Soudage de réparation : réparer une fissure pour qu’elle ne revienne pas
Une soudure de réparation est plus difficile que la soudure d’origine. Le chanfrein se trouve dans une pièce rigide, la nuance est souvent inconnue et la cause de la fissure est toujours là. Voici l’ordre de travail pour une fissure dans l’acier, la fonte ou l’aluminium ; le remplacement de tronçons rouillés et le rechargement de surfaces usées sont traités à la page réparation et reconstruction.
Réponse courte
Le soudage de réparation consiste à éliminer complètement le défaut et à le remplacer par du métal fondu sain, dans des conditions au moins aussi bonnes que pour le joint d’origine. Pour une fissure : trouvez ses vraies extrémités par ressuage (PT) ou magnétoscopie (MT), percez des trous de 3–4 mm juste après, meulez ou gougez un chanfrein en V ou en U jusqu’au métal sain, contrôlez à nouveau le chanfrein, préchauffez à la valeur du calculateur de préchauffage (S355J2, 20 mm, métal d’apport à bas hydrogène : 75 °C), soudez par courts tronçons des extrémités vers le milieu, tenez la température entre passes entre la température de préchauffage et 250 °C et contrôlez de nouveau la réparation — sur les aciers trempants, au plus tôt 24–48 h après soudage.
Réparer une fissure étape par étape
- Identifiez le matériau et la cause. La nuance et son carbone équivalent viennent du certificat ou d’une analyse (calculateur CE et CET), la cause de l’endroit et du moment où la fissure est apparue : fissure à chaud, à froid ou de fatigue. Une fissure dont la cause reste en place revient au même endroit.
- Trouvez les extrémités. Meulez la surface jusqu’au métal propre : l’extrémité visible est rarement la vraie. Le PT (ISO 3452-1) fonctionne sur tous les métaux, la MT (ISO 17638) seulement sur l’acier ferromagnétique, mais elle montre aussi les fissures juste sous la surface. Marquez les extrémités au pointeau.
- Percez des trous d’arrêt de 3–4 mm juste après chaque extrémité, pour que la pointe parte avec le copeau au lieu de rester dans le métal. Les trous font partie du chanfrein et se soudent avec lui.
- Affouillez jusqu’au métal sain. Meulage ou gougeage arc-air sur toute la longueur et toute la profondeur de la fissure. Chanfrein en V ou en U à fond arrondi, assez ouvert pour que l’électrode atteigne le fond — environ 60° à l’électrode enrobée, 50–60° en MAG, comme pour un nouveau bout à bout —, avec des extrémités qui remontent en pente douce. Une fissure traversante reçoit une vraie préparation avec talon et écartement (préparation des bords). Meulez les faces gougées jusqu’au métal propre.
- Contrôlez le chanfrein. PT ou MT sur le chanfrein propre. Au moindre signal, meulez plus profond et recontrôlez. Notez la longueur et la profondeur de l’affouillement : il en faut pour le dossier comme pour le calcul du métal d’apport.
- Préchauffez. Prenez la valeur du calculateur, pas celle de l’habitude. Le chanfrein de réparation est tenu par toute la pièce et plus bridé que le joint d’origine : la valeur calculée est un minimum. Chauffez une large bande et vérifiez au crayon thermique des deux côtés du chanfrein. Le temps de refroidissement se vérifie avec le calculateur t8/5.
- Soudez dans un ordre prévu. Métal d’apport à bas hydrogène ; électrodes basiques étuvées selon le tableau d’étuvage des électrodes. D’abord les trous et les extrémités, puis de courts tronçons vers le milieu ; cordons tirés couche par couche, laitier retiré à chaque passe, chaque cratère rempli.
- Tenez la température entre passes. Pas en dessous du préchauffage, pas au-dessus d’environ 250 °C pour un acier de construction courant — c’est aussi la limite haute du calculateur. L’inox austénitique reste sous 150 °C environ, l’aluminium de la série 6xxx sous 120 °C environ.
