Controle d'épaisseur et rochage soudure TIG orbitale automatisée sur tube INOX

Bonjour,

je travaille actuellement pour une société qui utilise une machine de soudure orbitale TIG automatisée et inerté à l'argon pour créer des cuves en INOX destinées à recevoir des fluides et soumises à de fréquentes variations de températures n'excédant pas 100 degrés celsius.

Aujourd'hui nous sommes confrontés à de fréquents problèmes de fuites et pire des fuites survenant un à deux ans après fabrication alors qu'elles devraient tenir au moins une vingtaine d'années.

Seulement, on teste les cuves en les remplissant d'eau à température ambiante sous 4,5 bar de pression, on attend 5 minutes et si on ne voit pas de fuite, on valide.
Mais ça me semble un peu trop light.

On change régulièrement les électrodes (environ tout les 50 cycles de 5 à 6 minutes chacun), ébavure les surfaces et on les dégraisses.

J'ai pensé que les fuites instantanées sont dues à des explosions du bain à cause des polluants mais même récurées à fond on en a quand même.
Et les fuites à long terme, un défaut de soudure qui entraîne une épaisseur trop faible qui, à terme, fini par s'ouvrir à cause des cycles de chauffe.

Qu'en pensez-vous?

Dans le cas ou j'aurais vu juste, j'ai pensé que nous pourrions ajouter un module de contrôle qui vérifierait l'épaisseur de la soudure en même temps que la rotation et pourquoi pas la présence de rochage.

Et en cas de manque d'épaisseur détecté, relancer le cycle sans arrêter l'inertage afin d'économiser l'argon du la grande capacité des cuves.

Dans ces conditions, quelle méthode de contrôle ou quel matériel me conseilleriez vous de présenter à mes supérieurs?

Merci d'avance de vos réponses.

Il faudrait pratiquer un ressuage sur vos pièces pour voir d'où pourrait provenir une éventuelle micro fissure ou fuite.
Il faut voir aussi les gorges des cordons de soudure , si le soudeur inerte correctement et laisse bien le gaz faire son œuvre après soudage en ne retirant pas trop vite sa torche.

beaucoup de paramètres à contrôler.

Dans ma boite les tests de montée en pression d'épreuve se font sur une durée de 10 minutes

Mathieu

Bonsoir
Quel type d'alliage utilisez vous et quel est le fluide contenu, car dans votre cas il y a deux possibilité: corrosion caverneuse, ou fissuration sous les contraintes thermique due a un manque de pénétration.

Cordialement

" des explosions du bain à cause des polluants"ça c'est très peu probable en TIG orbitable sur de l'inox, comment contrôlez vous votre inertage sur de grands volumes il est très difficile de bien inerter, d'autre part des manques de pénétrations peuvent provoquer des amorces de rupture, surtout pour des pièces soumises à des cycles thermiques, il faut peut être revoir vos réglages en refaisant des éprouvettes pour contrôler vos pénétrations et votre inertage

Bonjour PPG84,

Vous n'indiquez aucune donnée technique dans votre message comme :
- L'épaisseur des matières de base
- La nuance des matières de base
- Le type de gaz de protection à l'endroit
- Le type de gaz de protection à l'envers
- Le temps d'inertage et le débit en litres par minute
- Le type de métal d'apport
- Monopasse ou multipasse
- etc... ?

Réalisez vous un contrôle visuel endroit et envers des soudures ?
Quel traitement de surface faites vous après le soudage (polissage, décapage, passivation) ?

Généralement selon le degré de criticité à l'usage, les soudures TIG ORBITAL sont radiographiées pour vérifier la compacité interne des soudures.
Certaines sont contrôlées par ressuage coloré face endroit et parfois face envers si l'accès est possible.

