5 étapes pour coder avec succès le soudage

La fabrication métallique comporte de nombreuses pièces mobiles. Plus un projet devient complexe, plus il comporte d'éléments mobiles, incorporant une variété de métiers spécialisés et de professionnels : mécanique, revêtement, concepteurs, ingénieurs, architectes. Le nombre de variables qui doivent être prises en compte pour réaliser un projet de fabrication réussi, structurellement sain et sûr peut être vraiment époustouflant.

Selon Paul Cameron, c'est exactement la raison pour laquelle des codes de soudage existent. "Avoir la documentation correcte pour sauvegarder votre soudage aide à protéger le fabricant", a-t-il déclaré. "Lorsque vous effectuez un travail au niveau du code, si quelque chose ne va vraiment pas avec un composant soudé, les gens viendront dans votre atelier de soudure pour savoir comment la panne s'est produite. Ils pourraient découvrir qu'ils ne savent pas comment vous avez soudé un certain composant, car vous n'avez pas de procédures de soudage documentées. Toute cette documentation protège le fabricant lorsque les choses tournent mal. " Cela s'applique à n'importe quel code, qu'il provienne de l'American Welding Society (AWS), de l'American Society of Mechanical Engineers (ASME), de l'American Petroleum Institute (API) ou d'ailleurs.

Cameron parle d'expérience. Il est inspecteur de soudage certifié (CWI) et technicien d'essais non destructifs chez Braun Intertec Corp., Rochester, Minnesota. Il parcourt le pays et audite les opérations, grandes et petites, pour s'assurer que la qualité des soudures est maintenue et, surtout, que les exigences énoncées par le code de soudage sont satisfaites. Alors, que peuvent faire les responsables d'atelier pour s'assurer que leur opération de soudage au niveau du code est protégée ? Cameron a détaillé cinq étapes essentielles.

Cameron a rappelé une récente visite d'atelier où les soudeurs ont reçu des emplois avec la documentation typique. Les documents semblaient complets, mais une spécification posait problème. Il exigeait que lorsque les travailleurs soudent une nuance spécifique (dans ce cas, A992 Grade 65), ils utilisent une électrode 80-KSI spécifique. Les responsables d'ateliers de soudure pensaient que l'exigence était raisonnable, alors ils ont envoyé ces documents avec le travail à l'étage, et c'est tout. Le problème était que, comme les soudeurs recevaient poutre après poutre pour ce projet, ils n'avaient aucun moyen de savoir quelle qualité de matériau ils soudaient réellement.

"L'opération devait mettre en place un moyen permettant aux soudeurs d'identifier le matériau", a déclaré Cameron.

Les soudeurs de cet atelier de fabrication parlaient plusieurs langues, les responsables ne voulaient donc pas se fier à une identification écrite. Ils ne voulaient pas non plus que l'identification tombe lorsque le faisceau se déplaçait sur le sol de l'usine. La boutique a opté pour une solution simple. Au quai de réception, les travailleurs ont vérifié le grade et peint à la bombe une marque orange sur le matériau de grade 65. Lorsque les soudeurs ont vu de la peinture en aérosol orange, ils savaient qu'ils devaient utiliser une électrode spécifique.

Cameron a précisé que les meilleures pratiques de communication s'appliquent à chaque opération de soudage, pas seulement à celles qui effectuent des travaux au niveau du code. Sans ces fondamentaux de la communication, un atelier de soudure aura du mal à réussir, même s'il emploie des soudeurs de toutes les qualifications sous le soleil.

"Tant d'ateliers de soudure disent qu'ils ont des soudeurs certifiés, mais ce n'est vraiment pas le cas", a déclaré Cameron. "Ils n'essaient de tromper personne; ils ne savent tout simplement pas ce que le terme signifie."

