Comment fonctionnent les régulateurs de soudage

Un détendeur de soudage régule le gaz à haute pression provenant d'une bouteille afin de s'assurer que le gaz est à la pression optimale requise pour une application de soudage. Sans régulateur, une pression incohérente, excessivement élevée ou faible peut être dangereuse et avoir un impact négatif sur la qualité de la soudure, entraînant des porosités, des fissures ou des craquelures. La pression constante produite par le détendeur de soudage assure un environnement idéal pour un soudage correct. Lisez notre article sur les régulateurs de pression pour connaître les principes de conception, les types et les applications des régulateurs de pression.

Table des matières

• Comment fonctionne un détendeur de soudage ?
• Mécanismes de sécurité sur les régulateurs de pression
• Types de détendeurs de soudage
• Régulateurs conçus à des fins spécifiques
• Certifications et agréments
• Critères de sélection
• Applications
• FAQ

Comment fonctionne un détendeur de soudage ?

Détendeur de soudage à un étage

Les régulateurs de pression à un étage réduisent la pression du fluide entrant dans le régulateur à une pression de sortie souhaitée en une seule étape (Figure 2).

1. Le gaz s'écoule dans la chambre haute pression (E) par l'entrée.
2. La vanne à clapet (B) est poussée vers le bas en tournant la poignée de réglage de la pression (C). Cela permet au gaz de remplir la chambre à basse pression et d'exercer une force sur la membrane (D).
3. Le gaz sort par la sortie de la chambre à basse pression (A). La pression dans la chambre basse pression augmente et force le ressort de la valve sur la poignée de réglage de la pression à fermer la valve à clapet au point de pression défini.
4. La soupape à clapet et la poignée de réglage de la pression fonctionnent ensemble pour réguler la pression et maintenir un débit régulier de gaz vers la torche de soudage. Les manomètres contrôlent la pression à l'entrée et à la sortie du gaz.

Détendeur de soudage à deux étages

Un détendeur de soudage à deux étages (figure 3) réduit la pression du fluide entrant dans le détendeur jusqu'à la pression de sortie souhaitée en deux étapes.

1. Le premier étage n'est pas réglable et réduit la pression d'entrée à un niveau intermédiaire prédéterminé.
2. Le deuxième étage est réglable et délivre la pression de sortie requise par l'opérateur.

Par exemple, le premier étage réduit la pression d'entrée de 300 bars à 10 bars (4351 - 145 psi). Cela signifie que lorsque l'utilisateur règle le régulateur, qui fait partie du deuxième étage, la pression chute de 10 bars à la pression de sortie souhaitée et non de 300 bars à la pression de sortie donnée. Malgré les variations de la pression d'entrée, ces appareils maintiennent une pression de refoulement constante et nécessitent moins de réajustements. Ils sont particulièrement bien adaptés aux applications de vérins à haute pression.

Principe de fonctionnement

1. Le gaz pénètre par l'entrée (J) et est dirigé vers la première chambre à haute pression (B).
2. La soupape de pression réglée en usine (F) exerce une force sur la soupape à clapet du premier étage (K), permettant au gaz de passer dans la deuxième chambre haute pression (D) à une pression intermédiaire.
3. Dans cette deuxième phase, la pression du gaz dans la deuxième chambre à haute pression est encore réduite, la valeur étant déterminée par la poignée de réglage de la pression (G). La poignée de réglage de la pression applique une pression sur la valve à clapet du deuxième étage (C). Cela permet de réguler la quantité de gaz passant dans la chambre à basse pression (I).
4. Le produit sort finalement par la sortie de gaz du détendeur de soudage (A). La pression à l'entrée et à la sortie du gaz peut être contrôlée à l'aide de manomètres.

Détendeurs de soudage à un ou deux étages

Un détendeur de soudage à deux étages permet d'obtenir une pression de sortie plus stable et plus régulière. Ceci est particulièrement important dans les applications où une faible pression est nécessaire pour le soudage, comme les chalumeaux à petite flamme.

Lorsque de grandes quantités de gaz sont consommées, la pression fournie par un détendeur à deux étages reste stable pendant toute la durée de vie de la bouteille. En effet, lorsque la pression dans la bouteille diminue, le deuxième étage réglable du détendeur multi-étagé garantit que la pression de refoulement reste constante, contrairement à un détendeur mono-étagé qui nécessite des réglages fréquents pour maintenir la pression souhaitée. Cependant, les régulateurs à deux étages sont plus coûteux que les régulateurs à un étage.

