39 2 2MB
Guide de qualification soudage
Working together for a safer world
2
Guide de qualification soudage
Table des matières Service de qualification de soudage : limiter les risques
2
Table des matières 2 Introduction 3 Modes opératoires de soudage et phases d'approbation
4
Terminologie 5 Domaines de validité 6 Composants du mode opératoire de soudage
7
Propriétés mécaniques 8 Contrôles de soudure avec plaque
9
Normes de soudage 10 Normes EN ISO pour le soudage par fusion
11
Tableau 1. Normes d'accompagnement pour le soudage
12
Exemples de modifications des normes de soudage par les codes de construction
13
Choix d'une éprouvette d'essai 14 Qualifications du mode opératoire de soudage
15
Qualifications du soudeur 16 Tableau 2a. Comparaison des exigences de base des normes EN ISO 15614-1, ASME Sec. IX et AWS D1.1 pour la qualification du mode opératoire de soudage
17
Tableau 2b. Comparaison des exigences de base des normes EN ISO 15614-1, ASME Sec. IX et AWS D1.1 pour la qualification du mode opératoire de soudage
18
Tableau 3. Comparaison des exigences de base des normes EN 287-1, EN ISO 9606-1, ASME Sec. IX et AWS D1.1 pour la qualification du soudeur
19
EN ISO 3834 Exigences de qualité pour le soudage par fusion des matériaux métalliques 20 Service de qualification de soudage : limiter les risques
© 2016 Lloyd’s Register
22
3
Guide de qualification soudage
Introduction La qualification soudage est un élément essentiel pour garantir l'intégrité de la structure et la résistance à la pression des composants et systèmes fabriqués. Le présent guide n'expose pas seulement une présentation des démarches de qualification soudage, il offre également une analyse comparative des exigences des principaux codes de soudage : • ASME IX • EN ISO 15614 • AWS D1.1 • EN 287-1 • EN ISO 9606 - appliqués aux modes opératoires de soudage et aux qualifications des performances de soudage. Ce guide identifie également l'applicabilité des normes de soudage aux différents codes de construction et donne des exemples pour lesquels les normes de soudage sont modifiées par ces codes de construction. De nombreux codes, tels que l'EN 1090-2, l'EN 13445 et l'EN 13480, exigent à présent la conformité avec la norme EN ISO 3834 Exigences de qualité en soudage par fusion des matériaux métalliques. Lloyd’s Register peut vous aider pour la formation et la qualification relative à ces normes.
© 2016 Lloyd’s Register
4
Guide de qualification soudage
Modes opératoires de soudage et phases d'approbation Contrat standard d'application
Développement du mode opératoire
Dessins techniques du projet
Descriptif préliminaire de mode opératoire de soudage
DMOS-P Approbation du mode opératoire
Qualification des modes opératoires de soudage
QMOS
Certificat de qualification du soudeur
Finalisation du mode opératoire
Prolongation de six mois
Descriptif du mode opératoire de soudage
Prolongation de deux ans (EN 9606)
Autorisation de production
Instructions de travail Parties impliquées :
© 2016 Lloyd’s Register
Fabricant
Organisme d’inspection
5
Guide de qualification soudage
Terminologie Terme
Définition
DMOS - Descriptif du mode opératoire de soudage
Instructions qualifiées sur la procédure de réalisation de la soudure
QMOS - Qualification des modes opératoires (ASME) et QMOS - Qualification des modes opératoires de soudage
Registre des paramètres de soudage et des résultats des épreuves
Certificat d'épreuve de qualification des soudeurs et Qualification des soudeurs (ASME)
Registre des résultats des épreuves des soudeurs et domaine de validité
Variable essentielle
Paramètre qui, s'il est modifié hors de sa plage autorisée, exige une requalification
Variable essentielle supplémentaire (ASME)
À traiter comme une variable essentielle lorsqu'un essai de résilience est requis
Variable non essentielle
Paramètre n'exigeant pas de requalification s'il est modifié
© 2016 Lloyd’s Register
6
Guide de qualification soudage
Domaines de validité Composant
Élément
Modes opératoires de soudage
Le domaine de validité du mode opératoire de soudage est limité aux matériaux ayant une composition chimique et des propriétés mécaniques similaires à celles indiquées dans la QMOS. Le soudage respecte un ensemble strict de paramètres pour les variables essentielles enregistrées lors de l'essai QMOS.
