finit par fragiliser la soudure. L'un des plus courants défauts de soudure La porosité se produit lorsque le métal en fusion refroidit et emprisonne des gaz, créant de minuscules trous dans la soudure. Ces trous sont parfois visibles, mais parfois, ils passent inaperçus.

Bien que la porosité puisse sembler anodine, elle doit être prise au sérieux car elle peut fragiliser la soudure. Une soudure fragile se fissurera rapidement sous l'effet de la contrainte. Rejoignez-nous pour explorer les causes de la porosité et les mesures à prendre pour la prévenir. Cela vous aidera à obtenir des soudures solides, fiables et propres.

Qu'est-ce que la porosité en soudage ?

Porosité dans une soudure

L'objectif principal du soudage est de garantir une solidité durable de l'assemblage. Cependant, il arrive que de minuscules trous et bulles se forment dans le métal soudé. C'est ce qu'on appelle le soudage par porosité. Ce phénomène se produit lorsque le métal en fusion refroidit et que du gaz y est emprisonné.

Il ne faut cependant pas sous-estimer l'impact de la petite taille du trou sur la qualité de la soudure. Certaines porosités superficielles sont facilement repérables à l'œil nu. Elles se présentent sous la forme de minuscules trous ou piqûres. Cependant, il faut garder à l'esprit que toutes les porosités ne sont pas visibles à l'œil nu.

Certaines porosités ont tendance à se cacher profondément dans les soudures. Il est donc nécessaire d'utiliser des outils d'inspection appropriés, tels que des appareils à rayons X ou à ultrasons, pour examiner la soudure. Si vous ne détectez pas la porosité à temps, votre soudure ne résistera pas à l'épreuve du temps. Les petits trous compromettront sa résistance et la fragiliseront.

Par conséquent, une soudure faible peut se fissurer à tout moment et même entraîner des fuites. Si vous soudez pour des industries comme pipelinesDans les secteurs de la construction ou des appareils à pression, la porosité des soudures peut compromettre la sécurité. Il ne faut donc pas négliger la porosité des soudures, car elle peut entraîner des reprises coûteuses ou des défaillances dangereuses.

Principales causes des défauts de porosité du soudage

La porosité est un problème courant rencontré par de nombreux soudeurs. Elle a un impact destructeur sur la résistance, la durabilité et l'apparence de votre soudure. procédé de soudageLorsque le métal en fusion refroidit, des gaz peuvent rester emprisonnés. Si ces gaz ne parviennent pas à s'échapper avant la solidification de la soudure, ils créent de minuscules espaces appelés pores.

Certaines peuvent apparaître à la surface, tandis que d'autres se cachent en profondeur. Cela rend la soudure poreuse. Pour éviter cela, il est important d'en connaître toutes les causes possibles. Cela vous permettra de réaliser des joints soudés solides et fiables.

● Piégeage de gaz pendant la solidification

La principale cause de porosité des soudures est le piégeage de gaz lors de la solidification. Lors du soudage, le métal devient si chaud qu'il fond. Des gaz tels que l'oxygène, l'azote ou l'hydrogène sont généralement présents dans l'atmosphère. Ils ont tendance à pénétrer dans ce bain de fusion.

Cependant, si le refroidissement est effectué rapidement, les gaz n'ont pas le temps de s'échapper. Ils restent alors piégés dans la soudure, créant ainsi une porosité. Un apport de chaleur et une vitesse de refroidissement inappropriés sont donc des facteurs importants de porosité lors du soudage.

● Mauvaise couverture de gaz de protection

Couverture de gaz de protection 

Certaines techniques de soudage, comme le soudage MIG, utilisent un gaz de protection. Ce gaz agit comme une barrière protectrice, protégeant le bain de fusion des gaz atmosphériques. Cependant, un débit de gaz de protection trop faible peut altérer la protection de la soudure.

De même, si vous maintenez un débit trop élevé, vous créerez des turbulences. Celles-ci attireront l'oxygène ou l'azote de l'air vers la soudure. La couverture du gaz de protection dépend également de votre équipement, de vos flexibles et de l'angle de la buse. Tout problème à cet égard entraînera également la présence de gaz indésirables dans la soudure.

