Contrairement aux environnements intérieurs contrôlés, la soudure extérieure expose le travail aux extrêmes de température, à l'humidité et au mouvement de l'air qui affectent le comportement des métaux, la couverture de gaz de protection et la fiabilité de l'équipement. La compréhension et la mise en oeuvre des meilleures pratiques pour ces environnements difficiles n'est pas facultative.Il est essentiel de produire des soudures sonores qui répondent aux exigences du code et de protéger le soudeur contre les blessures.

Comprendre les défis du froid et du vent

Effets du froid sur les matériaux et équipements

Les basses températures entraînent la contraction des métaux et leur diminution. Cette contraction thermique peut créer des contraintes résiduelles qui entraînent une distorsion, une fissuration, voire une fissuration induite par l'hydrogène dans les aciers sensibles. Le métal de base agit comme un dissipateur de chaleur, en éloignant rapidement la chaleur de la piscine de soudure. Sans compensation, cet effet de refroidissement peut entraîner une fusion incomplète, un manque de pénétration et un métal de soudure fragile.

Effet du vent sur la stabilité du gaz de blindage et de l'arc

Le vent est l'ennemi des processus de soudage par blindage gazeux. Une brise constante de 5 à 10 mi/h (8 à 16 km/h) peut faire sauter l'enveloppe de gaz protecteur autour de la piscine de soudure, ce qui permet une contamination atmosphérique par l'oxygène et l'azote. Cela provoque une porosité, des éclaboussures excessives et des soudures faiblement oxydées qui échouent les essais mécaniques.

Meilleures pratiques de soudage par temps froid

Techniques de préchauffage

La préchauffage du métal de base est la contre-mesure la plus efficace pour le soudage par temps froid. L'augmentation de la température de la pièce réduit le gradient de température entre le métal de soudure et le matériau environnant, ralentissant le taux de refroidissement et minimisant les chocs thermiques. La température de préchauffage requise dépend de l'épaisseur du matériau, de la teneur en carbone et des conditions ambiantes. Pour les aciers de construction, une plage de préchauffage typique est de 100 à 250°F (38 à 121°C), bien que certains aciers à faible teneur en alliage ou à haute teneur en carbone puissent avoir besoin de plus de chaleur.

Choisir le bon matériau de remplissage et électrodes

Pour le soudage à froid ambiant, choisissez des électrodes ou des fils qui sont spécifiés pour des applications à basse température, comme ceux qui ont une désignation -L- pour l'hydrogène faible ou ceux qui satisfont aux exigences de l'AWS A5.1 ou A5.20 avec des essais d'impact à -20°F (-29°C) ou moins. Entreposez les électrodes à faible hydrogène dans des fours à tige et utilisez-les dans un délai court après l'exposition à l'atmosphère pour empêcher la prise d'humidité, qui est aggravée par la condensation sur des tiges à froid.

Entretien de l'équipement de soudage dans des conditions froides

Les machines de soudage, les filaires et les génératrices doivent faire l'objet d'une attention particulière lorsque la température diminue. Préservez les sources d'énergie et les câbles de commande protégés contre la neige et le vent direct. Autorisez l'équipement à se réchauffer avant son utilisation : l'électronique froide peut agir de façon erratique et l'humidité congelée dans les conduites de gaz peut bloquer l'écoulement.

Utilisation de boîtiers et de systèmes de chauffage

Même avec le préchauffage, le froid ambiant peut rapidement voler la chaleur de la zone de soudure. Des abris de soudage portatifs, des enceintes de tente ou des bâches installés pour bloquer les vents dominants créent un microclimat. Pour les travaux critiques, utilisez des radiateurs à air forcé ou des radiateurs dirigés vers l'articulation, mais attention à ne pas surchauffer ou créer un mouvement d'air excessif qui perturbe le blindage.

