GMAW Shielding Gas Under D1.1:2025 — Essential Variable, OE Formula, and the ER80/ER90 Rule
Le gaz de protection est une variable essentielle pour le GMAW selon l'AWS D1.1:2025. L'Article 5.6.4 propose quatre voies de conformité pour les DMOS préqualifiés : correspondre au gaz de classification A5, atteindre la plage d'équivalent oxygène, se situer dans le Tableau 5.10, ou tester la combinaison avec le Fabricant du Métal d'Apport.
The common shop-floor claim that “a different shielding gas changes your ER80 to ER90” is almost right, and almost right is what fails audits. The A5.28 classifications are fixed properties of the wire chemistry and the tested Propriétés mécaniques. What the gas actually does is change whether the deposited Soudure meets the classification threshold on your actual job — and that is what invalidates your prequalification.
Le Gaz de Protection est une Variable Essentielle pour le GMAW
L'AWS D1.1:2025 Tableau 6.6 liste la composition et le Débit de gaz de protection comme Variables essentielles pour le GMAW, le FCAW-G et le GMAW-S. Le Tableau 5.5 a le statut équivalent pour les DMOS préqualifiés. En termes simples, si le gaz sur le site de production n'est pas le gaz du DMOS, le DMOS n'est plus valide — et pour les modes opératoires préqualifiés, la préqualification est perdue.
Les conséquences découlent de l'Article 6.8.1 : les changements au-delà des limitations des Variables essentielles du PQR pour le SMAW, le SAW, le GMAW, le GTAW et le FCAW, indiquées dans le Tableau 6.6, nécessitent une requalification du DMOS. Cela signifie une nouvelle Éprouvette, un nouvel Essai destructif et un nouveau PQR. Il n'y a pas d'Article de « déviation mineure » pour la composition du gaz.
L'Exception ER80S-D2 / ER90S-D2 dans l'A5.28
La Section 3.2 de l'AWS A5.28 est stricte : les Électrodes et les baguettes classées sous une classification ne doivent pas être classées sous une autre classification dans la Spécification — à une exception près. L'ER80S-D2 peut également être classé comme ER90S-D2 à condition que le produit satisfasse aux exigences des deux classifications. Le même fil physique peut être étiqueté de l'une ou l'autre manière si le Fabricant démontre qu'il réussit les Essais de traction Minimum de 80 ksi et 90 ksi.
C'est le fond de vérité derrière l'affirmation courante en atelier selon laquelle le gaz peut « transformer l'ER80 en ER90 ». Ce n'est pas le cas — le fil est un fil, et sa classification est obtenue grâce au protocole d'essai A5.28. Mais pour ce fil à double classification, le Fabricant peut expédier la même bobine à l'atelier A marquée ER80S-D2 et à l'atelier B marquée ER90S-D2. Si l'atelier A et l'atelier B l'utilisent avec le même gaz Ar/2% O2 sur lequel le fil a été testé, les deux classifications sont valides. Si l'un des ateliers passe à un gaz différent, les propriétés réelles de la soudure déposée ne sont plus celles mesurées par l'A5.28, et la classification est opérationnellement dénuée de sens pour ce travail.
Aucune autre paire ER80 et ER90 ne bénéficie de cette exception. L'ER80S-B2 et l'ER90S-B3 sont des fils différents avec des teneurs différentes en chrome et en molybdène. Les ER80S-Ni1, ER80S-Ni2 et ER80S-Ni3 diffèrent par leur teneur en nickel et ne sont pas interchangeables, même entre eux. L'exception est étroite.
Clause 5.6.4 — The Four Conformité Paths for Préqualifié Shielding Gas
L'Article 5.6.4 de l'AWS D1.1:2025 régit les gaz de protection pouvant être utilisés sur un DMOS GMAW ou FCAW-G préqualifié. L'Article propose quatre voies indépendantes, et le gaz de production doit en satisfaire au moins une :
- (1) Match the A5 classification gas. The production shielding gas shall be the gas used for Classification des électrodes under the applicable AWS A5 Spécification — A5.18/A5.18M, A5.20/A5.20M, A5.28/A5.28M, or A5.29/A5.29M. This is the strictest and safest path.
