XX Métallerie 65 — Spécial soudage — Avril 2004 XXMétallerie 65 — Spécial soudage — Avril 2004

Durant ces dernières années, le secteur des appareils àpression/tuyauteries a été submergé par une grandequantité de nouvelles normes.L’avantage de cette standardisation est que l’horizondes normes a été radicalement limité. D’autre part,l’effet très régulateur de la normalisation impose deslimites contraignantes. Les connaissances d’un expertsont impératives et des investissements supplémentairesen personnel et certification sont indispensables.La question se pose de savoir si cette nouvelleapproche mène à quelque forme d’épargne? Seull’avenir nous le dira!

Par S. Huysmans,Sr Welding EngineerFabricom GTIEurIng, FWeldI, IWE/EWE(Traduction: M.C. Ritzen – IBS)

OCCASION

L’article suivant propose uneballade aussi concrète quepossible dans le paysage de lanormalisation sur base d’un projetfictif dans le cadre des appareils àpression, en l’occurrence lestuyauteries. Cette ballade doitpermettre de montrer, dans unesituation actuelle, l’impact desnormes sur ce secteur dansl’industrie.Dans un environnement industrielmoderne, d’importants contrats nesont attribués qu’à l’entreprise laplus compétitive qui sait combinerjudicieusement le niveau de prix etde qualité.Sous l’impulsion de laglobalisation, les appels d’offresont envoyés dans tous les coins dumonde. Parmi le paquet d’offres,un noyau de constructeurspotentiels est composé via unepréqualification.Quelques critères depréqualification:– disposer d’un Système de gestion

de la Qualité certifié (QMS);– pouvoir produire une attestation(certifiée) garantissant lesconnaissances et l’expérience pourl’exécution des travaux suivant unedirective déterminée (EU=PED:Pressure EquipmentDirective/USA=PP StampASME…).Les entreprises sont tenues dedisposer d’un QMS, souventsuivant ISO 9000, et d’en assurerla surveillance si elles veulent êtreprises en considération pour cescontrats.De plus, comme le soudage estconsidéré comme un procédéspécial, une certificationcomplémentaire est souventnécessaire suivant un système degestion de la qualité pour lesoudage, comme l’EN 729/ISO3834.Cependant, il ne faut pas oublierque l’obtention et la surveillanced’un QMS représentent un certaincoût fixe pour une entreprise:– la certification initiale du QMSvia la mise sur pied du système,

l’audit et la certification;– la disponibilité d’un personnelqualifié: coordination du soudage,soudeurs et contrôle;– la disponibilité de méthodesd’assemblage qualifiées:procédures de soudage;– la surveillance du QMS aumoyen d’audits réguliers (tantinternes qu’externes).

LA CONCEPTION

Pour le constructeur, l’attribution ducontrat est suivie de la phase deconception. La base de laréglementation pour les appareils àpression dans l’Union Européenne estla PED 97/23/EC (PressureEquipment Directive). Pour laconception, on peut par ex. opterpour une norme harmonisée. Dansl’exemple présent, on a choisi l’EN13480 (Metallic Industrial Piping). LaPartie 3 de cette norme (EN 13480)traite de la conception destuyauteries. L’avantage de ce choixest qu’il existe déjà une concordanceavec les exigences essentielles de ladirective (PED). Il ressort des donnéesde la conception que les tuyauteriesà construire tombent dans lacatégorie III (catégorie la plus élevéepour les tuyauteries) suivant lestableaux de la PED. Sur base decette procédure de concordance, ona opté en toute conscience, grâceau QMS, pour le module H(assurance de qualité complète).Ceci permet de faire fonctionner lesystème de façon efficace du pointde vue coût sans trop d’interventionsd’un organisme indépendant reconnuou d’un organisme notifié.

LES MATÉRIAUX

Nous supposons qu’aprèsl’évaluation des facteurs deconception, le choix des matériauxpour cette application fictive tombesur la génération récente des aciersrésistant au fluage du typeX10CrMoVNb9-1 (SA 335P91-1.4903). Une fois le matériau choisi(X10CrMoVNb9-1), il fautdéterminer comment ces matériauxdoivent être achetés. Dans le cadredu PED/EN 13480, il n’existe que3 possibilités:– via une norme harmonisée;– via des données européennes(EMDS: European Material DataSheet);– via une évaluation spéciale dumatériau.Du point de vue coût, technique etplanning, la voie via une normeharmonisée est la plus intéressante.Ceci mène à quelques situationsproblématiques: si la conceptiondoit être réalisée suivant un codede conception américain (ASMEB31.1), la variante américaine SA335P91 pourrait donner lieu à uneévaluation spéciale du matériau.Cette procédure peut faire perdredu temps et de l’argent. L’un oul’autre dépend, entre autres, de laprise de position de l’organismenotifié pour cette évaluation.Si on choisit une normeharmonisée, les documentssuivants, entre autres, sont doncd’application:– tubes sans soudure: EN 10216-2– pièces forgées: EN 10222-2Ces normes font référence à de