Qualifications du soudeur
© 2016 Lloyd’s Register
Le domaine de validité n'est pas aussi restrictif que l'essai du mode opératoire et comporte moins de variables essentielles. Une qualification de soudeur peut couvrir de nombreuses DMOS.
7
Guide de qualification soudage
Composants du mode opératoire de soudage
Type de qualification soudage
Domaine de validité
Matériau de base
Type de matériau de base (groupement) Épaisseur Diamètre (tuyauterie) État de la surface
Procédé de soudage
Type de procédé (Soudage à l'arc, MAG, TIG, SAW, etc.) Paramètres de l'équipement Intensité, tension, vitesse de déplacement Polarité, apport de chaleur
Consommables de soudage
Type de consommable / diamètre du consommable Marque / classification Traitements thermiques / stockage
Type de soudure
Préparation des bords Écartement à la racine, profil de la racine Cintrage et pointage Type de support
Position de soudage
Emplacement, atelier ou sur site Position de soudage (p. ex. 1G, 2G, 3G, etc.) Toute précaution météorologique
Traitements thermiques à chaud
Préchauffage, température entre passes, température de maintien Traitement thermique après soudage (par ex. relâchement de contrainte)
© 2016 Lloyd’s Register
8
Guide de qualification soudage
Propriétés mécaniques
Propriétés mécaniques
Définition
Malléabilité
Capacité d'un matériau à subir une déformation plastique sous une charge statique de tension, sans rupture.
Ductilité
Capacité d'un matériau à subir une déformation plastique sous une charge statique de tension, sans rupture. Élongation et réduction mesurables sur une section transversale.
Ténacité
Capacité d'un matériau à résister à la flexion ou à l'application de contraintes de cisaillement par charge dynamique, sans fracture.
Dureté
Mesure de la résistance superficielle du matériau à une indentation par un autre matériau, par charge statique.
Résistance à la traction
Mesure de la force maximale requise pour rompre une zone transversale d'une barre sous tension.
© 2016 Lloyd’s Register
9
Guide de qualification soudage
Contrôles de soudure avec plaque
Contrôle des propriétés requises
Contrôle de qualité de la soudure
Essais de traction (Joint à soudure transversale, tous métaux soudés)
Essai macro
Essai de ténacité (Charpy, Izod)
Essai de texture d'une soudure d'angle
Essais de dureté (Brinell, Rockwell, Vickers)
Essai de rupture avec entaille d'une soudure bout à bout
Essai de pliage
CND (VT, PT, MT, RT, UT)
CTOD (Propagation de l'ouverture à la pointe de la fissure) Essais de corrosion, Essais HIC et SOHIC
© 2016 Lloyd’s Register
10
Guide de qualification soudage
Normes de soudage Les normes de soudage indiquent les exigences minimales de conformité. Les normes de soudages EN ISO 15614, EN ISO 15613, EN 287-1/EN ISO 9606 et ASME IX sont des normes d'accompagnement et ne doivent être utilisées qu'en cas d'indication spécifique dans un code de construction (tel que les codes PD 5500, EN 13445, ASME VIII Division 1, ASME B31.3, dont les exemples sont détaillés dans le Tableau 1). Ces codes de construction indiquent quand les normes de soudage s'appliquent et peuvent modifier les exigences et domaines de validité des normes de soudage.