- (2) Fall within the OE range. For electrodes that include an “OE” shielding gas designator in the classification (new under the 2025 edition), the production shielding gas must have an oxygen equivalent within the range listed in the classification. The OE formula is defined in the clause itself and is covered in the next section.
- (3) Appear in
Table 5.10for A5.18 electrodes. For electrodes classified per AWS A5.18/A5.18M,Table 5.10provides acceptable gases regardless of whether the Électrode carries an OE designator. This is the convenient path for the most common structural filler — ER70S-6. - (4) Test the combination. If an electrode does not have an OE designator and does not conform to A5.18, the electrode-gas combination that will be used in production must have been tested in accordance with the applicable A5 specification by the Métal d'Apport manufacturer or the gas producer. Tests must cover mechanical properties, chemical composition, NDT Exigences, and any supplemental designators such as Hydrogène Diffusible.
Si aucune voie ne s'applique, la préqualification est perdue et le DMOS doit être qualifié selon l'Article 6 avec un nouveau PQR. Les voies sont indépendantes mais non permissives — choisir la plus pratique pour l'atelier est la bonne interprétation, mais la documentation doit montrer quelle voie a été sélectionnée et comment le gaz y est conforme.
Oxygen Equivalent (OE) — The 2025 Formula
Le concept d'équivalent oxygène a été ajouté à la D1.1 dans l'édition 2025 comme moyen de caractériser le potentiel d'oxydation pour les gaz mélangés. Selon l'Article 5.6.4(2) :
Oxygen Equivalent = % oxygen in shielding gas + (0.5 × % carbon dioxide in shielding gas)
AWS D1.1:2025 Clause 5.6.4(2)
Le coefficient 0,5 sur le dioxyde de carbone reflète que le CO2 contribue à environ la moitié du potentiel d'oxydation de l'O2 libre aux températures de l'arc. Quelques valeurs calculées :
- 100% Ar: OE = 0
- Ar / 2% O2: OE = 2.0
- Ar / 5% O2: OE = 5.0
- Ar / 8% CO2: OE = 4.0
- Ar / 25% CO2 (C25): OE = 12.5
- 100% CO2: OE = 50.0
An electrode classified with an “OE” designator has a permitted OE range listed in its classification. Any gas whose computed OE falls in that range satisfies Clause 5.6.4(2), regardless of whether it is an Ar/O2 blend, an Ar/CO2 blend, or a tri-mix. The OE mechanism replaces having to enumerate every possible gas pairing and gives the Fabricant a larger menu at the cost of requiring that the electrode manufacturer has published an OE range for the classification in question.
Table 5.10 — Prequalified Gases for ER70S-X
For electrodes conforming to AWS A5.18/A5.18M — which covers the entire ER70S family and the E70C metal-cored electrodes — Table 5.10 spares the fabricator from computing oxygen equivalents or matching classification gases. Three gas families are prequalified:
| Electrode | Shielding Gas Family | Composition Range |
|---|---|---|
| ER70S-X (except ER70S-G) and E70C-X metal-cored electrodes | Ar/CO2 combinations | Ar 75–90% / CO2 10–25% |
| Ar/O2 combinations | Ar 95–98% / O2 2–5% | |
| 100% CO2 | 100% CO2 |
L'ER70S-G est délibérément exclu car le suffixe G est une composition spécifiée par le Fabricant sans gaz requis. Les Électrodes à âme métallique E70C Partagent le comportement de transfert par pulvérisation de leurs homologues à fil plein et suivent le même menu de gaz préqualifiés. Tout gaz en dehors de ces trois bandes nécessite l'une des autres voies de Conformité de l'Article 5.6.4.
Table 6.6 — When a Gas Change Forces Requalification
Pour les modes opératoires qualifiés selon l'Article 6 (plutôt que préqualifiés selon l'Article 5), le Tableau 6.6 définit les Variables essentielles du GMAW. Règles clés pour le gaz de protection :
- Any change in nominal shielding gas composition requires requalification. A switch from Ar/25% CO2 to Ar/8% CO2 is a new PQR even though both gases are in
Table 5.10for prequalified use. - Flow rate has a qualification tolerance: + 50% if increased or - 20% if decreased from the documented value. A flow rate of 35 cfh documented on the PQR tolerates 28 to 52 cfh in production without requalification.
Table 5.5Item (26) is similar but not identical for prequalified WPSs: + 50% if increased or - 25% if decreased.