Cordialement,

Je vais tenter de répondre à toutes les question:
- Je ne connais pas l'alliage précis
- La soudure est faite entre un disque de 3 à 4 mm d'épaisseur ,du diamètre extérieur du tube et le tube de 2 mm d'épaisseur environ.
- L'inertage se fait à l'argon à l’intérieur et est contrôlée par une pompe qui mesure la présence d'O2 à la particule près.
- Coté torche c'est également de l'argon.
- Le débit est de 35 l/min avant soudure et continu à 8l/min en soudure et continu pendant 5 sec apres.
- La soudure (séquence de pointage) ne démarre qu'à 400 ppm.
- On fait une seule passe et un évanouissement sur 30° environ du courant haut jusqu'au bas.
- Le fluide est généralement de l'eau plus ou moins dure.
- Le ressuage serait trop contraignant vu la cadence de production.
- Il n'y a pas d'apport de matière.
- Je ne me souviens plus des valeurs courant haut et bas.
Environ 90 à 100 A pour le haut il me semble mais rien de sur.
On a ouvert un tube et de l’intérieur on ne voit pas de trace de soudure au niveau de la jonction mais les arrêtes bien nettes. Juste un peu au niveau de la jonction.
Est-ce un manque de pénétration?
Aurait-ce une incidence, comme la possibilité que du rochage s'y forme du fait que l'espace est infime?
J'ai également entendu que l'argon est plus lourd que l'air
La sonde de la pompe se trouve au centre du disque et les soudures se font au point le plus haut (le tube est placé à l'horizontal).
Peut-être que le tube ne serait pas totalement inerté du coup?
Et existerait-il un module ou un appareil de contrôle non destructif qui pourrait sortir un graphique de l'épaisseur de la soudure?

Merci de votre aide et par avance de vos réponses.

"On a ouvert un tube et de l’intérieur on ne voit pas de trace de soudure au niveau de la jonction mais les arrêtes bien nettes. Juste un peu au niveau de la jonction"

Pardon, ça ne veux rien dire :o. c'est:
On ne voit pas de traces de soudure à l’intérieur du tube sauf légèrement au niveau du début de l'évanouissement.

Désolé je ne connais pas tout les termes je ne suis pas soudeur de métier et il y a tant de paramètres.
Bravo a tout les soudeurs.
Je suis plus bonne poire polyvalente pas chère qui sait tout et rien faire...:(

Bonjour

Si vous voyez encore les arêtes des fonds et de la virole (si tout n'est pas fondu en un cordon de soudure bien régulier comme l'extérieur mais que l'envers de la soudure est entre les bords sans avoir traversé) c'est un manque de pénétration caractérisé, dans ce cas les paramètres de soudage sont à revoir.

Si l'épaisseur de la tôle est surdimensionnée ce n'est pas vraiment dramatique pour une cuve à eau, en revanche si il y a des contraintes d'hygiène, de corrosion, de pression, de dilatation thermique...la cela devient grave.

Selon le fluide les sources de fuite à retardement peuvent venir de plusieurs sources dont des corrosions perforantes du cordon de soudure (pollution du cordon de soudure par des oxydes, inertage irrégulier de la cuve entrainant du rochage, inox dénaturé par le soudage et non passivé avant d'être mis en contact avec une substance corrosive), une fragilité au niveau de l'évanouissement de l'arc qui finit par lâcher avec les chocs thermiques (on en revient aux paramètres de la procédure de soudage)...

Avez vous tenté de remplacer le robot par un humain en ne changeant aucun autre paramètre de la production pour voir d'où vient la déficience?
Avez vous plusieurs opérateurs sur le robot de soudage, plusieurs robots, ont-ils tous les mêmes soucis?
Comment la procédure de soudage a t'elle été conçue au feeling (l'opérateur programme le robot à l'estime fait une soudure si c'est étanche et que ça ne lâche pas c'est bon) ou y a t'il un QMOS?

