Qu'est-ce qu'un test de qualité de soudure ? - 10 défauts de soudure courants

Tests de qualité des soudures

Pour assurer la performance satisfaisante d'une structure soudée, la qualité des soudures doit être déterminée par des procédures d'essai adéquates. Par conséquent, ils sont soumis à des tests d'épreuve dans des conditions identiques ou plus sévères que celles rencontrées par les structures soudées sur le terrain.

Cette page contient des conseils d'inspection visuelle. Les pages suivantes contiennent des méthodes d'inspection pour les tests GMAW et physiques des soudures.

Ces tests révèlent des sections faibles ou défectueuses qui peuvent être corrigées avant que le matériau ne soit libéré pour une utilisation sur le terrain. Les tests déterminent également la conception de soudage appropriée pour l'équipement de munitions et préviennent les blessures et les inconvénients pour le personnel.

NDT fait référence aux essais non destructifs. Il s'agit d'une approche de test qui consiste à évaluer la soudure sans causer de dommages. Cela permet d'économiser du temps et de l'argent, notamment en utilisant l'inspection visuelle à distance (RVI), les rayons X, les tests par ultrasons et les tests de pénétration de liquide.

Dans la plupart des soudures, la qualité est testée en fonction de la fonction à laquelle elle est destinée. Si vous fixez une pièce sur une machine, si la machine fonctionne correctement, la soudure est souvent considérée comme correcte. Il existe plusieurs façons de déterminer si une soudure est correcte :

• Diffusion : Le matériau de soudure est réparti de manière égale entre les deux matériaux qui ont été assemblés.
• Déchet : La soudure est exempte de déchets tels que les scories. Le laitier après refroidissement doit se décoller du projet. Il devrait s'enlever facilement. Dans le soudage MIG, tout résidu du gaz de protection doit également être éliminé sans problème. TIG, étant le processus le plus propre, devrait également être sans déchets. En Tig, si vous voyez des déchets, cela signifie généralement que le matériau à souder n'a pas été nettoyé à fond.
• Porosité : La surface de la soudure ne doit présenter aucune irrégularité ni aucun trou poreux (appelé porosité). Les trous contribuent à la faiblesse. Si vous voyez des trous, cela indique généralement que le métal de base était sale ou avait un revêtement d'oxyde. Si vous utilisez MIG ou Tig, la porosité indique que plus de gaz de protection est nécessaire lors du soudage. La porosité des soudures en aluminium est un indicateur clé d'une utilisation insuffisante de gaz.
• Étanchéité : Si le joint n'est pas serré, cela indique un problème de soudure. En soudage oxyacétylénique, si l'on utilise un soudage autogène, où il n'y a pas de matériau d'apport, la soudure doit être étanche. Idem pour le soudage autogène Tig. L'espace n'est pas aussi critique dans d'autres types de soudures car tout espace est rempli par le matériau de remplissage. Cela dit, les lacunes indiquent généralement un problème de qualité potentiel.
• Étanche : Si vous réparez un article qui contient du liquide, une fuite est un moyen infaillible (et évident) de voir qu'il y a un problème. Idem pour quelque chose qui contiendra un gaz. Une méthode de test consiste à utiliser des bulles de savon pour vérifier les problèmes (peut être facilement appliquée avec un vaporisateur.
• Force : La plupart des soudures doivent démontrer la résistance requise. Une façon d'assurer une bonne résistance est de commencer avec un métal d'apport et une électrode qui sont supérieurs à vos exigences de résistance.

D'autres vérifications utilisant des méthodes visuelles comprennent des vérifications avant (face de racine, espace, angle de biseau, ajustement du joint), pendant (taux de consommation d'électrode, flux de métal, son d'arc et lumière) et après le soudage (contre-dépouille, problème de fusion de racine, trous d'épingle, excès éclaboussures, cotes de soudure).

Inspection visuelle (VT)

L'inspection visuelle est un processus de contrôle de la qualité des soudures par essai non destructif (END) dans lequel une soudure est examinée à l'œil nu pour déterminer les discontinuités de surface. C'est la méthode la plus courante de test de la qualité des soudures.