La règle des Variables essentielles du Tableau 6.6 s'étend également au GMAW-S selon l'Article 5.5.2 (Procédés Approuvés par le Code) — l'Article 5.5.1 exclut le GMAW-S de la préqualification, et l'Article 5.5.2 exige ensuite que les DMOS GMAW-S soient qualifiés selon l'Article 6 avec les Variables essentielles du Tableau 6.6 appliquées. Chaque DMOS GMAW-S nécessite un PQR — les règles du gaz de protection du Tableau 6.6 s'appliquent de manière identique.
The “Retro-active PQR” Fix
Lorsqu'un atelier découvre en cours de travail que le gaz de protection de production ne satisfait à aucune voie de l'Article 5.6.4 — ou que le gaz diffère du PQR qualifié et dépasse les limites du Tableau 6.6 — l'action corrective Norme est un PQR rétroactif, dérivé des dispositions de Qualification de l'Article 6. La séquence typique de la pratique en atelier :
- Stop production Soudage on the affected joints. Document the date, joint IDs, and deviant parameters.
- Run a Éprouvette under the actual production parameters, including the deviant shielding gas. The coupon conforms to Clause 6 joint, Épaisseur, and test-specimen requirements.
- Destructive-test the coupon per Clause 6 Critères d'acceptation: tensile, bend, macro-etch, and where CVN Essai is specified, impact.
- If the coupon passes, issue a new qualified WPS covering the actual production parameters. The prior DMOS préqualifié is retired or archived with an effective-date cutoff.
- Welds produced under the old WPS remain subject to the Engineer’s disposition under D1.1 Clause 4.1 and Clause 8. The Engineer may require additional NDE, may accept as-is with documentation, or may require removal and replacement per the Documents contractuels.
Le PQR rétroactif est une pratique d'atelier Standard précisément parce que la dérive du gaz de protection est courante — un changement de fournisseur, un échange de bouteille ou une modernisation d'équipement peut introduire une déviation que personne ne détecte avant que l'Inspecteur ne demande à voir le DMOS accompagné du certificat d'analyse de gaz. Le PQR rétroactif ne pénalise pas les soudures passées ; il légitime les paramètres de production actuels et rétablit une trace documentaire conforme.
Cross-Standard Note — ASME IX and API 1104
D'autres Codes de Soudage sous protection gazeuse traitent le gaz de protection de manière similaire. L'ASME Section IX regroupe les changements de gaz de protection sous la famille de variables QW-408 : QW-408.2(a) couvre l'ajout ou l'omission de gaz de protection, et QW-408.2(b) couvre un changement de composition du gaz de protection. Les deux nécessitent une Qualification de mode opératoire de Soudage distincte — à une exception près qui est parallèle à la D1.1. Les Électrodes classées selon SFA-5.18, SFA-5.20, SFA-5.28 ou SFA-5.29 qui incluent un désignateur OE (par exemple, ER70S-6 OE 50/4) ne nécessitent pas de Qualification distincte lorsque l'OE du gaz de protection est dans la plage de classification. L'ASME IX utilise la même formule que la D1.1:2025 : équivalent oxygène = % oxygène + (0,5 × % dioxyde de carbone). Les deux Codes sont harmonisés sur le mécanisme OE.
La Section 5.4.2.7 de l'API 1104:2021 Spécifie trois Variables essentielles distinctes pour le gaz de protection : (a) un changement de classification du gaz de protection conformément à l'AWS A5.32, (b) un changement de Débit de gaz supérieur à 20 pour cent en dessous du Débit de gaz nominal enregistré lors de la Qualification de mode opératoire, et (c) la suppression ou le changement de composition nominale du Gaz de protection envers lorsque le Gaz de protection envers est utilisé pendant la Qualification. Les trois déclenchent une requalification pour les DMOS de Catégorie I (Standard) et de Catégorie II (dureté et/ou ténacité). L'API 1104 n'adopte pas encore le concept OE.
Le titre : les trois Codes conviennent que le gaz de protection est un événement de Qualification, pas un ajustement mineur. La D1.1:2025 et l'ASME IX sont alignées sur la formule OE comme mécanisme d'équivalence quantitative. L'API 1104 exige toujours une énumération explicite des combinaisons de gaz.