● Contaminants sur le métal de base ou le matériau de remplissage

Pour obtenir une soudure de haute qualité, il est essentiel de s'assurer que la surface est propre. Il est donc essentiel d'inspecter le métal de base et les fils d'apport afin de détecter toute trace de contaminant, comme de la rouille, de l'huile, de la graisse, de la peinture ou de l'humidité. Si vous négligez d'éliminer les impuretés, même les plus infimes, la chaleur de soudage les brûlera. Cette combustion libère des gaz qui restent piégés dans le bain de fusion.

Supposons que l'humidité n'ait pas été éliminée ; la chaleur provoquera la libération d'hydrogène, ce qui entraînera une porosité de la soudure. Par conséquent, un nettoyage, un dégraissage et un séchage insuffisants contribuent fortement à la porosité des soudures.

● Technique de soudage incorrecte

Le soudage exige une technique appropriée, sans quoi il peut engendrer des porosités. Par exemple, en tant que soudeur, vous devez maintenir votre torche ou votre électrode à un angle spécifique pour obtenir le résultat souhaité. Si l'angle est trop prononcé ou irrégulier, le gaz de protection ne sera pas distribué correctement, ce qui réduit son efficacité, car de l'air peut pénétrer dans le bain de soudure.

De plus, si vous déplacez la torche ou l'électrode trop rapidement le long du joint, l'effet protecteur du gaz de protection sera insuffisant. Si vous déplacez trop lentement, vous risquez de surchauffer la base métallique. Cela provoque des turbulences et augmente les risques de piégeage du gaz.

Un autre problème est la longueur d'arc inappropriée. Si l'arc est trop long, le bain de fusion est davantage exposé aux gaz atmosphériques. En revanche, si l'arc est trop court, des turbulences peuvent se former, ce qui peut emprisonner les gaz.

● Facteurs environnementaux

Des facteurs environnementaux contribuent également à la porosité des soudures. Ces facteurs, aussi simples que le vent et l'humidité, peuvent causer des dommages importants. Par exemple, si vous soudez en présence d'un vent fort, le gaz de protection peut facilement être emporté, rendant le bain de fusion plus vulnérable à la contamination atmosphérique.

De même, si l'air est humide, de l'hydrogène peut se former et rester piégé dans votre soudure. Ces conditions peuvent survenir si vous n'utilisez pas de protection adéquate, comme un pare-brise ou un préchauffage, lorsque vous soudez en extérieur.

Ci-dessous, nous avons résumé les causes possibles de la porosité avec des exemples.

Types de porosité dans le soudage expliqués

Lors d'une opération de soudage, les procédés et les matériaux utilisés peuvent varier. Le problème spécifique ayant entraîné l'emprisonnement de gaz dans la soudure peut également varier. Ces variations peuvent entraîner divers types de porosité pendant le soudage.

Types de porosité dans les soudures

Chaque type de porosité présente une configuration et une distribution des pores spécifiques. En déterminant ces facteurs, vous pouvez identifier le type de porosité. Cela vous permet non seulement de corriger le défaut, mais aussi de traiter le problème sous-jacent qui l'a causé. Vous trouverez ci-dessous quelques-uns des types de porosités les plus courants en soudage.

● Porosité uniforme

Votre soudure peut présenter une porosité uniforme ou dispersée si de petits pores sont répartis uniformément sur l'ensemble du cordon de soudure. Cela se produit généralement lorsqu'un problème récurrent survient pendant le soudage. Par exemple, une couverture de gaz de protection insuffisante ou l'élimination des impuretés du fil d'apport ou du métal de base n'ont pas été effectuées.

En conséquence, des pores se forment sur toute la soudure. Dans ce cas, la structure entière devient fragile. La soudure peut paraître solide, mais sa porosité uniforme la rend moins dense. De telles soudures ne peuvent pas supporter les contraintes. Si vous identifiez une porosité uniforme, améliorez votre procédé de soudage afin d'assurer une protection gazeuse ou un nettoyage de surface adéquats.

