L'histoire de la construction navale est aussi ancienne que nous nous en souvenons, tout comme celle des navires. Ils servent au commerce et au transport non seulement de marchandises, mais aussi de personnes d'une partie du monde à l'autre. Mais la question est de savoir comment ces navires sont fabriqués. Leur construction repose sur différents procédés, dont le soudage.

Le soudage naval consiste à assembler différentes tôles ou composants métalliques pour former les coques et autres structures des navires. Il doit être parfaitement réalisé, car les navires doivent résister aux pressions extrêmes et aux conditions océaniques et maritimes.

Auparavant, les navires étaient construits manuellement et maintenus par des rivets. La situation a évolué grâce à l'automatisation. Aujourd'hui, les techniques de soudage avancées permettent aux soudeurs navals de construire des navires de toutes pièces, encore plus robustes qu'auparavant. Cependant, cela exige une compétence et une précision particulières.

Nous discuterons de la manière d'effectuer le soudage dans la construction navale, des techniques utilisées, des défis courants et d'autres détails pertinents.

Évolution du soudage dans la construction navale

Le soudage dans la construction navale a véritablement révolutionné l'industrie navale, car il rend les navires plus robustes, plus efficaces et plus sûrs. Autrefois, le soudage était peu répandu ; on construisait donc les navires par rivetage. Il s'agit d'assembler différents métaux à l'aide de boulons. Malgré leur utilité, ces liaisons étaient fragiles et sujettes à la rouille et aux fuites.

Le soudage naval est apparu au XXe siècle et a révolutionné le secteur. Il permet aux soudeurs navals de produire des structures métalliques sans soudure et sans défaut, réduisant ainsi le poids des navires et améliorant leur résistance. Grâce au soudage, ces navires ont une consommation de carburant très faible et sont ainsi plus résistants aux conditions difficiles.

Le soudage est devenu un élément essentiel de la construction navale, à chaque étape. On retrouve le soudage sur tous les types de navires, quelle que soit leur taille, qu'il s'agisse de petits bateaux de pêche ou de cargos. Tous font appel à des méthodes de soudage avancées pour garantir sécurité et fiabilité. Les progrès en matière de soudage naval, notamment l'automatisation, rendent la construction navale encore plus efficace et sûre.

Procédés de soudage pour la construction navale

Soudeur de navire effectuant des soudures de navires

La durabilité et la résistance d'une construction navale dépendent entièrement de la méthode de soudage utilisée. Tout comme pour le soudage standard, différentes techniques de soudage sont utilisées pour la construction navale, en fonction des exigences structurelles, des conditions environnementales et des types de métaux.

Voici les techniques utilisées pour le soudage dans la construction navale :

1. Soudage à l'arc

La méthode de soudage naval la plus couramment utilisée est le soudage à l'arc. Il est largement utilisé en raison de sa capacité à produire des soudures plus solides sur des plaques métalliques plus épaisses. Un arc électrique est utilisé pour générer de la chaleur. Cette chaleur fait fondre et fusionner les deux pièces. Plusieurs types de soudage à l'arc sont utilisés par les soudeurs navals, notamment :

Soudage à l'arc sous protection métallique (SMAW)

Également connu sous le nom de soudage à l'arc, il est largement utilisé pour la réparation et la construction navales. Cette méthode est efficace en extérieur, ce qui la rend idéale pour les chantiers navals, où les conditions sont très venteuses. Grâce à sa polyvalence, cette technique permet de traiter différents matériaux.

Il est particulièrement efficace pour le fer et l'acier. Cependant, les soudeurs de navires doivent constamment remplacer l'électrode et nettoyer les scories accumulées.

Soudage à l'arc sous gaz métal (GMAW/MIG)

Comme le soudage à l'arc avec électrode enrobée, il utilise un fil-électrode continu. Il utilise un gaz de protection, soit du dioxyde de carbone, soit de l'argon, pour assurer une protection contre les contaminations.

Cette méthode est particulièrement performante pour la construction navale de grande envergure, car elle offre une vitesse et une efficacité de soudage supérieures à celles du soudage à l'arc avec électrode enrobée. La production de laitier est minimale, ce qui élimine le besoin de nettoyage après soudage.

Cependant, il ne convient pas aux environnements extérieurs car vous ne souhaitez pas disperser le gaz de protection dans l'air, sans quoi la soudure est exposée aux contaminants.

Soudage à l'arc sous gaz tungstène (GTAW/TIG)

Cette méthode de soudage naval offre une grande précision et est parfaitement adaptée aux assemblages critiques en construction navale. Elle est particulièrement efficace pour les matériaux non ferreux comme l'aluminium et l'acier inoxydable.

Les soudeurs de navires l'utilisent pour les zones sensibles comme les systèmes de tuyauterie, les réservoirs de carburant et les composants du moteur, car il produit des soudures propres et de haute qualité avec une plus grande résistance.