Avantages des tests de qualité de soudure non destructifs :

• Peu coûteux (généralement uniquement les frais de main-d'œuvre)
• Équipement à faible coût
• Aucune exigence d'alimentation
• Identification rapide des défauts et des coûts de réparation en aval en raison de problèmes qui n'ont pas été détectés à temps

Inconvénients :

• Formation d'inspecteur nécessaire
• Bonne vue requise ou vue corrigée à 20/40
• Peut manquer des défauts internes
• Le rapport doit être enregistré par l'inspecteur
• Ouvert à l'erreur humaine

Étapes de test visuel de la qualité de la soudure

Pratiquer et développer des procédures pour une application cohérente de l'approche

1. Inspecter les matériaux avant de souder
2. Test de qualité de soudage lors du soudage
3. Inspection lorsque la soudure est terminée
4. Marquer les problèmes et réparer la soudure

Inspection visuelle pendant le soudage

• Vérifiez la taille, le type et le stockage des électrodes (les électrodes à faible teneur en hydrogène sont conservées dans un four de stabilisation)
• Surveiller le passage de la racine pour la sensibilité à la fissuration
• Inspectez chaque passe de soudure. Recherchez la contre-dépouille et le contour requis. Assurez-vous que la soudure est correctement nettoyée entre chaque passe.
• Vérifier les cratères qui doivent être remplis
• Vérifiez la séquence et la taille des soudures. Les jauges sont utilisées pour vérifier la taille.

Inspection après soudage

• Vérifier la soudure par rapport au code et aux normes
• Vérifiez la taille avec des jauges et des impressions
• Vérifiez la finition et le contour
• Vérifiez les fissures par rapport aux normes
• Recherchez les chevauchements
• Vérifiez la contre-dépouille
• Déterminer si les éclaboussures sont à des niveaux acceptables

10 défauts de soudage courants que vous devez connaître

Que sont les défauts de soudure ?

Les défauts de soudage peuvent être définis comme les irrégularités formées dans le métal de soudure donné en raison d'un mauvais processus de soudage ou de modèles de soudage incorrects, etc. Le défaut peut différer de la forme, de la taille et de la qualité souhaitées du cordon de soudure.

Les défauts de soudage peuvent se produire à l'extérieur ou à l'intérieur du métal fondu. Certains des défauts peuvent être autorisés si les défauts sont inférieurs aux limites autorisées, mais d'autres défauts tels que les fissures ne sont jamais acceptés.

L'ingénierie a toujours reconnu l'existence d'imperfections et travaillé avec des tolérances. La tolérance est le terme qui définit le degré d'acceptation avant l'imperfection. Ainsi, toute tolérance ne doit être définie que pour une certaine application, processus et matériau utilisé.

Les imperfections sont connues comme toute différence concernant le projet de la structure. Ils sont inévitables en ingénierie, mais tous ne doivent pas être traités comme inacceptables.

Que sont les discontinuités de soudure ?

La discontinuité est une interruption dans la structure physique typique d'un matériau qui modifie brusquement ses propriétés. Ainsi, la simple variation de propriétés ne caractérise pas une discontinuité. Cependant, seules les discontinuités qui dépassent la limite de tolérance doivent être considérées comme des défauts de soudure.

Ainsi, une soudure présentant une fissure particulière peut être considérée comme approuvée ou non approuvée pour différentes applications.

Types de défauts de soudage

Maintenant que vous savez comment révéler les défauts de soudure, nous allons apprendre à identifier à quel type de défaut de soudure nous avons affaire. Chacun a ses propres caractéristiques et nécessite une approche de réparation différente.

• Absence de fusion ou fusion incomplète
• Coupe dégagée
• Inclusions de scories
• Éclaboussures
• Fissures
• Porosité
• Chevauchement
• Déformation
• Graver

1. Absence de pénétration ou pénétration incomplète

La pénétration incomplète se produit lorsque la racine du cordon de soudure n'atteint pas la racine du joint pour souder la surface opposée dans la pièce. Pour corriger cette discontinuité, vous pouvez augmenter le courant, diminuer la vitesse de soudage ou modifier la géométrie du joint.

