Défauts de soudure : types courants, causes et solutions

Un petit défaut de soudure peut affecter la durée de vie en fatigue et l'étanchéité. Des défauts “ mineurs ” peuvent entraîner des reprises coûteuses ou des défaillances sur le terrain. En production, les défauts se manifestent souvent par des signes visuels : rainures de pied, piqûres ou profil imparfait. Mais le véritable risque réside dans ce qui est invisible, comme un manque de fusion sur la paroi ou des inclusions piégées, ou encore une pénétration de racine incomplète. Chez Yonglihao Machinery, nous constatons un schéma récurrent : les défauts sont rarement aléatoires. La plupart sont liés à des facteurs maîtrisables, tels que la préparation des joints, l'apport de chaleur, la protection et l'assemblage. Ce guide pratique vous aide à identifier rapidement le défaut et à en déterminer les causes les plus probables. Vous pourrez ainsi choisir les inspections et les actions appropriées pour éviter leur réapparition.

Que sont les défauts de soudure ?

Un défaut de soudure est une imperfection qui dépasse les limites fixées. Ces limites sont définies pour une norme ou un usage donné. Ce défaut peut compromettre l'aptitude de la pièce à l'emploi. Une discontinuité est différente : il s'agit de toute rupture dans l'état “ idéal ” de la soudure. Elle peut rester acceptable si elle demeure dans les limites autorisées.

Les termes ISO sont souvent utilisés de cette manière :

En pratique, la distinction entre “ défaut ” et “ discontinuité ” dépend d'autres facteurs, notamment la classe d'acceptation, les conditions de service et l'emplacement du défaut. Il ne s'agit pas uniquement de la dénomination du défaut. Un petit pore superficiel sur une patte de fixation peut être acceptable, tandis que le même pore situé près d'une zone fortement sollicitée peut entraîner un rejet. Une bonne assurance qualité repose sur deux questions essentielles : premièrement, où se situe l'indication ? À la base, à l'extrémité, dans la zone affectée thermiquement ou à l'intérieur de la pièce ? Deuxièmement, à quelles contraintes la pièce sera-t-elle soumise en service ? Il peut s'agir d'une charge statique, d'une charge cyclique, d'une pression ou de vibrations. Une fois ces éléments clarifiés, les normes et les procédures peuvent être appliquées de manière cohérente.

Pourquoi des défauts de soudure se produisent-ils ?

La plupart des défauts de soudage proviennent d'un déséquilibre. Ce déséquilibre concerne l'apport de chaleur, la protection, la propreté et l'ajustement du joint. Lorsqu'un de ces paramètres est instable, on observe une signature répétitive. Par exemple, une longueur d'arc excessive tend à provoquer des caniveaux et des projections. Une protection insuffisante engendre de la porosité. Un mauvais ajustement se traduit par une pénétration ou un recouvrement incomplets. Un nettoyage insuffisant entre les passes se manifeste par des inclusions de laitier.

Les causes profondes des processus se répartissent généralement en cinq groupes :

• Stabilité des équipements et de l'alimentation électrique : Courant ou tension de dérive, pointes de contact usées, chemin de retour défectueux ou alimentation de fil irrégulière.
• Paramètres et apport de chaleur : Vitesse de déplacement, longueur d'arc, avance de fil et impulsions : ces paramètres peuvent entraîner un sous-dépouillage, un manque de fusion ou une perforation.
• Matériau et état de surface : Rouille, calamine, huile, revêtements, humidité et couches d'oxyde : tous ces éléments sont à l'origine de la porosité et des inclusions.
• Conception et assemblage des joints : Jeu à la racine, chanfrein, surface d'appui et défaut d'alignement. Un serrage insuffisant peut également entraîner une pénétration incomplète, des fissures ou des déformations.
• Technique et accès : L'angle de la torche, le dépassement, le tissage, le nettoyage entre passes et le contrôle de la séquence sont essentiels pour les travaux en plusieurs passes.

En atelier, on considère les montages et l'ajustement comme un paramètre “ silencieux ”. Si les pièces ne s'emboîtent pas correctement, les opérateurs effectuent des ajustements : angle, vitesse, temps d'arrêt. Cela engendre des variations. Avant de modifier le courant ou la tension, il est essentiel de sécuriser les autres éléments : serrage, jeu, alignement et accès. Ensuite, il faut enregistrer la vitesse de déplacement et le dépassement réels. C'est souvent là que se trouve la cause première du problème.

Principaux types de défauts de soudure

Fissures de soudure

Une fissure de soudure est une fracture nette. Elle peut se former dans le métal d'apport, la zone affectée thermiquement ou le métal de base. Elle crée un point de forte contrainte et peut se propager rapidement. La fissuration à chaud est liée à la manière dont le métal se solidifie et refroidit sous contrainte. La fissuration à froid est souvent liée à l'hydrogène, aux microstructures dures et aux contraintes.

