228835391 welding inspector pdf

Welding inspector L3.1

1

WELDING INSPECTOR (level 3.1)

i. Rfrence utile sur les normes et les standards:

Introduction sur les normes

Etapes : Domaines :

Construction :

Inspection & Maintenance :

Engineering (En) :

Procurement (En) :

Pipe-line(En) :

API* 1104

(welding (En))

API 1104

(welding (En))

-ASME B31.8

(Gas line). -ASME B31.4

(Oil line).

API 5L

Piping process(En) : (dans lusine)

ASME* B31.3

(process)

API 570

xxxxxxxxxxx

xxxxxxxxxxx

Power piping (En) : (centrale lectrique)

ASME B31.1

ASME B31.1

xxxxxxxxxxx

xxxxxxxxxxx

Pressure Vessel(En) : (fired and unfired)

ASME VIII

API 510

xxxxxxxxxxx

xxxxxxxxxxx

Tanks storage(En) :

API 650

API 653

xxxxxxxxxxx

xxxxxxxxxxx

Steel structure(EN) : (const.met (FR))

AWS* D1.1(EN)

Euro-code 3 (Fr)

AWS D1.1(EN)

Euro-code 3 (Fr)

xxxxxxxxxxx

xxxxxxxxxxx

Power Boiler (En) : (chaudire (FR))

ASME sect. I

Matriaux :

-Ferreux (fer, acier, fonte).

- Non ferreux (Al, Cr, Ni,..). ASME sect. II -Mtal dapport.

CND :

ASME sect. V

WPS*, PQR*, WPQ* :

ASME sect. IX

Tunisian regulation:

Gazoduc: (gas line(En)) NT 10.9.01 >2ans Agreement A3 Oloduc: (oil line(En)) NT 10.9.02 >6mois Agreement B4


2

*) API: American Petroleum Institute.

ASME: American society of mechanical engineering.

AWS: American welding society.

WPS (EN): Welding procedure specification.

DMOS(Fr): Descriptif du mode opratoire de soudage.

PQR(En) : Procdure Qualification record.

QMOS(Fr) : Qualification du mode opratoire de soudage.

WPQ(En) : Welder performance qualification test.

QS(Fr) : Qualification soudeur.

Hirarchie des normes :

Il faut respecter la hirarchie des rglementations et des normes dans

toutes les phases du projet :

ii. Agrments et certificats

TWI : The Welding Institute

Institution qui certifie les gens dans divers spcialits de soudure. Parmi

lesquels, on cite le CSWIP : certificat dun inspecteur de soudure

(welding inspector) qui comporte les niveaux suivants :

Tunisian reglementations

Company prcedures

codes & standarts

good practise (bonne pratique=l'exprience)


3

Diplmes internationaux en soudage :

Contrle rglementaire officiel /Contrle rglementaire non officiel :

CSWIP

W.I. level 3.0 W.I. level 3.1 W.I. level 3.2 IWE: inspector

welding engineer

IWE: international welding engineer (12 weeks)

IWT: international welding technologue (10 weeks)

IWS: international welding specialiste (6 weeks)

A1: ESP vapeur (steam pressure vessel) (Oct: 1932).

A2: ESP gaz (juillet 1956).

A3: Pipeline gas (gazoduc) (NT.109.01. 1984 : Notifi).

-CRO ncessite les

agrments A (>2ans) +

dossier pour le ministre.

-CRNO ncessite les

agrments B (>6mois)

+sans dossier pour le

ministre.

B1: Equipement lectrique.

B2: Equipement de levage (lifting equipment).

B3: Installation intrieur de gaz.

B4: Pipeline oil (oloduc) (NT 109.02 : Notifi).


4

NB : Les CRO (dite aussi tunisification) doivent passer par la direction de scurit et

les procdures suivantes :

Le propritaire de lquipement doit rdiger une demande dpreuve et

ladresser la direction de scurit. Cette demande peut tre adresse

directement ou travers un bureau de contrle agre.

Le dossier de construction (MDB : manufacturing data book) qui est compos

de :

1. Etat descriptif.

2. Les plans de construction (drawing as built).

3. Note de calcule (calculation sheet).

4. WPS/PQR/WPQ (Welding file).

5. Cahier de soudage (welding book).

6. Certificat matire (material certificate).

7. ITP: Inspection and testing plan.

iii. Mtallurgie :

Gnralit :

Le fer se cristallise dans le systme cubique :

Structure cubique centr (CC) : Ferrite

Structure cubique face centr (CFC) : Austnite

Structure hexagonale (H) : Martensite M

NB : acier = fer+ carbone (


5

T(C)

912C

C%

Fer(Fr) : (Ar) : Iron (En)

Acier (Fr) : (Ar) : Steel(En)

Fonte(Fr) : (Ar): Cast iron (En)

Remarque 1 :

1. Ce qui favorise la phase gamma () est un lment gammagne (exp : Ni).

2. Ce qui favorise la phase alpha () est un lment alphagne (exp : Cr).

3. Larrangement des cristaux martensitique est amorphe, on la voit sous forme

daiguilles.

4. La martensite est une structure de trempe.

5. La martensite est trs dure (jusqu 400 HV), do elle est lennemie du joint

soud car elle induit la fissuration.

6. Les aciers austnitique sont meilleurs que les ferritiques en terme de :

- Ductilit : Rm () > Rm ().

- Rfractaire

- Cryognique.

Mais lobtention es aciers austnitique est plus couteux que les ferritiques.

Remarque 2 :

1. Le chrome rend lacier plus dure (par carbure de chrome) et inoxydable si a

teneur est 12%.

2. Le Nickel favorise la phase austnitique surtout si a teneur est 9%.

Exp: Acier 18Cr 10Ni : est un acier inoxydable et 100% austnitique.

NB : Austnite ne veut pas dire Inox.

Fer pure

Agrandissement X400 + attaque acide

(Lacide attaque les zones ferritique

- ferrite en noir

-Austnite en blanc.


6

Les aciers Inoxydables :

-Un acier est dit inoxydable sil contient du Cr au-del de 10.5-12% (norme

Europen).

