Pourquoi une soudure peut-elle se fissurer ?

Une fissure peut apparaître pendant ou après le soudage

La fissuration n’est pas un phénomène unique. Une fissure peut se former dans le métal fondu pendant sa solidification, apparaître dans le cordon déjà refroidi ou se développer dans la zone affectée thermiquement située à proximité de la soudure. Son emplacement et le moment de son apparition fournissent donc des indications importantes sur son origine.

Contrairement à certains défauts essentiellement géométriques, une fissure constitue une discontinuité particulièrement préoccupante, car ses extrémités concentrent fortement les contraintes. Elle ne doit donc pas être considérée comme un simple défaut esthétique du cordon.

La fissuration à chaud se produit pendant la solidification

La fissuration à chaud, notamment la fissuration de solidification, apparaît lorsque le métal déposé est encore à température élevée et termine sa transformation de l’état liquide vers l’état solide. Pendant cette phase, le retrait du métal exerce des contraintes alors que certaines zones restent encore fragiles.

La composition chimique du métal fondu, la forme du cordon, les conditions de solidification et les contraintes imposées au joint peuvent influencer ce phénomène. Certaines géométries de cordon favorisent également la concentration des contraintes au centre de la soudure et augmentent la sensibilité à la fissuration.

La fissuration à froid peut être favorisée par l’hydrogène

Sur certains aciers, une fissuration peut apparaître lorsque le joint est revenu vers une température relativement basse. Ce phénomène est souvent associé à la présence d’hydrogène diffusible, à une structure métallurgique sensible et à des contraintes de traction suffisamment importantes.

L’humidité présente dans certains consommables, sur les pièces ou dans leur environnement peut contribuer à introduire de l’hydrogène pendant le soudage. C’est notamment pour cette raison que le stockage et le séchage appropriés des consommables ainsi que la propreté des surfaces sont importants lorsque le matériau présente une sensibilité à ce type de fissuration.

Le retrait du métal crée des contraintes dans l’assemblage

Le métal chauffé par le soudage se dilate puis se contracte pendant son refroidissement. Comme cette contraction n’est pas parfaitement libre dans un assemblage soudé, elle génère des contraintes internes. Plus les pièces sont épaisses, fortement bridées ou disposées de manière à empêcher leur déplacement, plus ces contraintes peuvent devenir importantes.

La séquence de soudage, la conception du joint, le pointage et le bridage doivent donc être adaptés à la situation. Un maintien très rigide peut être nécessaire pour respecter la géométrie d’un assemblage, mais il peut également augmenter les contraintes auxquelles le métal doit résister pendant son refroidissement.

Le matériau et la vitesse de refroidissement influencent le risque

Tous les matériaux ne présentent pas la même sensibilité à la fissuration. La composition de certains aciers peut favoriser la formation de structures dures et fragiles dans la zone affectée thermiquement lorsque le refroidissement est rapide. L’épaisseur des pièces et leur capacité à évacuer la chaleur modifient également les conditions thermiques autour du joint.

Le choix du procédé, des consommables et des paramètres doit donc être cohérent avec le métal à assembler. Deux pièces qui semblent similaires à première vue peuvent nécessiter des précautions différentes si leur composition, leur épaisseur ou leur état métallurgique ne sont pas les mêmes.

Le préchauffage peut réduire certains risques de fissuration

Pour certains matériaux et certains assemblages, chauffer les pièces avant le soudage permet de ralentir le refroidissement du joint et de réduire les écarts thermiques. Cette précaution peut notamment diminuer le risque de formation de structures trop dures et favoriser la diffusion d’une partie de l’hydrogène avant que la température ne devienne suffisamment basse pour favoriser la fissuration.

Le préchauffage n’est toutefois pas une règle à appliquer systématiquement ni une température choisie au hasard. Sa nécessité et sa valeur dépendent notamment du matériau, de son épaisseur, du type d’assemblage et de la procédure de soudage. Notre guide consacré au préchauffage en soudage explique plus précisément son rôle et les situations dans lesquelles il peut être nécessaire.

Une fissure ne doit pas simplement être recouverte par une nouvelle passe

Lorsqu’une fissure est détectée, déposer directement du métal par-dessus ne supprime pas nécessairement le défaut. La fissure peut rester présente sous la réparation et continuer à constituer une zone de concentration des contraintes. Sa cause peut également provoquer une nouvelle fissuration du métal ajouté.

Une réparation correcte nécessite donc d’identifier l’étendue du défaut, d’éliminer la zone fissurée selon une méthode adaptée puis de rechercher la cause avant de ressouder. Sur une fabrication soumise à des exigences particulières, la réparation doit respecter la procédure applicable et peut nécessiter un nouveau contrôle après soudage.

Comment réduire le risque de fissuration d’une soudure ?

La prévention commence par l’identification correcte du matériau et par une préparation propre et sèche de l’assemblage. Les consommables doivent être adaptés et correctement conservés, tandis que les paramètres de soudage doivent fournir un apport thermique compatible avec le métal, son épaisseur et la géométrie du joint.

Lorsque le risque le justifie, il faut également maîtriser la température de préchauffage et entre passes, limiter les contraintes excessives et respecter la séquence de soudage prévue. Si des fissures apparaissent malgré ces précautions, leur position, leur orientation et le moment auquel elles deviennent visibles permettent d’orienter la recherche de la cause.