Soudure Inox Alimentaire : Techniques et Normes Essentielles

Le soudage est essentiel dans toute production d'équipements et de structures métalliques. L'importance du contrôle de la qualité en soudage est primordiale car elle garantit la résistance mécanique des structures ou pièces produites et la sécurité des installations ou des équipements. Quel que soit votre secteur d'activité, la qualité du soudage est déterminante.

Dans le cas des aciers inoxydables, le procédé de soudage le plus répandu est le soudage TIG (Tungsten Inert Gaz) car il est très adapté aux soudures de précision.

Est-ce que l'inox se soude ? L’inox est un alliage d’acier, de nickel et de chrome. Il est solide, brillant, imputrescible, inaltérable et résistant à la corrosion. Il bénéficie d’un très grand nombre d’applications industrielles, et cet alliage métallique est très largement utilisé dans le secteur de la plomberie, du sanitaire, de la production industrielle de garde corps métalique. Mais l'acier inoxydable se soude-t-il ? Les réponses à cette question et d'autres encore dans cet article consacré aux principales propriétés de la soudure inox.

Techniques de Soudure Inox

Pour obtenir la continuité de deux pièces d’acier inoxydable, il est parfois nécessaire de procéder au soudage TIG ( tungstène Gaz Inerte ). Il s’agit d’une technique d’assemblage de pièces mécaniques qui se décline sous plusieurs méthodes : le soudage oxyacétylénique, soudage aluminothermique, le soudage Mig/Mag, soudage électrique par résistance, soudage à l’arc électrique, soudage semi-automatique, soudage à l’arc sous flux, soudage électrogaz, soudage par diffusion, etc. Ainsi, il existe différents procédés pour réaliser de la soudure ; Si vous êtes sur le point de faire un choix de garde corps en fer plat à souder, l'article qui suit vous donnera quelques conseils pratiques pour bien réaliser le soudage d’inox.

Le Soudage TIG (GTAW)

Le soudage TIG (141) est un procédé de soudage à l’arc électrique qui utilise une électrode non fusible en tungstène et un gaz inerte (argon ou mélange argon-hélium) pour protéger le bain de fusion. Le procédé TIG est idéal pour souder l’inox grâce à sa précision, sa propreté, et sa capacité à préserver les propriétés mécaniques et chimiques du matériau.

Réaliser un circuit tubulaire consiste à assembler des tubes droits avec des coudes, des T, des brides, des robinets, etc. L’assemblage se fait dans la plupart des cas par soudure. Les jonctions ainsi réalisées sont quasiment les seuls endroits dans l’installation où peuvent apparaître des problèmes comme des fuites, des micro-fissures, de la corrosion, des points de fragilité mécanique par exemple.

Selon l’importance et les caractéristiques (ex : pression) du fluide véhiculé, les soudures se doivent d’être bien maîtrisées lors de la réalisation mais également dans la traçabilité des paramètres de soudage. Lorsque ces soudures sont réalisées à la main par un soudeur, ce dernier se doit d’avoir les qualifications nécessaires pour le procédé de soudage en question. Lorsque la soudure est faite en automatique par une machine à souder orbitale, la machine est capable à tout moment d’enregistrer les paramètres réels de soudage et donc de documenter précisément chaque soudure. La qualification du soudeur est dans ce cas également nécessaire mais la machine, une fois calibrée correctement, permet de reproduire des soudures de très haute qualité.

