QMOS et WPQR en soudage : qualifier un mode opératoire

La QMOS, ou qualification d'un mode opératoire de soudage, permet de démontrer qu'une méthode de soudage définie est capable de produire un assemblage présentant les caractéristiques exigées pour l'application prévue. Dans le cas d'une qualification par épreuve, un assemblage représentatif est soudé selon un mode opératoire préliminaire puis soumis aux contrôles et essais requis.

Le WPQR, pour Welding Procedure Qualification Record, est le procès-verbal dans lequel sont consignés les conditions de l'épreuve, les paramètres réellement utilisés, les résultats obtenus et le domaine de qualification correspondant. Dans la terminologie française des normes ISO, on rencontre également l'appellation PV-QMOS, pour procès-verbal de qualification d'un mode opératoire de soudage.

La QMOS ne doit donc pas être confondue avec le DMOS ou WPS utilisé en production. Le premier ensemble documentaire démontre et enregistre la qualification ; le second indique comment la soudure doit être réalisée en fabrication à l'intérieur du domaine couvert.

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1. Qu'est-ce qu'une QMOS et un WPQR ?

La qualification d'un mode opératoire de soudage consiste à vérifier, selon une méthode reconnue et des exigences définies, qu'un procédé de soudage peut produire un assemblage possédant les propriétés attendues. La démarche peut prendre plusieurs formes selon le référentiel applicable, mais la qualification par épreuve est l'une des plus courantes dans les fabrications industrielles.

Dans ce cadre, une éprouvette représentative est soudée en suivant un descriptif préliminaire. Les conditions réellement utilisées pendant le soudage sont enregistrées, puis l'assemblage est examiné et soumis aux essais prévus. Les résultats permettent ensuite de déterminer si la qualification est acceptable et dans quelles limites elle peut être utilisée.

Le terme QMOS est fréquemment employé pour désigner la qualification elle-même ou, dans le langage courant des ateliers, le dossier de qualification. Le WPQR correspond plus précisément au Welding Procedure Qualification Record, c'est-à-dire au procès-verbal qui enregistre les données et résultats de la qualification.

Dans les textes ISO en français, l'appellation PV-QMOS est également utilisée. Elle permet de distinguer clairement le procès-verbal de qualification du DMOS, qui constitue pour sa part le descriptif utilisé pour réaliser les soudures de production.

2. Pourquoi qualifier un mode opératoire de soudage ?

Une soudure satisfaisante visuellement n'offre pas nécessairement toutes les propriétés requises par une construction. La géométrie du joint, le matériau, le métal d'apport, l'énergie introduite, les températures et la séquence de soudage peuvent influencer la structure métallurgique et les caractéristiques mécaniques de l'assemblage.

La qualification vise donc à apporter une démonstration technique avant de généraliser le mode opératoire en production. Elle permet notamment de vérifier que les conditions proposées peuvent conduire à un assemblage répondant aux exigences prévues.

Selon le produit et le référentiel, cette démonstration peut concerner :

• la qualité générale de l'assemblage
• l'absence d'indications inacceptables lors des contrôles prévus
• la résistance mécanique
• la ductilité
• la compacité ou la qualité interne du joint
• la dureté de certaines zones lorsque celle-ci est contrôlée
• la ténacité lorsque des essais correspondants sont requis

La qualification ne signifie pas que chaque soudure de production sera automatiquement parfaite. Elle démontre que le mode opératoire proposé possède la capacité de produire un résultat conforme lorsqu'il est correctement appliqué dans le domaine qualifié.

La qualité en série dépend ensuite de la bonne préparation des assemblages, du respect du DMOS, de la compétence du personnel, de l'état des équipements et des contrôles mis en place pendant la fabrication.

3. Comment s'articulent pWPS, QMOS, WPQR et WPS ?

Plusieurs documents interviennent successivement dans la qualification d'un mode opératoire. Leur rôle devient beaucoup plus simple à comprendre lorsqu'ils sont replacés dans l'ordre logique de la démarche.

De la méthode proposée au DMOS de production

Le DMOS préliminaire n'est donc pas simplement rebaptisé WPQR après le soudage. Le procès-verbal de qualification enregistre ce qui a réellement été réalisé et les résultats des contrôles ou essais, tandis que le DMOS de production transforme ensuite le domaine obtenu en instructions utilisables pour la fabrication.