CAHIER IBS

L’AVENIR NOUS LE DIRA

NORMES – IMPACT SUR L’INDUSTRIE

Étant donné la tendance internationale croissante vers une standardisation, lesnormes pour le soudage existeront probablement, dans un proche avenir, sous

forme d’une combinaison EN ISO (Photo et tableaux: S. Huysmans)

Tableau 1: Le diamètre est également un cheval de bataille de l’EN. Celui qui jouede malchance et qui doit couvrir une gamme de diamètres, devra avoir trois

procédures (contre une pour l’ASME)

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nombreuses autres normes (par ex.23 au total pour l’EN 10126-2,dont: prEN/EN/EN ISO/CRISO/ISO) qui, à leur tour, fontégalement référence à d’autresnormes. Le grand nombre denormes impliquées n’est pasnégligeable. De plus, leconstructeur ne peut pas toutdéléguer à son fabricant dematériau ou son fournisseur. Touteforme de contrôle reste nécessaireet une solide connaissance desnormes est par conséquent exigée!Ainsi un matériau, fourni suivant lanorme, peut cependant êtreinutilisable pour l’application. Unexemple pour préciser: le matériau(X10CrMoVNb9-1) est soumis à untraitement thermique(Normalized/Tempered). Le revenu(Tempering) peut, suivant la norme,être réalisée à partir de 730 °C.Le traitement thermique prescritaprès le soudage est cependant de740-760 °C. Si on n’indique pasau préalable une limite dans laspécification d’achat (températurede revenu minimale), ceci peutdonner lieu à des conflits entre latempérature de revenu et latempérature pour le recuit derelaxation des contraintes aprèssoudage; il existe donc un risqueque les propriétés du matériau nesatisfassent plus aux exigencesposées.Nous insistons sur le fait que lasimple mention d’une norme dansun bon de commande n’est pastoujours idéale.Des discussions possibles à proposdes critères et d’éventuellesirrégularités exigeront donc une trèsbonne connaissance des normes.De plus, il ne faut pas uniquementsuivre les normes européennes; desrèglements nationaux entrentégalement en ligne de compte! Sicette tuyauterie était destinée aumarché suédois, le matériau choisi(1.4903) ne serait même pasvalidé. D’autres exigencesnationales qui ne sont pasnécessairement en conflit avec lanormalisation européenne maispassent au-dessus des exigencesde base, peuvent tout gâcher. Cesexigences supplémentaires seretrouveront dans la normenationale (NF EN, DIN EN, BSEN, NEN EN, NBN EN…). Lorsde l’utilisation des normes, lavigilance est donc de rigueur!

LE SOUDAGE

Avec le soudage, il y a de quoifaire. En fonction d’un QMS suivantEN 729-2/ISO 3834-2, uneentreprise doit avoir uncoordinateur en soudageexpérimenté et certifié. Celui-ci doitrépondre aux exigences pour unequalification suivant l’EN 719. Sile contrôle non destructif intervient,ceci nécessite une qualificationsupplémentaire du personnelsuivant l’EN 473. Ceci représenteun facteur de coût nonnégligeable.

PROCÉDURE DESOUDAGE (EN 288-3)

Partons d’une situation où toutes lesprocédures de soudage (jointscirculaires et tubes) doivent encoreêtre qualifiées. Il faut d’abordveiller à ce que toutes lesqualifications se fassent sous lecontrôle d’un organismeindépendant reconnu ou unorganisme notifié (PED). Lecompteur va à nouveau tourner.Dans le cadre de la PED, certainsorganismes n’hésitent pas àaugmenter leur tarif.Pour l’ASME, ceci n’est pasd’usage. On peut également sedemander si une entreprise certifiéeISO 9000 ne serait pas à mêmed’évaluer elle-même lesqualifications du personnel et desméthodes d’assemblage. Enfin,

ceci est quand même de laresponsabilité du constructeur dansun cadre légal (PED). N’est-ce pasune forme de ‘surrégulation’? Dansune première phase, le groupe dematériau est déterminé. D’après letableau 3 (EN 288-3), on voit quele matériau utilisé appartient augroupe 6. Les procédures qualifiéesne couvriront que le groupe 6. Unecombinaison du groupe 6(contenant du V, par ex.SA335P91) avec le groupe 5(sans V, par ex. SA335P9) sansmodifier les variables (procédé,métaux d’apport, domaines devalidité, épaisseur/diamètre,préchauffage, traitementthermique…) semble doncimpossible.Le diamètre est également uncheval de bataille de l’EN. Celuiqui joue de malchance et qui doitcouvrir une gamme de diamètres,devra avoir trois procédures (contreune pour l’ASME). En ce quiconcerne la gamme d’épaisseursqualifiées, l’ASME est plus sévèreque l’EN si des exigences derésilience sont posées. Dans lecadre des essais non destructifs,l’ASME est meilleur marché quel’EN.Le choix de la température pour letraitement thermique est importanten fonction du code de conceptionchoisi à cause de la validitémaximale permise de +/- 20 °C(EN). Dans les codes américains(ASME), ces températures se situent