-Les 12% chromes vont se rpartie sur la masse, ils soxydent les premiers la

surface pour former une couche doxyde de chrome Cr2O3 qui est une couche passive

(Empche loxygne ou autre lment corrosif dtre en contact avec le fer). Do le

chrome est un agent passivant.

Exercice :

- 100 kg fer + 15 Cr : Acier ferritique inoxydable= Inox ferritique.

- 100 kg fer + 10 Ni : Acier austnitique.

- 100 kg fer + 18 Cr + 10 Ni : Acier austnitique inoxydable.

- 100 kg fer + 25 Cr + 8 Ni : Acier Inoxydable austno-ferritique= Acier Duplex.

Diagramme Fer-carbone

AC1


7

Soudabilit de lacier inox-austnitique (srie 300):

Le problme principal de soudabilit des aciers inoxydables austnitique est la

corrosion inter-granulaire + la fissuration chaud.

- 316L: L: Low carbon (%C < 0.03%).

- 316H: H: High carbon (%C> 0.03%).

Corrosion inter-granulaire:

Quand linox 300 est soud avec une nergie de soudage leve (>15 KJ/cm) ou

quand-t-il est soumis une nergie leve en gnral (soudure ou mtal de base),

linox va sjourner pendant assez de temps t T=500-800C, ce qui favorise la

raction de prcipitation de carbure de chrome au niveau des joints des grains :

23Cr + 6C Cr23C6

Les joints de grains seront appauvris en chrome et par suite soumis facilement la

corrosion dite inter-granulaire.

Les remdes :

- 316 L aux lieux de 316 H.

- Choisir une lectrode stabilise au titane ou niobium (E316L Ti Nb) : C

- Contrler lnergie.

Haute cracking(En) : Fissuration chaud(Fr) :

- Elle est observe sous forme de fissure longitudinale au centre de la soudure.

- Elle est favorise par les procds chauds + lexistence du souffre et

phosphore. (S + P + Energie ).

Le souffre et le phosphore retardent la solidification par formation des compos

eutectique avec les lments dalliage.

Lors du refroidissement du joint inox, les extrmits du joint se solidifient avant le

cur du joint, ce dernier reste liquide cause de la surfusion (S + P +

lments dalliage ) do la phase solide va tirer sur le liquides et le dchire (cest

la fissuration chaud).

Solution : Souder au GTAW (faible nergie) mieux que le SMAW, mieux que le

SAW.

- Si t500-800c .

- Si %C> 0.03%.

Cr

Ti

Nb


8

Rm

P91

P22

T

Cr,Mo

T

P91 P22 P11

Les aciers Chrome, Molybdne : (chaudire, lectrique...) :

- Lajout du chrome et du molybdne conserve le Rm de lacier haute T

(400C).

- Cr + C CrxCy : Carbure de chrome.

- Mo + C MoxCy : Carbure de molybdne.

- Le chrome et le molybdne de 0.5 2% forment des carbures qui bloquent le

glissement des plans cristallins et empchent leffondrement Rm cte.

Exp : choix des matriaux dans un central lectrique

P11

SA106GB

60

80

600C

100C

Chaudire


9

Diagramme de Schaeffler :

-Le diagramme de Schaeffler permet de dfinir la phase mtallurgique des aciers

fortement allies.

-Connaissons le Creq% + Nieq% (dans le certificat matire), on les places sur le

diagramme On peut dterminer la nature des phases de notre matriaux.

-Le diagramme de Shaeffler permet de vrifier la performance du mtal dapport et

pas de dterminer le mtal dapport.

Remarque 3:

- eq%=

- eq%=

- eq%=

Diagramme Schaeffler

Cest pour dterminer les

phases par Schoeffler.

Cest pour dterminer la Duret.


10

Re, Rm, A% :

- LEurope nome ses aciers en terme de Re, exp: S235 Re=235 MPa.

-LAPI nome ses aciers en terme de Re.

-LASME nome ses aciers en terme de Rm.

-LAWS nome ses aciers en terme de Rm.

Re= Limite lastique (Fr). (MPa)

= Yield strength(En). (Ksi)

Rm= Rsistance la traction (Fr). (MPa)

= Tensile strength (En). (Ksi)

A%= Allongement pour cent (Fr).

=Elongation (En).

Exp : 60Ksi = 60x7 MPa

= 420 MPa

70Ksi=70x7 MPa

=490 MPa

Exercice :

La virole dun sparateur est constitue dun acier appel :

SA 516 X60 Rm=60Ksi Re = 50Ksi Re= 355 MPa.

Remarque 4:

- 1Ksi = 7 MPa

- Rm Re +10 Ksi

- Les aciers ferritiques : A%= 18 25%

- Les inox austnitiques : A%= jusqu 30%

- Les inox frritiques : A%= 18 25%

- La rglementation tunisienne impose que les aciers destins au pipe-

line gaz et les quipements sous pression ait un allongement 18%.

- Les aciers austnitiques, dont leur grade infrieur X50, ne sont pas

sensibles au Hydrogne (ductile) rsiste au service H2S NACE.

- Les ferrites sont sensibles.

Re

Rm

A%

Exp : API 5L X52Re= 52 Ksi

52 Ksi 52x7 MPa= 355MPa

S355 Euro


11

Remarque 5:

Psi/bar/bar g:

-

-

- Bar g = bar gage = pression relative (sans la pression de latmosphre).

- ESP = Electrical submerged pomp.

Notion de P-number (QW-422):

Le code ASME a regroup les aciers en 15 familles selon :

- Weldability.

- Chemical composition.

- Mechanical characteristic (Re, Rm, A %).

P-N= 1: Carbon steel (acier non alli) : Ce sont les aciers les plus utiliss.

P-N= 4: Low alloy : Aciers faiblement allis : Fer + (Cr+Mo) (SA335.P11 ; P22).

P-N= 5: Alloy : Aciers allis : (SA 335. P91).

P-N= 8: Austenitic stainless steel: Series 300 (316, 304, 309..).

P-N=10: Inox Duplex (Fr): Duplex stainless steel (En).