© 2016 Lloyd’s Register
11
Guide de qualification soudage
Normes EN ISO pour le soudage par fusion Acier
Aluminium
Groupement de matériaux
CEN ISO/TR 15608, 20172 (Européen), 20173 (États-Unis), 20174 (Japon)
Qualifications du soudeur
EN ISO 9606-1
EN ISO 9606-2
Qualification de l'opérateur de soudage Qualification du mode opératoire de soudage
EN ISO 14732 EN ISO 15614-1
EN ISO 15614-2 et 4
EN ISO 15607, 15610, 15611, 15612, 15613 DMOS
EN ISO 15609-1
Personnel CND
EN ISO 9712
Coordination de soudage
EN ISO 14731 Cuivre
Nickel
Titane et Zirconium
Qualifications du soudeur
EN ISO 9606-3
EN ISO 9606-4
EN ISO 9606-5
Qualification du mode opératoire de soudage
EN ISO 15614-6
EN ISO 15614-1
EN ISO 15614-5
Fonte
Soudage à recouvrement
Tube sur plaque tubulaire
EN ISO 15614-3
EN ISO 15614-7
EN ISO 15614-8
Qualification du mode opératoire de soudage Gestion de la qualité en soudage © 2016 Lloyd’s Register
Série EN ISO 3834
12
Guide de qualification soudage
Tableau 1. Normes d'accompagnement pour le soudage
Applications
Code d'application
Qualification du mode opératoire de soudage
Récipients sous pression
PD 5500
EN ISO 15614
ASME Sec. III NB (Nucléaire) ASME Sec. VIII
ASME Sec. IX
BS 2633 BS 4677 BS 2971
EN ISO 15614 EN ISO 15614 EN ISO 15614-1 (si nécessaire) ASME Sec. IX ASME Sec. IX EN ISO 15614-1 (si nécessaire)
EN 287 EN ISO 9606
Tuyauteries
ASME B31.1 ASME B31.3
Qualification du soudeur EN 287 EN ISO 9606 ASME Sec. IX
ASME Sec. IX
Fabrication structurelle
AWS D1.1 AWS D1.2 AWS D1.6 EN 1090-2 EN 1090-3
AWS D1.1 AWS D1.2 AWS D1.6 EN ISO 15614-1 EN ISO 15614-2
AWS D1.1 AWS D1.2 AWS D1.6 EN 287 EN ISO 9606 BS 4872
Réservoirs de stockage
EN 14015 EN 12285
EN ISO 15614-1, -2 EN ISO 15614-1, -2 ASME Sec. IX
EN 287 EN ISO 9606-2 BS 4872 ASME Sec. IX
API 620/650
© 2016 Lloyd’s Register
13
Guide de qualification soudage
Exemples de modifications des normes de soudage par les codes de construction La clause 5.2.3 du code PD 5500 précise les essais nécessaires pour ce mode opératoire, s'ajoutant à la norme EN ISO 15614. ASME Sec. IX Le code de référence, ASME Sec. VIII Division 1, détaille les exigences de réalisation d'un essai de résilience ainsi que les critères d'acceptation (UG-84(f), UCS-67, UHA-51). Le code ASME Sec. IX contient les règles relatives à la modification des domaines de validité lorsque le mode opératoire doit faire l'objet d'un essai de résilience. Le code UHA-51, relatif aux aciers fortement alliés, exige que le critère d'acceptation soit la dilatation latérale plutôt que les valeurs énergétiques. Il est important de s'assurer que les installations d'essai indiquent correctement les résultats, en respectant ce critère. Le code AWS D1.1 est légèrement différent et inclut des détails et critères de conception s'ajoutant aux critères d'acceptation. Ces exigences peuvent être modifiées par la suite en fonction des exigences réglementaires ou celles du client.
© 2016 Lloyd’s Register
14
Guide de qualification soudage
Choix d'une éprouvette d'essai Toutes les normes de soudage répertoriées utilisent un ensemble d'éprouvettes d'essai standards représentant les applications de production. On cherche généralement à produire des éprouvettes qui reproduisent l'assemblage créé en production afin de les utiliser pour la qualification des modes opératoires de soudage et des opérateurs. Il convient d'être très prudent avant d'adopter cette approche, car, dans de nombreux cas, la configuration choisie ne répond pas aux exigences des normes de soudage et il ne sera alors pas possible d'utiliser cette éprouvette pour la procédure de qualification relative à la norme. Choix d'une éprouvette d'essai de soudure Le choix de l'éprouvette d'essai est particulièrement important si celle-ci doit servir pour une qualification selon deux normes ou plus, car toutes les exigences de chaque norme devront être satisfaites. Cela inclut les types d'éprouvettes requis et l'emplacement de la coupe sur l'éprouvette. Il n'est pas toujours possible de choisir une éprouvette unique susceptible de satisfaire plusieurs codes.