- Contrôlez la réparation terminée. D’abord visuellement, puis PT ou MT sur la soudure et le métal autour, UT pour les défauts internes en forte épaisseur. Sur les aciers à carbone équivalent élevé, le contrôle final vient au plus tôt 24–48 h après soudage : les fissures à froid ont besoin de temps. L’acceptation est la même que pour la soudure d’origine, et aucune fissure n’est admise, quel que soit le niveau de qualité ISO 5817.
- Consignez. Où, sur quelle longueur et quelle profondeur ; CND avant et après ; préchauffage et température entre passes mesurés ; métal d’apport, soudeur, DMOS.
Préchauffage d’une réparation : valeurs du calculateur
Quelques nuances et épaisseurs calculées avec la formule du calculateur. L’hydrogène pèse autant que l’épaisseur : sur du S355J2 de 20 mm, passer de HD 4 à HD 12 (électrode rutile) fait monter le préchauffage de 75 à 120 °C.
| Épaisseur, mm | S235JR CET 0,25 · HD 12, °C | S355J2 CET 0,34 · HD 4, °C | S355J2 CET 0,34 · HD 12, °C | S460N CET 0,42 · HD 4, °C |
|---|---|---|---|---|
| 10 | — | 35 | 85 | 100 |
| 20 | 50 | 75 | 120 | 135 |
| 30 | 80 | 100 | 150 | 165 |
| 40 | 100 | 120 | 170 | 185 |
| 60 | 120 | 140 | 190 | 205 |
Énergie de soudage 1,5 kJ/mm, résultat arrondi au 5 °C supérieur — la même formule que le calculateur (EN 1011-2, méthode B). « — » signifie que la formule ne demande pas de préchauffage. Les CET par nuance sont les valeurs de départ du calculateur ; pour une réparation, prenez le CET du certificat ou d’une analyse.
Réparer selon le matériau : tableau de décision
L’ordre de travail reste le même, les détails changent avec le métal. En détail : souder la fonte, souder l’aluminium et souder l’inox.
| Matériau | Trouver la fissure et l’affouiller | Préchauffage et entre passes | Métal d’apport et technique | Point de vigilance |
|---|---|---|---|---|
| Acier de construction non allié (S235, S355) | PT ou MT ; meulage ou gougeage arc-air, chanfrein en V ou en U, faces gougées meulées jusqu’au métal sain | Selon le calculateur : S355J2, 20 mm — 75 °C avec HD 4, 120 °C avec HD 12 ; entre passes de la température de préchauffage jusqu’à 250 °C | Électrode basique ou fil plein MAG de même résistance ; cordons tirés des extrémités percées vers le milieu | La cause : une fissure de fatigue revient si le détail reste le même |
| Acier à haute limite élastique ou épais (S460 et plus, plus de 30 mm) | MT de préférence ; affouiller sur toute la profondeur, la fissure va plus loin qu’elle n’en a l’air | Jamais sous la valeur calculée : S460N, 40 mm, HD 4 — 185 °C ; le chanfrein de réparation est plus bridé que le joint d’origine | Produits à bas hydrogène uniquement (HD 5 ou moins), électrodes basiques étuvées ; t8/5 dans la fenêtre du sidérurgiste | Les fissures à froid apparaissent des heures plus tard : contrôle final après 24–48 h |
| Acier inoxydable austénitique (1.4301, 1.4404) | PT uniquement — la MT ne fonctionne pas sur l’acier austénitique ; meuler avec des disques réservés à l’inox | Pas de préchauffage ; entre passes sous 150 °C environ | Métal d’apport adapté à la nuance, nuances L (C sous 0,03 %) ; faible énergie, cordons courts | Sensibilisation entre 450 et 850 °C ; éliminer les colorations après soudage |
