Passage de câbles multiples soudé ou boulonné : Lequel choisir ?

J'ai vu des projets stagner au stade du cadre de passage de câbles multiples parce que personne n'a choisi soudé ou boulonné tôt. Notre ligne de production expédie les deux, donc je vois les conséquences.

Choisissez une traversée multi-câbles soudée lorsque le cadre est permanent, le soudage est autorisé et que la structure subit de fortes vibrations ou nécessite une mise à la terre complète à 360 degrés. Choisissez une traversée multi-câbles boulonnée pour une installation de rénovation, les zones à travaux à chaud restreints et tout projet où les chemins de câbles peuvent être modifiés ultérieurement.

C'est la réponse courte. La réponse plus longue dépend de votre site, de votre certificat et de votre budget sur la durée de vie de l'actif. Ci-dessous, je passe en revue chacun d'eux dans l'ordre.

Comment les cadres MCT soudés et boulonnés diffèrent-ils en performance d'étanchéité et en fiabilité à long terme ?

Le mois dernier, notre équipe de contrôle qualité a testé sous pression un cadre boulonné et un cadre soudé côte à côte à 0,4 MPa. Les deux ont tenu. La différence est apparue ailleurs.

Les cadres MCT soudés et boulonnés scellent les câbles de la même manière, au moyen de blocs de scellement modulaires comprimés et d'une unité de compression. Le joint cadre-structure diffère : une soudure est continue et permanente, tandis qu'un cadre boulonné dépend d'un joint d'étanchéité et d'un couple de serrage correct des boulons, ce qui nécessite une vérification périodique sous vibration.

Voici la comparaison que je donne aux acheteurs avant d'entrer dans les détails.

Le joint se trouve dans les modules, pas dans le cadre

Un système MCT a trois parties : le cadre, les blocs de caoutchouc et l'unité de compression. Le cadre peut être soudé, coulé ou boulonné dans la structure. Le joint lui-même provient de la unité de coin de compression poussant les modules contre les câbles et les uns contre les autres. Nos modules TSC et TSR utilisent un noyau étagé, EPDM sans halogène ¹, de sorte qu'une seule taille de module couvre une gamme de diamètres de câbles. Cette partie du système ne se soucie pas de la façon dont le cadre est fixé. Un acheteur m'a dit un jour qu'il craignait qu'un cadre boulonné "ne puisse pas être étanche aux gaz". Cette objection est juste, mais elle pointe vers la mauvaise interface. Le joint de câble est identique. Ce qui change, c'est le joint cadre-acier.

Vibration et fluage des boulons

Dans les salles des machines, les salles des turbines et certains conteneurs BESS, la vibration est constante. Un cordon de soudure n'a rien à desserrer. Une bride boulonnée a des boulons qui peuvent fluage et un joint qui peut se détendre. Aucun des deux n'est une défaillance en soi. Cela signifie simplement qu'un cadre boulonné nécessite un contrôle de couple dans le plan de maintenance. Si votre site ne peut pas le promettre, soudez-le.

Mise à la terre et compatibilité électromagnétique

Les cadres soudés offrent un contact électrique à 360 degrés avec la structure. Cela est important pour la compatibilité électromagnétique ² dans les salles d'appareillage et les enceintes de centres de données. Un cadre boulonné se met à la terre par les boulons et les rondelles, ce qui est une zone de contact plus petite. Cela fonctionne, mais vous devez spécifier le chemin de mise à la terre dans le dessin.

Puis-je moderniser ou étendre un système MCT boulonné sans couper dans les structures en acier existantes ?

Un fabricant de conteneurs BESS en Allemagne nous a posé cette question exacte l'année dernière. Leur premier lot de conteneurs était déjà soudé, et le nombre de câbles avait augmenté.

Oui. Un cadre MCT boulonné se monte à travers des trous percés et un joint, afin que vous puissiez ajouter, retirer ou déplacer des cadres sans découpe ni travail à chaud. Les cadres existants peuvent également être étendus en échangeant des blocs d'étanchéité modulaires et des plaques de maintien à l'intérieur du cadre plutôt que de toucher la structure.

Le point clé est simple. Les passages boulonnés sont l'option acceptée dans les zones où le soudage est interdit. Cela couvre les travaux de rénovation, les installations en service et les zones à risque d'incendie. Voici la séquence que nous recommandons pour une installation de rénovation.