Causes :

• Il y avait trop d'espace entre le métal que vous soudez ensemble.
• Vous déplacez le cordon trop rapidement, ce qui ne permet pas à suffisamment de métal de se déposer dans le joint.
• Vous utilisez un ampérage trop faible, ce qui fait que le courant n'est pas assez fort pour faire fondre correctement le métal.
• Grand diamètre d'électrode.
• Désalignement.
• Joint incorrect.

Remèdes :

• Utilisez une géométrie de joint appropriée.
• Utilisez une électrode de taille appropriée.
• Réduire la vitesse de déplacement de l'arc.
• Choisissez le courant de soudage approprié.
• Vérifiez le bon alignement.

2. Absence de fusion ou fusion incomplète

La fusion incomplète se produit avec un manque de fusion localisé, soit au bord du joint, soit à la face du brin précédemment déposé. Pour corriger cette discontinuité, vous pouvez augmenter le courant, diminuer la vitesse de soudage, modifier la géométrie du joint ou utiliser un artifice pour éviter le soufflage magnétique.

Causes :

• Faible apport de chaleur.
• Contamination de surface.
• L'angle de l'électrode est incorrect.
• Le diamètre de l'électrode est incorrect pour l'épaisseur du matériau que vous soudez.
• La vitesse de déplacement est trop rapide.
• Le bain de soudure est trop grand et il passe devant l'arc.

Remèdes :

• Utilisez un courant de soudage suffisamment élevé avec la tension d'arc appropriée.
• Avant de commencer à souder, nettoyez le métal.
• Évitez que le bain de fusion n'inonde l'arc.
• Utilisez un diamètre et un angle d'électrode corrects.
• Réduire les taux de dépôt

3. Contre-dépouille

Il se produit avec une dépression, comme une encoche, au pied du cordon. Pour corriger cette discontinuité, vous pouvez réduire le courant ou réduire la vitesse de soudage.

Cette imperfection de soudage est la formation de rainures au niveau du pied de soudure, réduisant l'épaisseur de la section transversale du métal de base. Le résultat est une soudure et une pièce affaiblies.

Causes :

• Courant de soudage trop élevé.
• Vitesse de soudage trop rapide.
• L'utilisation d'un angle incorrect, qui dirigera plus de chaleur vers les bords libres.
• L'électrode est trop grande.
• Utilisation incorrecte du gaz de protection.
• Métal d'apport incorrect.
• Mauvaise technique de soudage.

Remèdes :

• Utilisez le bon angle d'électrode.
• Réduire la longueur de l'arc.
• Réduisez la vitesse de déplacement de l'électrode, mais elle ne doit pas non plus être trop lente.
• Choisissez un gaz de protection avec la composition correcte pour le type de matériau que vous allez souder.
• Utilisation du bon angle d'électrode, avec plus de chaleur dirigée vers les composants plus épais.
• Utilisation du courant approprié, en le réduisant à l'approche des zones plus minces et des bords libres.
• Choisissez une technique de soudage correcte qui n'implique pas de tissage excessif.
• Utilisez la technique multipasse

4. Inclusion de scories

Il se produit avec la rétention de matériaux solides, métalliques ou non, dans le métal fondu. Les causes sont un nettoyage inadéquat de la surface de soudure entre les passes. Cela peut également se produire dans les soudures à un seul passage lorsque les scories sont piégées dans la racine et les orteils de la soudure.

L'inclusion de laitier est l'un des défauts de soudage qui sont généralement facilement visibles dans la soudure. Le laitier est un matériau vitreux qui se produit comme sous-produit du soudage à la baguette, du soudage à l'arc avec fil fourré et du soudage à l'arc submergé. Cela peut se produire lorsque le flux, qui est le matériau de protection solide utilisé lors du soudage, fond dans la soudure ou à la surface de la zone de soudure.

Causes :

• Nettoyage incorrect.
• La vitesse de soudage est trop rapide.
• Ne pas nettoyer la passe de soudure avant d'en commencer une nouvelle.
• Angle de soudage incorrect.
• Le bain de soudure refroidit trop vite.
• Le courant de soudage est trop faible.

