normes de soudage.pdf

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Ministre de l'cologie, de l'nergie,du Dveloppement durable et de l'Amnagement du territoire

Jean-Michel VIGOConsultant ConstruirAcier

Le soudage

Lexcution des structures

11

Lexcution des structures

EN 1090-2 : Le Soudage

Jean-Michel Vigo Consultant ConstruirAcierJean-Michel Morel CETE de lEst

22

1. Les procds2. Base de choix des procds3. Les produits dapports4. Les dfauts de soudage5. Fissuration froid6. Rglementation 7. Les contrles :

Tles et profils Qualification des modes opratoires de soudage Qualification des soudeurs & oprateurs Contrles non destructifs

Sommaire

33



Sommaire

44

1- Les procds de soudage

- Manuel llectrode enrobe - procd 111 (SMAW)- Semi auto MAG avec fil massif - procd 135 (GMAW)- MAG avec fil fourr & gaz protection - procd 136 (FCAW)

et fils fourr auto protecteur - procd 114 (FCAW)

- Sous flux en poudre lectro conducteur- procd 121( SAW)

- Soudage larc des goujons- procd 783 (stud welding)

55

Le soudage manuel llectrode enrobe (SMAW)

66

Electrode de type basique => meilleures proprits mcaniquesChoix dlectrodes aptes produire un mtal fondu de rsistance suprieure celui du mtal de base et des rsiliences garanties 20C ou 50C

Avantage du procd=> Facilit de mise en uvre toutes positions => Utilisation en atelier et lextrieur=> Excellente qualit des soudures (enrobage basique)

Inconvnient => Faible taux de dpt (ordre du kg/h)

Le soudage manuel llectrode enrobe (SMAW)

77

Le soudage MAG (Metal Activ Gas) avec fil massif (GMAW), avec fil fourr, ou avec fil fourr sans gaz (FCAW)

(CO2 / Ar)

88

MAG (Metal Activ Gas)

Avantages robotisation possible rendement > lectrode enrobe position plat ou verticale montante

Inconvnients qualit insuffisante(rsilience) pour les soudures bout bout multi passes risque de collage protection CO2/argon(travail en plein air dconseill).

Fils fourrs sans gaz (FCAW) contre MAG Taux de dpt suprieur (densit de courant suprieure possible) Risque de collage infrieur Meilleures proprits mcaniques dues une meilleure matrise de la

chimie du mtal fondu grce loptimisation des lments ajouts dans le flux Soudage en extrieur Prix de revient infrieur au MAG malgr produits dapport plus coteux

99

Soudage des raidisseurs laide de robotsMillau-Soudage MAG robotis peigne sur augets-photos Eiffel

1010

Le soudage sous flux en poudre (SAW)

1111

Le soudage sous flux en poudre (SAW)

Avantages

Productivit leve (6 12kg/h) Bancs de soudage mcaniss (PRS, augets) Excellentes proprits mcaniques des soudures (Fil lectrode

massif (dia 2 5 mm)/apport flux)

Inconvnients Usage limit la prfabrication en atelier Limit aux joints plat (angle et bout bout)

1212

Banc SAW PRS (photo Baudin Chteauneuf)

1313

SAW bout bout (photo Baudin Chteauneuf)

1414

Soudage des raidisseurs larc submerg

SAW machine 4 ttes TWINARC

Millau-Soudage SAW robotis augets sur tle-photos Eiffel

1515

Le soudage larc des goujons (stud welding)

Baguerfractaire

tle

1 2 2bis 3

Amorage arc Rglage L arc ForgeageContact

1616

Le soudage larc des goujons (stud welding)

Lautomate commande les 3 phases de la squence de soudage Bague rfractaire confine le mtal fondu et limite loxydation Diamtres goujons 6 22 mm (en gnral 16 22 mm pour

la liaison acier / bton) Productivit remarquable Mais une grande prcision des paramtres mcaniques est

ncessaire pour assurer une bonne qualit de la soudure (rglages dlicats)