Conseils pour une Soudure Réussie

• La sécurité avant tout: Avant de procéder au soudage à proprement dit, il vous faut tout d’abord vous procurer l’équipement de protection qui s’impose : chemise à manches longues, une paire de pantalons, des gants, des lunettes de sécurité, mais qu’un outil de protection pour l’appareil auditif.
• Choisir le procédé de soudure adéquat: Le choix de votre procédé de soudage doit dépendre des caractéristiques des tubes inox à souder, mais également de la solidité que la soudure doit avoir pour résister aux pressions éventuelles. D’une manière générale, le soudage avec une jointure en « T » est préféré, en procédant par chevauchement, par les extrémités ou en courbant les bords d’une des pièces à assembler.
• Choisir la bonne méthode de soudure: Il existe de nombreuses techniques de soudage pour rassembler deux pièces en inox, mais sont prisés le soudage à l’arc électrique avec électrodes enrobées, le soudage à l’arc avec électrodes non fusibles, le soudage semi-automatique (MIG-MAG) et le soudage au fil fourré sans gaz. Pour un soudage semi-automatique, il faut bien choisir le gaz inerte approprié pour le type d’inox des pièces. Pour les autres techniques, le gaz inerte n’est pas absolument nécessaire, de l’hélium, de l’argon ou un mélange de différents gaz pourrait suffire.
• Choisir le métal d’apport approprié: Le métal d’apport adéquat n’est pas le même, qu’il s’agisse d’assembler deux pièces en inox ou une pièce en inox avec une pièce en métal d’une autre nature.
• Nettoyer: Les pièces à assembler doivent être bien nettoyées, afin d’éliminer les traces d’oxydes. Pour cela, utiliser une brosse métallique, et porter des gants pour éviter de salir la surface polie avec de la graisse sur les doigts.
• Chauffer l’acier: Si les pièces en inox que vous allez souder sont particulièrement épaisses, ou conçues en acier riche en carbone, il vaut mieux préchauffer celles-ci. Pour une pièce en acier austénitique, vous n’avez pas besoin de préchauffage.
• Effectuer le soudage: Une fois que les pièces sont bien immobilisées, monter la baguette dans le porte-électrode, en tournant la poignée pour l’immobiliser. Régler l’intensité du soudage et réaliser le soudage. Après, vous pouvez enlever les bavures de soudure en vous servant du burin. Pour obtenir une bonne soudure inox, vous pouvez bouger la source de chaleur à vitesse constante, dans le but d’obtenir un chauffage uniforme sur la totalité de la soudure.
• Après le soudage: Après le soudage, vous devez chauffer les pièces soudées, afin d’éviter que celles-ci ne subissent des fissures minimes à cause d’un refroidissement trop rapide.

Décapage et Passivation

Après soudure(arc), suffit il d un bon nettoyage puis passivation ? le décapage et la passivation sont 2 traitements différents. Le décapage sert à retirer l'oxydation superficielle des soudures. La passivation doit être faite sur l'intégralité de la pièce, pour éliminer les pollutions du métal, principalement acier dues au processus de l’élaboration de la pièce.

Normes et Qualité en Soudure

Aux différentes contraintes techniques s’ajoutent de nombreuses normes à respecter. L’Union Européenne a fait des efforts pour standardiser ses normes en matière de soudure, mais pour les pays situés hors UE le problème reste le même. Le point essentiel du respect des normes est bien souvent relatif au tube et de la façon dont il est soudé.

Nous retrouvons du tube dans des secteurs industriels très variés. Ceux nommés ci-dessus ont tous la caractéristique de véhiculer des fluides sensibles ou spécifiques.

Comme toute activité industrielle, le soudage a des exigences de qualité spécifiques. La mise en place d'un système de management de la qualité décrit comment la sécurité et la qualité de la fabrication est assurée au regard des exigences normatives et légales.

En soudage, la norme EN ISO 3834 est la référence normative qui permet d’arbitrer lors de discussions/objections techniques entre donneurs d’ordre et fabricants. Mettre en place un système de management de la qualité relié à la norme EN ISO 3834 représente un gage de qualité, de sécurité et surtout de confiance dans le secteur de la fabrication métallique.

Normes ISO

L’ISO EN 9001:2015 est un système de management de la qualité (SMQ), qui vise à assurer au sein des entreprises :

• Des constructions fiables et conformes.
• Des constructions efficaces, au meilleur coût.
• La valorisation du personnel.
• La valorisation et formalisation du savoir-faire de l'entreprise.
• L’attraction de nouveaux marchés et des affaires.

La norme EN ISO 3834 est spécifique à vos opérations de soudage et peut être reliée à votre système de management de la qualité ISO 9001:2015. L’ISO 3834-2, l’ISO 3834-3 et l’ISO 3834-4 peuvent être utilisées de façon autonome ou en liaison avec l’ISO 9001:2015.