Cette distinction est importante lors d'un audit ou d'une revue documentaire. Pour vérifier qu'un DMOS est correctement soutenu par une qualification, il faut pouvoir remonter au WPQR correspondant et contrôler que la fabrication envisagée reste dans son domaine de validité.

4. Quel est le rôle de l'ISO 15614-1 ?

L'ISO 15614-1 constitue l'une des principales références utilisées pour qualifier par épreuve des modes opératoires de soudage. Elle concerne le soudage à l'arc et aux gaz des aciers ainsi que le soudage à l'arc du nickel et de ses alliages.

La norme définit les conditions de réalisation des épreuves et le domaine de qualification obtenu pour les opérations couvertes. Son objectif principal est de démontrer que le procédé d'assemblage proposé est capable de produire des joints possédant les propriétés mécaniques requises pour l'application prévue.

Elle s'applique non seulement au soudage de production, mais également au soudage de réparation et de reconstitution lorsque ces opérations entrent dans son domaine d'application.

L'ISO 15614-1 n'est toutefois qu'une partie d'un ensemble plus large. D'autres parties de la série ISO 15614 couvrent d'autres matériaux ou procédés, et d'autres méthodes de qualification peuvent être prévues par la série ISO 15607.

Le choix du référentiel doit donc être réalisé à partir des exigences du produit, du contrat, de la norme d'application et des matériaux effectivement soudés, plutôt qu'en appliquant automatiquement l'ISO 15614-1 à toute situation.

5. Que signifient les niveaux 1 et 2 de l'ISO 15614-1 ?

L'édition publiée de l'ISO 15614-1 prévoit deux niveaux d'épreuves de qualification afin de pouvoir répondre à des fabrications présentant des exigences différentes.

Le niveau 1 et le niveau 2 ne correspondent pas simplement à deux niveaux de qualité visuelle. Ils définissent des exigences différentes pour la qualification elle-même. Le niveau 2 prévoit une étendue d'essais plus importante et un domaine de qualification plus restrictif que le niveau 1.

Une qualification réalisée selon le niveau 2 satisfait les exigences du niveau 1, alors que l'inverse n'est pas automatique.

Lorsque ni le contrat ni la norme d'application ne précisent le niveau à employer, l'ISO 15614-1 indique l'application des exigences du niveau 2. Cette information doit être vérifiée dès la préparation de la qualification, car le niveau choisi influence l'organisation de l'épreuve, les essais et l'exploitation future du WPQR.

Il est donc préférable de déterminer les exigences contractuelles avant de souder le coupon plutôt que de découvrir après l'épreuve qu'un niveau ou un ensemble d'essais différent était nécessaire.

6. Comment est préparé l'assemblage d'essai ?

L'assemblage d'essai doit être représentatif de la qualification recherchée. Sa forme, ses dimensions, son matériau, son épaisseur et sa préparation sont choisis selon le référentiel utilisé et le domaine que le fabricant souhaite couvrir.

Il peut s'agir, selon le cas, d'un assemblage de tôles ou de tubes. La préparation doit permettre d'exécuter le soudage dans les conditions prévues par le DMOS préliminaire.

Avant l'épreuve, il faut notamment maîtriser :

• l'identification des matériaux de base
• les dimensions de l'éprouvette
• la géométrie du joint
• le jeu et l'alignement
• le métal d'apport
• les gaz ou flux nécessaires
• le procédé de soudage
• la position choisie
• les conditions de préchauffage prévues

L'objectif n'est pas de fabriquer un coupon dans des conditions artificiellement idéales qui ne pourraient jamais être reproduites. L'épreuve doit au contraire représenter de manière crédible le mode opératoire destiné à être utilisé ensuite.

Une identification rigoureuse du coupon est également indispensable. Une confusion entre éprouvettes ou une perte de traçabilité peut rendre l'ensemble du dossier difficile à exploiter, même lorsque le soudage a été correctement réalisé.

7. Quels paramètres doivent être enregistrés pendant l'épreuve ?

Le WPQR doit refléter les conditions réellement utilisées pendant le soudage de qualification. Il ne suffit donc pas de recopier les valeurs théoriques du DMOS préliminaire lorsque les réglages réels ont été différents.

