Protection de la racine et inertage de l’inox : gaz, technique d’inertage, durée de pré-purge

Par Robert Lahnsteiner, ingénieur international en soudage (IWE) · Mise à jour : novembre 2026

À l’envers du joint, le métal chaud est en contact avec l’air. Sans gaz de protection, des couleurs de revenu et de la calamine s’y forment, et la résistance à la corrosion diminue. Lors de l’inertage, l’air à la racine est remplacé par un gaz de protection envers.

C’est particulièrement important là où la racine n’est plus accessible ensuite, par exemple dans les tuyauteries. Les couleurs de revenu ne peuvent alors être ni meulées ni décapées. Selon DVS 0931, la racine doit dans ce cas être protégée aussi en soudage MAG. Pour les soudures multipasses, il est conseillé de maintenir la protection au-delà de la passe de racine, car les passes suivantes réchauffent la racine.

Toutes les couleurs de revenu ne sont pas aussi nocives : le jaune ne réduit que peu la résistance, le rouge et le gris nettement. Comme il existe toujours un gradient de température lors du soudage, le bleu est pratiquement toujours accompagné de rouge. Plus de détails dans Couleurs de revenu, décapage, passivation.

Au sens strict, « gaz de formage » désigne uniquement le mélange d’azote et d’hydrogène. Le terme général est gaz de protection envers.

L’argon convient toujours. L’azote et les gaz hydrogénés sont moins chers ou protègent mieux, mais ne conviennent pas à tous les matériaux.

Synthèse d’après DVS 0937 et DVS 0931. La teneur en hydrogène des gaz de protection envers est d’au plus 25 %.

• L’hydrogène fixe l’oxygène et protège donc mieux contre les couleurs de revenu qu’un gaz sans hydrogène. Il ne convient pas aux matériaux sensibles aux gaz comme le titane ni aux aciers à grains fins de limite d’élasticité égale ou supérieure à 420 MPa. Pour les aciers ferritiques et martensitiques, il ne convient que sous réserve.
• Le duplex s’inerte avantageusement avec un gaz azoté, ce qui améliore la ténacité et la résistance à la corrosion. Les gaz hydrogénés ne sont possibles qu’avec au plus 10 % de H₂, de préférence 5 %, et seulement sans écartement, afin qu’aucun hydrogène n’atteigne l’arc.
• Les aciers stabilisés au titane comme le 1.4571 prennent avec un gaz azoté une couche jaune doré de nitrure de titane sur la racine. Elle se trouve uniquement sur le cordon, pas à côté, ce qui la distingue d’une couleur de revenu. Aucune influence sur la résistance à la corrosion n’est connue. Si des soudures sans coloration sont exigées, utiliser ici l’argon ou l’argon-hydrogène.
• Coûts : si l’argon d’un réservoir est de toute façon disponible par un réseau de distribution, rien ne s’oppose à l’utiliser aussi pour l’inertage, tant qu’il convient au matériau.

Les gaz de protection pour l’arc : Gaz de protection.

La tâche semble simple : remplacer un volume d’air délimité par du gaz de protection. Les turbulences et le mélange la compliquent. Un bon inertage atteint de façon sûre l’oxygène résiduel exigé avec peu de gaz et de temps, et ne met personne en danger.

Tenir compte de la densité

L’argon et l’argon-hydrogène sont plus lourds que l’air, l’azote et le gaz de formage plus légers. Les gaz lourds s’introduisent par le bas et s’évacuent par le haut, les gaz légers inversement. Dans les grands réservoirs, cela décide du succès et de la consommation de gaz. Dans les petits tubes avec un dispositif d’inertage, la densité joue à peine un rôle.

Moins, c’est souvent mieux

Un débit double ne signifie pas une durée de pré-purge réduite de moitié. Trop de gaz brasse l’air et transforme le déplacement en dilution. Un débit plus faible et calme inerte souvent plus vite.

Plus le volume inerté est petit, plus l’inertage est rapide et économique. Les dispositifs d’inertage limitent l’espace à la zone autour du joint.

• Douche de gaz guidée à la main derrière le joint, pour les réservoirs et les tubes accessibles.
• Ballons obturateurs, manchettes de recouvrement ou chambres d’inertage pour les tuyauteries plus longues ; bouchons aux deux extrémités pour les tubes courts.
• Diffuseurs en métal fritté, ou une boule de laine d’acier inoxydable, ralentissent le gaz entrant et évitent les turbulences. Ils doivent rester secs et propres, sinon ils introduisent de l’humidité dans le gaz.
• Une sortie de gaz séparée est indispensable. Si le gaz ne s’échappe que par l’écartement, la racine se creuse, et à la fermeture de la soudure circulaire le métal en fusion peut être soufflé. Dimensionner la sortie de sorte qu’il ne se forme qu’une légère surpression.
• Papier d’inertage hydrosoluble : il forme une chambre dans le tube et est éliminé par rinçage ensuite. Garder une distance suffisante du joint, sinon il carbonise. Pour les soudures de fermeture, il existe des boules d’obturation solubles en amidon de maïs.