© 2016 Lloyd’s Register
15
Guide de qualification soudage
Qualifications du mode opératoire de soudage Les qualifications du mode opératoire de soudage démontrent que les soudures réalisées en respectant un ensemble de paramètres spécifiques génèrent les propriétés mécaniques requises sur la soudure pour répondre aux exigences de conception des éléments de production. Chaque qualification comporte normalement un domaine de validité pour les paramètres tels que les matériaux, l'épaisseur, l'apport de chaleur et la configuration de l'assemblage. Chaque norme de soudage dispose de sa propre méthode de groupement des matériaux et des consommables de soudage afin de réduire le nombre d'essais requis. Cependant, elles ont toutes des systèmes et des règles différents qui peuvent modifier de façon importante le domaine de validité d'un même paramètre, d'une norme à l'autre.
© 2016 Lloyd’s Register
16
Guide de qualification soudage
Qualifications du soudeur Les qualifications du soudeur suivent une logique similaire aux qualifications des modes opératoires de soudage, avec des domaines de validité basés sur les matériaux, les consommables, les procédés et les positions de soudage. Les épreuves de qualification des soudeurs visent à démontrer les capacités du soudeur à réaliser une soudure solide. Par conséquent, pour un même paramètre, le domaine de validité et les paramètres d'approbation de domaines spécifiques peuvent différer du domaine indiqué dans la qualification du mode opératoire. Chaque norme dispose de ses propres critères, ce qui peut entraîner des différences de domaine importantes entre deux normes pour le même échantillon d'essai.
© 2016 Lloyd’s Register
17
Guide de qualification soudage
Tableau 2a. Comparaison des exigences de base des normes EN ISO 15614-1, ASME Sec. IX et AWS D1.1 pour la qualification du mode opératoire de soudage Éprouvettes d'essais pour la qualification du mode opératoire Type d'éprouvette
EN ISO 15614-1
ASME Sec. IX
AWS D1.1
Soudure bout à bout sur plaque à pleine pénétration
Oui - épaisseur identique
Acceptable
Acceptable
Soudure bout à bout sur plaque avec pénétration partielle
Non acceptable
Acceptable
Non acceptable
Soudure bout à bout sur tube à pleine pénétration
Oui - épaisseur identique
Acceptable
Acceptable*
Soudure bout à bout sur tube avec pénétration partielle
Non acceptable
Acceptable
Non acceptable
Soudure d'angle sur plaque
Acceptable
Plaque de retenue et tube sans pression
Oui + bout à bout pour consommable de soudage
Soudure d'angle sur tube
Acceptable
Plaque de retenue et tube sans pression
Oui + bout à bout pour consommable de soudage
Soudure bout à bout en T à pleine pénétration
Acceptable
Non accepté
Soudure sur chanfrein
*des exigences particulières supplémentaires s'appliquent pour les assemblages en T, en Y et en K.
© 2016 Lloyd’s Register
18
Guide de qualification soudage
Tableau 2b. Comparaison des exigences de base des normes EN ISO 15614-1, ASME Sec. IX et AWS D1.1 pour la qualification du mode opératoire de soudage Soudure des échantillons pour la qualification du mode opératoire Type d'essais de qualification
EN ISO 15614-1
ASME Sec. IX
AWS D1.1
Soudures bout à bout sur plaque et tube Inspection visuelle
Obligatoire
Non spécifié
Obligatoire
CND superficiel (DPI, MPI)
Obligatoire
Non requis
Non requis
CND volumétrique (radiographie/UT)
Obligatoire
Non requis
Obligatoire
Essais de pliage
Obligatoire
Obligatoire
Obligatoire
Essais de traction soudure transversale
Obligatoire
Obligatoire
Obligatoire
Essais de traction toutes les soudures
Non requis
Non requis
ESW et ESG uniquement
Attaque macrographique
Obligatoire
Non requis
Non requis
Essai de dureté
Obligatoire (pour les groupes listés)
Non requis
Non requis
Essais de résilience métal soudé
Obligatoire pour >= 12 métaux de base testés
Si requis par une autre section
Si requis par les documents contractuels
Essais de résilience métal HAZ
Obligatoire pour >= 12 métaux de base testés
Si requis par une autre section
FL+1 et FL+5 si requis par les documents contractuels
Inspection visuelle
Obligatoire
Non spécifié
Obligatoire
CND superficiel (DPI, MPI)
Obligatoire
Non requis
Non requis
Attaque macrographique
Obligatoire
Obligatoire
Obligatoire
Essai de dureté