Exercice: Comment dterminer P-N/G-N/Rm/Re dun acier ?

ASME IX

EXP 1 :

SA 516 X60 : On doit consulter lASME IX P-N= 1 ; G-N= 1 ; Rm= 60 Ksi :

Plate.

EXP 2 :

SA 335 P11 : P-N= 4 ; G-N= 1 ; Rm= 60 Ksi : Seamless pipe(En) = Tube

tir(Fr).

EXP 3 :

SA 355 P91 : P-N = 5B ; G-N= 2 ; Rm= 85 Ksi.

NB : Rm , %C

Soudabilit


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Notion de G-number (QW-422):

Le G-N= le groupe number est un sous-groupe de P-number bas sur la rsilience

(Impact properties).

Notion de A-number (QW-442):

Le A-N est un regroupement des mtaux dapport bas sur lanalyse chimique.

Pour dterminer le A-N, il faut examiner le certificat matire du mtal dapport voir

tableau composition chimique comparer ce tableau au tableau QW-442 (ASME IX).

(Cest la mme logique que celle du P-N).

Notion de F-number (QW-432):

Cest la facilit dusage (facilit de soudabilit).

Pour dterminer le F-N dun mtal dapport, il faut consulter le certificat matire voir

AWS classification.

iv. Le triangle de fissuration :

Dans la vie il y a 3 Triangles :

Carburant

Comburant Etincelle

Triangle

Feu

Oxydant

Electrolyte Rducteur

Triangle

Corrosion

Hydrogne

H2

Structure de trempe

S.T

Contrainte rsiduelle

C.R

Triangle

Fissuration

A Froid

NB : Ceci nest applicable que

dans les structures ferritiques.


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Remarque 1 :

-Le triangle de fissuration est loutil principal de lingnieur de soudage ou linspecteur

soudage pour comprendre la soudabilit mtallurgique des aciers ferritique.

-Triangle de fissuration acier ferritique (carbon steel, alloy steel ferritic, Ferritic

stainless steel).

-On ne peut pas appliquer le triangle de fissuration dans le cas des aciers austnitique

(Exp : s300, s316, s306..).

-Le triangle de fissure permet dexpliquer le phnomne de fissuration froid (COLD

CRAKING).

-Cold cracking (En) = HIC (Hydrogen Introduced Cracking) = Fissuration froid(Fr) =

fissuration sous cordon (dans la zone ZAT) (Fr).

H2 ??

- Lhydrogne est llment chimique le plus petit, cest pourquoi il pose un problme

pour la soudure.

-Lors de soudage le gaz d H2 pntre dans le bain de fusion, pendant la solidification

une partie quitte le bain alors quune autre partie reste emprisonne. Le lendemain

cette H2 tend quitter le joint de soudure, qui est ltat solide, et peut causer la

fissuration de lacier.

Exercice :

1-PB : L H2 peut pntrer dans le bain de fusion sous forme dhumidit.

Remde : Le dgourdissage : En effet, durant les matines dhiver, les tubes (pipe)

sont mouills cause de la rose alors, avant de souder, on doit prchauffer les pipes

30 pour enlever cette humidit.

2-PB : LH2 peut provenir des lectrodes humides (lack of draying) (En).

Remde : Etuvage (conditionnement des lectrodes).

Remarque 2 : Le service H2S (introduction dH2 lors du service) = SSC: Sulfide Stress

Cracking (En).

H2S + H2O H2SO4 (acide sulfurique)

Aprs 5ans de service Acier bourr dH2 H2 tend schapper Fissuration.

H2SO42H+ + SO4

2- Attaque le Fer.

2H++ 2e- H2 Diffusion dans

lacier.


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NB : -La norme NACE MR 175 est la norme responsable au piping H2S.

-NACE exige que la duret dacier pour le service H2S 250 HV.

-Un puits SWET = 100% oil.

-Un puits SOUR = oil + H2S 30% du cot du projet.

Exercice :

B.E.C.A vous envoie pour superviser une mission STIR :

-Rparation par soudage dun sparateur service H2S (20ans).

Quelle prcaution ?

Rp : Linspecteur BECA doit recommander un traitement de dshydrognation (400

C pendant 2h) sur la zone dintervention et on effectue un refroidissement lent par

laine de roche.

Exercice :

Quelle est le procd de soudage le plus bas hydrogne ?

Rp :

Remarque 3 :

SMAW basic

Pntration GTAW

ml H2/ 100g de soudure

5

Low hydrogen process High hydrogen process

SMAW

cellulosique

SMAW

basic

GMAW

FCAW

GTAW

H2S


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Structure de trempe S.T :

-La structure trempe : martensite+ bnite.

- La martiniste est trs dure (jusqu 400 HV) elle est lennemie du joint soude car

elle induit la fissuration.

-La martensite se forme dans les aciers haute teneur en carbone et les aciers pais.

-De point de vue soudage, elle est favorise par les procds de soudage froid.

(HI 15 kJ) par exemple pour le procd TIG.

-Le carbone quivalent Ceq : voire certificat matire du tle ou tube.

Remarque 1:

Le prchauffage : (Preheat) (En).

-Le prchauffage du joint soud sert donner une nergie qui sajoute lnergie de

soudage pour refroidir le joint lentement Pour viter la martensite.

-Le prchauffage est dit anti-martensite (anti-trempe) dgourdissage (tuvage 30

pour dgager le H2).

NB :

Alors pour viter la martensite

VR = T

Ceq%

p

Ceq % 0.35 0.45

P91 P11+P22 S235

X52 Bonne soudabilit Prchauffage

Prchauffage

+

Post chauffage

NB: Si e>25mm on applique un prchauffage. -Plus que e VR car lacier favorise le transfert de chaleur. (e>38mm PWHT).


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Exercice :

Quelle est la T de prchauffage du cordon dun acier P11 (SA 335 P11) dpaisseur

15mm ?

Rp : linspecteur BECA doit raisonner de la manire suivante :

P11 P-N=?? ASME IX P-N=4 ASME B31Fabrication Welding

Preheat Tableau:

P-N= Thickness TC

4 13mm 120

Remarque 2:

Post-chauffage: (Post-heat) (En)

Elle sert 2 choses :

-Anti-martensite.