1717



Sommaire

1818

Base de choix des procds Les questions se poser

Epaisseur Types de joints

Bout bout pleine pntrationT pntration partielle

angle Niveau de qualit requis(rsilience, duret, compacit)

=> SMAW enrobage basique, FCAW, SAW Risque arrachement lamellaire => squences, nergie En atelier ou en extrieur => +- gaz Accessibilit Quelles positions? Rptitivit => robots Longueur importante => banc SAW(PRS, augets,

caisson) Productivit =>SAW, fil fourr

1919Ponts mtalliques : matriser la commande, lexcution et la gestion NANCY, le 28 avril 2010

Comparaison des taux de dpts thoriques

2020



Sommaire

2121

3. Les produits dapports :

Rglement : proprits de traction & rsilience >= aux mini Mtal de Base (MB)MB : 5 nuances(Re) de 235N/mm2 460 N/mm2 (selon NF EN10025)Produits dapport: 5 nuances (Re) et 7 qualits (KV) (EN-439 Gaz, 440 fils lectrodes sous gaz, 757 EE THLE, 758 FF, 760 Flux SF, ISO 2560 EE)

S235 S275 S355 S420 S460

Symbole 35 38 42 46 50

lectrodes basiques

fils massifs

fils fourrs

E

G

T

Pr.dapport C,Mn

Re N/mm2

Caractristiques de traction

2222

3. Les produits dapports :Caractristique de rsistance la flexion par choc

TempraturesC

Rsiliences Joules

-60 -50 -40 -30 -20 -10 0

27 J 40 J

47

47

47

47

47

47

NLML

NMK2

4712 fil massif

0

345lec. B & f.fourr6

2323



Sommaire

2424

Dfauts volumiques => = DEFAUTS PEU NOCIFS-soufflure-inclusion de laitier-rfractaire(lec.TIG)LEN ISO 5817, associe lEN 1090-2 propose des critres dacceptation US & Radio pour en limiter le nombre (D, C, B, B+).

Dfauts de forme => = ACCENTUENT LEFFET DENTAILLE (amorage fissure fatigue, rupture brutale)-caniveau, trop forte surpaisseur, effondrement, manque de pntration, lEN ISO 5817 applique l EN 1090-2 propose 3 niveaux de qualit D, C, B selon le rle et le niveau de sollicitation de llment dans la structure, ainsi quun niveau plus contraignant B+ (Tableau 17) pour les lments de structure sensibles la fatigue.

4. Les 3 types de dfauts en soudage

Dfauts plans => = DEFAUTS NOCIFS-fissure froid (H2+ martensite+contraintes)-fissure chaud (sgrgation S, P, oxydes)-collage ou manque de fusion (Energie, gomtrie, CO2)

Rdhibitoires

2525



Sommaire

2626

Processus de fissuration dans la zone trempe par le cycle de soudage, sous laction conjugue des contraintes propres et de lhydrogne en provenance de la zone fondue par diffusion.

Sa progression peut durer 24 heures jusqu ce que la concentration dhydrogne qui volue constamment ai suffisamment rgress.

La rduction du risque de fissuration froid passe donc par : Rduction H2: Choix dlectrodes bas hydrogne Rduction des contraintes: Squence de soudage adapte

de faon contourner les effets de bridage, jouer sur nergie de soudage, Re mtal dapport minimiser, jouer sur la conception des assemblages..

Rduction des risques de trempe locale: Choix mtal (privilgier un CEV bas), adapter lnergie de soudage, pr-chauffer voire post-chauffer le joint si ncessaire

5. Fissuration froid : 3 facteurs

2727Ponts mtalliques : matriser la commande, lexcution et la gestion NANCY, le 28 avril 2010

Carbone quivalent max. selon NF EN 10025

2828

IIS doc.IX 646-69

0.250.300.35

0.45

0.50

0.600.700.80

T (C) indicatives pour acierCMn, moduler en fonction :

-nergie de soudage;-niveau de contraintes;-teneur en H2 lectrodes.