Cependant, le soudage à l'arc au tungstène sous gaz est plus lent que les méthodes de soudage précédemment décrites et nécessite des soudeurs de navires expérimentés pour réaliser un contrôle précis.

2. Soudage à l'arc submergé (SAW)

Soudage à l'arc submergé C'est une méthode de soudage naval efficace grâce à sa pénétration plus profonde. Elle produit également des soudures de haute qualité avec moins de défauts.

Cette méthode est idéale pour les plaques d’acier plus épaisses utilisées dans les structures des navires et des coques de plus grande taille.

Le flux qui recouvre l'arc agit comme un gaz de protection et protège le bain de soudure des contaminations, améliorant la résistance de la soudure et assurant un soudage continu. Tous ces éléments améliorent l'efficacité de la construction navale.

3. Soudage à l'arc avec fil fourré (FCAW)

Il est assez similaire au soudage à l'arc sous gaz métal. La différence réside dans l'utilisation d'une électrode remplie de flux plutôt que d'un gaz de protection externe.

Grâce à cette caractéristique, il est particulièrement adapté aux chantiers navals exposés au vent et à l'humidité. Il offre une pénétration plus profonde et un taux de dépôt plus élevé. C'est pourquoi les soudeurs navals privilégient cette méthode de soudage pour la construction rapide de composants.

4. Soudage par résistance

Cette méthode utilise la résistance électrique pour générer de la chaleur et fusionner les pièces métalliques. Les soudeurs l'utilisent pour assembler les plus petits composants du navire ou pour souder des tôles plus fines.

Le soudage par résistance est non seulement rapide, mais aussi efficace et produit des soudures uniformes. De plus, la déformation est minimale. C'est pourquoi il est idéal pour la production de composants navals en grande quantité.

5. Soudage à l'arc plasma

Le soudage à l'arc plasma est une méthode de haute précision utilisée pour le soudage en construction navale. Cette méthode est très contrôlable par rapport au TIG.

Son utilisation est large pour les matériaux fins nécessitant des soudures plus propres et plus résistantes. On peut observer son application dans les appareils à pression, les pièces navales délicates et la fabrication de réservoirs de carburant avec une distorsion minimale.

Importance de l'assurance qualité

Il est important de maintenir la qualité du soudage dans la construction navale. Cela implique le respect de procédures et de réglages stricts et standardisés, l'intervention de soudeurs expérimentés et des contrôles qualité rigoureux.

Comme vous le savez, la construction navale consiste à assembler avec précision des tôles épaisses et des structures complexes. Pour y parvenir, il est nécessaire de respecter des règles et réglementations bien définies, ainsi que des mesures de contrôle qualité strictes.

Spécifications des procédures de soudage

Vous ne pouvez pas démarrer seul un processus de soudage naval. Il doit respecter certaines règles.

Une spécification de procédure de soudage (DMOS) est un document formel contenant tous les paramètres et techniques de soudage nécessaires pour une certaine tâche de soudage.

Elle garantit la cohérence, la conformité aux normes du secteur et la fiabilité. Parmi les secteurs impliqués dans l'élaboration des normes, on trouve Organisation internationale de normalisation (IOS), le Société américaine de soudage (AWS), et le Bureau américain de la navigation (ABS).

Le respect de ces consignes est important et présente de nombreux avantages. Il garantit que toutes les étapes sont réalisées correctement pour produire des soudures uniformes.

Il contribue à améliorer la qualité du soudage et élimine le besoin de ressoudage. De plus, il renforce l'intégrité structurelle des navires en appliquant les meilleures pratiques.

Identifier et sélectionner le type de matériau approprié à utiliser pour la construction navale
Choisissez la méthode adaptée à votre espace de travail et à vos matériaux. Vous avez le choix entre GMAW, FCAW, SMAW et SAW.
Définissez les paramètres de soudage, tels que la tension, le courant, le gaz de protection, le type d'électrode et la vitesse de déplacement.
Préparez les joints et vérifiez les exigences d’ajustement, la taille du cordon de soudure et les angles des rainures.
Consultez les directives relatives aux traitements de chauffage avant et après soudage afin de minimiser la distorsion et les fissures.

Qualifications des soudeurs

La qualité du soudage des navires peut être considérablement améliorée si le soudeur du navire est certifié et possède les compétences requises.

Les certifications garantissent que le soudeur de navire sait ce qu'il fait et peut gérer différents matériaux de soudage, des paramètres fluctuants et d'autres défis lors du soudage dans la construction navale.

Processus de certification des soudeurs

Tout d’abord, les soudeurs de navires suivent différents programmes de formation liés aux procédés de soudage de la construction navale, aux pratiques de sécurité et à la métallurgie.