-Pour diffuser lH2.

Le post chauffage se fait pour 400C pendant 2h.

Contrainte rsiduelle C.R : internal stress(En)

Les contraintes rsiduelles favorisent la fissuration froid.

Lors du soudage, les zones proches du cordon se dilatent plus vite que les zones

lointaines Lors du refroidissement, les zones lointaines empchent le retrait des

zones proches du cordon, les zones lointaines vont alors tirer le cordon.

Apparition des contraintes rsiduelles (20% Re).

Figure prsentant le taux de dilatation de chaque zone

NB : Lors du refroidissement, les zones C et B se contracte moins que A, alors ils

vont empcher la zone A de se contracter librement Effet de traction sur le joint.


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Solution : Pour pallier au problme du C.R on effectue un traitement thermique

aprs soudage TTAS (dtensionnement). Post weld heat treatment(En) (PWHT).

*) 620-700 < la T de laustnisation de lacier.

*) tT= le temps totale de PWHT dun joint dpaisseur e = 1+2+3+4.

*) MS: Martensite starting.

Remarque 1:

-Vitesse de mont(Fr)=heating rate(En) / Vitesse de descente(Fr)=cooling rate(En).

-Le palier holding temperature ne doit pas dpasser la courbe AC1 du diagramme

fer-carbone (laustnisation).

Le PWHT est un traitement physique, il nest pas un traitement mtallurgique

puisquil ny a pas de changement de phase.

Exercice :

Linspecteur BECA contrle QMOS(PQR) dun acier P22 dpaisseur 12.5mm.

Le PWHT est-il recommand ??

Rp : Lacier P22 ASME IX : P-N= 5A Code tuyauterie ASME B31.1

Fabrication Welding PWHT.

1 2 3 4

TC

t (h)

1h/pouce

Sjour= palier=Holding(En)

Descente contrle (120-150 C/h) Mont contrle (120-150 C/h)

Descente libre

Mont libre 300

620-700 *

tT *

+

AC1

300 MS*

620

Mont / descente

contrle

%C

TC


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Entrainement triangle de fissuration :

Exercise 1:

During construction of SOUR unit BG: Hannibal Sfax-Tunisia, all the piping weld were

100% R.T + 100% hardness test + GTAW-SMAW welding + 100% PWHT ( the

thickness).

-Justify the reason.

Answer:

-100% R.T because high pressure service (HP).

-100% hardness: (to eliminate the S.T of triangle cracking): is to control the level of

martensit.

-100% GTAW+SMAW: (to eliminate the problem of H2 in triangle cracking): Low

hydrogen.

-100% PWHT: (to eliminate the C.R of triangle cracking): eliminate the internal stress.

Exercise 2:

During the erection (montage (Fr)) of the Sousse combined cycle power plant, the HP

piping is P91 grade (SA335).

1/- Give your recommendation for the WPS related to:

Welding process.

Preheat / post-heat.

PWHT.

2/- Justify the material selection for this service (steam 350C / 400 bar).

Answer:

1/-The P9.1 has a poor weldability because its Ceq0.45% so:

There is high risk of HIC (hydrogen induced cracking) so to minimize the H2

we shall use low hydrogen process (GTAW: low hydrogen+ good penetration+

good root morphology).

P9.1 (Ceq0.45%): Preheat + Post-heat Code ASME B31.1: P-N=5B.

We shall do a PWHT to eliminate internal stress (C.R).

2/- Steam 350C + HP we shall use a material which has a high %Cr to keep the

same Rm of the material when the T is too high.


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v. La formule enveloppe :

Echelle de pression:

MAWP (En): Max. allowable working pressure.

PMS (Fr): Pression maximale de service.

- Ptest : Pression de test.

- Pc : Pression de calcule.

- Ps : Pression de service.

- Sc : contrainte de calcule.

- Ss : contrainte de service.

Remarque 1:

- Il faut que Sc ne dpasse pas 80% de Re.

- Epreuve de rsistance gale 1.5 PMS durant 2h (Strength test(En)).

- Epreuve de ltanchit gale 1.1 PMS durant 24h.

- Les 2 testes peuvent tre par leau (hydro-test) ou par le gaz (pneumatic-test).

- SOUR gaz service est contrl chaque 2ans.

- SWET gaz service est contrl chaque 5ans.

Calcule dpaisseur :

-La formule enveloppe permet de calculer lpaisseur dun quipement cylindrique

soumis une pression intrieur.

Ps Ss

PMS

Ptest Pc=1.5x PMS Sc

80% Re

Pression Contrainte


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tc : Thickness.

Pc : Pression intrieur (Ksi) de calcule (Design pressure(En)).

D : Diamtre extrieur (inch).

Sc : Contrainte de calcule (Ksi) = 1/3 Rm la T ambiante (Allowable stress(En)).

Remarque 2: Pour choisir S la temprature de calcule, on suit le dmarche suivant :

TD : Design temperatureASMEIIparagraphe Material allowable stress

tableau :

TC 0-100 200 300 700 1100

SA335 P11 - 15 12

() : On ne peut pas travailler avec ce matriaux dans cette temprature.

E : Coefficient du joint de soudure (Joint efficiency (En)).

Exp :

+ E=1 100% confiance dans la soudure 100% radio.

+ E=0.5 50% confiance dans la soudure joint plus pais avec moins de radio.

Ca : Surpaisseur de corrosion (Corrosion allowance(En)).

NB : Corrosion dans le Sahara = 0.1mm/ ans.

Exercice :

-Calculer lpaisseur du pipe-line gaz de la sud pression 120 bar, D =24 pouce, 100%

R.T, Ca=3.2 mm, acier : API 5L X60 / API 5L X52.

-Calculer la diffrence de tonnes dacier sur 300 km.

Rm=60

Sc=20

(Ksi)

TC

NB : quand on calcule, on prend toujours

le Sc=1/3 de Rm et Sc < 80% Re.


