Comment souder des tubes avec un haut niveau de qualité et de traçabilité ?

De nombreux secteurs d'activités imposent d'avoir des soudures sur tube de haute qualité, une traçabilité très précise et des certifications contraignantes. L'industrie pharmaceutique est l'un des secteurs les plus exigeants, tant du point de vue des normes que du niveau de qualité à respecter. D'autres secteurs sont concernés comme l'agroalimentaire, le nucléaire, l'aéronautique, la chimie, le semi-conducteur, etc.

Dans ce contexte :

• Comment souder les tubes en prenant en compte le niveau de qualité exigé : soudure inerte, pénétration, etc. ?
   
• Comment assurer la répétabilité de la soudure sur des assemblages identiques ?
   
• Comment assurer une traçabilité parfaite des soudures réalisées ?
   
• Comment pallier à la rarification des soudeurs expérimentés ?

Dans le cadre de cet article, nous nous sommes intéressés en particulier à la technologie du soudage orbital.
 

En premier lieu, il est important de souligner qu'un soudeur expérimenté peut réaliser une soudure de qualité. Néanmoins, plusieurs difficultés apparaissent lors de l'utilisation d'un poste à souder et d'une torche 'traditionnels'.

Lors de la réalisation manuelle de soudures tube, l'ensemble des éléments soudés doivent être vérifiés par des systèmes de radio afin de contrôler les soudures, et notamment le taux de pénétration. La qualité d'une soudure ou la détection d'un défaut ne se voit pas forcément à l’œil nu. Le plus important est l'aspect de la soudure à l'intérieur du tube.

L'usage du tube soudé, et notamment la pression qu'exerceront les liquides qui passeront dans celui-ci, sont des éléments déterminents du niveau nécessaire de pénétration de la soudure. Or, les étapes de contrôle ont un coût. Dans un atelier, la phase de vérification peut se faire sous-ensemble par sous-ensemble ce qui facilite le contrôle. Par contre, lors d'une intervention sur une installation déjà existante, le contrôle est plus fastidieux.

En outre, avec les soudures dites « traditionnelles », la traçabilité est aléatoire car certains éléments ne sont pas vérifiables, comme par exemple la distance entre le fil et le tube. D'autre part, les outils d'historisation ne sont pas forcément existants sur tous les postes à souder et génèrent un travail supplémentaire pour l'opérateur soudeur.

Enfin, les entreprises ont des difficultés à trouver des soudeurs formés et expérimentés, mettant les industriels devant des difficultés lors de la réalisation de soudures nécessitant un haut niveau de qualité.
 

Le soudage orbital TIG (Tungstène Inert Gas) est une technologie de soudage automatisée avec ou sans métal d'apport pour souder des tubes.

L'objectif de cette technologie n'est pas tant de gagner en productivité que de fiabiliser la qualité des soudures, et notamment l'intérieur de la soudure. C'est-à-dire trouver le juste équilibre au niveau de la pénétration pour limiter les défauts de soudure bien souvent invisibles.

En effet, dans des domaines sensibles comme la pharmacie ou l'agroalimentaire, une mauvaise soudure peut entraîner le développement de bactéries lors du passage d'un médicament par exemple.

Le soudage orbital comporte un générateur de soudage et une torche automatisée, aussi appelée tête orbitale, qui est fixée sur les tubes à souder. L'opérateur ou le soudeur apporte les informations nécessaires aux générateurs : type de tube, diamètre, type de préparation (tube-tube sans apport de fil, chanfrein avec apport de matière,  tube-coude, etc.), matière (inox, inox, acier noir, etc.), etc. En prenant en compte ces informations, le générateur calcule le programme adapté et l'enregistre : combien  de pré-gaz, combien de post-gaz, la distance de l'électrode jusqu'au tube, quelle électrode utilisée, etc.

Puis le processus est automatique sans intervention de l'opérateur. La torche orbitale tourne et soude automatiquement autour du tube. Ce processus automatique apporte de la répétabilité sur les assemblages identiques à réaliser.

La soudure peut être réalisée de manière complètement inerte, avec un gaz de protection autour de la soudure. C'est une technologie qui est aussi utilisable dans des salles blanches pharmaceutiques où la tolérance à la poussière et à la saleté sont nulles.

Ce processus permet donc de garantir des niveaux de qualité et de répétabilité très importants car les opérations qui influent sur ces facteurs sont automatisées.
 

L'utilisation de la soudure orbitale permet la traçabilité d'éléments qui ne le sont pas dans le cadre d'un processus manuel, car dépendant du soudeur. Ainsi, l'historisation de la soudure est réalisée en temps réel avec des éléments aussi variés que :

• le soudeur, pièces et dates/heure,
• le programme,
• la quantité de pré-gaz et de post gaz,
• la distance entre l'électrode et le tube,
• l'électrode utilisée,
• les paramètres de la soudure, c'est à dire les ampérages réellement utilisés,
• les éventuelles erreurs,
• etc.

Le DEMOS (descriptif du mode opératoire de soudage) peut aussi être défini à partir de ces éléments, permettant un gain de temps conséquent. Dans certain cas, le rapport peut même être édité de manière automatique.
 

La soudure orbitale apporte une évolution intéressante pour le soudeur. Il se consacre aux soudures les plus complexes, comme par exemple lorsque les coudes sont très proches l'un de l'autre et que la tête orbitale ne passe pas.

En fonction des matières, les soudeurs vont aussi avoir un rôle d'expert dans la gestion des paramètres du poste à souder orbital.
 

Les industriels peuvent se trouver dans des situations complexes de par la rarification des soudeurs expérimentés. Le processus automatisé permis par la soudure orbitale permet de limiter les compétences à la mise en œuvre d'une soudure.

Une formation d'une semaine, à un novice en soudure, permet déjà d'appréhender les connaissances nécessaires en soudure pour utiliser une solution de soudure orbitale.
 

Comme toutes les automatisations, la soudure orbitale nécessite d'avoir des assemblages parfaitement préparés et très précis.

Imaginons, par exemple, un tube en 3/10 inox qui est découpé avec une scie, la coupe peut sembler plutôt droite mais lors de l'assemblage, le soudeur se rend compte que la soudure n'est pas parfaitement droite. En soudage manuel, le soudeur peut facilement corriger et ajouter de la matière pour combler l'espace vide.

En soudure orbitale, l'ajout de matière sur un tube fin (3/10) en inox ne sera pas possible. Par conséquent, le tube doit donc être à 100% droit sinon il y aura un jour.


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