Guides des Normes Associées
Questions Fréquemment Posées
Oui. Le Tableau 6.6 de l'AWS D1.1:2025 liste la composition et le Débit de gaz de protection comme Variables essentielles pour le GMAW, le FCAW-G et le GMAW-S. Le Tableau 5.5 a le même statut pour les DMOS préqualifiés. Tout changement de composition du gaz au-delà de la plage documentée du DMOS invalide la préqualification et, pour les modes opératoires non préqualifiés, nécessite une requalification avec un nouveau PQR selon l'Article 6.2.1. Le Débit de gaz a une tolérance explicite de plus 50 pour cent s'il est augmenté ou de moins 25 pour cent s'il est diminué. La règle s'applique de manière identique au GMAW-S selon les Articles 5.5.1 et 5.5.2 — l'Article 5.5.1 exclut le GMAW-S de la préqualification, et l'Article 5.5.2 exige que chaque DMOS GMAW-S soit qualifié selon l'Article 6 avec les Variables essentielles du Tableau 6.6 appliquées. En pratique, cela signifie que tout changement de fournisseur documenté, échange de bouteille pour un mélange différent, ou recalibrage de régulateur en dehors de la bande de tolérance nécessite une modification du DMOS avant que le Soudage de production ne puisse se poursuivre.
Oui, mais uniquement pour ce fil spécifique. La Section 3.2 de l'AWS A5.28 stipule que les Électrodes et les baguettes classées sous une classification ne doivent pas être classées sous une autre classification dans la Spécification, sauf que l'ER80S-D2 et l'ER55S-D2 peuvent également être classés comme ER90S-D2 et ER62S-D2 à condition que le produit satisfasse aux exigences des deux classifications. Cette double classification signifie que le même fil physique peut être étiqueté de l'une ou l'autre manière si le Fabricant démontre qu'il réussit les Essais de traction Minimum de 80 ksi et 90 ksi sur le gaz de protection requis. Aucune autre paire ER80 ou ER90 ne bénéficie de cette exception — l'ER80S-B2 et l'ER90S-B3 sont des fils chimiquement différents avec des teneurs distinctes en chrome et en molybdène, et les séries ER80S-Ni1, Ni2 et Ni3 diffèrent par leur teneur en nickel et ne sont pas interchangeables. La conséquence pratique est qu'une bobine étiquetée à la fois ER80S-D2 et ER90S-D2 est un seul fil avec deux classifications valides sur les documents.
L'Article 5.6.4(2) de la D1.1:2025 définit l'Équivalent Oxygène comme le pourcentage d'oxygène dans le gaz de protection plus la moitié du pourcentage de dioxyde de carbone dans le gaz de protection. La formule est écrite Équivalent Oxygène égal pourcentage d'oxygène plus 0,5 fois pourcentage de dioxyde de carbone. Un gaz d'Ar/8% CO2 a un OE de 4,0 pour cent. Un gaz d'Ar/2% O2 a un OE de 2,0 pour cent. Un gaz de 100% CO2 a un OE de 50,0, et 100% argon a un OE de zéro. Pour les Électrodes qui portent un désignateur OE dans leur classification, l'OE du gaz de protection de production doit se situer dans la plage indiquée dans la classification. Le coefficient 0,5 sur le dioxyde de carbone reflète que le CO2 contribue à environ la moitié du potentiel d'oxydation de l'O2 libre aux températures de l'arc car le CO2 se dissocie partiellement en CO et O dans le plasma d'arc, et le concept OE a été introduit dans l'édition 2025 spécifiquement pour offrir aux Fabricants un menu plus large de gaz équivalents sans avoir besoin d'énumérer chaque mélange possible.
Le Tableau 5.10 de la D1.1:2025 liste les gaz de protection préqualifiés pour les Électrodes GMAW conformes à l'AWS A5.18/A5.18M, qui couvre l'ER70S-6. Trois familles de gaz sont acceptables : les combinaisons d'argon et de dioxyde de carbone à 75 à 90 pour cent d'argon avec 10 à 25 pour cent de dioxyde de carbone, les combinaisons d'argon et d'oxygène à 95 à 98 pour cent d'argon avec 2 à 5 pour cent d'oxygène, et 100 pour cent de dioxyde de carbone. Tout gaz en dehors de ces plages nécessite soit une correspondance de désignateur OE selon l'Article 5.6.4(2), soit un essai du Fabricant du Métal d'Apport selon l'Article 5.6.4(4). L'ER70S-G est exclu du Tableau 5.10 car le suffixe G désigne une composition spécifiée par le Fabricant sans gaz requis, et les Électrodes à âme métallique E70C Partagent le même menu de gaz préqualifiés que leurs homologues à fil plein. L'utilisation des mélanges populaires 90/10 et 75/25 ou de tout mélange Ar/O2 dans ces pourcentages ne nécessite aucune autre action de Conformité selon l'Article 5.6.4 pour une Électrode A5.18.
