Guide : Qu'est-ce que l'acier patinable et comment le souder ?

Qu’est-ce que l’acier patinable ?

L'acier est un excellent matériau de construction. Il est solide et résiste bien à diverses contraintes. Bien qu’il soit lourd, il est également peu coûteux, c’est pourquoi il est fréquemment utilisé dans divers domaines, de la construction de charpentes aux ponts en passant par la construction automobile.

Cependant, l’un des plus gros problèmes de l’acier est que son composant principal est le fer (qui contient généralement également du carbone), et le fer est connu pour s’oxyder très facilement. Lorsqu’il est exposé à des environnements tels que l’oxygène, l’eau et l’humidité de l’air, l’acier rouille. Cette rouille et cette corrosion finissent par réduire les propriétés du matériau, lui faisant perdre sa résistance structurelle, ce que nous, dans l'industrie, appelons un « problème ».

Il existe de nombreuses façons de protéger l'acier de la corrosion. Une méthode courante consiste à le peindre ou à l’huiler, formant une couche protectrice sur la surface de l’acier qui l’isole de l’humidité et de l’oxygène de l’atmosphère. L'acier peut également être galvanisé ou anodisé pour créer des revêtements similaires, mais ces processus impliquent des réactions chimiques plus profondes qu'un simple revêtement de surface.

Le plus gros inconvénient de ces méthodes est que si le revêtement présente des fissures ou est endommagé, la rouille peut y pénétrer. Par conséquent, un entretien adéquat et des inspections régulières sont nécessaires ; sinon, de graves dommages peuvent conduire à une défaillance catastrophique.

Pour résoudre ce problème, les ingénieurs en matériaux se sont tournés vers un autre métal largement utilisé dans le monde : le cuivre.

Le cuivre est également sensible aux effets de l'oxygène. Lorsque vous voyez des produits en cuivre devenir verts, c'est de l'oxyde de cuivre formant du vert-de-gris à la surface. Cependant, contrairement à l’acier, ce vert-de-gris ne continue pas à se corroder. Au lieu de cela, il forme une couche protectrice naturelle autour du cuivre. Cette couche protectrice inhibe la majeure partie de la corrosion ultérieure, et si le vert-de-gris est endommagé, il « s'auto-réparera » en formant un nouveau vert-de-gris au niveau de la zone endommagée.

Le cuivre est également sensible aux effets de l'oxygène. Lorsque vous voyez des produits en cuivre devenir verts, c'est de l'oxyde de cuivre formant du vert-de-gris à la surface. Cependant, contrairement à l’acier, ce vert-de-gris ne continue pas à se corroder. Au lieu de cela, il forme une couche protectrice naturelle autour du cuivre. Cette couche protectrice inhibe la majeure partie de la corrosion ultérieure, et si le vert-de-gris est endommagé, il « s'auto-réparera » en formant un nouveau vert-de-gris au niveau de la zone endommagée.

Les ingénieurs se sont demandé : et si nous pouvions faire en sorte que l’acier possède les mêmes propriétés ? Il y a près d'un siècle, grâce à la recherche et au développement, un nouveau matériau a été créé à partir d'acier et de divers alliages métalliques (notamment le cuivre, le chrome, le silicium et le phosphore). Cet acier possédait presque toutes les propriétés matérielles de l'acier à faible-acier au carbone, mais contrairement à l'acier ordinaire, il ne rouille pas ; au lieu de cela, il formait un film protecteur brun.

Ce matériau a été développé et breveté pour la première fois en 1933 sous le nom de Cor-Ten, où Cor-Ten signifie résistance à la corrosion et résistance à la traction. Le Cor-Ten, également connu sous le nom d'acier patinable, a finalement été normalisé par l'American Society for Testing and Materials (ASTM), conduisant à son utilisation généralisée. Par conséquent, vous rencontrerez encore ce matériau aujourd’hui et devrez le souder.

Quand utilise-t-on l’acier patinable ?

En raison de sa résistance naturelle à la corrosion et de sa légère-capacité d'auto-cicatrisation, l'acier patinable est le plus souvent utilisé dans des endroits exposés à divers environnements naturels, mais qui manquent souvent d'inspection et d'entretien réguliers. Dans l'ingénierie et la construction, l'acier patinable est fréquemment utilisé comme éléments décoratifs apparents, sculptures, toits et murs, ainsi que divers éléments pratiques tels que des pots de fleurs, des abris ou clôtures pour vélos, des haies, etc. Il est également couramment utilisé dans le transport maritime et est fréquemment utilisé comme matériau de structure pour les ponts courts (généralement des ponts piétonniers) au-dessus des rivières ou des ruisseaux.

En résumé, ce type de structure en acier est très pratique, particulièrement adapté aux applications nécessitant robustesse, durabilité, longs intervalles de maintenance et un aspect brun orange-uniforme et esthétique. On le trouve couramment dans les parcs naturels, où sa couleur brune se marie parfaitement avec les arbres environnants.

Quel est le meilleur procédé pour souder l’acier patinable ?

L'acier patinable étant essentiellement un alliage d'acier à faible-carbone, il peut être soudé à l'aide de presque tous les procédés de soudage. Cependant, comme vous l’avez peut-être deviné, certains procédés de soudage produisent de meilleurs résultats et des soudures plus durables que d’autres.

En d’autres termes, le soudage MIG doit être utilisé dans 90 % des cas lors du soudage d’acier patinable. Un bon fonctionnement est essentiel, mais cela s'applique à toute méthode de soudage. Les soudures TIG sont sujettes à une défaillance prématurée sur l'acier patinable, et à moins que vous ne soyez très peu familier avec le soudage MIG, le soudage manuel à l'arc n'offre aucun avantage significatif par rapport à celui-ci.

Quel type d’enduit faut-il utiliser pour l’acier patinable ?

La première option consiste à utiliser du fil de soudage en acier au carbone, tel que AWS E7018, ER70S ou E70C-6M. Ces fils conviennent particulièrement lorsqu'un soudage en une seule passe-de l'acier patinable est requis et que la résistance ou la qualité de la soudure est faible. Bien que la résistance de la soudure soit légèrement inférieure à l’idéal, le coût est inférieur. De plus, le fil de soudage en acier à faible teneur en carbone présente une excellente compatibilité avec l'acier patinable, absorbant les éléments d'alliage et maintenant une résistance à la corrosion dans la soudure similaire à celle du métal de base.

La deuxième option est le fil de soudage-à faible alliage. Ce type de fil se présente sous diverses formes en fonction de la composition de son alliage, mais il est généralement mieux adapté aux applications nécessitant une résistance élevée, une résistance à la corrosion ou d'autres propriétés mécaniques. Lors de l'exécution d'un soudage sur de grandes-surfaces ou à plusieurs-passes, le degré de mélange entre le métal de base et le fil de soudage est relativement faible. Cela signifie que si un fil de soudage en acier au carbone est utilisé pour le soudage de grandes-surfaces, sa résistance à la corrosion sera réduite, ce qui le rendra plus susceptible d'être endommagé. Pour garantir une liaison solide avec le métal de base en acier patinable, le fil de soudage en acier au carbone doit être peint ou traité avec d'autres revêtements.