Remèdes :

• Augmenter la densité de courant.
• Réduire le refroidissement rapide.
• Ajustez l'angle de l'électrode.
• Enlevez tout laitier du cordon précédent.
• Régler la vitesse de soudage.

5. Éclaboussure

Les éclaboussures se produisent avec la projection de particules fondues du cordon de soudure. Pour corriger cette discontinuité, on peut réduire le courant et contrôler l'instabilité dans le transfert de métal.

Les éclaboussures se produisent lorsque de petites particules de la soudure se fixent sur la surface environnante. C'est un phénomène particulièrement courant dans le soudage à l'arc sous gaz. Peu importe à quel point vous essayez, il ne peut pas être complètement éliminé. Cependant, il existe plusieurs façons de le réduire au minimum.

Causes :

• L'ampérage de fonctionnement est trop élevé.
• Le réglage de la tension est trop faible.
• L'angle de travail de l'électrode est trop raide.
• La surface est contaminée.
• L'arc est trop long.
• Polarité incorrecte.
• Alimentation irrégulière du fil.

Remèdes :

• Nettoyez les surfaces avant de souder.
• Réduire la longueur de l'arc.
• Régler le courant de soudage.
• Augmentez l'angle de l'électrode.
• Utilisez la bonne polarité.
• Assurez-vous de ne pas avoir de problèmes d'alimentation.

6. Fissure de soudure

Parmi les discontinuités d'origine métallurgique, on peut citer les fissures, qui peuvent apparaître dans la zone affectée par la soudure (Zone Fusionnée ou Zone Affectée par la Chaleur) en raison de plusieurs facteurs, tels que la contraction du métal qui se solidifie et la croissance des grains, et peuvent être classées en fissures à froid, fissures de solidification et fissures de réchauffage.

Le type de défaut de soudage le plus grave est une fissure de soudure et il n'est pas accepté par presque toutes les normes de l'industrie. Il peut apparaître à la surface, dans le métal fondu ou dans la zone affectée par la chaleur intense.

Il existe différents types de fissures, selon la température à laquelle elles se produisent :

• Fissures à chaud : Ceux-ci peuvent se produire pendant le processus de soudage ou pendant le processus de cristallisation du joint de soudure. La température à ce stade peut dépasser 10 000 °C.
• Fissures froides : Ces fissures apparaissent une fois la soudure terminée et la température du métal abaissée. Ils peuvent se former des heures voire des jours après le soudage. Cela se produit principalement lors du soudage de l'acier. La cause de ce défaut est généralement des déformations dans la structure de l'acier.
• Fissures du cratère : Celles-ci se produisent à la fin du processus de soudage avant que l'opérateur ne termine une passe sur le joint de soudure. Ils se forment généralement près de la fin de la soudure. Lorsque le bain de soudure se refroidit et se solidifie, il doit avoir un volume suffisant pour surmonter le retrait du métal fondu. Sinon, il formera une fissure en cratère.

Causes :

• Utilisation d'hydrogène lors du soudage de métaux ferreux.
• Contrainte résiduelle causée par le retrait de solidification.
• Contamination par les métaux de base.
• Vitesse de soudage élevée mais faible courant.
• Pas de préchauffage avant de commencer à souder.
• Mauvaise conception des joints.
• Une teneur élevée en soufre et en carbone dans le métal.

Remèdes :

• Préchauffer le métal au besoin.
• Fournir un refroidissement adéquat de la zone de soudure.
• Utilisez une conception de joint appropriée.
• Éliminer les impuretés.
• Utilisez du métal approprié.
• Assurez-vous de souder une section suffisante.
• Utilisez une vitesse de soudage et un courant d'ampérage appropriés.
• Pour éviter les fissures du cratère, assurez-vous que le cratère est correctement rempli.

7. Porosité

Cela se produit avec la formation de bulles de gaz retenues dans la zone de fusion. Il peut se produire à l'intérieur et aussi faire surface à la surface. Pour corriger cette discontinuité, il est possible de corriger le débit du gaz de protection et d'utiliser des gaz de meilleure qualité (avec une plus grande pureté dans sa composition).