5. Fissuration froid : 3 facteurs

2929

1. Les procds2. Base de choix des procds3. Les produits dapports4. Les dfauts de soudage5. Fissuration froid6. Rglementation7. Les contrles :


Sommaire

3030

6. Rglementation Soudage avant EN 1090-2

Fascicule N66 du CCTGExcution des ouvrages de gnie civil ossature en acier

NF-P22 470 (aot 89)Construction mtallique-Assemblages souds-Dispositions constructives et justification des soudures

NF-P22 471(mars 84)Construction mtallique-Assemblages souds-fabrication

NF- EN 288-3(juin 92) DMOS/QMOSNF- P 22 472 (octobre 94) Construction mtalliqueAssemblages souds-QMOS

NF- P 22 473(aot 86) Construction mtalliqueAssemblages souds-CND

NF-EN 287(juin92) Qualification soudeurs & oprateurs

3131

6. Rglementation Soudage EN 1090-2EN 1090-2Exigences techniques pour lexcution des structures en acier

NF-EN 1993 Part 1-8Calcul des structures en acier-Calcul des assemblagesDispositions constructives et justification des soudures

EN ISO 3834 &14554 Exigences de qualit en soudage par fusionEN ISO 15607 Rgles gnrales anciennement EN 288-1EN ISO 15609-1 DMOS anciennement EN288-2EN ISO 15610 Consommables agrsEN ISO 15611 Exprience acquise EN ISO 15612 MOS Standard EN ISO 15613 Essai pralable la productionEN ISO 15614 Epreuves de qualification QMOS anciennement EN288-3EN ISO 14555 DMOS & QMOS goujons

NF-EN 287 Qualification soudeurs NF EN 1418 Qualification des oprateurs

Calcul

Procds de soudage

Soudeurs & oprateurs

Contrles non destructifs

Voir planche suivante

Coordination soudage Si classes Excution EXC2, 3 & 4 => coordinateur qualifi EN ISO 14731

3232

6. Rglementation Soudage EN 1090-2 SuiteEN 1090-2Exigences techniques pour lexcution des structures en acier

Contrles non destructifs

Rfrentiel EN ISO 5817Rgles gnrales EN 12062 (critres de choix mthodes CND)Qualification personnel END EN 473

Visuel Ressuage Magntoscopie Ultrasons Radiographie

EN 970 prEN 1289 prEN 1291 EN 1712 EN 12517Mthodologie

& domaines validit

Choix classe de dfauts tolrs par rapport EN ISO 5817 dans le cas de lEN 1090-2EXC1 Niveau de qualit DEXC2 Niveau de qualit C + D pour caniveau, dbordement, amorage accidentel, retassure.EXC3 Niveau de qualit B Classe 2 selon NF P 22 471EXC4 Niveau de qualit B+ Classe 1 selon NF P 22 471 ( B + exigences complmentaires

Fatigue selon tableau 17 EN 1090-2 )

Critres acceptation des dfauts . EN ISO 5817

3333



Sommaire

3434

7. Les contrles ou oprations desurveillance

Les oprations de surveillance de la construction sont conduites partir dun dossier qualit constructeur ( organisation, procdures, mthodes, instructions, plan de contrle, procdure de traitement des non-conformit, drogations, litiges) et partir dun plan qualitdcrivant de manire chronologique, lobjet (exemple: note de calcul, plans de fabrication, rception des tles, des produits dapport, qualification des modes opratoires de soudage, qualifications des soudeurs, procdures de contrle non destructifs, participation aux Contrles) Ce plan qualit dtaille les oprations de surveillance accomplir ainsique les Points dArrt (PA=avis obligatoire de linspecteur avant de passer ltape suivante) et les documents de rfrences.La surveillance est assure soit par un organisme dinspection dsignpar le matre duvre, soit par le constructeur (ncessit dun MAQ & guide daudit accept par le matre duvre).

