Soudure
Calcul du carbone équivalent en soudage
En bref
Le carbone équivalent se calcule à partir de la composition de l’acier : CE = C + Mn/6 + (Cr+Mo+V)/5 + (Ni+Cu)/15 (IIW) et CET = C + (Mn+Mo)/10 + (Cr+Cu)/20 + Ni/40. Avec l’épaisseur combinée d, l’hydrogène HD et l’apport de chaleur Q, la méthode B de l’EN 1011-2 donne un préchauffage minimal Tp.
Calcul
Exemple calculé avec les valeurs par défaut de l’outil.
Saisies
- C (carbone)
- 0,16 %
- Mn (manganèse)
- 1,4 %
- Cr (chrome)
- 0,05 %
- Mo (molybdène)
- 0 %
- V (vanadium)
- 0 %
- Ni (nickel)
- 0,1 %
- Cu (cuivre)
- 0,1 %
- Si (silicium, contrôle du domaine)
- 0,3 %
- Joint
- Bout à bout
- Épaisseur de la pièce la plus forte
- 15 mm
- Hydrogène diffusible du métal déposé
- 5
- Apport de chaleur Q
- 1 kJ/mm
- Limite d’élasticité du métal de base
- 355
Résultats
- Carbone équivalent CE (IIW)
- 0,417
Exemple détaillé
Toutes les valeurs de cette section sont celles de l’exemple, calculé avec les valeurs par défaut de l’outil.
Autres résultats de l’exemple
- CET (EN 1011-2)
- 0,310
- Préchauffage indicatif Tp
- 46 °Cméthode B, minimum
- Épaisseur de tôle d
- 15 mm
- Valeurs indicatives : elles ne remplacent ni le DMOS/WPS qualifié ni la table du code applicable (AWS D1.1, ASME B31.3, EN 1011-2 méthode A…).
- Méthode B de l’EN 1011-2 : température minimale contre la fissuration à froid (hydrogène) des aciers non alliés et faiblement alliés ; elle ne vaut pas pour inox, aluminium ni fonte.
- Mesurer la température à 4 t ou 75 mm du joint, la maintenir pendant tout le joint ; pour une pièce d’épaisseurs inégales, la plus forte gouverne. Cordon d’angle monopasse : la méthode donne jusqu’à 60 °C de trop.
- Le CET du métal de base doit dépasser celui du métal d’apport d’au moins 0,03 % ; sinon partir du CET du métal d’apport + 0,03 %.
Calcul détaillé
Carbone équivalent IIW
CE = C + Mn/6 + (Cr+Mo+V)/5 + (Ni+Cu)/15
0,160 + 1,400/6 + (0,050+0,000+0,000)/5 + (0,100+0,100)/15 = 0,417
CET (EN 1011-2, éq. C.2)
CET = C + (Mn+Mo)/10 + (Cr+Cu)/20 + Ni/40
0,160 + (1,400+0,000)/10 + (0,050+0,100)/20 + 0,100/40 = 0,310
Épaisseur de tôle (méthode B)
d = t (pièce la plus épaisse)
15,0 mm
Préchauffage (EN 1011-2, éq. C.8)
Tp = 697·CET + 160·tanh(d/35) + 62·HD^0,35 + (53·CET − 32)·Q − 328
697 × 0,310 + 160 × tanh(0,429) + 62 × 5,0^0,35 + (53 × 0,310 − 32) × 1,00 − 328 = 46,1 °C
Comment faire
- Saisir la composition de l’acier en % : C, Mn, Cr, Mo, V, Ni, Cu, et Si pour le contrôle du domaine.
- Choisir le joint : bout à bout (d = 2 t), en T ou d’angle (d = 3 t), ou saisir l’épaisseur combinée.
- Indiquer l’hydrogène diffusible du métal déposé (ml/100 g) et l’apport de chaleur Q en kJ/mm.
- Saisir si besoin la limite d’élasticité du métal de base, pour le contrôle du domaine.