Réglage des paramètres de soudage

Le métal de base froid absorbe plus de chaleur, de sorte que les soudeurs doivent compenser en augmentant l'apport de chaleur. Relever l'ampère (pour le soudage à bâton) ou la vitesse et la tension d'alimentation du fil (pour GMAW/FCAW) de 10 à 20 % par rapport aux réglages intérieurs. Réduire légèrement la vitesse de déplacement pour permettre à plus de chaleur de s'imbiber dans l'articulation. Pour GTAW, envisager d'utiliser un diamètre plus grand de tige de remplissage ou ajouter un passe de préchauffage.

Meilleures pratiques pour le soudage dans des conditions venteuses

Pare-brise et barrières

Pour les travaux de construction en acier, utilisez des boucliers magnétiques qui se fixent directement à la pièce de travail pour protéger la zone d'arc immédiate. Dans le cas du soudage par pipeline, les tentes de surpression ou les rideaux latéraux sur la plate-forme de soudage sont communs. L'objectif est de réduire la vitesse du vent à l'arc à moins de 5 mph (8 km/h) pour GMAW et à moins de 2 mph (3 km/h) pour GTAW. Même une barrière improvisée de matériaux empilés peut faire la différence entre une soudure sonore et un rejet.

Réglages du débit de gaz et systèmes à faible pression

Dans des conditions venteuses, de nombreux soudeurs augmentent le débit, mais cela peut faire reculer la turbulence qui tire dans l'air. Au lieu de cela, utilisez un débit plus faible et une buse plus grande pour créer un débit laminaire plus stable. Certains fabricants offrent des buses à gaz résistant au vent avec diffuseurs qui réduisent la vitesse du gaz. Alternativement, passez à une buse de 11⁄2 po ou 2 pouces avec une lentille à gaz pour améliorer la couverture du gaz. Pour GMAW, l'utilisation d'un gaz enrichi en trimélange ou en hélium peut améliorer la stabilité de l'arc, bien que le coût soit plus élevé.

Sélection de procédés de soudage résistant au vent

Tous les procédés de soudage ne sont pas également affectés par le vent. Soudage à arc en flux (FCAW) avec des fils auto-clindés (FCAW-S) est intrinsèquement résistant au vent parce que le flux génère son propre gaz de protection et laitier. Ce procédé est largement utilisé dans le soudage à l'extérieur des structures et des pipelines. Soudage à arc en métal (SMAW), ou soudage à l'arc en bâton, est également relativement tolérant, car le revêtement par électrode crée un système de gaz et de laitier protecteur.

Équipement de fixation et câbles

Le vent peut arracher les câbles, les tuyaux et les bouteilles de gaz, causant des risques de trébuchage, des déconnexions ou des dommages aux valves de cylindre. Sécurisez toutes les conduites avec des enroulements, des crochets ou des poids de câbles. Utilisez des attaches ou des pinces de câbles lourdes pour tenir les tuyaux de gaz ensemble, en les empêchant de fouetter en rafales. Assurez-vous que les bouteilles de gaz sont enchaînées ou attachées à des objets fixes ou à des chariots de soudage.

Planification et planification du site

Lorsque cela est possible, planifier le soudage extérieur pour les périodes de vent faible, habituellement tôt le matin ou tard la soirée, selon l'emplacement. Surveiller les prévisions météorologiques locales et utiliser des anémomètres sur place pour mesurer la vitesse du vent à l'altitude du travail. De nombreuses procédures de soudage précisent une vitesse maximale du vent (p. ex. 10 mi/h pour FCAW-S, 5 mi/h pour GMAW). Si le vent dépasse ces limites, arrêter le travail ou utiliser des enceintes.

Considérations de sécurité pour le soudage météorologique défavorable

Équipement de protection individuelle (EPI) pour le froid

Les soudeurs qui travaillent dans des conditions froides ont besoin d'EPI spécialisés. Les gants de soudage isolés qui conservent la dextérité manuelle sont critiques, ils empêchent l'engelure tout en permettant le contrôle de la torche ou du porte-électrode. Vêtements de couche sous cuirs de soudage : couches de base à mèche d'humidité, couches intermédiaires isolantes et couche extérieure résistante au vent. Évitez les tissus synthétiques qui fondent en chaleur.

