Traitement thermique après soudage : valeurs indicatives par matériau selon EN 13480-4 et ASME B31.3
Qu’une soudure de tuyauterie doive être détensionnée, à quelle température et pendant combien de temps, dépend du matériau, de l’épaisseur et du code applicable. Cette synthèse met en regard les valeurs indicatives de la norme européenne de tuyauterie EN 13480-4 et de l’ASME B31.3 américaine – pour la planification et les échanges avec le coordinateur soudage et l’exploitant. Fait toujours foi le descriptif de mode opératoire de soudage qualifié (DMOS/WPS) du projet.
D’abord : ce que les tableaux apportent – et ce qu’ils n’apportent pas
Les valeurs ci-dessous sont des exigences minimales et des valeurs indicatives issues des codes. Le concepteur, l’exploitant ou le DMOS peuvent exiger un traitement thermique même en dessous des limites d’épaisseur – par exemple en cas de risque de corrosion sous contrainte, en service hydrogène ou à basse température – et imposer des plages de température plus étroites. Les codes sont révisés en permanence ; pour un projet, fait foi l’édition qui y est convenue.
Europe : EN 13480-4 (tuyauteries)
L’EN 13480-4 classe les aciers en groupes de matériaux selon CEN ISO/TR 15608. Les températures de maintien sont tirées de l’EN 13480-4:2017, les durées de maintien de l’ISO/TR 14745:2015 (t = épaisseur déterminante en mm).
| Groupe | Matériaux (exemples) | Température de maintien | Quand est-il exigé | Durée de maintien (valeur indicative) |
|---|---|---|---|---|
| 1.1 | P235GH, P265GH | 550–600 °C | à partir de 35 mm d’épaisseur ; en dessous, uniquement dans des cas particuliers | jusqu’à 35 mm : 30 min · 35–90 mm : t min · au-delà de 90 mm : 40 + 0,5·t min |
| 1.2 | P355NH, 16Mo3 | 550–600 °C (16Mo3 : 550–620 °C) | comme 1.1 | comme 1.1 |
| 5.1 | 13CrMo4-5 | 630–700 °C | en principe ; exception pour les petits tubes jusqu’à Ø 114,3 mm et 7,1 mm d’épaisseur avec un préchauffage d’au moins 200 °C | jusqu’à 15 mm : 30 min · 15–60 mm : 2·t min · au-delà de 60 mm : 60 + t min |
| 5.2 | 10CrMo9-10 | 670–730 °C | comme 5.1 | comme 5.1 |
| 5.3 | X11CrMo5 (P5) | 700–750 °C | en principe | comme 5.1 |
| 6.4 | X10CrMoVNb9-1 (P91) | 730–770 °C | en principe ; avant le traitement, refroidissement intermédiaire pour la transformation martensitique | selon DMOS |
| 8.1 | aciers austénitiques (1.4301, 1.4404 …) | – | en règle générale, pas de traitement thermique | – |
Compilation simplifiée, sans garantie. Les durées de maintien de l’EN 13480-4 peuvent différer dans le détail de l’ISO/TR 14745 (p. ex. valeurs minimales) ; fait foi le texte de la norme dans l’édition convenue.
États-Unis : ASME B31.3 (tuyauteries de procédé)
L’ASME B31.3 classe les matériaux par numéros P. Valeurs selon les éditions 2018 et 2022 (tableaux 331.1.1, 331.1.3 et 330.1.1). Durée de maintien pour tous les numéros P cités ici sauf 15E : jusqu’à 50 mm, 1 h par 25 mm, au moins 15 min ; au-delà de 50 mm, 2 h plus 15 min par tranche supplémentaire de 25 mm.
| N° P | Matériaux (exemples) | Température de maintien | Quand est-il exigé | Préchauffage minimal |
|---|---|---|---|---|
| 1 | acier au carbone (A106 B, A105) | 595–650 °C | dispensé quelle que soit l’épaisseur si l’on préchauffe à 95 °C à partir de 25 mm et soude en plusieurs passes à partir de 5 mm | selon DMOS ; à partir de 25 mm, 95 °C comme condition de la dispense |
| 3 | C-½Mo (A335 P1) | 595–650 °C | dispensé jusqu’à 16 mm (C ≤ 0,25 %, préchauffage, multipasse) | 10 °C jusqu’à 13 mm, sinon 95 °C |
| 4 | 1¼Cr-½Mo (A335 P11) | 650–705 °C | dispensé pour les soudures bout à bout jusqu’à 16 mm (C ≤ 0,15 %, préchauffage, multipasse) | 120 °C |
| 5A | 2¼Cr-1Mo (A335 P22) | 675–760 °C | dispensé pour les soudures bout à bout jusqu’à 16 mm (C ≤ 0,15 %, préchauffage) | 150 °C, 200 °C en cas de résistance plus élevée |
| 5B | 5Cr-½Mo (P5), 9Cr-1Mo (P9) | 675–760 °C | toujours | 150 °C ou 200 °C |
| 15E | 9Cr-1Mo-V (P91) | 705–775 °C | toujours ; durée de maintien d’au moins 30 min | 200 °C |
| 8 | aciers austénitiques | – | ni exigé ni interdit – selon DMOS | 10 °C |
Compilation simplifiée, sans garantie. Les dispenses ne s’appliquent que si toutes les conditions de la norme sont remplies et que ni le concepteur ni le DMOS n’exigent de traitement thermique. L’édition 2024 a renuméroté les tableaux ; vérifier les nouveaux projets par rapport à l’édition en vigueur.