Un processus de modernisation en cinq étapes

1. Examiner la découpe existante ou marquer la nouvelle ouverture. Confirmer l'épaisseur et le matériau de la paroi ou de la cloison.
2. Percer le motif de boulons pour correspondre à la bride du cadre. Aucune torche de découpe et aucun soudeur ne sont nécessaires si l'ouverture existe déjà.
3. Placer le joint entre la bride et la surface de montage. Garder la surface propre et plane.
4. Serrer les boulons en croix au couple spécifié. Enregistrer les valeurs.
5. Charger les modules, insérer les plaques de maintien et compresser avec l'unité de compression. Vérifier l'indicateur de compression.

Le constructeur de conteneurs que j'ai mentionné a choisi cette voie pour son deuxième lot. Ils ont conservé les cadres soudés sur le lot un et ont utilisé des cadres boulonnés sur le lot deux. Les deux lots ont utilisé les mêmes modules.

Étendre un cadre existant sans toucher l'acier

De nombreux acheteurs ne réalisent pas la capacité qui se trouve à l'intérieur d'un cadre qu'ils possèdent déjà. Les plaques de maintien et les cadres contiennent un volume de module fixe, mais les modules eux-mêmes sont interchangeables. Parce que nos modules sont dimensionnellement compatibles avec les normes courantes de cadre 120, ils s'insèrent directement dans les découpes de cadre existantes. Cela signifie que vous pouvez retirer un bloc de rechange solide, insérer un module à noyau étagé et acheminer un nouveau câble. Pas de soudure, pas de perçage, pas de changement de cadre. Nous appuyons cela avec un tableau de références croisées de modèles, modèle existant vers modèle DEWIN, et des échantillons de validation gratuits afin que votre étape de qualification soit courte.

Cette dernière ligne compte de plus en plus chaque année. Les cadres boulonnés soutiennent le démantèlement non destructif et la réutilisation des composants, ce qui correspond aux objectifs d'économie circulaire que plusieurs de nos clients européens rapportent désormais.

Quel type de cadre me donne une installation plus rapide et un coût total de projet inférieur sur site ?

Le compromis que je pèse le plus souvent est la main-d'œuvre sur site versus la main-d'œuvre dans notre atelier. L'endroit où la soudure a lieu décide de la majeure partie du coût, pas le prix du cadre.

Les cadres MCT boulonnés s'installent plus rapidement sur site car ils ne nécessitent pas de soudeur certifié, de permis de travail à chaud ou de CND. Les cadres soudés coûtent plus cher au départ mais peuvent réduire le coût du cycle de vie en éliminant le remplacement des joints et le resserrage des boulons. Le coût total dépend de l'endroit où la fabrication a lieu et de la durée de fonctionnement de l'actif.

Le cadre lui-même est une petite partie de la facture. La main-d'œuvre, les permis et l'inspection sont les postes importants. Je les détaille ci-dessous.

Soudé en atelier, boulonné sur site

Les directives sur l'acier de construction soulignent un point qui correspond bien aux MCT. Les connexions réalisées en atelier sont souvent plus économiques lorsqu'elles sont soudées. Les connexions réalisées sur site sont souvent plus efficaces lorsqu'elles sont boulonnées, car le soudage sur site nécessite plus de préparation et plus de tests. L'approche hybride est donc courante. Si un fabricant de conteneurs soude des cadres dans des panneaux sur sa propre ligne de production, le soudage est économique et contrôlé. Si un entrepreneur EPC installe des cadres sur une usine en activité, le boulonnage est préférable. Nous expédions les cadres des deux manières, et nos délais ne changent pas avec le choix.

L'objection du coût du cycle de vie

Certains ingénieurs s'opposent aux cadres boulonnés avec un argument de cycle de vie. Les cadres soudés affichent souvent un coût de cycle de vie inférieur car il n'y a pas de joint à remplacer et pas de boulons à resserrer. C'est vrai pour un navire de trente ans ou une sous-station fixe. C'est moins vrai pour un module de centre de données qui est reconfiguré tous les quelques ans, où le coût de découpe d'un cadre soudé est bien plus élevé qu'un contrôle de couple. Calculez les chiffres sur la durée de vie réelle de l'actif, et non sur la phase de construction. Lorsque les chiffres sont proches, la possibilité de changer les câbles plus tard penche généralement en faveur du boulonné.