Mécanismes de sécurité sur les régulateurs de pression

Selon le modèle, les détendeurs de soudage peuvent être équipés d'une soupape de surpression ou d'un disque de sécurité.

• Soupape de sécurité : Une soupape de sûreté est un dispositif qui abaisse la pression pour éviter d'endommager le système. Ces vannes sont installées sur le côté basse pression de l'équipement afin d'éviter les dommages et les conditions de travail dangereuses. La soupape de sûreté s'ouvre pour évacuer la pression lorsque la pression du système dépasse le point de consigne ou la pression de réponse. Une fois que la pression est redescendue à un niveau sûr, la soupape se remet en position initiale. Les détendeurs de soudage conçus pour les gaz inertes, l'air et le_CO2 sont généralement équipés d'une soupape de sûreté.
• Disque de sécurité : Un disque de sécurité consiste en un disque métallique fin qui se brise pour relâcher la pression excessive. Ces disques sont à usage unique et doivent être remplacés pour réutiliser le régulateur. Les détendeurs de soudage conçus pour les gaz combustibles ou inflammables (acétylène, propylène ou propane) sont généralement équipés de disques de sécurité et d'autres dispositifs de sécurité, tels que des vannes d'arrêt. Si un dispositif de sécurité est activé lors de l'utilisation du détendeur de soudage, la bouteille de gaz et le détendeur de soudage doivent être mis hors tension et examinés. Remplacer le disque de sécurité si nécessaire.

Types de détendeurs de soudage

Régulateur de débitmètre

Un régulateur débitmètre combine un régulateur de pression et un débitmètre (dispositif utilisé pour mesurer le débit ou la quantité d'un fluide, tel qu'un gaz, un liquide ou de la vapeur). Un débitmètre régulateur contrôle le débit de gaz à la sortie avec une pression de sortie fixe et un orifice variable. Le dispositif est conçu pour mesurer et contrôler le débit de gaz dans un tuyau ou une conduite en ajustant la taille de l'orifice (ouverture) par lequel le gaz s'écoule. La pression de sortie, ou la pression à laquelle le gaz sort du régulateur du débitmètre, est fixe et ne change pas. D'autre part, l'orifice peut être réglé pour faire varier le débit de gaz qui le traverse. Cela permet un contrôle précis du débit de gaz et garantit que la pression de sortie reste constante, quelles que soient les variations du débit. Ce type de débitmètre régulateur est couramment utilisé dans les applications industrielles telles que les gazoducs, les usines chimiques et les installations de fabrication pour contrôler le débit de gaz tels que le gaz naturel et le propane.

Débitmètre double

En soudage, un débitmètre double est généralement utilisé pour mesurer et contrôler le débit de deux gaz : le gaz de protection et le gaz combustible.

• Le gaz de protection, généralement de l'argon ou un mélange d'argon et d'autres gaz, est utilisé pour protéger le bain de soudure et la zone environnante de l'oxydation et d'autres formes de contamination.
• Le gaz combustible, généralement de l'acétylène ou du propane, fournit la chaleur nécessaire pour faire fondre le métal et créer la soudure.

Un débitmètre double pour le soudage se compose généralement de deux capteurs de débit, un pour chaque gaz, et d'une unité de contrôle qui permet à l'utilisateur de régler le débit de chaque gaz séparément. Les capteurs de débit mesurent le débit de chaque gaz et envoient les données à l'unité de contrôle, qui affiche alors le débit de chaque gaz sur un écran numérique. L'utilisateur peut alors régler le débit de chaque gaz à l'aide de l'unité de contrôle, garantissant ainsi que la quantité correcte de chaque gaz est utilisée pour le processus de soudage.

Régulateur de débit

Un régulateur de débit en soudage est un dispositif utilisé pour mesurer et contrôler le débit des gaz, généralement le gaz de protection et le gaz combustible, utilisés dans le processus de soudage. Il se compose d'un débitmètre, qui mesure le débit des gaz, et d'un régulateur, qui contrôle le débit en ajustant l'ouverture ou la fermeture d'une vanne. Un régulateur de débit contrôle le débit d'un seul gaz à la fois, tandis qu'un débitmètre double mesure le débit de deux gaz différents simultanément.

