Guide de Qualification Soudage [PDF]

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Guide de qualification soudage

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Guide de qualification soudage

Table des matières Service de qualification de soudage : limiter les risques

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Table des matières 2 Introduction 3 Modes opératoires de soudage et phases d'approbation

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Terminologie 5 Domaines de validité 6 Composants du mode opératoire de soudage

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Propriétés mécaniques 8 Contrôles de soudure avec plaque

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Normes de soudage 10 Normes EN ISO pour le soudage par fusion

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Tableau 1. Normes d'accompagnement pour le soudage

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Exemples de modifications des normes de soudage par les codes de construction

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Choix d'une éprouvette d'essai 14 Qualifications du mode opératoire de soudage

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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

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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

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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

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EN ISO 3834 Exigences de qualité pour le soudage par fusion des matériaux métalliques 20 Service de qualification de soudage : limiter les risques

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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.

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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 :

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Fabricant

Organisme d’inspection

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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

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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

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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.

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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)

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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.

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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

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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.

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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

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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

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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.

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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.

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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.

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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.

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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.

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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

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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

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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].

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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.

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