D'où proviennent réellement les économies

Pour la plupart de nos acheteurs OEM et EPC, la ligne de coût la plus importante n'est pas la soudure versus le boulon. C'est le prix du module et du cadre par rapport à la marque concurrente. Notre deuxième source d'approvisionnement "drop-in" se situe 40 à 60 % en dessous des prix typiques des concurrents tout en conservant les mêmes dimensions de cadre. Cette économie s'applique aux deux méthodes de fixation.

Le choix d'un MCT soudé ou boulonné affecte-t-il la certification, le classement au feu ou la conformité IP68 ?

Une leçon nous a coûté un retard d'expédition en 2019 : un acheteur a supposé que notre rapport d'essai au feu A-60 couvrait toute méthode de montage. L'expert n'était pas d'accord.

Oui, indirectement. La résistance au feu, l'IP68 et le joint étanche aux gaz sont testés sur le système complet d'étanchéité de câbles, y compris la manière dont le cadre est fixé. Un cadre soudé fait partie de la cloison testée. Un cadre boulonné doit correspondre au joint testé, au schéma de boulonnage et au couple de serrage pour que le certificat reste valide.

Les certificats sont délivrés pour une configuration, et non pour un nom de produit. C'est tout le problème. Laissez-moi détailler ce que chaque classification teste réellement.

Ce que chaque classification couvre

Classement au feu A60 et classe marine

En ingénierie marine et offshore, le expert en classification ⁴ examine l'installation par rapport au dessin d'approbation de type. Notre usine est approuvée BV et nos systèmes portent les classements au feu A-0 et A-60. Lorsqu'un acheteur soude le cadre, le cadre est traité comme faisant partie de la division. L'intégrité structurelle de la cloison est préservée car la soudure ferme la découpe. Lorsqu'un acheteur boulonne le cadre, l'expert vérifie que le matériau du joint, la taille des boulons et l'espacement correspondent à ce qui a été testé. Si ce n'est pas le cas, le certificat n'est pas transféré. C'était l'erreur en 2019. Le cadre était bon. Le joint n'était pas du type testé.

IP68 et le joint étanche aux gaz

L'IP68 est testé par immersion. Les modules et l'unité de compression gèrent le côté câble. Une soudure est un joint continu unique. Un cadre boulonné ajoute un joint d'étanchéité, de sorte que le joint doit faire partie du système testé. Notre classement d'étanchéité à l'eau et aux gaz de 0,01 à 0,4 MPa est atteint avec l'une ou l'autre méthode de fixation, mais uniquement dans la configuration documentée. Les documents de test sont disponibles sur demande, et nous envoyons le dessin qui montre le modèle de boulons testé avec eux.

Zones dangereuses et travaux à chaud

Lorsque la certification ATEX régit la zone, la question se répond souvent d'elle-même. Les permis de travaux à chaud dans une zone de processus en activité sont lents à obtenir et parfois refusés. Les cadres boulonnés sont le moyen accepté d'installer un passage de câbles dans ces zones. La certification du passage est inchangée. Ce qui change, c'est si vous êtes autorisé à amorcer un arc.

Ce qu'il faut demander à tout fournisseur

Demandez le certificat d'approbation de type ⁵, le rapport d'essai et le dessin d'installation pour votre méthode de fixation choisie. Demandez les fichiers CAD ou STEP du cadre afin que votre propre bureau d'études puisse vérifier le modèle de boulons. Nous fournissons les trois en standard, ainsi que le tableau de références croisées, car nos acheteurs lisent la fiche technique avant de répondre à un e-mail.

Conclusion

Les cadres indécis retardent les projets. Soudez lorsque la structure est permanente et vibre ; boulonnez lorsque les travaux à chaud sont restreints ou que les câbles changeront. Demandez-nous des tableaux de correspondance et des échantillons.

Notes de bas de page

Organisme international faisant autorité pour les normes concernant les spécifications des matériaux et le contrôle qualité de la fabrication. ↩︎

Organisation mondiale responsable des normes internationales concernant la compatibilité électromagnétique et les systèmes électriques. ↩︎

Organisme technique international définissant les indices de protection contre l'intrusion pour les boîtiers d'équipements électriques et mécaniques. ↩︎

Société de classification de premier plan fournissant une expertise technique et une certification pour la sécurité maritime et offshore. ↩︎

Principale agence internationale pour la sécurité maritime, régissant la protection incendie et les normes d'approbation de type d'équipement. ↩︎