Travailler

1. Le débitmètre mesure le débit du gaz de protection et du gaz combustible et affiche le débit sur une jauge.
2. L'utilisateur peut régler le débit de chaque gaz à l'aide du régulateur, qui contrôle le débit en ajustant l'ouverture ou la fermeture d'une vanne.
3. Le débitmètre surveille en permanence le débit des gaz et le régulateur ajuste le débit en fonction des besoins pour maintenir le débit souhaité.

Le régulateur de débit garantit que la quantité correcte de chaque gaz est utilisée pour le processus de soudage. Cela permet de maintenir une soudure de haute qualité et d'améliorer l'efficacité globale du processus de soudage.

Régulateurs conçus à des fins spécifiques

• Détendeurs de soudage TIG (gaz inerte de tungstène) : Ces détendeurs de soudage se présentent principalement sous la forme de débitmètres ou de jauges d'écoulement, avec une lecture du débit en litres par minute et en pieds cubes par heure, et avec un filetage mâle. L'argon (100 % pur) est utilisé pour le soudage TIG de divers matériaux, car ce gaz favorise la stabilité de l'arc, ce qui permet d'obtenir un soudage précis et une surface d'aspect brillant. En général, les débits de gaz pour le soudage TIG sont réglés par un débitmètre entre 4 lpm et 20 lpm.
• Détendeur de soudage MIG (gaz inerte métallique) pour argon, hélium et argon/CO₂ et de l'hélium : Ce détendeur convient à l'assemblage de matériaux tels que l'acier au carbone, l'acier doux et l'acier inoxydable à l'aide de mélanges de gaz Argon /_CO2. Un débit de 35 litres par minute ou plus est idéal pour le soudage MIG. Comme les flux turbulents ou faibles peuvent contaminer la soudure, la plupart des détendeurs de soudage conçus pour les applications MIG ajustent le débit de gaz de sortie pour obtenir des mesures de débit précises.
• Détendeurs de soudage à l'oxygaz : Dans cette technique de soudage, deux gaz contenus dans leurs bouteilles respectives sont utilisés, et deux détendeurs de soudage sont donc nécessaires pour effectuer le soudage ou le coupage. Ces régulateurs sont généralement du type à deux étages dans les applications industrielles et à usage intensif. Il s'agit d'une substitution acceptable pour les utilisateurs à faible utilisation et à volume élevé afin de réduire les coûts. Dans les applications de soudage et de coupage oxygaz, le détendeur ne règle que la pression ; le débit est réglé sur la torche.
• Détendeurs de soudage au gaz combustible : L'acétylène, le propane et le propylène sont les combustibles standard utilisés pour le soudage. L'acétylène est très instable et explosif à haute pression, c'est pourquoi il est généralement dissous dans un matériau spécifique. Le détendeur pour l'acétylène a une conception interne totalement différente en raison de la nature basse pression de l'acétylène. Veillez à ce que les détendeurs d'acétylène et de propane ne soient utilisés qu'avec le gaz spécifique pour lequel ils sont prévus. Toutefois, il est possible d'utiliser des détendeurs au propane pour le propylène, car il contient environ 50 % de propane.
• Régulateur de la bouteille de propane : Le propane reste un liquide sous pression lorsqu'il est stocké dans la citerne, mais il devient une substance plus légère que l'air lorsqu'il est consommé, ce qui entraîne une pression extrêmement élevée. Il est essentiel de réguler cette pression à la sortie du réservoir, sous peine de rupture des tuyaux de raccordement, voire d'explosion. Les régulateurs de pression permettent de distribuer le liquide dans le réservoir afin qu'il puisse être consommé de manière sûre et efficace. Les détendeurs de propane et leurs raccords à la bouteille sont généralement en laiton, car le laiton résiste aux étincelles. L'aluminium est une autre option pour le boîtier du régulateur de pression, car il est léger et résistant aux étincelles. Un manomètre pour propane, également appelé manomètre pour réservoir de propane, est un appareil utilisé pour mesurer la pression à l'intérieur d'un réservoir de propane. Un manomètre pour réservoir de propane peut aider à déterminer quand le réservoir doit être rempli et peut également alerter l'utilisateur de tout problème potentiel avec le système de propane.