Un "soudeur certifié" doit être certifié non pas par l'employeur du soudeur mais par un tiers. Quelle que soit l'origine de la certification, les soudeurs doivent satisfaire aux exigences et le tiers fournit des documents pour le prouver.

"De plus, l'industrie a différentes certifications pour des codes, des positions, des diamètres de tuyaux, des épaisseurs de matériaux spécifiques", a ajouté Cameron. "Il y a beaucoup de détails. Si vous dites que vous êtes un soudeur certifié, je sais que vous êtes certifié dans tout ce que la documentation tierce me dit que vous pouvez faire. Mais pouvez-vous souder ce que j'ai besoin de vous pour souder ? Si ce n'est pas dans cette documentation, je ne sais vraiment pas. Peut-être que vous êtes certifié en soudage à l'arc sous protection [SMAW, ou bâton], mais le travail nécessite un soudage à l'arc avec fil fourré [FCAW]. "

Les joints biseautés évasés sont courants dans la fabrication structurelle. Mais pour un travail au niveau du code, les soudeurs doivent être qualifiés pour souder cette géométrie de joint.

La grande majorité des soudeurs au niveau du code en Amérique du Nord ne sont pas certifiés par un tiers. Ce sont plutôt des "soudeurs qualifiés". C'est-à-dire que leur employeur ou leur syndicat les teste et les qualifie pour effectuer des processus, des positions et des épaisseurs spécifiques, tels que déterminés par le code de soudage requis dans les documents contractuels.

Le jargon peut prêter à confusion et peut rendre les documents contractuels imprécis. "Je vois souvent des documents contractuels indiquant que le travail doit être effectué par des soudeurs certifiés AWS D1.1. S'ils le voulaient bien, ce serait une proposition coûteuse. Presque toujours, ils veulent dire qu'ils veulent des soudeurs qualifiés AWS D1.1."

"Je suis souvent appelé dans un atelier de soudure pour le mettre au code", a déclaré Cameron. "J'entends des choses comme : 'Mon client n'a jamais demandé de procédure de soudage auparavant, et maintenant il en veut une. Qu'est-ce que ça donne ?' Je demande alors : "Eh bien, quel code le client a-t-il spécifié dans les documents contractuels ? Soudez-vous à AWS D1.1, ou peut-être D1.3 ?" Ensuite, ils me disent qu'ils n'ont pas de copie du code."

Cameron revient ensuite aux documents contractuels et voit la phrase : "Soudage selon AWS D1.1, révision actuelle".

"Cela signifie que tout doit être conforme à ce code", a déclaré Cameron, "et je veux dire tout. Cela comprend le dossier de test de qualification du soudeur (WQTR), le dossier de qualification de la procédure (PQR) et la spécification de la procédure de soudage (WPS). "

Dans les codes de soudage courants comme AWS D1.1 et autres, un enregistrement de qualification de procédure (PQR) doit prendre en charge une spécification de procédure de soudage (WPS).

Comme l'a expliqué Cameron, un WPS peut utiliser un PQR qui a été développé, testé et qui s'est avéré être un processus solide. C'est très spécifique, impliquant un processus de soudage particulier, un consommable, une vitesse d'alimentation en fil, une tension, un courant, une vitesse de déplacement de chaque passe de soudure, etc.

Le PQR montre les spécificités du test de soudure et les résultats d'inspection qui en découlent, tels que les résultats des tests destructifs et non destructifs des coupons de test. "Nous testons pour nous assurer que la soudure répond à la résistance à la traction ultime minimale du matériau de base", a déclaré Cameron. Le WPS est écrit à l'aide des données de test du PQR, donnant au soudeur une plage pour les paramètres enregistrés dans le PQR (comme ± 10% de l'alimentation en fil du PQR, ± 7% de la tension, de la course, etc.).