Appliquez une méthode rigoureuse de contrôle des fissures. Ceci est indispensable pour les joints contraints, épais ou à haute résistance, ainsi que pour les pièces critiques. Les petites fissures s'étendent rarement. Il est impératif de les éliminer jusqu'au métal sain. Vérifiez le préchauffage et les contrôles entre passes lorsque nécessaire. Utilisez des consommables propres et un refroidissement contrôlé pour éviter la réapparition des fissures. Si des fissures se répètent au même endroit, considérez-les comme un problème systémique. Cela indique un problème de contrainte du joint, de contrôle de l'hydrogène ou d'apport de chaleur, et non un simple défaut esthétique.

Saper

Le sous-dépouillement est une rainure au pied de la soudure. Il réduit la section efficace de la soudure et augmente sa sensibilité à la fatigue. Ce phénomène se produit souvent lorsque la vitesse d'avance est élevée ou que la longueur d'arc est excessive. Un angle de torche inadéquat peut également entraîner un enlèvement de métal au bord de la soudure.

Prévenir le sous-dépouillement est généralement une question de stabilité, et non de refonte. Réduisez la longueur d'arc et la haute tension. Ralentissez légèrement et maintenez un angle de torche stable. Cela permet à la pointe de la torche de recevoir suffisamment de métal d'apport. Si le sous-dépouillement apparaît principalement d'un seul côté, vérifiez l'accès et l'ajustement. Les opérateurs ont souvent tendance à se pencher du côté opposé à la pointe de la torche lorsque l'espace est restreint.

Chevaucher

Le recouvrement se produit lorsque le métal d'apport déborde sur le métal de base, sans fusion complète au niveau du cordon de soudure. Ce phénomène est souvent dû à une vitesse de soudage trop lente ou à une faible énergie de fusion à cet endroit. Il peut également survenir lorsque le bain de fusion déborde du cordon.

Le chevauchement est plus fréquent sur les soudures d'angle et les soudures hors position. Dans ces cas, le contrôle du bain de fusion est plus difficile. Améliorez le mouillage en augmentant la chaleur au pied de la soudure, dans certaines limites. Maintenez un arc plus court et plus serré. Utilisez une épaisseur de cordon plus contrôlée. Conservez un angle qui dirige l'énergie vers le pied de la soudure, et non vers l'extérieur.

Porosité

La porosité est due à la présence de gaz emprisonné dans le métal fondu en solidification. Elle peut apparaître en surface ou à l'intérieur. Des piqûres éparses indiquent souvent des problèmes de protection ou des courants d'air. Des pores regroupés aux points d'amorçage et d'arrêt suggèrent des problèmes de stabilité de l'arc ou la présence d'humidité. Des traces de soudure peuvent révéler une contamination de surface ou un affaissement de l'enveloppe de protection.

Le contrôle de la porosité est avant tout une question de propreté et de protection. Il s'agit ensuite d'un problème de paramètres. Commencez par ces étapes : nettoyez le métal jusqu'à ce qu'il brille aux endroits nécessaires ; maintenez les consommables et les joints secs ; vérifiez le type de gaz et assurez-vous d'une étanchéité parfaite ; protégez la zone des courants d'air ; maintenez une distance de projection constante afin que la buse à gaz protège le bain de fusion. Une fois ces paramètres stabilisés, vous pouvez ajuster la vitesse de déplacement et l'apport de chaleur. Cela permet au gaz de s'échapper avant que le métal ne se solidifie.

Inclusion de scories

Les inclusions de laitier sont des matières non métalliques emprisonnées dans la soudure. Elles sont fréquentes dans les procédés à flux ou entre les passes multiples. La cause habituelle est un nettoyage insuffisant entre les passes. Elles peuvent également provenir d'un mauvais positionnement du cordon ou d'une chaleur insuffisante empêchant l'évacuation du laitier.

Si des scories apparaissent entre les passes, le nettoyage est une étape indispensable. Ne vous contentez pas de nettoyer “ quand vous avez le temps ”. Améliorez l'accès aux joints. Assurez un apport de chaleur suffisant pour que les scories puissent s'évacuer. Positionnez les cordons de manière à éviter la formation de poches où les scories pourraient se loger. Si des inclusions se répètent sur la paroi, vérifiez la géométrie et l'angle du joint. Les scories se cachent souvent dans les angles vifs.

Fusion incomplète

Une fusion incomplète signifie que le métal d'apport n'a pas fusionné avec le métal de base. Cela peut se produire sur les parois ou entre les passes. Ce défaut est souvent masqué par un cordon de soudure d'apparence saine. La surface peut être remplie alors que la paroi n'a jamais complètement fondu.