Certifications et agréments

• Les détendeurs de soudage doivent être conformes aux règles de l'Organisation internationale de normalisation (ISO) 2503 pour le matériel de soudage au gaz - détendeurs et détendeurs avec dispositifs de mesure du débit pour les bouteilles de gaz utilisées pour le soudage, le coupage et les procédés apparentés jusqu'à 300 bars (30 MPa). Les manomètres utilisés sur les détendeurs doivent être conformes à la norme ISO 5171, qui concerne les manomètres utilisés pour le soudage, le découpage et les procédés connexes.
• Selon l'Institut allemand de normalisation, le raccord de bouteille d'un détendeur à souder doit être conforme aux exigences de la norme pour les raccords d'entrée et de sortie des vannes de bouteille pour les pressions d'essai de bouteille jusqu'à 300 bars (DIN 477-1) et les pressions d'essai de bouteille de plus de 300 bars jusqu'à 450 bars (DIN 477-5).
• D'autres organisations, telles que la Compressed Gas Association (CGA) ou la British Standard Institution (BS 341), établissent également des mesures standard pour le raccordement des vannes de bouteilles. Certains fabricants utilisent ces paramètres pour fabriquer le raccord d'entrée de la bouteille de leurs détendeurs de soudage.

Critères de sélection

La sélection correcte d'un détendeur de soudage est essentielle pour assurer une alimentation en gaz adéquate de la torche de soudage, sans fuites et en évitant les accidents éventuels.

• Type de gaz : La conception interne et externe d'un détendeur de soudage et les matériaux de construction peuvent varier en fonction du type de gaz. Les détendeurs de soudage sont identifiés par le type de gaz pour lequel ils sont étalonnés, et certains fabricants les identifient également par des couleurs (par exemple, rouge pour les détendeurs d'acétylène).
• Connecteurs : Il est nécessaire de connaître le type de raccordement de la bouteille de gaz car les détendeurs peuvent être mâles, femelles et de différentes tailles standard. En règle générale, le raccord d'entrée des gaz combustibles est de type gauche et celui des gaz non combustibles est de type droit.
• Conception : Utiliser un débitmètre ou une jauge pour les applications de contrôle du débit. Dans le cas contraire, un régulateur de soudure est utilisé pour contrôler la pression de sortie.
• Échelle de mesure : L'échelle de mesure doit se situer dans la plage d'application pour permettre une lecture rapide du débit ou de la pression.
• Stabilité de la pression de travail : Utiliser des détendeurs à un étage pour les gaz provenant de sources à basse pression ou lorsqu'une augmentation de la pression de refoulement et du débit (due à la diminution de la pression de la bouteille) n'affecte pas les résultats du travail. Utilisez un régulateur à deux étages si la pression de travail est difficile à régler régulièrement.
• Normes de sécurité : Vérifier que le détendeur de soudage est conforme aux normes et aux standards de qualité afin d'éviter tout dommage à l'équipement et tout risque d'accident.

Applications

• Les détendeurs d'argon ou de mélange argon/hélium avec un débitmètre sont utilisés pour souder des alliages d'aluminium, de cuivre ou de nickel en appliquant la technique de soudage MIG et de soudage par faisceau laser.
• Le soudage de l'acier à l'aide de la technique MAG et de l'électro-gaz utilise des régulateurs argon _/O2.
• Le soudage à l'hydrogène atomique utilise des régulateurs d'hydrogène pour le soudage rapide d'alliages tels que l'acier inoxydable comme alternative au soudage à la baguette.
• Les détendeurs de soudage à l'argon et à l'hydrogène sont utilisés comme gaz de protection et de plasma dans le soudage au plasma (PAW) pour souder des tuyaux en titane et en acier inoxydable. Ils sont également utilisés dans les secteurs de la marine et de l'aérospatiale.

FAQ

Comment fonctionne un détendeur de soudage ?

Un détendeur de soudage réduit le gaz à haute pression d'une bouteille et fournit la pression souhaitée à la torche de soudage de manière aussi constante que possible.

Quelle est la durée de vie des détendeurs de soudage ?

Si un détendeur de soudage est de haute qualité, correctement installé, utilisé et entretenu, il aura une durée de vie prolongée. L'Association britannique des gaz comprimés (BCGA) estime à cinq ans la durée de vie de l'appareil.

Comment savoir quel type de détendeur de soudage je dois utiliser ?

Utilisez un régulateur à deux étages pour un fonctionnement stable et cohérent lorsque la pression de travail est une variable critique. Utiliser un détendeur à un étage pour les gaz provenant de sources à basse pression.