| Fonte grise et fonte GS, méthode à froid | PT, ou chauffer un peu la pièce grasse — l’huile qui ressort dessine la fissure ; trous de 3–4 mm, chanfrein en U à fond arrondi, brûler l’huile | Pas de préchauffage ; cordon suivant seulement quand la pièce est tiède à la main | Ni-CI ou NiFe-CI (EN ISO 1071), environ 25 A par mm de diamètre, cordons de 20–40 mm, chacun martelé à chaud | La ZAT devient de la fonte blanche : la réparation tient mais ne s’usine pas |
| Fonte, méthode à chaud | Comme pour la méthode à froid | Toute la pièce à 500–600 °C, maintenue pendant le travail, refroidissement lent au four pendant des heures | Soudage oxyacétylénique avec baguette de fonte et flux | Il faut un four ; seule voie vers un joint qui s’usine comme la pièce |
| Alliages d’aluminium | PT ; oxyde retiré à la brosse inox réservée à l’aluminium, affouillement à la fraise carbure | Chauffage modéré seulement ; série 6xxx pas au-delà de 120 °C environ et pas plus de 15 min | TIG en courant alternatif ou MIG ; 5356 ou 5183 pour la 5xxx, 4043 ou 5356 pour la 6xxx, 4043 pour les pièces moulées | La chaleur supprime le durcissement par vieillissement de la 6xxx dans la ZAT — la zone réparée est plus faible |
| Acier moulé | PT ou MT ; les retassures sous la surface sont souvent plus grandes que l’indication — affouiller jusqu’à un chanfrein sain | Comme un acier laminé de même composition : CE ou CET du certificat, puis le calculateur | Métal d’apport à bas hydrogène adapté à la composition | Si la pièce a été traitée thermiquement, sa spécification peut exiger un traitement thermique après réparation |
Dossier, DMOS et procédure
Sur une pièce fabriquée selon une norme, la réparation se soude selon un DMOS, comme toute soudure de production. Si le procédé, le groupe de matériau, l’épaisseur et la position du chanfrein de réparation entrent dans le domaine d’une qualification existante (QMOS selon ISO 15614-1), le DMOS d’origine s’applique ; un autre procédé ou un chanfrein hors de ce domaine demandent leur propre mode opératoire qualifié. Dans un système qualité selon ISO 3834, la réparation est une non-conformité : instruction de réparation écrite, nouveau contrôle selon les exigences d’origine et enregistrement. Réparer sans papiers convient pour un support dans votre propre cour, pas pour une pièce que quelqu’un d’autre doit réceptionner.
Quand ne pas souder en réparation
- Équipements sous pression et pièces sous pression — seulement par un organisme et selon une procédure que la réglementation applicable reconnaît, avec contrôle. Ce n’est pas un travail d’atelier en passant.
- Appareils de levage, pièces de freinage et de direction, et tout ce dont la rupture peut blesser quelqu’un : on remplace.
- Fissures de fatigue sans modification de la conception. La soudure recrée la même entaille et la fissure revient. D’abord la cause — charge, détail, rigidité — avec le bureau d’études.
- Pièces trempées et traitées thermiquement — ressorts, pignons cémentés, arbres trempés-revenus. La chaleur du soudage détruit le traitement et la ZAT prend la trempe. Seulement avec une procédure qui inclut un traitement thermique après soudage ; sinon, remplacement.
- La fonte blanche et les pièces trempées en coquille sont pratiquement insoudables ; une fonte brûlée par des années de service à chaud refissure à côté de chaque cordon.
- Un endroit déjà réparé deux fois. L’acier y a été surchauffé deux fois et il est fragile.
- Un acier impossible à identifier. Sans CE, pas de valeur de préchauffage ; d’abord une analyse, ou au moins une mesure de dureté.