● Porosité des grappes

Si vous observez un groupe de petits pores localisés dans une zone précise de votre soudure, vous êtes confronté à une porosité en grappe. Ce type de porosité est beaucoup plus facile à identifier. Elle est causée par une contamination soudaine. Par exemple, pendant le soudage, une zone spécifique de la soudure est exposée à des impuretés telles que la rouille, l'huile, la graisse ou l'humidité. Par conséquent, des pores ont tendance à se former à cet endroit précis, provoquant une porosité en grappe.

Toute zone de porosité en grappe présente un point faible lors d'un soudage. Elle est susceptible de se fissurer ou de se rompre à cet endroit fragile sous l'effet de pressions élevées. Si vous soudez pour des secteurs tels que l'aéronautique ou les pipelines, une petite zone de porosité en grappe peut entraîner le rejet de la soudure entière.

● Porosité linéaire

La porosité linéaire est un autre type de porosité qui se forme généralement le long du cordon de soudure ou à la limite de fusion. Dans ce type de porosité, les poches de gaz sont alignées selon un motif continu et linéaire. Une contamination continue pendant le soudage peut entraîner une porosité linéaire.

La préparation du joint peut également être défectueuse, ou le gaz de protection peut être constamment perturbé. Cependant, cela peut être très dangereux pour votre soudure, car des fissures peuvent facilement se former le long des pores. Cela peut compromettre la résistance globale de la soudure et entraîner sa rupture.

● Porosité de surface

Si la configuration des pores permet de distinguer les différents types de porosités, leur localisation est un autre critère important de classification. La présence de pores à la surface de la soudure indique une porosité superficielle.

Cela se forme par petites piqûres, affectant à la fois l'apparence et la résistance de la soudure. Bien que facile à identifier, la porosité de surface ne doit pas être prise à la légère, car elle a tendance à retenir l'humidité et d'autres impuretés. Cela peut fragiliser votre soudure en accélérant sa détérioration.

● Porosité interne

L'absence de pores en surface ne signifie pas que la soudure est exempte de porosité. La porosité interne est un type de porosité caché en profondeur dans la soudure. Il est donc nécessaire d'inspecter soigneusement la soudure à l'aide de méthodes de test spécialisées telles que les ultrasons ou la radiographie.

Négliger la porosité interne peut réduire la résistance de votre soudure sans signe apparent. Ce phénomène est très dangereux, car il peut entraîner des défaillances inattendues.

Le tableau ci-dessous vous aidera à reconnaître comment différents types de porosité peuvent avoir un impact sur la soudure.

Porosité du soudage MIG : défis courants

Le soudage MIG (Metal Inert Gas) est l'un des plus couramment utilisés techniques de soudageOn l'appelle aussi soudage à l'arc sous gaz métal (GMAW). Les soudeurs choisissent cette technique simple pour sa rapidité et son efficacité. Cependant, c'est aussi l'une des techniques les plus sujettes à la porosité.

En effet, le soudage MIG repose entièrement sur le gaz de protection. Ce gaz protège le bain de fusion de la contamination atmosphérique.

Si vous n'utilisez pas correctement le gaz de protection, vous risquez d'obtenir des soudures poreuses. Il est donc essentiel de disposer d'une configuration adéquate pour un processus fluide et des résultats optimaux. Voici quelques difficultés courantes à surmonter pour garantir une configuration optimale du soudage MIG.

● Fuites de gaz de protection ou turbulences

La principale cause de porosité en soudage MIG est une couverture de gaz de protection inadéquate. Cela peut se produire en cas de fuites dans les flexibles, de mauvaises connexions ou même de raccords desserrés. Tous ces facteurs réduisent la quantité de gaz atteignant la soudure.

De même, un débit de gaz trop élevé crée des turbulences. L'air atmosphérique est alors attiré vers la soudure. De telles conditions peuvent contaminer le bain de fusion et créer des porosités dans la soudure.

● Contamination des fils

Il est essentiel de choisir un fil d'apport de bonne qualité pour éviter les défauts de soudure. Si votre fil est recouvert d'impuretés telles que de la rouille, de la saleté, de l'huile ou même de l'humidité, des gaz commenceront à se dégager dès l'application de chaleur.