Ils effectuent ensuite des essais de soudage sous stricte supervision. Leurs soudures sont évaluées et inspectées.

Différentes organisations, dont DNV, Lloyd's Register et ABS, délivrent des certifications à ces soudeurs conformément aux normes de l'industrie.

Il est important de renouveler les certifications pour montrer que le soudeur de navires évolue en fonction de l'évolution de la technologie et des exigences de la construction navale moderne.

Un soudeur naval doit répondre à certaines exigences essentielles. Il est essentiel qu'il maîtrise les quatre principaux procédés de soudage naval : FCAW, GTAW, GMAW et SMAW.

Un soudeur doit être capable de travailler dans des espaces confinés et de s'adapter à des conditions difficiles. Il est également essentiel qu'il connaisse tous les types de défauts de soudure et sache les corriger.

Inspection et essais

Tout comme le soudage standard, les soudures des navires sont inspectées et testées pour vérifier leur qualité et détecter les défauts, garantissant ainsi leur conformité aux normes industrielles. Les méthodes de contrôle non destructif (CND) sont principalement utilisées pour détecter les défauts de soudage des navires et garantir l'intégrité structurelle.

Les tests non destructifs courants sont :

Inspection visuelle

Comme son nom l'indique, cette inspection s'effectue visuellement, sans l'aide d'aucun outil. Il s'agit de la méthode d'inspection de première intention, indispensable avant et après le soudage.

Il identifie de nombreux défauts tels que les fissures, la porosité, les contre-dépouilles, l'inclusion de scories, la rugosité et d'autres défauts visibles visuellement.

Cependant, cette méthode n'est pas fiable pour détecter des problèmes plus profonds ou internes. L'inspecteur doit être expérimenté et effectuer une inspection visuelle sous un bon éclairage.

Contrôle par ultrasons

Il s'agit d'une méthode fiable d'inspection des soudures navales, qui détecte très précisément les défauts internes. Elle est particulièrement efficace pour les plaques ou tôles épaisses.

Un transducteur émet des ondes ultrasonores haute fréquence dans la soudure. Ces ondes sont réfléchies après la détection d'un défaut. Un signal est alors généré sur l'écran LCD. Les inspecteurs analysent ces signaux et interprètent l'emplacement et la taille du défaut.

Ce test est efficace sur les cloisons, les coques et les ponts pour examiner les joints de tuyauterie, les réservoirs sous pression et les réservoirs de carburant. Le contrôle par ultrasons permet d'identifier efficacement les vides, les fissures et les défauts de fusion. Cependant, il est difficile à réaliser sur des surfaces rugueuses.

Test radiographique (RT)

Il s'agit d'un test non destructif avancé utilisé pour vérifier la qualité des soudures des navires. Des rayons X ou gamma sont utilisés pour créer des images. Ces images révèlent des défauts tels que la porosité interne, les fissures et les inclusions.

Il est couramment utilisé dans les compartiments étanches et les canalisations haute pression. Son principal avantage est la possibilité de détecter les défauts externes et internes. Il offre également une grande précision dans la détection des discontinuités de soudure.

Cette méthode présente certaines limites. Elle est non seulement coûteuse, mais aussi plus longue que d'autres. L'exposition aux radiations étant un facteur de risque plus important, des mesures de sécurité strictes doivent être respectées. De plus, il ne s'agit pas d'une méthode de test sur place, notamment en espace confiné.

Test de particules magnétiques

Cette méthode permet de détecter les défauts de soudure en surface et en surface dans les matériaux ferromagnétiques, comme l'acier. Ce test est efficace sur les cloisons, les coques et les ponts pour détecter les défauts, fissures et discontinuités liés aux contraintes.

Un courant continu ou alternatif est transmis pour rendre la zone de soudure magnétique.

Les particules magnétiques sont dispersées et se déforment en présence de défauts, créant un champ de fuite. Les particules forment un motif de défauts visible ou identifiable sous lumière ultraviolette.

Ce test donne des résultats rapides et faciles et peut être réalisé n'importe où. Cependant, ces méthodes d'inspection des soudures de navires ne sont pas applicables aux matériaux non ferreux.

Essais de ressuage

Le test de pénétration de colorant identifie les fissures de surface, les discontinuités et les traces dans les matériaux non ferreux de construction navale comme l'acier inoxydable et l'aluminium.

Tout d'abord, la surface est nettoyée pour éliminer la saleté, la graisse et toute autre impureté. Ensuite, un colorant est versé sur la soudure, qui s'infiltre à travers.

Après un certain temps, l'excédent de colorant liquide est éliminé. L'inspecteur applique un révélateur. Ce révélateur sèche le colorant emprisonné et est visible sous lumière UV, permettant ainsi d'identifier les fissures. Cependant, il ne détecte que les défauts de soudure superficiels.