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vi. La temprature entre passe :

On soude un pipe-line API 5L X52 (gaz) paisseur 12.5mm (half-inch) pour projet

STEG.

Prciser si on a besoin de prchauffage ou de contrler la T entre passe.

Rp : Selon ASME B31.8 : API 5L X52 P-N=1 Fabrication + Preheat.

Puisque e 25mm.

-PWHT> 38mm

Mtal dapport

Rm=70 Basique

1/-API 5L X42 Re= 42Ksi, Rm= 52 Ksi

2/-API 5L X65 Re= 65Ksi, Rm=75 Ksi

-Pntration : GTAW

-Bourrage: basique.

NB: La Rm dun mtal dapport est toujours 10+Rm dun mtal de base.

Position Electrode


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Remarque 2 :

- Le mtal dapport est spcifi selon lAWS.

- Le mtal dapport est regroup selon A-N et F-N.

- Mtal dapport(Fr) = Filler metal(En).

viii. Nomenclature :

a) Louverture (Fr) = Groove opening (En).

x) Mplat(Fr) = Root face (En).

y) Pntration(Fr)= Penetration (En).

z) Ecartement (Fr)= Gap (En).

NB : Le ZAT (zone affecte thermiquement) est la zone entre liqufaction et

austnisation.

+

%C

TC L X A

B X

Bourrage(Fr)= Fill(En)

Finition(Fr)= Cap(En)

Pntration(Fr)= Root(En)


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ix. Progression de soudage :

-Welding direction (En) /welding progress (En): uphill (En) = montant (Fr) / downhill (En) =

descendant (Fr).

-Le soudage montant :

Est plus chaux que le descendant.

Assure meilleur fusion (pas de manque de fusion).

Minimise le risque de S.T (martensite).

-Le soudage descendant :

Plus rapide.

Est favoris pour les aciers de faible teneur en carbone.

Exercice :

En tant quinspecteur BECA, quand-t-es que vous prconisez le soudage montant ou

descendant ?

Rp :

- La passe de pntration est toujours montante.

- Si le Ceq% de lacier est infrieur 0.35% et son paisseur est infrieur

25mm, on pntre en montant et on peut continuer en descendant pour

faciliter le travail en assurant toujours la fusion total.

- Si le Ceq% de lacier est suprieur 0.35%, on travailla uniquement en

montant.

En termes de grade, au-dessus de X52, il faut mieux viter le

descendant.

x. Energie de soudage :

Calcul de lnergie :

-Heat input(En) (Hi) :


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Critique des nergies de soudage :

Linspecteur BECA doit raisonner de la manire suivante pour les aciers ferritique :

- Ne pas souder faible nergie ( X52 Ceq%> 0.35%).

- Ne pas souder chaud, haute nergie (>30 KJ/cm) pour les aciers grains

fins (les aciers haute limite lastique HLE) car a induit le grossissement des

grains (G.G) et par consquent la chute de rsilience.

Exercice :

Sur les chantiers de construction, on peut exiger le contrle de lnergie de soudage

pour certaine nuance et surtout en termes de max. Pourquoi ?

Rp : Parce que le phnomne de G.G ne peut pas tre contrl par CND.

xi. Protection gaz l'envers :

- Gas backing (En).

- La protection gaz lenvers se fait pour les aciers contenant du chrome.

- La protection lenvers se fait par un gaz inerte (Ar, He, N2...).

- Le gaz lenvers va empcher loxydation du chrome pour viter le

rochage.

- Loxydation du chrome est un phnomne dangereux.

Exercice :

-Comment dtecter le rochage ?

Rp : Par R.T, le rochage apparait sous forme de trait noir au niveau de la

pntration.

-Quand ce phnomne peut-il avoir lieux ? Pour quel grade ?

Rp : Ce phnomne aura lieux partir de 9% de chrome.

KJ/cm

Duplex steel

Austenitic steel

Ferritique steel

30 NB : Pour les aciers ferritique Exp X65 :

- > 30 KJ/cm Grossissement des grains Baisse de rsilience dans la ZAT.

- < 15 KJ/cmRisque de trempe (S.T).

10

15


25

xii. Polarit directe / Polarit inverse :

- Polarit direct : lectrode (-) et mtal de base (+) larc lectrique se dirige de

llectrode vers le joint.

- Polarit inverse : lectrode (+) et mtal de base (+) larc lectrique se dirige

du joint vers llectrode.

- La borne (+) est toujours la plus chaude fusion .

- Pour la pntration on met la polarit directe pour faire fondre le mtal de base

et assurer une meilleure fusion.

- Pour le bourrage + finition on met la polarit inverse pour faire fondre le mtal

dapport et assurer un meilleur remplissage.

NB : Le procd TIG est toujours en polarit direct pour ne pas fondre

llectrode.

xiii. Les Procds de soudages :

SMAW : shielded metal arc welding

Source dnergie: cest larc lectrique.

Protection du bain de fusion : La protection du bain se fait par le CO2 qui

provient de la combustion de lenrobage.

- Enrobage basique (E7018), (E7015), (E7016), (E8018).

CaCO3 CaO+ CO2

Appareil pression o grade X52 : lectrode basique.

- Enrobage cellulosique (E7010), (E6010).

Cellulose + combustion dgagement CO2 + H2O.

Grade X52 (bonne soudabilit : lectrode cellulosique.

Remarque 1 : Llectrode cellulosique est mieux pour la pntration est plus facile que

le basique pour les soudeurs, mais il est un high hydrogen process.

GTAW/TIG: Gas tungsten arc welding (En)/ tungstne inerte gaz (Fr).

Source dnergie: Arc lectrique entre lectrode rfractaire de tungstne et la

pice souder.

Mtal dapport : Fil TIG(FR) = GTAW wire(En).

Protection gaz du bain de fusion : Gaz de protection en droit(Fr)= Shielding

gas(En). Argon o hlium.

Remarque 2 :

- Le TIG est utilis le plus en pntration (low hydrogen process).

- Procd lent.

- Procd faible nergie de soudage.

Laitier


26

SAW : Submerged arc welding :

Source de lnergie : Cest larc qui stabli entre le fil et la pice.