Alternativement, le WPS peut être considéré comme préqualifié. Comment savoir si un emploi peut utiliser un WPS préqualifié ? "Cela dépend du code", a déclaré Cameron, "et chaque code vous donne des paramètres spécifiques à suivre. Par exemple, une procédure ne peut être préqualifiée que si vous utilisez un matériau spécifique, soudant dans une position spécifique, une géométrie de joint de soudure spécifique, à ces positions, progressions, courants et tensions. Si vous restez dans tous ces paramètres, vous pouvez écrire un WPS sans tester pour un PQR. Mais si un paramètre est en dehors [ce que le code spécifie pour un WPS préqualifié], vous devez faire un test physique. "

Un atelier peut avoir des soudeurs incroyablement talentueux, formés et testés pour répondre aux normes élevées de l'entreprise. La formation et les tests de soudage spécifiques à l'entreprise peuvent être une excellente chose. Mais ils ne protègent toujours pas une opération de soudage si ces tests de soudeur ne satisfont pas au code et suivent un WPS spécifique.

Si un WPS ne peut pas être préqualifié, il a besoin d'un PQR basé sur un test physique, comme un test de pliage.

"Les entreprises qui effectuent des tests de soudure oublient souvent que, pour effectuer le soudage spécifique [au niveau du code] demandé par le client, nos codes nécessitent des tests très spécifiques. Il peut s'agir d'un test de joint bout à bout sur une plaque de 3/8 ou 1 pouce, ou un tuyau de 12 pouces", a déclaré Cameron. "Tout d'abord, les soudeurs devraient le faire dans un poste spécifique. Une fois qu'ils ont réussi le test dans ce poste, ils ne sont autorisés à souder que dans les postes qualifiés. Mais ils ne seraient pas qualifiés pour souder dans d'autres postes que le test particulier n'a pas qualifiés. "

Les soudeurs peuvent réussir ce test de soudure sur rainure horizontale sur une plaque de 3/8 po d'épaisseur. "J'entre ensuite dans l'atelier et je les trouve en train de souder en position verticale vers le bas. Cela ne serait pas autorisé", a déclaré Cameron. "Il est facile de faire une soudure qui a l'air bien dans cette position, mais vous n'obtiendrez peut-être pas la qualité que vous souhaitez." Très souvent, il effectue un test destructif sur une belle soudure réalisée en position verticale vers le bas - "et j'obtiens un échec de soudure après échec après échec".

La gravité rend la position de soudage verticale descendante trompeuse. Le métal en fusion se déplace rapidement vers le bas, ce qui signifie que le pistolet de soudage doit également se déplacer rapidement. "Beaucoup de gens ne le font pas correctement", a déclaré Cameron. "Ils le font lentement, et ils commencent à utiliser le pistolet de soudage comme un pistolet à calfeutrer, en appliquant des couches mais en ne fusionnant en aucune façon avec la passe précédente."

Cameron voit des problèmes de qualification de soudeur similaires en ce qui concerne l'épaisseur du matériau. Si un soudeur est qualifié selon AWS D1.1, c'est très bien, mais cela signifie également qu'il ne peut souder qu'une plage d'épaisseur spécifique, à partir de 0,125 pouce. "Ensuite, vous entrez dans l'atelier de soudure et voyez ces soudeurs [effectuer un travail au niveau du code] sur des tôles de calibre 12 et 16."

Si les soudeurs doivent effectuer un soudage au niveau du code sur un matériau plus fin, "ils doivent être qualifiés selon AWS D1.3, qui est le code structurel pour la tôlerie". Cameron a ajouté que, idéalement, cela devrait être précisé dans les documents contractuels.

Un autre problème courant de qualification des soudeurs concerne la géométrie du joint de soudure. Comme l'a expliqué Cameron, "Disons qu'un soudeur est qualifié pour souder sur des soudures sur chanfrein en position plate, ainsi que des soudures d'angle en position plate et horizontale. Cela englobe une bonne partie de ce qui se fait dans un atelier de fabrication typique."