souvent sensiblement plus haut, cequi entraîne éventuellement unequalification de plus de procéduresafin d’élargir le domained’application. Ne serait-il pas utiled’inclure la relationtempérature/temps (Larson-Miller)?Naturellement, des exigencesspécifiques de clients peuventmalheureusement faire en sorte quedes procédures de soudagequalifiées auparavant (ASME/EN)ne puissent pas être utilisées! Unchoix judicieux du code deconception et de la norme qui endécoule pour la qualification desprocédures de soudage estimportant du point de vue du coûttotal!

QUALIFICATION DESSOUDEURS (EN 287-1)

Pour la qualification des soudeurs,il faut tenir compte, dans le casspécifique présenté, du groupe dematériau W02. Ces soudeurs sontdonc qualifiés pour le soudage duW01 (acier au carbone) et duW02 (CrMo) mais pas pour leW03 (aciers à grains fin - HSLA).Nous constatons d’abord que lesmatériaux sont répartis dansdifférents groupes de matériauxpour les qualifications de soudeurset celles des procédures desoudage (respectivementW02/groupe 6). L’objectif, lors dela classification des matériaux debase pour le soudage, devraitquand même être identique pourles soudeurs et les procédures desoudage, en l’occurrence:soudabilité et propriétésmécaniques. Pourquoi donc encorefaire une différence? De tellesrègles rendent les normesinutilement compliquées.Dans notre exemple, l’ASMEpermet d’utiliser des soudeursqualifiés avec une électrodebasique (F-nr.4) sur acier aucarbone. L’EN exige unequalification séparée (groupeW02). Pour un soudeur à

Tableau 2: En ce qui concerne la gamme d’épaisseurs qualifiées, l’ASME est plus sévère que l’EN si des exigences derésilience sont posées

Tableau 3: Dans le cadre des essais non destructifs, l’ASME est meilleur marchéque l’EN

Tableau 4: Ne serait-il pas utiled’inclure la relation température/temps

(Larson-Miller)?

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CAHIER IBS

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l’électrode entraîné, il ne faut pasplus d’habileté pour souder unacier résistant au fluage avec uneélectrode basique (CrMo) que poursouder un acier au carboneordinaire. Naturellement, il y a desdifférences marquantes entre lesdeux matériaux mais celles-cis’expriment dans des conditionssecondaires (par ex. préchauffage,limitation de la température entrepasses, apport calorifique limité,disposition des cordons, traitementthermique éventuel aprèssoudage…). Ce sont cependantdes éléments qui interviennentindirectement lors du soudage deces matériaux. Ils ne remettent pasen question l’habileté dont lesoudeur doit disposer. De plus, lesoudeur va retrouver cesparamètres dans la prescription desoudage/instruction et c’estamplement suffisant! L’EN 287-1trouve même nécessaire de

mentionner les conditions desoudage spécifiques (par ex.préchauffage, type de joint…) dansla qualification du soudeur. Ceciest une limitation qui n’a pas saplace dans une norme de base quidoit couvrir différentes applications.La validité de la qualification dusoudeur entre ensuite en ligne decompte. Celle-ci est théoriquementdéterminée par certificat (2 ansavec reconduction tous les 6 mois).Ceci est simple à appliquer pourun constructeur utilisant un seulprocédé de soudage, un type dematériau de base et un domained’application limité (type de joint etdiamètre/épaisseur). Cependant,ceci devient plus difficilementgérable pour des constructeursayant d’importantes équipes desoudeurs qualifiés pour différentstypes de matériaux de base,procédés de soudage et une largegamme de diamètres/épaisseurs.Ne serait-il pas mieux de suivre laphilosophie de l’ASME et de baserla reconduction sur le procédé desoudage, indépendamment dumatériau de base et de la gammede diamètres/épaisseurs, Si lesoudeur n’a plus sa qualification(plus de deux ans) et s’il/elle peutprouver la qualité de la soudure viala première soudure de production,il est quand même normal quetoutes les qualifications obtenuesauparavant puissent êtrereconduites. Celui qui fait lacomparaison, du point de vuecoût, entre l’approche suivantASME et suivant EN, saurarapidement quelle est la plus

avantageuse. Il faut également sedemander quelle est la valeurajoutée de l’EN. Nombreuxresteront sans réponse! Combiend’installations (nucléaire,pétrochimie, chimie, offshore ...) nesont pas construites de par lemonde suivant ce code acceptéinternationalement (ASME)?L’efficacité de ce code doit-elleencore être démontrée?