Les causes typiques d'un manque de chaleur au niveau de la ligne de fusion sont des problèmes de fusion insuffisants. Cela peut être dû à une vitesse de déplacement trop rapide, un angle de torche incorrect ou un dépassement excessif. La contamination ou un positionnement incorrect du cordon de soudure, entraînant une expansion du bain de fusion au-delà de l'arc, peuvent également être en cause. L'ajout de métal d'apport ne résoudra pas le problème de fusion tant que l'interface n'est pas fondue. Dirigez l'énergie vers la paroi latérale ou la racine. Corrigez la géométrie et l'accès au joint. Procédez à une inspection appropriée lorsque le joint est critique.

Pénétration incomplète

Une pénétration incomplète se produit lorsque la soudure ne traverse pas complètement le joint à la racine. Elle est souvent due à une géométrie de racine trop serrée ou à un mauvais alignement. Un écartement insuffisant à la racine ou un apport de chaleur insuffisant peuvent également en être la cause.

Si la pénétration est systématiquement insuffisante, le problème se situe généralement au niveau de la géométrie du joint et du positionnement de la torche. Il ne s'agit pas d'ajouter des passes de couverture supplémentaires. Vérifiez l'ouverture de la racine, le chanfrein et l'alignement. Assurez-vous que l'électrode est bien dirigée vers la racine. Cela garantit la fusion et la liaison de la face de la racine.

Combustion

La perforation est un trou qui se forme lorsque la soudure traverse complètement le métal de base. Ce phénomène se produit sur les pièces minces ou présentant de grands écarts. Il est généralement dû à un apport de chaleur excessif, une vitesse de déplacement trop lente ou un mauvais ajustement.

La maîtrise de la surchauffe commence par un ajustement précis et un maintien adéquat. Comblez les interstices, serrez correctement et utilisez un support si nécessaire. Ensuite, ajustez vos paramètres. Réduisez l'apport de chaleur et le temps de maintien. Maintenez une vitesse de déplacement constante pour éviter la surchauffe localisée. Pour les tôles fines, un contrôle précis des interstices est souvent plus important que de légères modifications de paramètres.

Comment détecter les défauts de soudure ?

La détection des défauts de soudure repose sur l'adaptation de la méthode d'inspection à la localisation du défaut. Celui-ci peut se situer en surface, en subsurface ou à l'intérieur de la pièce. Un bon plan d'inspection commence par une question : quel mode de défaillance cherchons-nous à prévenir ? Les fuites et les zones de pression nécessitent une grande sensibilité aux porosités et aux inclusions. Pour les assemblages soumis à la fatigue, il est indispensable de vérifier l'absence de fissures au pied, de caniveaux et de défauts de fusion. Les soudures épaisses à passes multiples requièrent un contrôle de la présence de défauts internes. Commencez par un contrôle visuel (CV) pour détecter les problèmes externes courants. Utilisez ensuite des essais non destructifs (END) lorsque le risque exige une plus grande certitude.

VT (Tests visuels) : Cette méthode permet de détecter les fissures, les contre-dépouilles, les chevauchements, les projections et les perforations. Utilisez un éclairage approprié et un grossissement si nécessaire. Comparez les observations aux critères établis. La taille et l'emplacement sont plus importants que leur simple présence.

En pratique, une règle s'impose : si le risque de défaillance est élevé, ne vous fiez pas uniquement à la VT. Utilisez une méthode capable de visualiser le défaut attendu dans la géométrie de votre assemblage.

Principes de base de la réparation : quand meuler, ressouder ou rejeter

Une réparation de défaut efficace suit un processus en boucle fermée. Premièrement, le défaut est complètement éliminé. Deuxièmement, la soudure est effectuée dans des conditions contrôlées. Troisièmement, une nouvelle inspection est réalisée pour confirmer sa conformité. La plupart des échecs de réparation sont dus à deux raisons : soit le défaut a été seulement estompé et non complètement éliminé, soit la cause première n'a pas été corrigée avant la soudure. Négliger une seule étape, c'est risquer de voir les réparations se reproduire.

Logique de réparation typique :

• Retirer pour sonner le métal : Meulez ou creusez les fissures, les scories ou les zones de manque de fusion. Évitez de simplement lisser la surface.
• Souder avec contrôle : Rétablir la stabilité du blindage, l'état des joints et les paramètres. Éviter toute accumulation de chaleur non planifiée.
• Réinspecter : Utilisez la VT comme méthode minimale. Utilisez d'autres méthodes CND lorsque les critères ou le niveau de risque l'exigent.

Quand faut-il rejeter une pièce plutôt que de la réparer ? Si l’enlèvement de matière dépasse l’épaisseur minimale ou s’il déforme une géométrie critique, rejetez-la également si des réparations répétées révèlent un processus instable. Une réparation propre est acceptable, mais des retouches répétées indiquent un problème de processus.