Protection du bain : Poudre recyclable.

- Soudage larc avec fil fusible sous flux.

- Forte nergie.

- Procd SAW : Soudeur : Oprateur de soudage.

- Rglage machine : U(v) + Vitesse du fil.

- Peut souder jusqu 15mm en une seule passe.

- La machine SAW est un procd datelier.

- Sur chantier, on commence le voir en Tunisie en construction des Tanks

(rservoirs verticaux).

Procd FCAW : Flux cowered arc welding :

Source dnergie: Arc lectrique entre le fil fourr et la pice.

- Le fil fourr peut tre utilis avec gaz ou sans gaz.

Procd GMAW/ MIG-MAG :

Source dnergie: Arc lectrique entre le fil fourr et la pice.

Protection du bain : gaz actif pour le MAG et inerte pour le MIG.

Transfer mode change(En) : Pour le procd MIG-MAG, il y a 3 Rgime de

transfert du liquide :

- Rgime 1 : cour circuit (short arc(En)) Root.

- Rgime 2 : pulvrisation axial (spray(En)) Filler Cap.

- Rgime 3 : Globulaire grosse goute (Globular(En)) On lutilise pas.

xiv. Position de soudage :

G : Groove(En)= chanfrein(Fr) : soudure pntrante.

F : Fillet(En)= angle(Fr) : soudure non pntrante.

1= plat (flat (En)) / 2= horizontal / 3= vertical / 4= plafond (overhead (En)).

Les positions les plus utilises en oil-gas sont :

- Les tanks, viroles, shell: (2G+3G) + 1G pour le font + 2F pour shell to

button.

- Les pipe-lines et piping process : 5G.

1G 2G

3G 4G

15 25

35 V

Short

arc

Globular

Spray


27

NB : La position 5G qualifie 1G+3G+4G.

xv. Qualification soudeur :

Variable essentiel de lpreuve Q.S : Cest une variable qui, en changeant, disqualifie

le soudeur comme :

1) Position de soudage (un soudeur 3G ne soude pas 2G).

2) Procd de soudage (un soudeur GTAW ne soude pas SMAW).

3) Mtal dapport (un soudeur 6010 ne peut pas souder avec 5018, selon le F-N).

4) Mtal de base : pour les aciers nest pas variable un variable essentiel (un

soudeur P-N=1 peut souder linox + duplex + P9.1).

5) Protection gaz : le soudeur qui soude sans gas backing peut souder avec gas

backing. Linverse est faut.

6) Diamtre de qualification :

7) Lpaisseur : un soudeur qualifi pour une paisseur dpos (t) peut souder

jusqu (2t).

Epreuve : Etendue :

6 27/8

2 1

1/4 1/4

Epreuve : Etendue :

tSMAW=8.7 Jusqu 17.4mm

TGTAW=4 Jusqu 8mm

4G

3G

1G

2 7/8 1

de qualification

SMAW t=8.7

GTAW t=4

t=12.7

11.25 3/8 19mm

x 2t x 2t


28

8) Dimensionnement de lprouvette de qualification :

9) Contrle visuel : ISO 5817 (norme des dfauts de soudage)

- Pas damorage (Arc stick(En)).

- Il faut contrler la pntration.

- Meulage excessif.

- Caniveaux.

- Surpaisseur excessif (favorise les concentrations de contraintes).

- Manque de fusion.

10) Identification de lprouvette :

Exemple :

ALSTM WPQ. W116.6 P9.1 GTAW/SMAW.

11) CND radio / Essai destructif:

- Selon lASME IX, on a le choix entre radio ou essai destructif.

- En Q.S, on ne fait que le test de pliage (bend test (En)).

- Pour les tubes, on prend 4 prouvettes pour le test de pliage dans les

endroits indiqu par limage suivante :

2.5

NB : Si on na pas une lectrode

de 2.5 on peut utiliser le 3.2

pour remplir tout le joint si et

seulement si le grade du mtal de

base ne se drange pas par la

grande nergie exerce pour faire

fondre le 3.2.

150 150

Pipe Tle

150 150

30

0

NB :

Back welding (En) = reprise lenvers (Fr)

Backing strip (En) = support lenvers (Fr)

Backing gas (En) =gaz lenvers (Fr)

6

9

12

3 Joint dun

tube de Q.S


29

- Il y a 2 types de pliage :

Pliage en droit : quand on met la face en tension (face bend (En)).

Pliage lenvers : quand on met le root en tension (root bend (En)).

Remarque 1 :

La Q.S vise tester lhabilit du soudeur et non la mtallurgie des joints, car cette

dernire est teste par la QMOS (PQR).

Remarque 2 :

Pour la QMOS :

-Si lpaisseur 12mm, on prend 4x4 prouvettes et on applique le pliage side

bend .

-On prlve les prouvettes pour lessai de duret des endroits les plus froids (1)

(dbut de soudage).

-On prlve les prouvettes pour lessai de rsilience des endroits les plus chauds (3).

-On prlve les prouvettes pour lessai de traction des endroits (6) et (12) car ils ont

plus de dfauts puisque le soudeur commence en 6 et termine son travail en 12.

Exercice :

Un soudeur, GTAW/SMAW 6G 2 carbone A106XB P-N= 1, a-t-il le droit de souder

un tube 6 inox ?

Rp : Linspecteur BECA doit consulter le tableau des variables essentielles de

lpreuve Q.S.

- Gas backing : le soudeur soude sans backing alors quen inox il va souder

avec, ce qui est plus facile Jusqu maintenant il peut tre qualifi.

- F-N du GTAW : le F-N des 2 fils GTAW (carbone et inox) ont le mme

F-N=6 Jusqu maintenant il peut tre qualifi.

- F-N du SMAW : le F-N du fil SMAW pour le carbone nest pas le mme

que celui de linox. Le soudeur nest pas qualifi, il le faut une autre

qualification spcifique.

Remarque 3 :

Le certificat Q.S doit tre renouvel. (Consulter le paragraphe Q-322: expiration and

renewal).