Erreurs de réparation : cause, vérification, remède
Huit erreurs dans l’ordre où elles surviennent pendant une réparation.
| # | Cause | Comment vérifier | Que faire |
|---|---|---|---|
| 1 | Fissure soudée par-dessus sans affouillement | Une ligne ou une indication PT au fond du chanfrein | Affouiller jusqu’au métal sain et confirmer par PT ou MT avant le premier cordon |
| 2 | Extrémités de la fissure non trouvées ou non percées | En quelques jours une nouvelle fissure repart au-delà de la réparation | Trouver les vraies extrémités par PT, percer 3–4 mm juste après chacune, inclure les trous dans le chanfrein |
| 3 | Préchauffage trop faible ou au chalumeau en un point | Crayon thermique ou thermomètre de contact des deux côtés du chanfrein, pas seulement en surface à côté | Chauffer uniformément une large bande à la valeur du calculateur et la tenir sur toutes les passes |
| 4 | Électrodes basiques humides | Arc qui crache, fines porosités en surface, le lendemain une fissure transversale ou en ZAT | Étuver à 300–350 °C pendant 2 h, puis garder en carquois à 100–150 °C |
| 5 | Contrôle final juste après la dernière passe | « Aucune indication » une heure après soudage | Sur les aciers à carbone équivalent élevé, CND final pas avant 24–48 h après soudage |
| 6 | Fissure de fatigue ressoudée sans changer le détail | Fissure en pied de cordon, à un trou ou une découpe sous charge variable, lignes d’arrêt sur la cassure | Identifier la charge et modifier le détail avec le bureau d’études ; la soudure seule recrée la même entaille |
| 7 | Troisième réparation au même endroit | Traces de réparations antérieures, zone dure et fragile | Remplacer la pièce ou le tronçon : un acier surchauffé deux fois est fragile |
| 8 | Électrode acier sur fonte | Au bout de quelques jours une fissure le long de la ligne de fusion, le foret glisse sur le cordon | Électrode nickel, cordons courts, martelage |
Pour aller plus loin
Pourquoi les fissures se forment et comment elles sont numérotées dans un rapport : fissures de soudure. Ce que chaque méthode de contrôle détecte et ce qu’elle ne voit pas : le tableau du catalogue des défauts de soudure. Remplacement de tronçons, rechargement et réparation de charpentes et de machines : réparation et reconstruction. Les chiffres pour votre acier : préchauffage, carbone équivalent et temps de refroidissement t8/5.
Questions fréquentes
Peut-on souder une fissure par-dessus sans l’affouiller ?
Non. La pointe de la fissure reste sous le nouveau cordon et la fissure continue de progresser à partir d’elle. On affouille la fissure jusqu’au métal sain, on contrôle le chanfrein par ressuage ou magnétoscopie, et seulement ensuite on soude.
Quel diamètre pour les trous d’arrêt de fissure ?
3–4 mm, juste après chaque extrémité, une fois que le ressuage a montré où la fissure s’arrête vraiment. Le trou supprime la pointe vive ; il fait ensuite partie du chanfrein de réparation et se soude avec lui.
Quel préchauffage pour un soudage de réparation ?
Au moins celui du joint d’origine, calculé à partir du CET, de l’épaisseur, de l’hydrogène et de l’énergie de soudage. Pour du S355J2 de 20 mm à 1,5 kJ/mm, le calculateur donne 75 °C avec un métal d’apport à bas hydrogène (HD 4) et 120 °C avec une électrode rutile (HD 12). Le chanfrein de réparation est plus bridé que le joint d’origine : la valeur calculée est donc un plancher.
Quand contrôler la soudure de réparation ?
Visuellement et par ressuage tout de suite, mais sur les aciers à carbone équivalent élevé, le CND final se fait au plus tôt 24–48 h après soudage, car les fissures à froid apparaissent avec retard. Le délai réel est fixé par la norme de produit ou le plan de contrôle.
Une réparation demande-t-elle son propre DMOS ?
Pas toujours. Si le procédé, le groupe de matériau, l’épaisseur et la position de la réparation entrent dans le domaine d’une qualification existante (QMOS selon ISO 15614-1), on soude selon ce DMOS. Un autre procédé, un chanfrein hors du domaine d’épaisseur ou un autre matériau demandent leur propre qualification.
Fonte : réparation à froid ou à chaud ?
À froid, avec des électrodes Ni ou NiFe, des cordons courts de 20–40 mm et un martelage, pour la plupart des supports et des carters. À chaud, avec toute la pièce à 500–600 °C et un refroidissement lent au four, quand la zone réparée doit être usinée ensuite.
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