Les informations enregistrées dépendent du procédé et du référentiel, mais elles peuvent notamment concerner :

• le procédé ou la combinaison de procédés
• les matériaux de base
• le type et les dimensions du joint
• la position de soudage
• le métal d'apport
• le diamètre des consommables
• la nature du courant et la polarité
• l'intensité et la tension
• la vitesse d'avance ou de soudage
• le gaz de protection ou le flux
• la température de préchauffage
• la température entre passes
• les conditions particulières de gougeage ou de reprise envers
• un éventuel traitement thermique après soudage

Selon le mode opératoire, certaines informations peuvent être relevées passe par passe. Cette précision permet de connaître les conditions ayant réellement produit l'éprouvette soumise aux essais.

Ces valeurs deviennent ensuite fondamentales pour déterminer le domaine qualifié. Un dossier incomplet peut compliquer l'établissement du WPQR et rendre impossible la justification de certaines conditions de production.

8. Quels contrôles et essais sont réalisés après soudage ?

Une fois l'éprouvette terminée, elle doit être examinée selon les exigences du référentiel applicable. Selon le matériau, le type de joint, le niveau de qualification et les propriétés recherchées, le programme peut associer contrôles non destructifs et essais destructifs.

Les examens peuvent notamment comprendre, lorsque le cas l'exige :

• un examen visuel
• une méthode de contrôle volumique telle que radiographie ou ultrasons
• un contrôle de surface lorsque celui-ci est prévu
• des essais de traction
• des essais de pliage
• des examens macrographiques
• des mesures de dureté
• des essais de résilience lorsque ceux-ci sont requis

Chaque méthode répond à une question différente. Les contrôles non destructifs des soudures permettent de rechercher certaines discontinuités sans détruire l'éprouvette complète, tandis que les essais mécaniques renseignent sur le comportement d'échantillons prélevés dans l'assemblage.

Les éprouvettes destinées aux essais destructifs doivent être prélevées et préparées conformément aux exigences prévues. Leur orientation et leur position dans le coupon ne sont pas arbitraires, car elles doivent représenter les zones que la qualification cherche à évaluer.

Le laboratoire ou l'organisme intervenant doit pouvoir assurer la traçabilité entre le coupon soudé, les éprouvettes prélevées et les résultats consignés dans les rapports.

9. Que se passe-t-il lorsque les résultats sont satisfaisants ?

Lorsque les examens et essais satisfont aux critères applicables, les données de l'épreuve peuvent être utilisées pour établir le procès-verbal de qualification et déterminer le domaine couvert.

Le WPQR peut alors rassembler notamment :

• l'identification du fabricant
• la référence du DMOS préliminaire
• les caractéristiques de l'assemblage d'essai
• les matériaux et consommables utilisés
• les paramètres de soudage enregistrés
• les conditions thermiques
• les résultats des contrôles non destructifs
• les résultats des essais mécaniques ou métallographiques
• le domaine de qualification obtenu
• les validations ou signatures requises

Le succès de l'épreuve ne donne cependant pas une autorisation illimitée. La qualification couvre uniquement le domaine déterminé par les règles du référentiel.

C'est ce domaine qui permet ensuite de rédiger ou de valider les DMOS destinés à la production. Avant utilisation, chaque DMOS doit donc être comparé au WPQR qui le soutient afin de vérifier que ses variables restent bien couvertes.

10. Qu'est-ce que le domaine de qualification d'un WPQR ?

Le domaine de qualification détermine jusqu'où les résultats de l'épreuve peuvent être étendus à d'autres soudures de production. Il constitue l'une des parties les plus importantes du WPQR.

Selon le référentiel, ce domaine peut dépendre de nombreuses variables, par exemple :

• le procédé de soudage
• le groupe ou la nature des matériaux de base
• l'épaisseur du métal de base
• le diamètre lorsque des tubes sont concernés
• le type de joint
• la position de soudage
• le métal d'apport
• certaines caractéristiques électriques
• la présence ou l'absence de support envers
• les températures ou traitements thermiques

Il faut distinguer la valeur réellement utilisée pendant l'épreuve de la plage qualifiée. Une qualification réalisée sur une épaisseur donnée peut couvrir une plage d'épaisseurs définie par la norme, mais cette plage ne doit jamais être inventée ou extrapolée sans appliquer les règles correspondantes.

Le même raisonnement s'applique aux matériaux, aux diamètres, aux positions et aux autres variables. Certaines conditions d'épreuve qualifient plusieurs situations de production, tandis que d'autres limitent fortement le domaine obtenu.