35l/minute c'est beaucoup au risque de créer des turbulences et de ne pas inerter toute la capacité de manière homogène.
Inerter l'envers à l'argon c'est un luxe, de l'azote est largement suffisant pour l'essentiel des applications sur l'inox et bien moins dispendieux.
Il vaut mieux un bon inertage à l'azote que de le bâcler à l'argon.
Pour réaliser un inertage l'argon s'introduit de préférence par le bas de la capacité (gaz plus lourd que l'air).
Pour réaliser un inertage l'azote s'introduit de préférence par le haut de la capacité (gaz plus léger que l'air).
De manière empirique un inertage est considéré comme satisfaisant avec un balayage de 5x le volume de la capacité cela ne vaut évidement pas une mesure mais dans votre cas cela donne une indication en dessous de laquelle la mesure est suspecte.
L'inertage envers doit se poursuivre après arrêt de la soudure jusqu'à ce que le refroidissement du métal soit suffisant pour garantir l'absence d'oxydation.
Pour l'endroit un décapage mécanique et ou chimique peut être utilisé.
Quelle technique utilisez vous pour réduire au minimum le volume à inerter.

Si vous désirez contrôler vos soudures il y a la radiographie.

Bonne journée.

ne cherchez plus, vos ruptures viennent du manque, pour ne pas dire de l'absence de pénétration

Merci beaucoup pour vos réponse. Y a pas a dire, rien ne vaux l'avis d'experts :D
J'ai pu parler de ces informations à mon P-DG aujourd'hui et on vas surement lancer une nouvelle batterie de tests pour peaufiner les réglages.

Je vais me renseigner auprès des fabricants de matériel de contrôle. En auriez-vous un en particulier à me conseiller? Quand on est pas du milieu c'est souvent difficile de se faire une opinion.

Que me conseillez vous pour le problème de pénétration, augmenter le courant ou plutôt un deuxième passage?

Et pour ce qui est de l'inertage, ils préfèrent n'avoir que l'argon pour simplifier la gestion. On va également modifier le positionnement du capteur pour le placer le plus haut possible dans la cuve; voir même ajouter une temporisation. Je pense qu'en chronométrant le temps entre le début de l'inertage et le moment où le capteur atteindre 0 et un petit calcul par rapport à sa position et le volume, on peut arriver a quelque chose de correct.

Pour vous répondre Jacky, nous n'avons pas de soudeur qualifié dans l'entreprise, nous sommes opérateurs à la base donc tenter une soudure comme ça, on aurais plus vite fait de directement jeter la matière première lol. On a bien une torche manuelle mais elle nous sert qu'à faire des pointages ou des petites soudures non étanches.
Nous n'avons qu'une seule machine qui soude sur cette configuration donc pas de points de comparaison.
Les réglages on été faits pas la boite qui a conçue la machine mais la dernière fois que je les ai vu, ils m'ont dit que ma boite leur avait mis la pression pour la livrée et du coup ils n'ont pas pu la régler correctement. Donc au feeling...
Pour l'inertage, le gaz est injecté sous préssion par un orifice mi-hauteur (on ne peut pas plus bas) et le capteur est au même niveau sur le deuxième orifice. La cuve est fermée le plus hermétiquement possible donc l'air s'évacue en grande majorité par les ouvertures des futur soudures.
La cuve tourne sur un axe horizontal et les têtes de soudures sont fixes. Tout est géré par un programme ( mise en contrainte pour "desovaliser" le tube, maintien de l'assemblage par des vérins, avancement, pointage, etc...)

Désolé tout est un peu en vrac mais j'essai de répondre à tout pour être le plus précis possible. Je pense que toutes les infos sont là.
Merci encore.

Je trouve quand même un peu trop ambitieux le fait de produire des séries de pièces sans aucun soudeur qualifié au sein de l'entreprise, et avec une machine dont les réglages ont été fait à la va-vite par un installateur..
Concernant l'inertage, s'il n'y a pas d'échappement, il ne peut pas être de bonne qualité. Le but de l'inertage est de remplacer l'air par de l'argon, donc l'air doit pouvoir s'échapper (au point haut de la pièce idéalement).
Vous dites que votre pièce est soudée sans métal d'apport, donc bord a bord et sans jeu, c'est maigre comme échappement !
Vous parlez d'un grand volume, quelles sont les dimensions des pièces ? diametre et épaisseur ?
Si vous pouvez poster quelques photos, ce serait plus parlant ! ;)

Bonsoir,

Faites appel à un ingénieur soudeur indépendant ou bien à un organisme de certification du soudage comme L'APAVE, BUREAU VERITAS ou L'INSTITUT DE SOUDURE pour obtenir des conseils techniques de soudage et des méthodes pratiques pour assurer un travail de qualité et des contrôles cohérents.