Pour les tuyauteries, DVS 0937 donne une formule comme premier repère. Elle dépend du diamètre intérieur, de la longueur inertée, du débit de gaz et de l’oxygène résiduel visé.

t [s] = 6 · π · dᵢ² [mm] · l [m] / (400 · Q [l/min]) · k

Le facteur k vaut 5,3 pour 1000 ppm, 7,6 pour 100 ppm, 8,3 pour 50 ppm, 8,6 pour 30 ppm et 10 pour 10 ppm. Il indique combien de fois le volume du tube doit être renouvelé.

Exemple : tube de 50 mm de diamètre intérieur, 2 m de longueur inertée, 10 l/min, objectif 100 ppm : environ 3 minutes et un peu moins de 30 l de gaz.

Pour le calcul : calcul du temps de purge.

La formule est une valeur de départ pour vos propres essais. Seule une mesure montre si l’oxygène résiduel est réellement atteint. En production de série, la procédure éprouvée peut aussi être démontrée sur une pièce d’essai et consignée dans le descriptif de mode opératoire de soudage (DMOS).

Le test au briquet à la sortie de gaz montre seulement que du gaz s’échappe, pas combien d’oxygène se trouve à la racine. Seul un analyseur d’oxygène résiduel est fiable.

• Plage de mesure : l’appareil doit pouvoir mesurer en dessous de 10 ppm.
• Gaz hydrogénés : les capteurs courants à oxyde de zirconium sont influencés par l’hydrogène et nécessitent une commutation. Les capteurs optiques mesurent indépendamment de celui-ci et sans temps de chauffe.
• Point de mesure : aussi près que possible du joint, près de la paroi. Mesurée à la sortie de gaz, la valeur peut être plus élevée, car de l’air entre par des joints encore ouverts.
• Ordre de soudage : dans le sens d’écoulement du gaz, le joint côté entrée du gaz en premier.

Si des couleurs de revenu apparaissent malgré un inertage propre, l’humidité provenant du tuyau en est souvent la cause.

Selon le matériau, les tuyaux laissent diffuser l’humidité et l’oxygène à travers la paroi, même sous pression. Les tuyaux en PVC absorbent beaucoup d’humidité, par exemple un week-end sur un sol d’atelier humide, et la restituent longtemps au gaz. Un bref rinçage n’y change alors rien. Pour des exigences élevées, des tuyaux spéciaux à faible diffusion aident ; des conduites fixes en tube inox sont encore meilleures. Éviter si possible les raccords rapides dans l’alimentation.

L’inertage présente deux dangers : les mélanges inflammables avec les gaz hydrogénés et l’asphyxie.

Hydrogène

• En dessous d’environ 5,5 % de H₂ (gaz de formage) ou 4,2 % de H₂ (argon-hydrogène), le gaz ne peut pas former de mélange inflammable avec l’air. Le gaz de formage 5 (95 % N₂, 5 % H₂) est sûr en ce sens, le gaz de formage 10 ne l’est pas.
• Ne plus brûler le gaz qui s’échappe, mais l’évacuer à l’extérieur par un tuyau.
• Lors de la pré-purge, chasser d’abord l’air avec de l’azote ou de l’argon, puis seulement introduire le gaz hydrogéné. Après le soudage, rincer à l’azote, puis aérer. Ainsi, l’hydrogène ne rencontre jamais l’oxygène de l’air.

Asphyxie

Tous les gaz de protection envers sont inodores, incolores et sans saveur. Le manque d’oxygène ne s’annonce par aucun signe. Aérer lentement les grands réservoirs après le soudage et évacuer le gaz à l’extérieur, pas dans l’atelier. Les tuyauteries raccordées dans lesquelles le gaz s’écoule se remplissent elles aussi avec le temps.

Autres consignes de sécurité au travail : Contrôle et sécurité au travail.

Faut-il toujours inerter en soudage TIG de l’inox ?

Chaque fois que l’envers doit résister à la corrosion et que les couleurs de revenu ne peuvent pas y être éliminées ensuite. Pour des joints ouverts décapés ensuite, l’inertage peut être omis.

Argon ou gaz de formage ?

L’argon convient à tous les matériaux. Grâce à l’hydrogène, le gaz de formage protège mieux contre les couleurs de revenu et est souvent moins cher, mais il ne convient qu’aux aciers austénitiques, aux matériaux à base de nickel et, sous réserve, au duplex.

Quel oxygène résiduel est admissible ?

Ce sont les exigences relatives au joint qui le fixent, par exemple le DMOS ou le client. DVS 0937 donne les durées de pré-purge pour 1000 à 10 ppm.

Suffit-il d’augmenter le débit de gaz ?

En général non. Plus de gaz brasse l’air et inerte souvent moins bien. Mieux vaut un diffuseur, un volume plus petit et le bon sens d’arrivée.

La série va du matériau au joint contrôlé, en passant par le procédé, le gaz et la protection de la racine. Pour une vue d’ensemble, voir Le soudage des aciers inoxydables.

1. Ce qui rend l’acier inoxydable
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5. Gaz de protection
6. Apport de chaleur et température entre passes
7. Préparation du joint et pointage
8. Couleurs de revenu, décapage, passivation
9. Duplex et super-duplex
10. Assembler l’inox et l’acier non allié
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12. Contrôle et sécurité au travail