3535

Tles et profils


Conformit des produits la marque NF-Acier rfrentiel 2B (ouvrages dartet btiments non courants) en termes dagrments des fournisseurs; Vrification des documents de contrle EN 10204 type 3.1 selon exigences NF EN 10025 ainsi que leur traabilit physique; Sassurer que qualits et nuances/paisseurs sont homognes avec les dispositions de lEurocode 3 et DAN associ, afin de se prmunir des risques de rupture fragile.

S355J2 & K2 p

3636

Qualification des Modes Opratoires de Soudage


Pralable : dfinir les classes dexcution selon NF EN 1090-2 :

Lancien Niveau 1 selon Fasc.66 & NF P22471 joints transversaux tendus (poutres principales et membrures) est assimilable la classe EXC4;Le niveau 2:autres joints est assimilable la classe EXC3;Le niveau 3:accessoires est assimilable la classe EXC2.

QMOS apportent des garanties sur les plans mtallurgiques et proprits mcaniques, sont obligatoires pour les classes EXC4 et 3.

Les modalits dexcution des QMOS sont dfinies par lEN ISO 15614.

Les QMOS font en fin dessai lobjet dun procs verbal PV de rception

3737

7. Les contrles ou oprations de surveillance

Qualification des soudeurs & oprateurs

Les dfauts de forme et certains dfauts de compacit dpendent delhabilit du soudeur ou rglages choisis par loprateur. Leur capacitdoit tre reconnue.

Les soudeurs et oprateurs effectuent donc un assemblage donndans des conditions dfinies par NF-EN 287 pour les soudeurs et NF EN 1418 pour les oprateurs

En fin dessai un certificat de qualification est mis.

3838

Contrles non destructifs (CND)


EN 1090-2Prcise lorganisation des CND et critres dacceptation.Peuvent tre mis en uvre les CND suivants : Visuel, ressuage, magnto, US, radio.

3939


Ressuage

Magntoscopie

liquide pntrant trs fluidenettoyage rvlateur

poudre magntique (suspension)Si dfaut=> rpartition non uniforme

4040


CND : Ultrasons

4141

7. Les contrles ou oprations de surveillanceCND : Radiographie

Diffrence de pouvoir absorbant rayon X ou gamma mtal/dfaut =>Densit> =>blanc sur noir, densit< => noir sur blanc

4242



EN 1090-2Prcise lorganisation des CND et critres dacceptation.Peuvent tre mis en uvre les CND suivants : Visuel, ressuage, magnto, US, radio.

Le contrle Visuel est systmatique 100 % (si dfaut obligation dexcuter un ressuage ou magntoscopie)

Les autres CND sont mettre en uvre de faon statistique selon 12.4.2.2 Tableau 24 :Ce tableau prcise ltendue des CND en fonction des types de soudures,

types de sollicitations et classes dexcution. Ex: 100% US ou radio pour assemblage EXC4 bout bout fortement sollicit(raboutage semelles) et 10% ressuage ou magnto pour les soudures dangle longitudinales EXC4 (me / semelles).

Les critres dacceptation des dfauts des soudures sont dfinis par 7.6 qui rfrent EN ISO 5817

4343



Les critres dacceptation des dfauts des soudures sont dfinis par

7.6 qui rfre EN ISO 5817 :

EXC1: niveau de qualit D

EXC2: niveau de qualit C en gnral sauf D pour caniveau, dbordement, amorage accidentel, retassure de cratre.

EXC3: niveau de qualit B

EXC4: niveau de qualit B+ exigences complmentaires selon tableau 17 afin de se prmunir des risques dendommagement par fatigue

4444

8.Conclusion

Les volutions des procds de soudage, des aciers de construction, et des produits dapport ont facilit la mise en uvre du soudage dans la construction mtallique, notamment pour les aciers haute limite lastique.

Les contraintes des normes et rglements tant europens que particuliers dapplication nationale doivent tre perues comme une aide pour atteindre la qualit ncessaire la prennit des ouvrages. Celles-ci ont volues ces dernires annes de faon simplifier la vie de lensemble des acteurs.

4545

Merci pour votre attention

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