Risques d'aération et d'incendie

Le vent peut améliorer la ventilation naturelle, ce qui aide à disperser les vapeurs de soudage, mais il peut aussi entraîner des étincelles dans des matériaux inflammables. Toujours nettoyer la zone de travail des combustibles pendant au moins 35 pieds (10 mètres) dans toutes les directions. Utilisez des couvertures résistantes au feu pour attraper les étincelles et les scories. Dans les espaces clos ou partiellement fermés, assurez une ventilation adéquate pour empêcher l'accumulation de gaz toxiques.

Hypothermie et prévention des gels

L'exposition prolongée au froid peut conduire à une hypothermie même lorsque le soudeur est actif. Reconnaître les premiers signes: frissons, confusion et perte de coordination. Prendre des pauses régulières dans une zone chaude et sèche. Buvez des fluides chauds et évitez l'alcool, qui dilate les vaisseaux sanguins et accélère la perte de chaleur. Frostbite sur les doigts et les orteils est un danger réel parce que le travail de soudage nécessite un contrôle moteur fin et une diminution du flux sanguin.

Sécurité électrique dans les conditions humides

Le froid entraîne souvent de la pluie, de la neige ou de la neige. L'humidité augmente considérablement le risque de choc électrique de l'équipement de soudage. Gardez la machine de soudage et toutes les connexions hors du sol sur les plates-formes sèches. Utilisez des interrupteurs de circuit de faille au sol (GFCI) sur les prises auxiliaires 120V. Portez des gants et des bottes secs, isolés et secs. Si vous devez souder dans des conditions humides, utilisez un procédé de soudage DC (moins de risque que AC) et assurez-vous que le support d'électrode et les connexions de câbles sont étanches.

Conseils et techniques supplémentaires

Surveillance Préchauffage et température d'interpassage

Utilisez des crayons indicateurs de température, des capteurs infrarouges ou des thermomètres de contact pour vérifier que les conditions de préchauffage et d'interpassage satisfont aux spécifications de la procédure de soudage (WPS). Par temps froid, la pièce peut refroidir rapidement entre les passages si la température d'interpassage diminue trop bas. Réappliquer la chaleur au besoin.

Traitement thermique post-soudage et refroidissement lent

Pour les sections épaisses ou les aciers à haute résistance, un refroidissement post-soudage contrôlé peut être nécessaire pour empêcher le durcissement et les fissures. Utilisez des couvertures isolantes ou des radiateurs céramiques pour ralentir le taux de refroidissement après la soudure. Dans de nombreux codes, le taux de refroidissement ne doit pas dépasser une valeur spécifiée, comme 50°F par heure. Ne jamais éteindre une soudure pour accélérer l'inspection – cela peut introduire des fissures.

Conclusion

En préchauffant le métal, en choisissant les produits consommables et les procédés appropriés, en mettant en oeuvre des brises de vent efficaces et en ajustant les paramètres, les soudeurs peuvent produire des joints de haute qualité et conformes à des codes, même dans des environnements extérieurs difficiles. Il est tout aussi important de protéger le soudeur contre les risques d'hypothermie, de gelure et d'électricité. Les organisations qui investissent dans l'équipement, la formation et la planification du site seront moins nombreuses à rejeter, à réduire les coûts et à obtenir un record de sécurité plus solide. Pour plus de renseignements, consultez les ressources de la American Welding Society (AWS), de Occupational Safety and Health Administration (OSHA)[ et des fabricants de premier plan comme Lincoln Electric[ et Miller Electric. Ces organisations fournissent des spécifications détaillées, des bulletins de sécurité et des guides d'application qui peuvent aider toute opération de soudage