La porosité résulte de la contamination du métal fondu. Les gaz piégés créent une soudure remplie de bulles qui s'affaiblit et peut s'effondrer avec le temps.

Causes :

• Désoxydant d'électrode inadéquat.
• Utiliser un arc plus long.
• La présence d'humidité.
• Protège-gaz inapproprié.
• Traitement de surface incorrect.
• Utilisation d'un débit de gaz trop élevé.
• Surface contaminée.
• Présence de rouille, de peinture, de graisse ou d'huile.

Remèdes :

• Nettoyez les matériaux avant de commencer à souder.
• Utilisez des électrodes et des matériaux secs.
• Utilisez une distance d'arc correcte.
• Vérifiez le débitmètre de gaz et assurez-vous qu'il est optimisé selon les besoins avec des réglages de pression et de débit appropriés.
• Réduire la vitesse de déplacement de l'arc, ce qui permettra aux gaz de s'échapper.
• Utilisez les bonnes électrodes.
• Utilisez une technique de soudage appropriée.

8. Chevauchement

Le chevauchement se produit lorsque la face de soudure s'étend bien au-dessus du pied de soudure. Cela est principalement dû à l'utilisation d'électrodes trop grandes ou à une mauvaise technique de soudage.

Causes :

• Mauvaise technique de soudage.
• En utilisant de grandes électrodes, ce défaut peut se produire.
• Courant de soudage élevé

Remèdes :

• Utiliser une technique de soudage appropriée.
• Utilisez une petite électrode.
• Moins de courants de soudage.

9. Déformation

Le gauchissement est un changement indésirable de la forme et de la position des pièces métalliques. Cela se produit lorsque l'utilisation de la chaleur est incorrecte et est causée par la contraction/dilatation des pièces soudées.

Cause :

• Angle de torche incorrect.
• Utilisation d'une grande électrode :
• Mauvaise technique de soudage

Remèdes :

• L'utilisation d'un angle de torche approprié peut réduire la contrainte sur le métal
• L'utilisation d'une petite électrode peut également réduire le cratère.
• Utilisez une technique appropriée.

10. Brûler

Si le métal fondu pénètre dans les pièces de base, on parle de brûlure. Il s'agit d'une discontinuité courante lors du soudage de pièces minces. Cela se produit lorsque l'ouverture de la racine est trop grande ou que trop de tension est utilisée.

Comment savoir s'il s'agit d'une discontinuité de soudure ou d'un défaut de soudure

Une discontinuité de soudure est facile à reconnaître car elle ressemble à une interruption du flux normal. Il est également connu sous le nom d'imperfection de soudure et peut être trouvé dans le métal fondu ou le métal de base. Une discontinuité se produit dans le métal fondu en raison d'un mauvais schéma de soudage ou d'une mauvaise technique de soudage. Cela peut différer de la forme et de l'épaisseur du cordon de soudure et, finalement, de la qualité.

En général, une discontinuité doit être évitée et traitée, mais elle est légèrement moins grave qu'un défaut de soudure. Néanmoins, si vous trouvez une discontinuité de soudure, vous devez la réparer.

Cela dit, un groupe de discontinuités de soudure peut devenir un défaut de soudure s'il dépasse les limites indiquées dans votre projet. Cela dépend de votre pays, du matériau et du type d'environnement dans lequel vous vous trouvez.

En fin de compte, le moyen le plus efficace d'inspecter un travail de soudage, en particulier dans les espaces restreints, consiste à utiliser une caméra de soudage. Voici quelques exemples vidéo de la façon dont cela fonctionne.

Identifier les défauts de soudage avant qu'il ne soit trop tard

Il est impossible d'exagérer l'importance d'attraper les défauts de soudage à temps. Même le moindre défaut peut être catastrophique. De la prise en charge de la technique de soudage, jusqu'au courant de soudage et à la supervision, le soudage est un métier complexe qui nécessite la plus grande attention.

Investir dans les bons outils rendra le travail facile et sûr. Il est crucial pour les entreprises des secteurs pétrolier, gazier et minier de comprendre comment identifier les défauts de soudage les plus courants, afin qu'elles puissent agir.