Les défauts de soudure courants : types, causes et détection couvre les discontinuités qui se forment dans les soudures par fusion, pourquoi elles surviennent et comment chacune est détectée avant de provoquer une défaillance en service. Toute soudure contient des discontinuités. Ce qui importe, c'est de savoir si leur type, leur taille et leur emplacement dépassent les limites d'acceptation du code applicable.
La norme ISO 6520-1 regroupe les imperfections de soudure en six familles: fissures (groupe 100), cavités incluant la porosité (200), inclusions solides telles que les scories (300), manque de fusion et de pénétration (400), forme imparfaite comme la sous-coupure (500) et imperfections diverses (600).
Cette classification correspond directement au comportement d'un défaut et à la manière dont il est détecté. Les défauts volumétriques arrondis, comme les pores gazeux, tolèrent beaucoup plus de contraintes que les défauts plans et tranchants, tels que les fissures ou le manque de fusion.
La distinction la plus utile pour choisir une méthode d'inspection est de savoir si un défaut rompt la surface ou reste enfoui dans le volume de la soudure.
Les défauts de surface tels que la sous-coupure, les fissures de surface et la porosité de surface sont détectés par des méthodes visuelles, par ressuage (pénétrant) ou par particules magnétiques. Les défauts volumétriques comme la porosité interne, les scories et la pénétration incomplète nécessitent un contrôle radiographique ou par ultrasons.
Les défauts plans, tels que le manque de fusion et les fissures, sont les plus dangereux et les plus difficiles à détecter, car une fissure étroite mal alignée avec un faisceau radiographique peut passer totalement inaperçue.
La porosité est du gaz emprisonné lors de la solidification, généralement dû à l'humidité, à des contaminations ou à une perte de gaz de protection. C'est un défaut volumétrique et arrondi, donc comparativement bénin, mais une porosité groupée ou linéaire peut néanmoins être rejetée.
Les inclusions de scories sont des résidus non métalliques laissés lorsqu'une scorie d'une passe n'est pas nettoyée avant le dépôt du cordon suivant. Les deux sont détectés de manière fiable par radiographie, qui les montre comme des taches foncées ou des ombres allongées.
Le manque de fusion survient lorsque le métal d'apport ne se mélange pas au métal de base ou à une passe précédente, généralement par apport de chaleur insuffisant, vitesse de déplacement trop élevée ou mauvais angle de torche.
La pénétration incomplète est le fait de ne pas remplir la racine du joint, provoquée par un écart de racine trop faible, un courant trop faible ou une face de racine excessive. Les deux sont des défauts plans qui réduisent la section porteuse, ils sont donc structurellement graves.
Le contrôle par ultrasons les détecte bien car le faisceau sonore se réfléchit fortement sur l'interface plane non fusionnée.
La sous-coupure est un sillon fondu dans le métal de base au talon de la soudure qui n'est pas rempli, causé par un courant excessif, un arc trop long ou un mauvais angle d'électrode. C'est un défaut de surface et un concentrateur de contraintes, il est donc strictement limité sur les assemblages sollicités en fatigue.
Les projections, gouttelettes éjectées autour du cordon, sont cosmétiques mais peuvent masquer de vrais défauts. Les deux sont détectés par un examen visuel systématique. Un programme structuré d'inspection de soudure commence par une acceptation visuelle avant d'appliquer toute méthode volumétrique.
Les fissures sont le défaut le moins tolérable car elles sont tranchantes, planes et se propagent souvent en service. Les fissures à chaud se forment pendant la solidification lorsque des films de faible point de fusion de soufre ou de phosphore se ségrègent aux joints de grain sous contrainte de retrait.
Les fissures à froid, aussi appelées fissuration retardée ou assistée par l'hydrogène, nécessitent la réunion de trois facteurs: hydrogène diffusible provenant de l'humidité ou de contaminations, une microstructure dure et sensible dans la zone affectée par la chaleur, et une contrainte de traction.