Liste de contrôle de prévention

La prévention est optimale lorsque les facteurs à l'origine des défauts sont standardisés. Il s'agit notamment de la propreté, de l'ajustement, des paramètres et de la séquence. Notre priorité est de réduire la variabilité. Celle-ci engendre des défauts aléatoires difficiles à maîtriser. Si deux opérateurs utilisent des valeurs différentes de dépassement, de vitesse de déplacement et d'angle de torche, les mêmes réglages ne permettront pas d'obtenir une soudure identique.

Liste de contrôle de préparation à la soudure (rapide mais à fort impact) :

• Surface: Enlever l'huile, la peinture, la rouille ou l'oxyde à l'endroit où l'arc doit fonctionner. Garder les consommables au sec.
• Ajustement : Vérifiez l'écartement à la racine, le chanfrein et l'alignement. Serrez pour contrôler le mouvement.
• Protection : Vérifiez le type de gaz, le débit régulier et l'étanchéité des raccords. Protégez des courants d'air.
• Paramètres : Définissez une plage de valeurs stable pour le courant, la tension, la vitesse de dévidage du fil et la vitesse de déplacement. Évitez de procéder par tâtonnement.
• Technique: Utilisez un angle de torche, une longueur de sortie et une longueur d'arc constants. Nettoyez entre chaque passe pour les travaux en plusieurs passes.
• Chaleur et séquence : Contrôlez la température entre les passes si nécessaire. Utilisez une séquence qui réduit la distorsion et les fissures.

Si un type de défaut est fréquent, comme la porosité, commencez par corriger sa cause principale : la propreté ou le blindage. Procédez ainsi avant de modifier les paramètres. Les modifications de paramètres ne peuvent pas corriger une contamination du métal de base ni une fuite du blindage.

Conclusion

Si vous souhaitez réduire les défauts de soudure, ne commencez pas par “ davantage d'inspections ”. Que vous soyez spécialisé dans la fabrication générale ou que vous proposiez des services de soudage, cette solution est essentielle. services de soudage spécialisés, Commencez par un assemblage stable, des surfaces propres et des paramètres contrôlés. Chez Yonglihao Machinery, les résultats les plus rapides s'obtiennent grâce à une séquence simple. Premièrement, assurez-vous de la préparation et du serrage des joints. Deuxièmement, vérifiez l'intégrité de la protection. Troisièmement, définissez une plage de paramètres stable. Quatrièmement, appliquez les principes de base comme le nettoyage entre passes. Enfin, utilisez le contrôle visuel et les méthodes CND appropriées pour confirmer, et non supposer. En considérant les défauts comme des signaux d'instabilité des paramètres, la qualité de la soudure devient prévisible.

FAQ

Quels sont les défauts de soudure les plus courants en production ?

Les fissures, la porosité, les caniveaux, les chevauchements, les inclusions de laitier et le manque de fusion sont les problèmes les plus fréquents. Leur récurrence s'explique par leur dépendance à des paramètres contrôlables : l'ajustement, la propreté, la protection et l'apport de chaleur. Il est essentiel de stabiliser ces paramètres avant de modifier les procédures.

Comment puis-je rapidement distinguer un “ défaut ” d'une “ discontinuité ” sur le terrain ?

Il est impossible de prendre une décision sans critères d'acceptation. Un “ défaut ” est une discontinuité qui dépasse les limites d'utilisation de la pièce. Identifiez le type et l'ampleur de l'indication, puis comparez-la à la classe d'acceptation. L'emplacement et la charge de service peuvent influencer la décision finale.

Qu’est-ce qui provoque généralement de la porosité même lorsque le gaz est allumé ?

La porosité est généralement due à une contamination ou à une perte de protection. Elle ne résulte pas simplement d'un manque de gaz. Vérifiez la présence d'huile, d'humidité ou de peinture. Recherchez les courants d'air, les fuites et un dépassement incorrect. Des conditions d'arc instables peuvent également perturber la protection.

Quel est le moyen le plus rapide de réduire le contre-dépouillement ?

Réduisez la longueur de votre arc. Diminuez la tension excessive. Maintenez un angle de torche stable afin que le bas de la flamme soit soutenu par le métal d'apport. Si le problème se répète dans une même position, améliorez le dégagement ou le montage. Les problèmes d'accès imposent souvent des angles qui provoquent des contre-dépouilles.

Quand dois-je choisir entre les ultrasons et la radiographie pour les défauts internes ?

Choisissez les ultrasons (UT) lorsque vous suspectez des défauts plans, comme un manque de fusion. Privilégiez la radiographie (RT) lorsque les défauts volumiques, tels que la porosité ou les scories, sont la principale préoccupation. La géométrie du joint, l'accessibilité et l'orientation du défaut sont également des facteurs importants. La méthode optimale est celle qui détecte avec fiabilité le défaut attendu.