6

9

12

3 Joint dun tube

pour PQR

1

2

3


30

Bton

----------------------------

----------------------------

----------------------------

----------------------------

----------------------------

----------------------------

----

xvi. Les essais non destructifs : CND (5 mthodes classiques)

Les END non classiques :

Depuis 2007, lASME V a intgr des nouvelles technologies de contrle non destructif

intitul :

- Phased array.

- TOFD.

- Emission acoustique.

TOFD :

Pour le TOFD, on excite le dfaut par une onde ultrasonique primaire, le

rflecteur va mettre une onde nomm onde de lambre (onde secondaire)

qui sera dtecte convertie en signal.

Phased array :

Cest quivalent au ultrasonique classique, sauf que, au lieu dexciter le

dfaut par une seule onde, il va lexciter par un faisceau donde diffrent

angle de 0 90, la rflexion de ces faisceaux par le dfaut constitue une

image 2D.

Emission acoustique :

On excite le matriau par une pression (ex : pression dazote pour les

sphres), le matriau se dilate et met une onde mcanique quon traite

(purification + amplification + conversion) pour dtecter la prsence de

microfissures.

Elle est souvent utilise dans les sphres de stockage de GPL pour

substituer lpreuve hydrostatique.

Guides donde

Cbles

N2

Sphre soumise une pression

intrieur de N2, les guides dondes

vont capts les ondes mises par

celle-ci et les transmettre par les

cbles.


31

Les END classiques :

Les assemblages souds sont soumises aux END suivants :

- VT : visuel test

- PT : pntration test

- MT : magnetic test

- UT : ultrasonic test

- RT : radiographic test

Pour le code ASME, cest la section ASME V qui dcrit les END.

Pour le cas de pipeline (code API 1104), on na pas besoin de se rfrer au code

ASME V, en effet, lAPI 1104 est un code complet : il dcrit la procdure END aussi

les critres dacceptation.

Contrle visuel :

Certaines conditions doivent tre assures pour excuter linspection visuelle.

- Lumire blanche avec une intensit > 400 Lx (lux)

- Aptitude visuel : Linspecteur soudage doit avoir une aptitude visuelle

prouve par le mdecin mise jour.

- Les outils : miroir + torche lumire blanche + calibre de soudage (jauge

de soudure) + jauge high-low + loupe.

- Angle de vision : 30 de part et dautre.

- Distance dinspection : 30 cm

Critres dacceptation :

La norme ISO 5817 est la norme europenne internationale pour lacceptation des

dfauts, elle utilise 3 classes de svrit (B, C, D) :

B : La plus svre

C : Moyennement svre

D : Peu svre

LAPI 1104 traite aussi les critres dacceptations :

- Caniveaux (undercut) :

Le caniveau est valu selon sa profondeur + sa longueur

- Surpaisseur (weld reinforcement)

Les surpaisseurs excessive concentre les contraintes dans les zones

de raccordement (TOE : sous cordon).Dans les pipelines, lexcs de

pntration peut tre dangereux (il bloque le racleur + favorise lrosion /

corrosion).


32

C1 C3 C2

L1 L2

Virole (shell) piquage (nozzle) renfort

Remarque :

Selon lAPI 1104, durant lpreuve Q.S., le joint est accept visuellement si :

- Pas de fissure.

- Pas de manque de pntration.

- Pas deffondrement(Fr) (pntration concave)= burn-through(En).

- Bonne aspect.

- La profondeur de caniveau extrieur doit tre infrieur

Inf. (0.8mm ; 0.125xt), et la longueur du caniveau ne doit pas dpasser

2 sur 12.

Certification :

Le contrle visuel doit tre effectu par un inspecteur soudage niveau 1 (3.0).

xvii. Epreuve QMOS : Etude de cas

La compagnie SACNA demande du bureau BECA de prparer les preuves QMOS et

les preuves Q.S ncessaires pour couvrir la fabrication dun sparateur tri phasique

ayant les caractristiques suivantes :

SA516 GR60

D=1.8 m

WPS?

WPS 1: SAW + ceramic backing strip (butt weld) L1+L2+C1+C2+C3

WPS 2: nozzlebrunch weld + flange (GTAW ER7053 / SMAW E7018)

WPS 3: Reinforcement plates: Fillet weld SMAW 7018

PQR?

1 QMOS SAW + back strip ceramic.

1 QMOS GTAW / SMAW butt weld pipe diameter 6 inch.


33

A B

300 300 150 150

150 150

Q.S :

Les soudures SAW doivent tre excutes par un oprateur soudage qualifi 1GR.

Un soudeur GTAW/SMAW diamtre 6, 7mm, 6G, qualifi pour souder 27/8 .

Remarque 1:

- Le CODAP interdit le procd GMAW dans les appareils pression car il est

moins nergtique et risque de causer un manque de fusion.

- Root concavity nannule pas un QMOS

e =T-t

tendu dlardage : AB=e x 4

Exercice :

Quelles sont les dimensions de lprouvette QMOS :

REP : ASME IX

Pour le tube : 8 est meilleur que 6.

- Pipe :

-Plate :

T fond t shell

dlardage


34

Nombre des prouvettes :

Selon ASME IX, le nombre des prouvettes est dcrit dans le tableau suivant :

Test macro :

Le test macro nest pas demand par lASME, il vous renvoie sur la norme NACE

MR0175, mais il est demand par la norme europenne.

Essai de duret :

Le test nest pas requis que sil y a un triangle de fissuration froid (ferritique).

Essai de rsilience :

Le test nest pas requis que pour les matriaux ferritiques.