QMOS et DMOS : Garanties de Qualité

L’importance de la QMOS ou du DMOS ? Dans de nombreux pays et secteurs réglementés, la QMOS et le DMOS sont obligatoires. Ils sont souvent exigés par des normes (ISO, EN, ASME) et des règlements nationaux qui visent à protéger les soudeurs, les usagers et l’environnement en garantissant que les soudures respectent des critères de qualité rigoureux.

La norme EN ISO 3834 prend en compte la mise en place de QMOS et de DMOS. Que signifient QMOS et DMOS ?

La QMOS (Qualification de Mode Opératoire de Soudage) et le DMOS (Descriptif de Mode Opératoire de Soudage) sont essentiels pour garantir la qualité et la sécurité des soudures.

La QMOS valide un procédé en s’assurant qu’il répond aux normes en matière de résistance et de durabilité sous diverses conditions. Le DMOS décrit précisément les paramètres approuvés (température, type de métal d’apport, etc.) pour chaque soudure. Ensemble, ils assurent la conformité des soudures, minimisent les risques de défaillance et renforcent la sécurité.

L'application de la QMOS et du DMOS est cruciale pour garantir la fiabilité, la sécurité et la conformité des soudures. Les documents produits liés à la QMOS et au DMOS permettent aux soudeurs de réaliser les soudures en conformité, et de standardiser les procédures, assurant ainsi une qualité constante. Dans de nombreux pays et secteurs réglementés, la QMOS et le DMOS sont obligatoires.

Mesure et Contrôle de la Qualité

Le contrôle de la qualité doit être réalisé avant, pendant et après l'opération de soudage. Dans la phase préalable au soudage, tous les éléments du processus sont examinés, cherchant à identifier les faiblesses dans la conception et la définition des procédures, de la documentation, du personnel, des matériaux et des machines.

Pendant le processus de soudage, il convient de prêter attention aux paramètres de soudage, au contrôle de la température, au nettoyage des cordons et aux contrôles visuels de tous les défauts visibles à l'œil nu.

Après l'opération de soudage, l'inspection doit être effectuée au moyen d'essais (Contrôles destructifs et non destructifs) :

Contrôles Destructifs

Les cordons de soudure peuvent être contrôlés à l'aide de différentes techniques de contrôle destructif (analyse métallographique, essais d'impact, essais de traction, essais de flexion, tests de microdureté, examens macrographiques, analyse chimique, etc.). Ces essais destructifs servent à déterminer les caractéristiques d'une soudure et à certifier le choix correct des paramètres de soudage.

Contrôles Non Destructifs

Les essais non destructifs (CND) permettent d'identifier les problèmes, les défauts et les anomalies dans les soudures sans endommager les matériaux.

• Inspection visuelle: elle permet de détecter les irrégularités de surface et de forme, en particulier dans les soudures (fissures, manque de fusion, piqûres, morsures etc.).
• Ressuage: l'application d'un liquide pénétrant sur la surface de la soudure permet d'identifier les discontinuités de surface telles que les fissures et les porosités. Il s'agit d'une méthode peu coûteuse et facile à appliquer sur les soudures de matériaux non poreux.
• Ultrasons: les ondes sonores à haute fréquence sont utilisées pour détecter les défauts internes des soudures tels que les fissures, la porosité et le manque de fusion dans les matériaux épais ou à haute résistance.
• Radiographie industrielle: on a recours à des rayons X ou des rayons gamma pour inspecter les soudures et créer une image radiographique montrant les défauts internes. Bien qu'il s'agisse d'une méthode plus coûteuse et qu'elle nécessite des précautions de sécurité supplémentaires, elle fournit des résultats précis et détaillés.
• Magnétoscopie: application d'un champ magnétique à la soudure et utilisation de particules ferreuses pour identifier les discontinuités en surface et près de la surface.

Qu'est-ce qu'une Norme de Soudage ?

Il s'agit d'un «document, établi par consensus entre les experts de l'industrie et approuvé par un organisme reconnu, qui établit, pour un usage commun et répété, des règles, des lignes directrices ou des caractéristiques, pour des activités ou leurs résultats, qui garantissent un niveau d'ordre optimal dans un contexte donné». Source : iso.org

Selon le niveau auquel elles ont été élaborées, les normes approuvées portent des préfixes différents. Ceux-ci permettent d'identifier le cadre réglementaire.