La présence de gaz dans la soudure entraîne l'apparition de porosité. Par conséquent, lors du soudage MIG, utilisez un fil de haute qualité, propre et correctement stocké afin de réduire le risque de porosité.

● Mauvais réglages de débit de gaz

Pour le soudage MIG, il est essentiel d'utiliser un réglage de débit de gaz approprié. Un débit trop faible peut compromettre la protection de la soudure, tandis qu'un débit trop élevé risque de créer des turbulences.

Pour un débit de gaz adéquat, choisissez la bonne taille de buse. La position de soudage et les conditions environnementales doivent également être adaptées. En trouvant le bon équilibre, vous garantirez des soudures sans porosité.

Comment prévenir la porosité dans le soudage, étape par étape

Il est important de savoir que la porosité est un défaut de soudage courant. Cependant, elle peut être facilement évitée. Il suffit de prendre quelques précautions tout au long du processus. Voici les étapes à suivre pour réduire le risque de formation de pores dans le métal d'apport.

En prévenant la porosité, vous renforcez non seulement vos soudures, mais aussi les rendez-vous plus durables, tout en améliorant leur aspect. Voici les mesures à prendre pour prévenir la porosité des soudures.

1. La préparation est essentielle

Pour obtenir une soudure de haute qualité, il est essentiel de procéder à quelques préparatifs. Cela inclut le nettoyage de la surface métallique. Celle-ci doit être exempte d'impuretés telles que l'huile, la graisse, la rouille, la peinture ou l'humidité. Si des impuretés subsistent, la chaleur du soudage libèrera du gaz. Ce gaz sera emprisonné dans le bain de fusion, créant ainsi une porosité dans la soudure.

Pour éviter ce problème, nettoyez la surface à l'aide d'une meuleuse, d'une brosse métallique ou de nettoyants chimiques. Après avoir éliminé les impuretés de surface, séchez complètement le métal avant de commencer le soudage.

2. Optimiser le flux de gaz et entretenir l'équipement

Une autre stratégie efficace pour prévenir la porosité consiste à assurer une couverture adéquate de gaz de protection. Ainsi, vous protégerez la soudure de diverses contaminations environnementales. Pour une couverture optimale du gaz de protection, il est essentiel d'ajuster précisément le débit de gaz. Il ne doit être ni trop élevé ni trop faible.

De plus, les tuyaux, régulateurs et buses que vous utilisez doivent être exempts de fuites, de saletés ou de tout dommage. Un équipement bien entretenu vous permettra de délivrer la quantité adéquate de gaz de protection afin de minimiser le risque de porosité.

3. Stockage correct des électrodes et des métaux d'apport

L'humidité est un problème pour les électrodes et les fils d'apport mal stockés. C'est la cause la plus fréquente de porosité induite par l'hydrogène. Pour éviter ce problème, veillez à stocker les électrodes et les fils d'apport dans des récipients secs et hermétiques.

Par exemple, si vous utilisez des électrodes enrobées, stockez-les dans des fours chauffés. De même, les métaux d'apport utilisés doivent être exempts de rouille, de saleté ou d'huile. Évitez tout métal d'apport contenant des impuretés, car celles-ci peuvent introduire des gaz pendant le soudage.

4. Contrôler l'environnement

Pour prévenir la porosité, il est essentiel de gérer divers facteurs externes, tels que le vent et l'humidité. Si ces facteurs peuvent affecter la couverture du gaz de protection, ils peuvent également entraîner la formation d'humidité dans votre soudure. Par conséquent, si vous soudez en extérieur, pensez toujours à utiliser des pare-vent ou des barrières appropriés pour protéger le bain de fusion.

Si l'atmosphère est très humide, pensez à préchauffer la base métallique pour éviter la formation de condensation. Cela réduira l'absorption d'humidité. Ainsi, en contrôlant l'environnement, vous obtiendrez des soudures plus stables et sans porosité.