Le choix du coupon de qualification constitue donc une décision stratégique : il doit répondre au besoin réel de fabrication sans chercher artificiellement à couvrir des situations que le référentiel ne permet pas de regrouper.

11. Pourquoi les variables essentielles sont-elles importantes ?

Une qualification repose sur un ensemble de variables susceptibles d'influencer les propriétés de l'assemblage. Certaines modifications peuvent rester couvertes, alors que d'autres entraînent une sortie du domaine qualifié et nécessitent une nouvelle qualification.

C'est pourquoi une simple comparaison visuelle entre deux DMOS n'est pas suffisante. Deux procédures peuvent sembler très proches tout en différant sur une variable essentielle pour le référentiel utilisé.

Avant de modifier un mode opératoire qualifié, il faut notamment vérifier :

• si le procédé change
• si le matériau reste dans le groupe couvert
• si les épaisseurs ou diamètres restent dans les plages qualifiées
• si la position est couverte
• si le métal d'apport répond aux conditions de qualification
• si les paramètres thermiques restent compatibles
• si le traitement thermique éventuel reste dans le domaine prévu

La notion de variable essentielle évite de considérer la qualification comme un simple certificat attaché à un procédé. Elle oblige à conserver un lien technique entre les conditions démontrées pendant l'épreuve et les conditions réellement utilisées en production.

Lorsqu'un doute existe, la réponse doit être recherchée dans la norme applicable, le WPQR concerné et les exigences du projet, plutôt que dans une règle approximative transmise oralement.

12. Un même WPQR peut-il soutenir plusieurs DMOS ?

Oui, lorsqu'un WPQR possède un domaine de qualification suffisamment large, plusieurs DMOS de production peuvent être établis à partir de la même qualification.

Par exemple, un fabricant peut avoir intérêt à créer plusieurs DMOS plus simples et plus lisibles pour différentes épaisseurs, configurations ou réglages de production tout en les rattachant au même WPQR, à condition que chacun reste entièrement compris dans son domaine qualifié.

Cette organisation présente plusieurs avantages :

• des instructions plus faciles à utiliser au poste de travail
• une séparation claire entre différentes configurations de fabrication
• une meilleure maîtrise des plages de paramètres
• une documentation plus facile à réviser

À l'inverse, un seul DMOS ne doit pas essayer de couvrir artificiellement toutes les fabrications possibles lorsque certaines conditions ne sont pas soutenues par la qualification.

La logique documentaire doit rester simple : chaque DMOS utilisé doit pouvoir être relié à une qualification appropriée lorsque celle-ci est exigée.

13. Une QMOS peut-elle être utilisée pour une réparation ?

Oui. L'ISO 15614-1 prévoit notamment son application au soudage de production, au soudage de réparation et au rechargement lorsque les opérations concernées relèvent de son domaine.

Une réparation industrielle peut toutefois présenter des conditions très différentes d'une fabrication neuve : matériau ancien ou difficile à identifier, forte rigidité de la pièce, accès limité, gougeage préalable, épaisseur locale importante, position imposée et historique métallurgique parfois inconnu.

Le simple fait de posséder un WPQR pour un procédé donné ne signifie donc pas que toute réparation réalisée avec ce procédé soit automatiquement couverte.

Avant d'utiliser une qualification existante, il faut comparer les conditions réelles de l'intervention avec le domaine du WPQR et avec les exigences propres à la pièce. Les opérations décrites dans le cluster Réparation par soudage montrent justement pourquoi préparation, matériau, contraintes et maîtrise thermique doivent être considérés ensemble.

Dans certains secteurs, une réparation peut également nécessiter une procédure spécifique, une approbation technique ou des contrôles complémentaires avant la remise en service.

14. Comment conserver et exploiter un dossier de QMOS ?

Une qualification peut rester utile pendant de nombreuses années. Sa valeur dépend cependant de la capacité du fabricant à retrouver les informations permettant de démontrer ce qui a réellement été qualifié.

Un dossier correctement organisé peut regrouper :

• le DMOS préliminaire ayant servi à l'épreuve
• l'identification et les certificats des matériaux utilisés
• les informations relatives aux consommables
• les relevés de paramètres
• les températures mesurées
• les rapports de contrôles non destructifs
• les rapports d'essais destructifs
• les photographies ou schémas utiles à la traçabilité
• le WPQR ou PV-QMOS final
• la liste des DMOS de production rattachés lorsque l'organisation le prévoit

La référence du WPQR doit être suffisamment stable pour rester exploitable même lorsque les formulaires internes ou les DMOS évoluent.