Cordialement,

Nous n'avons pas de soudeur car la soudure représente aujourd'hui une partie minime de notre production. De plus, avec de bons réglages les machine sont sensées effectuer 90% des opérations aujourd'hui et 100% demain. Nous avons plusieurs opérations (3 ou 4) mais chacune possède sa machine avec ses réglage qu'il nous faut peaufiner maintenant. Nous n'avons jamais d'autres cas de figure donc un soudeur s’ennuierait très vite, son travail s'arrêterait à reprendre des petites soudures quand un problème surviendrait... Je suis personnellement pour favoriser l'humain plus que la machine mais ça ne relève pas de moi.
Je ne suis pas non plus très précis dans mes descriptions et je ne donnerais pas de photos car je ne voudrais pas avoir de problème avec la clause de secret de fabrication. Mais vos réponses m'ont déjà bien éclairé et je vous en remercie grandement. J'ai maintenant de quoi pousser mes recherche.
Bonne continuation à tous et encore merci.

Bonjour

Le gros problème c'est que si un opérateur formé au maniement de l'appareil (quelques démonstrations suffisent en fait) peut exécuter les soudures à l'aide du robot sans aucun souci à condition d'être rigoureux, la programmation de la machine est une chose particulièrement complexe. Il y a beaucoup de paramètres (matière soudée, épaisseur, position de la soudure dans l'espace, intensité du courant de soudage, vitesse d'avance, courant pulsé ou non, allumage de l'arc, extinction de l'arc...) car en automatisé il n'y a aucun moyen de contrebalancer un mauvais réglage contrairement au manuel ou le soudeur peut s'adapter et adapter les paramètres (dans certaines limites). Il faut une personne maitrisant parfaitement la machine, pour régler l'ensemble des paramètres. Il n'est pas garanti que même avec une grande expertise le premier réglage réalisé soit le bon, à moins que le programme utilisé soit déjà existant (déjà créé pour un autre client) cela prend du temps. Il faut contrôler le résultat sur une petite série de pièces (à minima un contrôle visuel des deux côtés de la soudure par une personne compétente, sil l'on désire aller plus loin radiographie et analyses métallurgiques par un organisme de contrôle...) pour confirmer si le réglage est correcte ou si des ajustements doivent être entrepris.
L'autre technologie sur les robots de soudage ce sont les machines pilotées en temps réel par un opérateur qui agit sur les paramètres de soudage et la c'est toujours un soudeur qualifié qui opère, ce n'est donc absolument pas une plaisanterie.
De manière générale un manque de pénétration est soit due à une intensité trop basse, soit une vitesse d'avance trop élevée, soit les deux, ont peut en théorie exclure une position erronée de la torche puisque la soudure est réalisée par un robot.

Ne pas créer d'échappement pour le gaz d'inertage est néfaste, vous risquez de repousser votre métal en fusion par la pression du gaz ce qui dégrade la pénétration, vous risquez de créer des fuites sur la fin de votre dernière soudure de la cuve.

Vous devriez recontacter le fabriquant du robot pour revoir le réglage de votre robot de soudage pour au moins écarter cette cause de défaillance, une réflexion en profondeur de l'ensemble de la procédure de soudage devrait être menée avec un ingénieur soudeur ou autre personne compétente comme l'a déjà expliqué Dominique. Si l'application est à risque (installation sous pression (voir DESP), produits dangereux) la procédure de soudage devra de toute manière être validée par un organisme de certification comme ceux qu'a cité Dominique pour la réalisation d'une QMOS, même s'il semble ici que ce ne soit pas le cas.

Bonne journée