5. Technique et inspection qualifiées

Si une bonne préparation et un équipement adapté jouent un rôle essentiel dans la prévention de la porosité, des techniques appropriées sont tout aussi importantes. La qualité de votre soudure peut être compromise si vous ne maintenez pas l'angle de torche, la longueur d'arc et la vitesse de déplacement corrects. Ces facteurs peuvent nuire à une bonne couverture de gaz de protection.

De plus, si vos mouvements sont instables, le risque de piégeage de gaz dans la soudure est élevé. Outre l'utilisation de techniques appropriées, il est essentiel d'inspecter soigneusement le cordon de soudure après le soudage. Vous pouvez utiliser des méthodes de contrôle non destructif, telles que l'inspection par ultrasons ou radiographie, pour détecter les zones de porosité les plus cachées.

Vous trouverez ci-dessous quelques mesures préventives avec leurs avantages qui peuvent vous aider à obtenir une soudure efficace.

Porosité de soudage vs autres défauts (fissures, inclusions)

Il existe de nombreux types de défauts de soudage, mais chacun peut réduire considérablement la résistance de la soudure. Comme ils ont tendance à fragiliser le joint, la qualité de la soudure est compromise. Les défauts de soudage les plus courants sont les soudures poreuses, les fissures et les inclusions.

Ces défauts varient en termes de cause, d'apparence et de gravité. Il est donc important de comprendre en quoi la porosité diffère des autres défauts de soudure courants. Cela vous aidera à garantir des joints solides et fiables.

● Porosité

La porosité désigne de petites poches ou pores à l'intérieur d'une soudure. Elle se produit lorsque des gaz sont emprisonnés lors de la solidification du métal en fusion. Ces gaz peuvent être de l'oxygène, de l'azote ou de l'hydrogène, généralement présents dans l'atmosphère ou l'humidité.

Porosité dans la soudure

La porosité peut prendre diverses formes : linéaire, uniforme, groupée, superficielle ou même interne. Bien que certains pores puissent paraître petits, ils peuvent réduire considérablement la résistance globale de la soudure.

● Fissures

Fissure dans la soudure

On peut considérer les fissures comme des fractures qui peuvent survenir dans une soudure lors de sa solidification ou ultérieurement, lorsqu'elle est soumise à des contraintes importantes. Les fissures diffèrent de la porosité en ce qu'elles forment des ouvertures continues, tandis que la porosité forme des ouvertures discontinues.

Si vous augmentez la charge, l'ouverture peut continuer à s'agrandir. Les fissures sont donc très dangereuses pour votre soudure et peuvent entraîner une rupture soudaine et inopinée.

● Inclusions

Inclusion dans la soudure

Un autre type de défaut de soudage est l'inclusion due à des impuretés solides, telles que du laitier, du tungstène ou des oxydes. Lorsque ces impuretés se retrouvent piégées dans la soudure, elles perturbent la structure du métal, créant ainsi une zone de concentration des contraintes. On peut comparer ce phénomène à la porosité, mais où les principaux responsables sont des solides et non des gaz.

Conclusion

La porosité en soudure est un défaut mineur au départ. Cependant, le problème qu'elle crée est bien plus profond. Les petits pores remplis de gaz s'associent pour réduire la résistance de votre soudure. Ainsi, tous vos efforts peuvent être réduits à néant si la soudure perd sa résistance et sa durabilité, et finit par devenir peu fiable.

Quel que soit le type de porosité auquel vous êtes confronté, tous finiront par endommager la soudure au fil du temps. Par conséquent, si votre projet de soudage exige de la fiabilité, vous devez prendre toutes les mesures nécessaires pour prévenir la porosité de vos soudures. Et oui, vous pouvez facilement l'éviter.

Grâce à un nettoyage et une préparation du matériau appropriés, à des débits de gaz et des équipements adaptés, à de bonnes pratiques de stockage, à un contrôle environnemental rigoureux et à l'utilisation de techniques expertes, vous pouvez réduire le risque de porosité des soudures. Inspectez soigneusement votre soudure une fois terminée. C'est l'occasion d'utiliser ces pratiques pour obtenir des soudures plus solides et plus propres.