Dans le domaine de la construction navale, la qualité des joints de soudure des plaques épaisses affecte directement la sécurité, la durabilité et la résistance à la fatigue de la structure du navire. La technologie de nettoyage et de formage des racines par soudage double face, en tant que processus de base pour le soudage de plaques épaisses (comme le grand assemblage de sections de navire, de ponts solides et de cloisons supérieures latérales au niveau des pièces clés), garantit une pénétration complète du cordon de soudure et l'absence de défauts internes en effectuant un soudage double face et en éliminant soigneusement les défauts de racine. Il s’agit de l’une des exigences obligatoires en matière de qualité du soudage des navires fixées par la Société chinoise de classification (CCS). Cet article analyse systématiquement les exigences de spécification, les points clés du processus et les applications techniques de la technologie de nettoyage et de formage des racines par soudage double face, en combinaison avec des normes telles que « Règles de classification des navires marchands en acier » (2021), « Test de soudage pour les navires » et « Récipients à pression atmosphérique soudés en acier » (NB/T 47015).

I. L'essence technique et le positionnement normatif du soudage double face pour l'élimination des racines

La technologie de formation de dégagement de racines par soudage double face fait référence au processus complet d'utilisation de méthodes de soudage double face (telles que le soudage à l'arc submergé, le soudage sous protection gazeuse CO₂, etc.), après avoir terminé le soudage du cordon de soudure avant, par des méthodes mécaniques ou thermiques pour éliminer les défauts de non-fusion, de scories et de porosité gazeuse à la racine du cordon de soudure, puis en effectuant le soudage de dégagement des racines arrière. Son objectif principal est de garantir que le cordon de soudure est entièrement pénétré et ne présente aucun défaut interne, répondant aux niveaux de qualité de soudure (tels que les niveaux A et B) requis par CCS. Selon l'article 2.2.4 du chapitre 2 de la partie 3 des « Spécifications de classification des navires en acier » du CCS, « Pour les soudures bout à bout de structures critiques (telles que les poutres de coque, les cadres solides, les plaques extérieures latérales, etc.) qui supportent des charges statiques ou dynamiques, lorsque l'épaisseur de la plaque dépasse l'épaisseur efficace du soudage simple face spécifiée dans la norme, le soudage double face ou un soudage à pénétration complète équivalent au soudage double face doit être adopté. le formage' est l'étape clé pour atteindre une 'pénétration complète', et sa qualité affecte directement la capacité portante et la résistance à la propagation des fissures du cordon de soudure.

II. Exigences techniques des spécifications CCS pour le nettoyage des racines de soudage double face

CCS a proposé une spécification systématique pour la technologie de formage du jeu de racine de soudage double face, couvrant des aspects tels que la sélection des matériaux, la conception des chanfreins, le processus de nettoyage, les normes d'inspection et le contrôle des reprises. Les points clés sont les suivants : 1. Exigences relatives aux matériaux et aux matériaux de soudage : Le jeu des racines de soudage double face est applicable aux aciers de construction spécifiés dans la réglementation CCS pour les structures de navires (tels que AH32, DH36, EH36, etc., aciers à haute résistance) et doivent répondre aux exigences de « Acier de construction pour navires ». Pour les plaques d'une épaisseur supérieure à 30 mm, une réinspection par ultrasons (UT) est requise pour garantir l'absence de délaminage, d'inclusions ou d'autres défauts (article 3.2.1 des « Règles en acier pour la classification des navires »).

1. Certification des matériaux de soudage : les matériaux de soudage (baguettes de soudage, fils de soudage, flux de soudage) doivent être approuvés par les produits CCS (tels que les « Règles de test pour la reconnaissance des matériaux de soudage des navires ») et leur résistance doit correspondre à celle du matériau de base. Par exemple, lors du soudage de l'acier EH36, des baguettes de soudage alcalines à faible teneur en hydrogène (telles que J507RH) ou des fils de soudage à l'arc submergé à haute ténacité (telles que ER50-6) doivent être sélectionnées pour garantir que la résistance, la ténacité et la résistance aux fissures du métal soudé ne sont pas inférieures à celles du matériau de base.

2. Conception des rainures et forme des rainures de prétraitement : en fonction de l'épaisseur de la plaque et de la position structurelle, CCS recommande d'utiliser des rainures en forme de X ou en forme de double V (Figure 1). Pour le soudage double face, le risque de fusion incomplète des racines peut être réduit. L'angle de rainure α est généralement compris entre 60° et 70°, le rayon du congé p ≤ 2 mm (pour une épaisseur de plaque ≤ 25 mm) ou p ≤ 3 mm (pour une épaisseur de plaque > 25 mm) et l'espace de racine b ≤ 2 mm (selon « Rainures de soudage pour structure de navire »).

Exigences de prétraitement : avant le soudage, la rainure et la zone de 20 mm des deux côtés doivent être nettoyées pour éliminer les impuretés telles que l'huile, la rouille et le tartre d'oxyde (article 5.2.1 du « Test d'approbation du processus de soudage des navires » ); pour l'acier à haute résistance (tel que l'EH36), un préchauffage à la flamme (avec une température de préchauffage de ≥ 100 ℃) est nécessaire pour réduire la vitesse de refroidissement du cordon de soudure et éviter les fissures à froid.