Préchauffage
Les températures de préchauffage et entre passes sont fixées par le DMOS. Elles dépendent de la composition chimique, de l’épaisseur, du procédé de soudage, de la teneur en hydrogène du métal fondu et de l’énergie de soudage, et s’appliquent aussi au pointage. Pour les aciers non alliés, la température de préchauffage est déterminée en Europe selon l’EN 1011-2 à partir du carbone équivalent ; pour les aciers pour températures élevées, la norme indique des valeurs minimales.
À titre d’ordre de grandeur pour les aciers pour températures élevées de plus de 15 mm d’épaisseur et un métal fondu à faible teneur en hydrogène, l’EN 1011-2 indique environ 75 °C pour le 16Mo3, 100 °C pour le 13CrMo4-5 et le 10CrMo9-10, ainsi que 150 °C pour les aciers à 5 à 9 % de chrome. Pour le P91, les fabricants de produits d’apport recommandent au moins 200 °C, avec une température entre passes de 250 °C au maximum.
Chauffe, maintien, refroidissement et mesure
- ▸Vitesse de chauffe et de refroidissement: Au-dessus de 300 °C, l’EN 13480-4 limite la vitesse à 5500/t °C par heure, au maximum 300 °C/h (t en mm). L’ASME B31.3 indique au-dessus de 315 °C au maximum 335 °C/h divisés par la demi-épaisseur en pouces.
- ▸Début de la durée de maintien: La durée de maintien ne court que lorsque tous les points de mesure ont atteint la température minimale – et elle est interrompue dès qu’un point de mesure repasse en dessous.
- ▸Thermocouples: Sur la soudure et en bordure de la zone chauffée ; pour les grands diamètres, répartis sur la circonférence. Doubler les thermocouples protège la mesure contre une défaillance.
- ▸Largeur de la zone traitée: L’ASME B31.3 exige au moins 25 mm de part et d’autre de la soudure à la température de maintien. L’EN 13480-4 fixe une largeur minimale de la bande chauffée en fonction du diamètre et de l’épaisseur et exige en bordure au moins la moitié de la température maximale. Un calorifugeage suffisamment large évite des gradients de température trop raides.
- ▸Supportage: Supporter la ligne pendant le traitement de façon qu’elle ne se déforme pas sous son propre poids – sinon il y a risque de déformation, par exemple au niveau des brides.
- ▸P91: Avant le traitement, laisser refroidir sous la température de fin de transformation martensitique, ne pas traiter directement depuis le préchauffage ; la température de traitement supérieure ne doit pas dépasser le point de transformation Ac1 du métal de base et du métal fondu.
Déformation des brides au soudage →Couper à froid plutôt qu’oxycouper →
Où HSOS intervient
Nous réalisons le préchauffage et le détensionnement des soudures de tuyauterie par chauffage électrique par résistances – selon votre DMOS, avec une instrumentation de mesure et de régulation étalonnée et un enregistrement de température complet par soudure. Si besoin, nous assurons aussi la coupe et le chanfreinage en amont et le boulonnage en aval.
Traitement thermique →Déroulement d’un montage de tuyauterie →
Questions fréquentes
Toute soudure sur acier au carbone doit-elle être détensionnée ?
Non. Selon l’EN 13480-4, le détensionnement des aciers non alliés des groupes 1.1 et 1.2 n’est en règle générale exigé qu’à partir de 35 mm d’épaisseur, en dessous uniquement dans des cas particuliers. L’ASME B31.3 dispense l’acier au carbone (n° P 1) quelle que soit l’épaisseur, si les conditions de préchauffage et de séquence des passes sont respectées. Le concepteur ou l’exploitant peut néanmoins imposer un traitement thermique, par exemple en service soude caustique ou amines.
Pourquoi l’EN et l’ASME diffèrent-elles sur la température ?
Les deux codes ont fixé leurs plages de température indépendamment et les ont adaptées à leurs systèmes de matériaux. Les plages se recouvrent le plus souvent, par exemple pour le P91 avec 730–770 °C selon l’EN 13480-4 et 705–775 °C selon l’ASME B31.3. On travaille dans la plage commune ou dans la fenêtre du DMOS.
Comment le traitement thermique est-il documenté ?
Par un enregistrement de température par soudure ou par zone de régulation – chauffe, maintien, refroidissement – avec l’affectation des points de mesure, ainsi que des indications sur la bande chauffée, le calorifugeage et les appareils utilisés avec leur certificat d’étalonnage.
Compilé à partir de l’EN 13480-4:2017, de l’ISO/TR 14745:2015, de l’EN 1011-2, de l’ASME B31.3 (2018/2022) et de données de fabricants, sans garantie. Font foi l’édition de la norme convenue dans le projet, le DMOS et les prescriptions du concepteur et de l’exploitant.
Traitement thermique selon DMOS – avec enregistrement par soudure
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