Lessai de rsilience est ralis en se basant sur la courbe MMDT dans lASME VIII :


35

[NOTES]: (1) Curve A applies to: (a) all carbon and all low alloy steel plates, structural shapes, and bars not listed in Curves B, C, and D below; (b) SA-216 Grades WCB and WCC if normalized and tempered or water-quenched and tempered; SA-217 Grade WC6 if normalized and tempered or water-quenched and tempered. (2) Curve B applies to: (a) SA-216 Grade WCA if normalized and tempered or water-quenched and tempered SA-216 Grades WCB and WCC for thicknesses not exceeding 2 in. (50 mm), if produced to fine grain practice and water -quenched and tempered SA-217 Grade WC9 if normalized and tempered SA-285 Grades A and B SA-414 Grade A SA-515 Grade 60 SA-516 Grades 65 and 70 if not normalized SA-612 if not normalized SA-662 Grade B if not normalized SA/EN 10028-2 Grades P295GH and P355GH as-rolled; (b) except for cast steels, all materials of Curve A if produced to fine grain practice and normalized which are not listed in Curves C and D below; (c) All pipe, fittings, forgings and tubing not listed for Curves C and D below; (d) Parts permitted under UG-11 shall be included in Curve B even when fabricated from plate that otherwise would be assigned to a different curve. (3) Curve C applies to: (a) SA-182 Grades F21 and F22 if normalized and tempered SA-302 Grades C and D SA-336 F21 and F22 if normalized and tempered, or liquid quenched and tempered SA-387 Grades 21 and 22 if normalized and tempered, or liquid quenched and tempered SA-516 Grades 55 and 60 if not normalized SA-533 Grades B and C

Point de fonctionnement


36

SA-662 Grade A; (b) all materials listed in 2(a) and 2(c) for Curve B if produced to fine grain practice and normalized, normalized and tempered, or liquid quenched and tempered as permitted in the material specification, and not listed for Curve D below. (4) Curve D applies to: SA-203 SA-508 Grade 1 SA-516 if normalized or quenched and tempered SA-524 Classes 1 and 2 SA-537 Classes 1, 2, and 3 SA-612 if normalized SA-662 if normalized SA-738 Grade A SA-738 Grade A with Cb and V deliberately added in accordance with the provisions of the material specification, not colder than 20F (29C) SA-738 Grade B not colder than 20F (29C) SA/AS 1548 Grades 7-430, 7-460, and 7-490 if normalized SA/EN 10028-2 Grades P295GH and P355GH if normalized SA/EN 10028-3 Grade P275NH.

Remarque 2 :

Aprs la fixation du point de fonctionnement dans labaque ci-dessus (ASME VIII

DIVISION1 FIG. UCS-66M IMPACT TEST EXEMPTION CURVES), pour notre cas :

- Si le mtal D [Note 4] On ne fait pas lessai de rsilience.

- Si le mtal C, B, A [Note 3, 2, 1] On fait lessai de rsilience.

Les essais supplmentaires (Inox, Duplex) :

-Essai de piquration (rsistance la piquration par le chrome).

-Essai de micrographie 400 C (pour dcel la corrosion inter-granulaire).

-Essai de micrographie 400 C (taux de ferrite).


37

i. Rfrence utile sur les normes et les standards: ............................................................................... 1

Introduction sur les normes ........................................................................................................... 1

Tunisian regulation: ........................................................................................................................ 1

Hirarchie des normes : ................................................................................................................. 2

ii. Agrments et certificats ..................................................................................................................... 2

TWI : The Welding Institute ............................................................................................................ 2

Diplmes internationaux en soudage : .......................................................................................... 3

Contrle rglementaire officiel /Contrle rglementaire non officiel : ......................................... 3

iii. Mtallurgie : ....................................................................................................................................... 4

Gnralit : ..................................................................................................................................... 4

Les aciers Inoxydables : .................................................................................................................. 6

Soudabilit de lacier inox-austnitique (srie 300): ...................................................................... 7

Les aciers Chrome, Molybdne : (chaudire, lectrique...) :.......................................................... 8

Diagramme de Schaeffler : ............................................................................................................. 9

Re, Rm, A% :.................................................................................................................................. 10

Notion de P-number (QW-422): ................................................................................................... 11

Notion de G-number (QW-422): .................................................................................................. 12

Notion de A-number (QW-442): ................................................................................................... 12

Notion de F-number (QW-432): ................................................................................................... 12

iv. Le triangle de fissuration : ................................................................................................................ 12

H2 ?? .............................................................................................................................................. 13

Structure de trempe S.T : ............................................................................................................. 15

Contrainte rsiduelle C.R : internal stress(En) ................................................................................ 16

Entrainement triangle de fissuration : ......................................................................................... 18

v. La formule enveloppe : ..................................................................................................................... 19

Echelle de pression: ...................................................................................................................... 19

Calcule dpaisseur : ..................................................................................................................... 19

vi. La temprature entre passe : ........................................................................................................... 21

vii. Mtal dapport : ........................................................................................................................... 21

viii. Nomenclature : ............................................................................................................................. 22

ix. Progression de soudage : ................................................................................................................. 23

x. Energie de soudage : ........................................................................................................................ 23

Calcul de lnergie : ...................................................................................................................... 23


38

Critique des nergies de soudage : .............................................................................................. 24

xi. Protection gaz l'envers : ................................................................................................................ 24

xii. Polarit directe / Polarit inverse : .............................................................................................. 25

xiii. Les Procds de soudages : .......................................................................................................... 25

SMAW : shielded metal arc welding ............................................................................................. 25

GTAW/TIG: Gas tungsten arc welding (En)/ tungstne inerte gaz (Fr). ............................................ 25

SAW : Submerged arc welding : ................................................................................................... 26

Procd FCAW : Flux cowered arc welding : ................................................................................ 26

Procd GMAW/ MIG-MAG : ....................................................................................................... 26

xiv. Position de soudage : ................................................................................................................... 26

xv. Qualification soudeur : ................................................................................................................. 27

xvi. Les essais non destructifs : CND (5 mthodes classiques) ........................................................... 30

Les END non classiques : .............................................................................................................. 30

Les END classiques : ...................................................................................................................... 31

xvii. Epreuve QMOS : Etude de cas ...................................................................................................... 32

WPS? ............................................................................................................................................. 32

PQR? ............................................................................................................................................. 32

Q.S : .............................................................................................................................................. 33

Nombre des prouvettes :............................................................................................................ 34

Test macro : .................................................................................................................................. 34

Essai de duret : ........................................................................................................................... 34

Essai de rsilience : ....................................................................................................................... 34

Les essais supplmentaires (Inox, Duplex) : ................................................................................. 36

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