C'est formidable, mais vous voyez ensuite un ouvrier souder un morceau de tube carré. Le tube est sur le côté, parallèle à la plaque de base en dessous. Ce tube carré a des coins arrondis, ce qui produit une géométrie de joint de soudure à rainure biseautée évasée entre la plaque et le tube. "J'entre souvent dans le magasin et je vois ça", a déclaré Cameron. "Les personnes qui les soudent très souvent ne sont pas qualifiées pour ce poste."

Dernier point de Cameron sur la qualification des soudeurs : n'oubliez pas le journal de continuité. "Lorsque vous réussissez un test de qualification de soudeur, ce test est généralement valable pour l'éternité tant que vous continuez à souder avec ce procédé ou que vous ne passez jamais plus de six mois sans souder avec ce procédé."

Considérez quelqu'un qui passe de l'atelier, où il a effectué le soudage à l'arc sous gaz et métal (GMAW), au terrain, où il utilise exclusivement SMAW. Il retourne ensuite au travail à l'usine plus de six mois plus tard. Cette personne devrait être requalifiée.

"Cela peut être un simple record", a déclaré Cameron. "Vous n'avez pas besoin de le rendre plus compliqué que nécessaire. Dans le passé, j'ai utilisé une feuille de calcul simple, avec le nom des soudeurs sur un axe et le procédé de soudage sur l'autre - GMAW, FCAW, soudage à l'arc sous gaz tungstène, etc."

Tous les cinq mois, il se rendait sur le sol pour vérifier que chaque soudeur effectuait des processus pour lesquels il était qualifié, puis enregistrait la date. Il l'imprimait, le signait et le numérisait au format PDF et le classait électroniquement, de sorte qu'il pouvait y accéder en quelques clics de souris.

Pensez à un travail de soudage au niveau du code comme un tabouret à trois pieds, avec les exigences du client comme siège. Une jambe est le PQR, qui qualifie la procédure. L'autre est le WPS, qui instruit le soudeur. La dernière étape est le WQTR.

Considérez le journal de continuité comme le sol. Cela prouve que tous les soudeurs restent qualifiés. Si le sol n'est pas solide (c'est-à-dire que le journal de continuité est incomplet ou inexistant), l'ensemble du tabouret devient instable.

Tant de travailleurs qui entrent dans la fabrication de métaux apprennent via les connaissances tribales. Demandez à un opérateur de presse plieuse, à un opérateur de machine de découpe au plasma ou à un certain nombre d'autres spécialistes de la fabrication et ils vous diront probablement qu'ils ont appris par la pratique, soit par eux-mêmes, soit en suivant quelqu'un avec plus d'expérience. Les techniques spécifiques ne sont pas écrites.

Les soudeurs apprennent aussi en faisant, mais lorsqu'il s'agit de travail au niveau du code, ces processus sont bien documentés. Les CWI et les directeurs de soudage lisant les livres de codes connaissent également la nomenclature conçue pour minimiser l'ambiguïté. L'ambiguïté peut faire des ravages dans les grands projets de construction et industriels, et certains sont si complexes qu'il est impossible d'éliminer toute ambiguïté en amont et en aval de la chaîne d'approvisionnement. L'inattendu doit arriver parfois. Mais comme l'a expliqué Cameron, si l'atelier de soudure respecte ses documents contractuels et, surtout, la version actuelle des codes de soudage, il est protégé.

"Si vous avez la trace écrite que les codes exigent pour soutenir le travail de qualité que vous effectuez et que vous produisez un travail de qualité avec des résultats d'inspection documentés, vous avez protégé votre opération de soudage", a déclaré Cameron. "C'est pourquoi les codes de soudage sont là."

Paul Cameron, CWI, est un inspecteur de soudure et NDE niveau II, Braun Intertec, Rochester, Minn. Il est également membre du comité de révision éditoriale de The WELDER. The WELDER est une publication sœur de The FABRICATOR.