• ISO (International Standard Organisation): désigne les normes approuvées au niveau international, c'est-à-dire reconnues par de nombreux pays dans le monde.
• EN ISO: désigne les normes internationales reconnues par l'Europe à travers son comité de normalisation (CEN).
• AWS: American Welding Society publie des spécifications, des règles et des normes utilisées par l'industrie du soudage.
• ASME: American Society of Mechanical Engineers, publie des normes internationales notamment sur les exigences pour la construction et la certification des appareils à pression.

Chaque pays dispose de son propre organisme national de normalisation : AFNOR pour la France, UNI pour l'Italie, UNE pour l'Espagne, DIN pour l'Allemagne, IPQ pour le Portugal, etc.

Par exemple : une norme française reconnue dans toute l'Europe portera le préfixe NF EN.

Risques et Prévention

Le soudage des métaux présente de multiples risques pour la santé et la sécurité des salariés. Il peut ainsi provoquer non seulement des blessures, des maladies aiguës et chroniques mais également des accidents parfois graves tels que l’électrocution chez les soudeurs ainsi que chez les personnes travaillant à proximité.

Outre l’exposition aux fumées de soudage, les principaux risques sont l’asphyxie-anoxie (appauvrissement de l’atmosphère en oxygène lié à l’utilisation de procédés de soudage sous protection gazeuse), les brûlures de la peau (par contact, par projection, etc.), les lésions oculaires et auditives, l’électrisation, les troubles musculosquelettiques.

Les mesures de prévention à mettre en œuvre doivent être adaptées au procédé et aux matériaux utilisés mais également au lieu de travail (atelier, chantier, espace confiné). Préalablement à toute action, il est ainsi essentiel de réaliser une analyse globale de la situation de travail. L’objectif de cette analyse est de recueillir un maximum d'éléments utiles pour définir les moyens de prévention.

Réduction de l'Émission de Fumées

Pour réduire l’émission de fumées de soudage, la modification des procédés doit systématiquement être envisagée sous réserve que la qualité de la soudure ne soit pas altérée. Par exemple, utiliser un poste à souder avec gestion électronique de l’arc, modifier le diamètre de l’électrode, remplacer le fil fourré par un fil plein, réduire la longueur de l’arc ou encore changer le gaz de protection (réduire la proportion de dioxyde de carbone).

Ventilation et Aspiration

L'utilisation de procédés et produits d’apport moins émissifs peut parfois s'avérer insuffisante pour garantir un air sain. Il est donc nécessaire, afin d'assurer la protection des travailleurs contre les risques d'inhalation des fumées de soudage, de capter ces dernières au plus près de leur source d'émission.

La ventilation par aspiration localisée permet de capter les produits dégagés avant qu’ils ne pénètrent dans les voies respiratoires des salariés ou ne soient dispersés dans toute l’atmosphère du local de travail. Les aspirations localisées maintiennent les polluants dans une fraction de volume aussi faible que possible et les évacuent à l’extérieur des ateliers après filtration plutôt que de les diluer.

Il convient de choisir un dispositif de ventilation par aspiration localisée spécifiquement adapté au poste de travail (à la technique de soudage employée, aux pièces à souder, à l’environnement et aux conditions de travail, etc.). Il pourra s’agir d’un dosseret aspirant, d’une torche aspirante, d’un gabarit aspirant, d’une table aspirante, d’une cabine de soudage voire éventuellement d’un bras articulé ou d’une hotte.

Pour offrir les meilleures garanties de sécurité, l'air chargé de fumées doit être rejeté à l'extérieur. Le rejet doit s'effectuer en dehors des zones d'entrée d'air neuf, après filtration. II peut être accompagné d'une récupération d'énergie.

Protection Respiratoire

Ils doivent plus précisément se munir d’un appareil de protection respiratoire filtrant à ventilation libre ou à ventilation assistée en fonction de la durée des travaux : filtres antiaérosols de classe P3. En fonction des polluants émis, des filtres antigaz seront éventuellement combinés.

Il convient de limiter l'emploi d'un appareil de protection respiratoire à des situations de travail courtes ou exceptionnelles, le port d'un appareil représentant toujours une contrainte liée à l'utilisation. De plus, il ne protège que le porteur et non les personnes qui sont à proximité.

Tableau : Types de Joints et Applications

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