- Lire le carbone équivalent CE (IIW).
Questions fréquentes
Quelle est la formule du carbone équivalent ?
Le carbone équivalent de l’IIW vaut CE = C + Mn/6 + (Cr+Mo+V)/5 + (Ni+Cu)/15, avec les teneurs en % massiques. Le CET de l’EN 1011-2 (annexe C, éq. C.2) vaut CET = C + (Mn+Mo)/10 + (Cr+Cu)/20 + Ni/40 : c’est lui qui sert au calcul du préchauffage de la méthode B.
Comment calculer le carbone équivalent d’un acier en soudage ?
Exemple avec C 0,16 %, Mn 1,4 %, Cr 0,05 %, Ni 0,1 % et Cu 0,1 % : CE = 0,160 + 1,400/6 + (0,050+0,000+0,000)/5 + (0,100+0,100)/15 = 0,417, et CET = 0,160 + (1,400+0,000)/10 + (0,050+0,100)/20 + 0,100/40 = 0,310.
Comment calculer la température de préchauffage selon l’EN 1011-2 ?
La méthode B (annexe C.3, éq. C.8) donne Tp = 697·CET + 160·tanh(d/35) + 62·HD^0,35 + (53·CET − 32)·Q − 328, avec d l’épaisseur combinée en mm, HD l’hydrogène diffusible en ml/100 g et Q l’apport de chaleur en kJ/mm. Avec un CET de 0,310, deux tôles de 15 mm bout à bout (d = 30 mm), HD = 5 et Q = 1,0 kJ/mm, on obtient Tp = 92,6 °C.
Dans quel domaine la méthode B est-elle valable ?
Le calcul signale un résultat hors domaine si le CET sort de 0,20 à 0,50 %, l’épaisseur combinée de 10 à 90 mm, l’hydrogène de 1 à 20 ml/100 g, l’apport de chaleur de 0,5 à 4,0 kJ/mm, si la limite d’élasticité dépasse 1000 N/mm², ou si une teneur sort de ses limites (par exemple C de 0,05 à 0,32 %, Mn de 0,5 à 1,9 %).
Le carbone équivalent suffit-il à juger la soudabilité ?
Le calcul ne donne pas de classement de soudabilité. Il utilise le CET pour une température minimale contre la fissuration à froid due à l’hydrogène, valable pour les aciers non alliés et faiblement alliés, pas pour l’inox, l’aluminium ni la fonte. Le CE (IIW) alimente la méthode A (abaques) de l’EN 1011-2, que le calcul ne reprend pas.
Limites
Résultats indicatifs : ils ne remplacent ni le DMOS qualifié ni la table du code applicable (AWS D1.1, ASME B31.3, EN 1011-2 méthode A). Seule la méthode B de l’EN 1011-2 est calculée, d’après des relais publics de la norme. Mesurer la température à 4 t ou 75 mm du joint ; sur un cordon d’angle monopasse, la méthode donne jusqu’à 60 °C de trop. Le CET du métal de base doit dépasser celui du métal d’apport d’au moins 0,03 %.
Sources
- EN 1011-2:2001+A1:2003 Soudage : recommandations, soudage à l’arc des aciers ferritiques : Annexe C.3, méthode B : éq. C.2 (CET) et C.8 (Tp), domaine de validité (lien)
- BS EN 1011-2:2001+A1:2003 (texte intégral) : méthode B, d = épaisseur de tôle : § 16 b, § C.3.2.2 éq. C.4, § C.3.3 éq. C.8 (lien)
- CE (IIW) : IIW Doc IX-535-67, repris par EN 10025 et API 5L ; CET : EN 1011-2 annexe C : Formules de carbone équivalent (lien)
- Limites de composition de la méthode B (C 0,05–0,32 ; Mn 0,5–1,9 …) : ISO/TR 17671-2 / EN 1011-2 annexe C.3 (lien)