Soudage des aciers Q&T à haute résistance (S690–S960) : le temps de refroidissement commande tout

Ce qui rend ces aciers différents

Les S690QL, S890QL et S960QL (EN 10025-6) atteignent des limites d'élasticité de 690–960 MPa grâce à une microstructure trempée et revenue, et non grâce à la richesse en éléments d'alliage — leurs équivalents carbone sont étonnamment modérés. Le problème de soudabilité est donc thermique, et non chimique : un mauvais cycle de refroidissement soit durcit la zone affectée thermiquement (ZAT) jusqu'à un état sensible à la fissuration, soit la soumet à un revenu jusqu'à en faire une zone molle qui devient le maillon le plus faible.

Le concept t8/5

Le refroidissement des soudures dans ces aciers est spécifié par le t8/5 : le temps que met la zone de la soudure à refroidir de 800 °C à 500 °C. Cet intervalle couvre le domaine de transformation de phase qui détermine la dureté et la ténacité de la ZAT.

• Trop court (apport de chaleur très faible, pas de préchauffage sur tôle épaisse) : ZAT dure et fragile, risque de fissuration due à l'hydrogène.
• Trop long (apport de chaleur élevé, préchauffage/température entre passes excessifs) : grossissement du grain et sur-revenu — adoucissement de la ZAT et perte de ténacité.

Les aciéristes recommandent généralement une plage t8/5 de l'ordre de 5–20 secondes (plus étroite pour le S960), obtenue en coordonnant trois variables ensemble : température de préchauffage, apport de chaleur et épaisseur de tôle. Les modes opératoires sont qualifiés par rapport à cette plage, et non par rapport au seul apport de chaleur.

Apport de chaleur et températures

Pratique indicative (les fiches techniques du laminoir prévalent) :

• Apport de chaleur généralement limité à environ 0.5–1.5 kJ/mm, en diminution à mesure que le niveau de nuance augmente.
• Le préchauffage est modeste — souvent aucun à ~125 °C selon l'épaisseur et l'épaisseur combinée du joint — car un préchauffage excessif allonge le t8/5 et adoucit la ZAT.
• La température entre passes est plafonnée, fréquemment à 150–250 °C selon la nuance ; un joint dont la température ne cesse d'augmenter passe après passe sort de la plage.

Métal d'apport : assorti ou sous-assorti ?

Les deux philosophies sont légitimes :

• Les métaux d'apport assortis (par exemple les fils de classe 690 ou 890) sont utilisés lorsque le joint doit développer la pleine résistance du métal de base, avec un contrôle strict de l'hydrogène (consommables de classe H5, stockage propre et sec).
• Les métaux d'apport sous-assortis (mous) sont largement utilisés pour les cordons d'angle et les joints ne nécessitant pas la pleine résistance : le dépôt ductile relâche les contraintes de bridage et tolère beaucoup mieux les défauts d'accostage et le risque de fissuration, moyennant une réduction de résistance acceptée que le concepteur doit approuver.

Quel que soit le choix, une faible teneur en hydrogène est non négociable — ces nuances se fissurent à des niveaux d'hydrogène que le S355 supporterait sans difficulté.

Discipline en atelier

• Suivez un WPS qualifié avec les paramètres réels pertinents pour le t8/5 enregistrés ; ne laissez pas les soudeurs « accélérer » en augmentant le courant — la vitesse d'avancement intervient directement dans l'apport de chaleur.
• Préchauffez uniformément et mesurez ; surveillez la température entre passes entre les passes, et pas seulement au début.
• Aucun traitement thermique après soudage sauf si le fabricant l'approuve : un cycle classique de relaxation des contraintes soumettra l'ensemble du composant à un revenu en dessous de sa résistance livrée.
• Les bords issus de la découpe thermique doivent être dressés, et les soudures de pointage réalisées avec le même préchauffage et les mêmes consommables que le joint lui-même — des pointages sous-dimensionnés et non préchauffés sont une origine classique de fissures.