Les défis du soudage des navires

Le soudage des navires est sans aucun doute une procédure importante, mais elle comporte ses propres défis qui doivent être pris en compte.

Dans le cas contraire, vous n'obtiendrez pas de structures navales de bonne qualité. Voici quelques-uns des défis les plus courants rencontrés lors des procédés de soudage dans la construction navale.

Déformation par gauchissement et soudage

Distorsion de soudage

Les navires sont dotés de structures métalliques larges et épaisses qui peuvent être exposées à la chaleur lors du soudage. Cette exposition soudaine à la chaleur provoque la dilatation et la contraction de certains matériaux, entraînant des déformations. Cette déformation, ou gauchissement, nuit à l'intégrité du navire.

Il existe différentes causes de distorsion, notamment une répartition inégale de la chaleur, un soudage excessif de la zone concentrée et un apport de chaleur élevé sans laisser suffisamment de temps pour le refroidissement.

Solution: Pour résoudre ce problème, préchauffez le matériau avant le soudage afin d'améliorer la conductivité thermique. Optez pour un soudage intermittent plutôt qu'un soudage continu afin de contrôler l'apport de chaleur et privilégiez les techniques de soudage à faible apport de chaleur, comme le soudage GMAW.

Fissures dans les joints de soudure

Fissures dans les soudures

Joint de soudure Les fissures altèrent la qualité du soudage et fragilisent la structure. Cela soulève des problèmes de sécurité et nécessite des réparations coûteuses. Les fissures sont dues à une technique de soudage inadaptée, à une concentration de contraintes et à un matériau de mauvaise qualité.

Cette fissuration peut être de trois types : fissuration à chaud, fissuration à froid et déchirure lamellaire. La fissuration à chaud est due aux températures élevées lors de la solidification. La fissuration à froid survient après le refroidissement de la soudure, en raison de l'hydrogène piégé. La déchirure lamellaire, quant à elle, est présente dans les matériaux épais en raison d'une faible ductilité et de contraintes élevées.

Solution: Utiliser des électrodes à faible teneur en hydrogène et prévoir un traitement thermique après soudage pour la relaxation des contraintes résiduelles. Par ailleurs, il est important de choisir un acier de bonne qualité pour la construction navale, car il offre une meilleure ductilité et une meilleure ténacité.

Conditions de travail difficiles

La construction navale implique des structures plus grandes et plus épaisses qui doivent être soudées en extérieur. Outre le soudage, d'autres opérations sont également réalisées à l'extérieur. Les ouvriers sont donc confrontés à de nombreux défis en raison des conditions difficiles. Ils travaillent parfois dans des espaces confinés, exposés à des fumées toxiques.

Le vent et l'humidité perturbent le gaz de protection et favorisent la pénétration de contaminants, tout en diminuant la qualité du soudage. L'espace de travail est limité pour travailler sur les différentes sections du navire.

Solution: Utilisez le soudage à l'arc avec fil fourré, car il ne nécessite pas de gaz de protection externe et est adapté aux conditions venteuses. Vous pouvez également utiliser le soudage automatique dans les espaces confinés où les zones sont difficiles d'accès. De plus, il est important d'assurer une ventilation adéquate dans ces espaces confinés afin que les soudeurs du navire puissent travailler correctement et que les fumées toxiques soient évacuées en permanence.

Résistance à la corrosion et durabilité

Corrosion du soudage

L'eau de mer et l'humidité augmentent davantage les risques de corrosion des navires que les conditions sèches. Les navires sont donc plus sensibles à la rouille et à la corrosion, en particulier au niveau des joints, qui peuvent, à terme, endommager gravement leur structure.

Solution: Il est recommandé d'utiliser de l'acier inoxydable ou de l'acier revêtu pour la construction navale, car ces matériaux sont résistants à la corrosion. Appliquez des revêtements protecteurs ou de la peinture pour rendre les matériaux résistants à la corrosion.

Conclusion

La construction navale est incomplète sans le soudage. Ce procédé garantit la solidité structurelle des navires et leur fiabilité, leur permettant de résister aux conditions maritimes difficiles.

Comme le soudage classique, le soudage naval comporte également différentes étapes qui doivent être réalisées conformément à des normes industrielles strictes.

Il existe différents procédés de soudage pour la construction navale, notamment le soudage à l'arc sous gaz métal, le soudage à l'arc sous gaz tungstène, le soudage à l'arc avec fil fourré, le soudage à l'arc plasma, le soudage par résistance, le soudage à l'arc sous électrode de métal blindé et le soudage à l'arc submergé.

Cependant, le choix de la technique appropriée ne garantit pas à lui seul des soudures de qualité. Il est également nécessaire de faire appel à des soudeurs navals qualifiés et de respecter les spécifications des modes opératoires de soudage (DMOS).

Tout ce que vous devez savoir sur le soudage des navires