Elles peuvent apparaître des heures après le soudage, c'est pourquoi, sur les aciers à haute résistance, l'inspection d'acceptation est souvent retardée jusqu'à 48 heures. La maîtrise passe par des consommables secs, un préchauffage correct et des procédés à faible teneur en hydrogène.
Une discontinuité ne devient un défaut que lorsqu'elle dépasse les limites d'un code. La norme ISO 5817 définit les niveaux de qualité B, C et D (B étant le plus strict) pour les soudures d'acier, et les fissures, le manque de fusion et la pénétration incomplète ne sont acceptés à aucun de ces niveaux. Les codes structurels tels que l'AWS D1.1 fixent leurs propres critères d'acceptation pour les soudures de production, tandis que la section IX du code ASME BPVC régit la qualification des procédés de soudage et des soudeurs plutôt que les limites d'acceptation en service. Le même petit pore peut être accepté au niveau D mais rejeté au niveau B. Le tableau ci‑dessous relie chaque défaut à sa cause habituelle et à la méthode qui le détecte.
| Défaut | Cause typique | Méthode de détection principale |
|---|---|---|
| Porosité | Gaz piégé, humidité, perte de gaz de protection | Contrôle radiographique ; visuel si en surface |
| Inclusion de scories | Scories non nettoyées entre les passes | Contrôles radiographiques et par ultrasons |
| Manque de fusion | Apport de chaleur insuffisant, mauvaise technique | Contrôle par ultrasons (plan) |
| Pénétration incomplète | Racine étroite, courant faible, progression trop rapide | Contrôles radiographiques et par ultrasons |
| Sous-coupure | Courant excessif, arc trop long, mauvais angle | Examen visuel |
| Fissure à chaud (de solidification) | Ségrégation de soufre ou de phosphore, contraintes de retenue au retrait | Ultrasons ; ressuage ou particules magnétiques si en surface |
| Fissure froide (à l'hydrogène) | Hydrogène diffusible, zone affectée par la chaleur dure, contraintes | Ultrasons ; contrôle par particules magnétiques retardé |
Les fissures de surface dans les aciers ferromagnétiques sont rapidement détectées par contrôle par particules magnétiques , tandis que les défauts volumétriques enfouis sont documentés par contrôle radiographique . Enregistrer ces résultats d'inspection, décisions d'acceptation et soudures de réparation pour chaque actif est plus simple dans un système de maintenance unique.
Réservez une démonstration Fabrico pour voir comment l'historique des inspections de soudure peut être consigné aux côtés des dossiers d'équipement.
Une discontinuité est toute interruption de la structure normale d'une soudure. Elle ne devient un défaut que lorsqu'elle dépasse les critères d'acceptation du code ou de la spécification en vigueur.
Les fissures et le manque de fusion sont les plus graves car ce sont des défauts plans et tranchants qui réduisent la section porteuse tout en servant de points d'amorçage de fissure. Les fissures à froid par hydrogène sont particulièrement insidieuses car elles peuvent apparaître des heures après le refroidissement de la soudure.
Le manque de fusion est un défaut plan et étroit. La radiographie repose sur une variation d'épaisseur le long du trajet du faisceau ; un défaut plat mal aligné par rapport au faisceau peut donc être invisible. Un faisceau ultrasonore se réfléchit fortement sur la face plane non fusionnée, ce qui rend les ultrasons bien plus fiables pour les défauts plans.
Maîtrisez les trois facteurs contributifs : maintenez l'hydrogène diffusible à faible niveau en utilisant des consommables secs et à faible teneur en hydrogène et en nettoyant les assemblages ; appliquez le préchauffage et la température d'entre-passe corrects pour ralentir le refroidissement et assouplir la zone affectée par la chaleur ; et réduisez les contraintes résiduelles par la conception du joint et la séquence de soudage.
Connexion
Blog