Obligatoire (pour les groupes listés)
Non requis
Non requis
Soudures d'angle
© 2016 Lloyd’s Register
19
Guide de qualification soudage
Tableau 3. Comparaison des exigences de base des normes EN 287-1, EN ISO 9606-1, ASME Sec. IX et AWS D1.1 pour la qualification du soudeur Exigences d'essai pour la qualification du soudeur Type d'essais de qualification
EN 287-1, EN ISO 9606-1
ASME Sec. IX
AWS D1.1
Soudures bout à bout sur plaque ou tube Inspection visuelle
Obligatoire
Obligatoire
Obligatoire
CND superficiel (DPI, MPI)
Non requis
Non requis
Non requis
CND volumétrique (radiographie/UT)
Obligatoire (a)(b)
Option pour certains procédés
Option sauf pour GMAW-S
Essais de pliage
Obligatoire (a)(b)
Obligatoire ou remplacé par une radiographie
Obligatoire ou remplacé par une radiographie
Essai de fracture
Obligatoire (a)(b)
Non requis
Obligatoire pour les raccords en T, en Y ou en K sur les tubes en caisson
Soudures d'angle sur plaque ou tube Inspection visuelle
Obligatoire
Obligatoire
Oui
CND superficiel (DPI, MPI)
Non requis
Non requis
Non
Essai de pliage
Ne s'applique pas
Essai de fracture
Obligatoire / remplacer par macro
Obligatoire ou remplacer par macro supplémentaire
Obligatoire pour certains
Essai macro
Option
Obligatoire + option supplémentaire
Obligatoire pour certains
(a) Une radiographie ou un essai de pliage ou de fracture doivent être utilisés (b) Lorsque l'essai par radiographie est utilisé, des essais de pliage ou de fracture supplémentaires sont obligatoires pour les procédés de soudage 131, 135, 138 et 311 © 2016 Lloyd’s Register
20
Guide de qualification soudage
EN ISO 3834 Exigences de qualité pour le soudage par fusion des matériaux métalliques Le respect de la norme EN ISO 3834 est à présent obligatoire pour la gestion de la qualité de soudage dans les normes européennes harmonisées pour les produits de construction, les récipients sous pression, les tuyauteries et les chaudières. L'un des éléments principaux de la norme EN ISO 3834 est qu'elle exige du fabricant qu'il démontre les compétences de ses soudeurs. Lloyd’s Register propose une accréditation aux parties 2, 3 et 4 de la norme EN ISO 3834 : • Partie 2 – Exigences de qualité complète • Partie 3 – Exigences de qualité normale • Partie 4 – Exigences de qualité élémentaire Pour obtenir plus d'informations, consultez notre site Web www.lr.org/weldcertification, ou écrivez-nous par e-mail à [email protected].
© 2016 Lloyd’s Register
Lloyd’s Register est un organisme international qui fournit des services commerciaux, techniques et d'ingénierie, détenu à 100 % par la Lloyd’s Register Foundation, une association britannique qui investit dans la recherche et la formation en sciences et ingénierie. Fondée en 1760 en tant que société de classification maritime, LR opère à présent dans de nombreux secteurs de l'énergie. Le Groupe compte plus de 9 000 employés répartis dans 78 pays. LR jouit d'une solide réputation d'intégrité, d'impartialité et d'excellence technique. Grâce à nos services de conseil en gestion des risques et de conformité dans divers domaines techniques, nos clients sont rassurés quant à la sécurité, la fiabilité et la durabilité de leurs équipements et de leurs activités. À travers nos centres technologiques et notre réseau de recherche mondiaux, LR est en première ligne pour comprendre l'application des nouvelles sciences et technologies afin de pérenniser les activités de nos clients. Pour obtenir de l'aide pour la qualification soudage : www.lr.org/welding [email protected]
Aux termes de la présente clause le Groupe Lloyd's Register, ses affiliés et filiales et leurs employés, agents et mandataires respectifs sont individuellement et collectivement désignés "le Lloyd's Register". Le Lloyd's Register n'assume aucune responsabilité et n'est responsable envers quiconque de toute perte, dommage ou dépense causés par toute information ou conseil fourni dans ce document ou d'une toute autre façon, à moins que le destinataire de l'information ou du conseil n'ait signé un contrat avec l'entité du Lloyd's Register concernée en vue de la fourniture de cette information ou de ce conseil et, dans ce cas, toute responsabilité est exclusivement limitée par les termes et conditions dudit contrat.
© 2016 Lloyd’s Register