3. Processus de nettoyage des racines et spécifications de fonctionnement Méthode de nettoyage des racines : Les méthodes de nettoyage des racines autorisées par CCS comprennent le gougeage à l'arc au carbone (CJP), le fraisage ou le coupage au plasma. Le gougeage à l'arc au carbone est la méthode préférée (en raison de son faible coût et de son rendement élevé), mais les paramètres de coupe au gaz doivent être strictement contrôlés (courant 180-250A, pression d'air comprimé 0,5-0,6MPa) pour éviter la formation de couches carburées ou de points de cuivre (qui affectent la qualité du soudage ultérieur).

Profondeur et forme du dégagement des racines : après le dégagement des racines, la surface métallique doit être exposée avec un éclat métallique et il ne doit y avoir aucun défaut tel qu'une fusion incomplète ou une inclusion de scories au niveau de la racine ; le rayon de la racine du biseau r ≥ 2 mm (pour le biseau en forme de X) ou r ≥ 1,5 mm (pour le biseau en forme de V) et le bord du congé p ≤ 1 mm (conformément à GB/T 19868-2005). Pour les soudures avec une épaisseur de plaque supérieure à 30 mm, il est recommandé d'effectuer un dégagement des racines en deux étapes (clair à 2-3 mm de la surface arrière dans la première étape et complètement dégagé dans la deuxième étape) pour garantir que la soudure arrière est formée en douceur.

4. Soudage arrière pendant le traitement de soudage et de post-chauffage : Après le nettoyage des racines, le soudage arrière doit être effectué immédiatement en utilisant les mêmes matériaux et procédés de soudage que la face avant (par exemple, dans le soudage à l'arc submergé, le courant est de 180-220 A, la tension est de 28-32 V et la vitesse est de 35-45 cm/min). Assurez-vous que l'épaisseur du cordon de soudure double face est uniforme et qu'il n'y a pas de contre-dépouille (la profondeur de la contre-dépouille doit être ≤ 0,5 mm et la longueur doit être ≤ 10 % de la longueur totale du cordon de soudure).

Post-chauffage et isolation : pour les aciers à haute résistance (tels que l'EH36) ou lorsque la température ambiante est inférieure à 5℃, une fois le soudage terminé, un traitement de post-chauffage (à une température de 200~300℃, avec un temps d'isolation de 1~2 heures) est nécessaire pour éliminer les contraintes résiduelles de soudage et éviter les fissures induites par l'hydrogène (conformément à la « Spécification de classification des navires en acier » 3.3.4 du CCS).

5. Normes d'inspection de qualité et d'acceptation - Essais non destructifs (CND) : 100 % d'essais radiographiques (RT) doivent être effectués pour les cordons de soudure du soudage double face. Le RT doit être effectué conformément à la norme GB/T 3323-2005 « Tests radiographiques des joints soudés lors du soudage par fusion de métaux », et il est considéré comme qualifié au niveau B (avec des niveaux de défauts ne dépassant pas le niveau II). (L'UT peut également être effectuée, mais je n'ai pas beaucoup de connaissances à ce sujet. J'étudierai certainement davantage la façon dont l'UT effectue l'inspection lorsque j'aurai le temps.)

Inspection de l'apparence : La surface du cordon de soudure doit être lisse et sans couture, sans fissures, pores ou inclusions de scories. La surhauteur doit être de 0 à 3 mm (pour une rainure en X) ou de 0 à 4 mm (pour une rainure en V). La largeur ne doit pas être augmentée de plus de 2 mm de chaque côté par rapport à la rainure (Annexe 1 du « Code de classification des navires en acier »).

6. Points clés du contrôle qualité et problèmes courants à éviter : Nettoyage insuffisant des racines : cela peut entraîner une fusion incomplète au niveau de la racine. Il est nécessaire de confirmer la profondeur de nettoyage par une nouvelle inspection UT (≥ 80 % de l'épaisseur de la plaque) et de vérifier la forme à l'aide de jauges spéciales (telles que des jauges à rainures).

Fissures induites par l'hydrogène : lors du soudage d'acier à haute résistance, il est nécessaire de contrôler strictement la température de préchauffage (≥100℃) et la température intercouche (≤250℃) pour éviter les fissures à froid.

Contrôle des reprises : si des défauts sont détectés lors de l'inspection, les reprises doivent être effectuées conformément aux exigences du CCS « Test de qualification du processus de soudage pour les navires » (le nombre de reprises pour la même zone ne doit pas dépasser 2 fois). Après retouche, les tests UT/RT doivent être refaits.

Conclusion

Les spécifications techniques fixées par la Société de classification chinoise pour le processus de formage par soudage double face et par dégagement des racines constituent des « contraintes strictes » pour la qualité de la construction navale. Grâce à l'adaptation des matériaux, à l'optimisation des rainures, au contrôle du processus de dégagement des racines et à des inspections strictes, il est possible d'assurer efficacement la pénétration complète du cordon de soudure, améliorant ainsi la sécurité et la fiabilité de la structure du navire.