Lorsqu'un ancien mode opératoire doit être réutilisé sur une nouvelle affaire, il est prudent de vérifier non seulement que le WPQR existe, mais également que le référentiel applicable au nouveau projet accepte cette qualification et que le domaine couvre réellement les conditions prévues.

Une bonne traçabilité transforme ainsi la QMOS en véritable preuve technique exploitable, plutôt qu'en document d'archive dont personne ne connaît plus exactement la portée.

FAQ : QMOS et WPQR en soudage

Que signifie QMOS en soudage ?

QMOS signifie qualification d'un mode opératoire de soudage. Elle vise à démontrer que les conditions de soudage définies permettent de produire un assemblage répondant aux exigences prévues dans un domaine de qualification déterminé.

Que signifie WPQR ?

WPQR signifie Welding Procedure Qualification Record. Il s'agit du procès-verbal qui consigne les conditions de l'épreuve, les paramètres réellement utilisés, les résultats des contrôles et essais ainsi que le domaine qualifié.

Quelle différence entre QMOS et DMOS ?

La QMOS concerne la démonstration de la capacité du mode opératoire, tandis que le DMOS décrit comment réaliser la soudure en production. Lorsqu'une qualification est exigée, le DMOS doit rester dans le domaine couvert par le WPQR correspondant.

Quelle norme est utilisée pour qualifier un mode opératoire de soudage ?

Plusieurs méthodes et normes peuvent être utilisées selon l'application. L'ISO 15614-1 est notamment une référence majeure pour la qualification par épreuve du soudage à l'arc et aux gaz des aciers et du soudage à l'arc du nickel et de ses alliages.

Un coupon de QMOS réussi qualifie-t-il toutes les épaisseurs ?

Non. L'épaisseur de l'éprouvette ouvre un domaine de qualification défini par le référentiel utilisé. La plage couverte doit être déterminée selon ses règles et ne peut pas être étendue arbitrairement.

Quels essais sont réalisés lors d'une QMOS ?

Le programme dépend du matériau, du type de joint, du niveau de qualification et du référentiel. Il peut associer contrôle visuel, contrôle volumique, essais de traction ou de pliage, macrographie, dureté et résilience lorsque ces examens sont requis.

Peut-on utiliser une ancienne QMOS pour une nouvelle fabrication ?

Cela peut être possible si la qualification est reconnue par les exigences du nouveau projet et si son domaine couvre intégralement les conditions prévues. Il faut donc vérifier le WPQR, le référentiel applicable et les éventuelles exigences contractuelles.

Un WPQR peut-il servir à plusieurs DMOS ?

Oui. Plusieurs DMOS peuvent être établis à partir d'un même WPQR lorsque chacun reste entièrement compris dans le domaine de qualification démontré par l'épreuve.

Ressources techniques sur la QMOS et le WPQR

La qualification d'un mode opératoire doit toujours être étudiée avec le référentiel applicable à la fabrication. Parmi les principales références associées figurent notamment :

• ISO 15607:2019 – Règles générales relatives au descriptif et à la qualification des modes opératoires de soudage pour les matériaux métalliques.
• ISO 15614-1:2017 – Qualification par épreuve des modes opératoires pour le soudage à l'arc et aux gaz des aciers et le soudage à l'arc du nickel et de ses alliages.
• ISO 15609-1:2019 – Exigences relatives au contenu des descriptifs de modes opératoires pour le soudage à l'arc.
• ISO 17635 – Règles générales concernant les essais non destructifs des assemblages soudés métalliques.
• ISO 4136 – Essais de traction transversale sur assemblages soudés.
• ISO 5173 – Essais de pliage sur assemblages soudés.
• ISO 9015 – Essais de dureté sur assemblages soudés.

L'ISO indique actuellement que l'ISO 15614-1:2017 reste l'édition publiée, tandis qu'une révision de cette partie est en cours. Pour un nouveau dossier de qualification, il convient donc de vérifier l'édition explicitement exigée par le contrat, la norme produit ou le cahier des charges avant de préparer l'épreuve.