LE CONTRÔLE

Avec la partie contrôle, l’enfer sedéchaîne. Cette partie est traitéedans l’EN 13480-5. Dans cecontexte de contrôle, on renvoiedirectement à 27 autres normes quielles-même renvoient encore àd’autres normes. Ici, on peutcertainement parler d’un torrent denormes où seuls les initiés s’yretrouvent encore. Le rapportstructurel (numérotation) entre lesnormes est souvent inexistant etl’expérience n’est pas un luxesuperflu pour trouver l’informationdésirée. Pour les applications pluscomplexes, il faut faire appel auxconnaissances d’experts.L’étendue des examens estdéterminée, entre autres, par legroupe du matériau. La répartitionen groupe de matériaux se fait icisuivant le CR ISO 15608. Il n’est

quand même pas normal que pourun seul matériau (1.4903), dans lecadre du cas considéré, il failleutiliser trois répartitions différentesdans des groupes de matériaux(respectivement suivant EN288/EN 287/CR ISO 15608).De plus, il apparaît que suivant laprovenance du matériau, il estpossible que, toujours suivant le CRISO 15608, deux groupes dematériaux différents soient donnéspour un même matériau:– groupe 6.4 (X10CrMoVNb9-1);– groupe 5.4 (SA 335P91).Ceci peut donner lieu à uneapproche différente pour ladétermination de l’étendue ducontrôle.Pour les applications au fluage,l’EN 13480-5 considèreuniformément toutes les tuyauteriescomme étant de catégorie III. Pourcette application, ceci signifie pourtous les joints circulaires et lespiquages:– 100% examen de surface;– 100% examen volumétrique.C’est un véritable travail debénédictin quand on arrive auxcritères d’acceptation suivant laméthode de contrôle (RT/UT):- RT: EN 12517:1998, niveaud’acceptation 2 et tableau 8.4-3de l’EN 13480-5- UT: EN 1712:1997, niveau

d’acceptation 2 (détermination destypes de défauts suivant EN 1713)Dans notre exemple, prenons lecas d’une inclusion de tungstène(réf. n° 3041-EN 26520), cecidonne pour l’examenradiographique les résultats reprisdans le tableau 5.Le chemin ardu à parcourir pourdéterminer si un défaut estadmissible ou pas, fait croître ledoute quant à l’applicabilité detelles normes. Il est donc fortementrecommandé de reprendre dans unseul tableau les critèresd’acceptation mentionnés dans lesréférences respectives. Ce tableaudonnera les dimensionsacceptables par type de défaut.

CONCLUSION

Dans le monde des appareils àpression, nous constatons uncertain revirement dans le paysagede la normalisation. Le progrès réside dans le fait quetout au moins la base de départ estla même. Auparavant, on était inondé par lesnormes nationales. Actuellement, nous sommesconfrontés à une dualité: l’Europeet les EN face au marchéinternational où on utilise encorebeaucoup l’ASME.Cette simplification aboutit sans nuldoute à une économie tant quecette rationalisation peut êtreappliquée et que chaque pays ouchaque maître d’œuvre/instancene pose pas d’exigencesspécifiques.Pour les entreprises, quelquesquestions restent entières dans lasituation actuelle:– La prolifération des normes: Il y aun net besoin de réunir dans unrecueil les normes de façoncohérente où on pourrait retrouvertoutes les informations nécessaires. – La ‘surrégulation’: certainesnormes restreignent plutôt la libertédes entreprises. Cette situation s’estdéveloppée en raison de l’absencedes industriels dans les commissionsde normalisation. L’industrie doit sereprendre afin de mettre uneapproche plus pragmatique dansles normes.– La connaissance nécessaired’experts. Un rôle important peutêtre joué par les instituts pourseconder les entreprises dans leurrecherche vers des solutionséconomiques.– La période de transition quidonne lieu à nombreuses questionset interprétations.Étant donné la tendanceinternationale croissante vers unestandardisation, les normes pour lesoudage existeront probablement,dans un proche avenir, sous formed’une combinaison EN ISO.Ceci doit mener à une plus granderationalisation des normes et, enprincipe, à une économieimportante pour les entreprises. o

Tableau 5: Dans notre exemple, prenons le cas d’une inclusion de tungstène (réf. n° 3041-EN 26520), ceci donne pour l’examen radiographique les résultats

repris ci-dessous

MET65A07 /Versie # 2

CAHIER IBS

IL Y A UN NET BESOIN DERÉUNIR DANS UN RECUEIL LES

NORMES DE FAÇON COHÉRENTEOÙ ON POURRAIT RETROUVER

TOUTES LES INFORMATIONSNÉCESSAIRES