Seulement si le gaz de substitution entre dans l'une des quatre voies de l'Article 5.6.4. Le nouveau gaz doit soit correspondre au gaz de classification AWS A5 pour cette Électrode, soit se situer dans la plage OE d'une classification désignée OE, soit être listé dans le Tableau 5.10 pour une Électrode A5.18, soit avoir été testé par le Fabricant du Métal d'Apport ou le producteur de gaz comme une combinaison qualifiée. Si le gaz de substitution ne satisfait à aucune de ces quatre voies, la préqualification est perdue. Le DMOS devient non préqualifié et doit être qualifié selon l'Article 6 avec un nouveau PQR avant que le Soudage de production ne puisse se poursuivre. La charge de la documentation est importante : le DMOS doit citer la voie sélectionnée et montrer les preuves, car la question d'un Inspecteur demandant quelle voie de Conformité de l'Article 5.6.4 s'applique est un style d'examen courant de la Partie C et une constatation d'audit fréquente dans les ateliers qui changent de fournisseurs de gaz en cours de projet.
Un PQR rétroactif est un Procès-verbal de qualification de mode opératoire rédigé et testé après que le Soudage de production a déjà eu lieu sur un DMOS non conforme. C'est l'action corrective Standard lorsqu'un atelier découvre une déviation de gaz de protection, de Métal d'Apport ou de variable de procédé par rapport aux limites préqualifiées de l'Article 5 en cours de travail. La séquence est la suivante : arrêter la production sur les joints affectés, réaliser une Éprouvette selon les paramètres de production réels, y compris le gaz déviant, soumettre l'Éprouvette à un Essai destructif selon les Critères d'acceptation de l'Article 6, et si l'Éprouvette réussit, émettre un nouveau DMOS qualifié qui couvre les variables de production. Les soudures produites sous l'ancien DMOS restent soumises à la décision de l'Ingénieur et peuvent nécessiter des CND supplémentaires ou une réparation en fonction des Documents contractuels.
Le Tableau 5.5 de l'AWS D1.1:2025 Spécifie que le Débit de gaz de protection sur un DMOS préqualifié peut augmenter jusqu'à 50 pour cent au-dessus de la valeur documentée ou diminuer jusqu'à 25 pour cent en dessous de la valeur documentée sans nécessiter de révision du DMOS. Des déviations plus importantes nécessitent un nouveau DMOS préqualifié si elles restent dans toutes les limites de l'Article 5, ou une requalification selon l'Article 6. Les changements de Débit de gaz en dehors de ces bandes sont une cause fréquente de Porosité car un Débit de gaz réduit permet au gaz atmosphérique de contaminer le bain de fusion et un Débit de gaz excessif crée des turbulences qui aspirent l'air au-delà de la buse. À titre d'exemple, un DMOS documentant 35 cfh tolère des lectures de production de 26 cfh à 52 cfh sans aucune modification. La règle du Tableau 6.6 pour les DMOS qualifiés fixe la même bande de tolérance, de sorte que l'enveloppe de Débit de gaz est identique, que le mode opératoire soit préqualifié ou qualifié par PQR.
Conseil pour l'examen CWI : Les questions de la Partie C sur l'Article 5.6.4 comparent souvent deux DMOS qui listent le même Métal d'Apport (ER70S-6) mais des ratios de gaz différents — un seul se situe dans le Tableau 5.10. Mémorisez les trois bandes du Tableau 5.10 verbatim (Ar/CO2 75–90/10–25, Ar/O2 95–98/2–5, 100% CO2). L'ajout en 2025 de l'équivalent oxygène de l'Article 5.6.4(2) est un nouveau sujet de la Partie C que les guides d'étude de séminaire publiés avant 2025 ne couvrent pas.