Introduction
Les tubes en acier sont une nécessité dans presque toutes les industries. Ils font partie intégrante de l'accélération du travail industriel et de l'efficacité des processus.
Parmi les nombreux tubes en acier, les tubes sans soudure sont l'un des plus recherchés. Grâce à leurs propriétés mécaniques, ils offrent une meilleure durabilité que les tuyaux soudés. Comme ils proviennent d'une billette de métal solide, ils sont plus résistants aux contraintes et à la rupture. Ils sont souvent utilisés dans des applications de haute précision et de haute pression.
Poursuivez la lecture de ce blog pour en savoir plus sur les tuyaux sans soudure et leur fabrication.
Qu'est-ce qu'un tuyau sans soudure ?
Les tuyaux sans soudure sont une variante de tuyaux en acier fabriqués sans joints soudés, d'où leur nom. L'absence de joints réduit les risques de rupture sous l'effet d'une pression et d'un stress intenses. Contrairement aux tuyaux soudés, ils offrent des surfaces plus lisses et des diamètres uniformes.
Ces propriétés leur confèrent une durabilité et une résistance à la corrosion supérieures. Toutes ces caractéristiques remarquables les rendent idéales pour l'industrie pétrolière et gazière et la construction.
Historique du développement des tubes sans soudure
L'histoire des tuyaux sans soudure remonte à la fin du 19e siècle. Avec les progrès de l'industrialisation, divers procédés de fabrication se sont progressivement développés. En 1885, les frères Mannesmann ont inventé une machine. Elle perce des trous à travers des rouleaux. Cela permettait de transformer l'acier en tuyaux sans soudure. Cette invention a permis d'améliorer les procédés de laminage en 1891. Elle marque une nouvelle étape dans la fabrication des tubes sans soudure.
En 1903, le Suisse Ritteriefel invente la machine automatique à laminer les tubes, qui améliore encore l'efficacité de la production. L'avènement des équipements d'extension a donné naissance à l'industrie moderne des tubes d'acier sans soudure. Cette évolution est due aux laminoirs continus et aux machines à foncer les tubes.
En 1930, l'introduction de laminoirs à trois cylindres, d'extrudeuses et de laminoirs à froid a favorisé l'avancement de la technologie de fabrication des tubes sans soudure. Au milieu du 20e siècle, les machines de détente et les flans de coulée continue ont amélioré l'efficacité. Les tuyaux sans soudure sont ainsi devenus plus compétitifs que les tuyaux soudés.
Dans les années 1970, les ventes de tubes sans soudure et de tubes soudés étaient pratiquement identiques. Les tubes sans soudure n'ont pas de soudures et résistent à des pressions élevées. Ils sont largement utilisés dans les domaines à haute résistance. Leur demande augmente de plus de 5% par an. Ils sont en train de devenir un produit de base sur le marché mondial des tubes en acier.
Comment fabrique-t-on un tube d'acier sans soudure ?
La fabrication de tuyaux sans soudure commence par une solide billette d'acier. Ce morceau de métal est soumis à un processus de chauffage pour atteindre une malléabilité et une température idéales. Ensuite, les ouvriers le percent et l'étirent, le transformant en un tube creux.
Ce tube est ensuite soumis à un processus d'allongement et de laminage afin de réduire son diamètre. Au cours de ce processus, les ouvriers insèrent un mandrin pour mesurer le diamètre interne du tube. Une série de traitements thermiques est mise en place pour obtenir les propriétés mécaniques du tube.
Après avoir atteint le diamètre et la longueur souhaités, le tube est refroidi. Les touches finales comprennent le post-traitement, tel que le polissage de la surface et le revêtement. Enfin, la machine coupe le tuyau sans soudure à la longueur souhaitée.
Sélection des matières premières
Les tubes sans soudure constituent une option durable pour diverses applications. Cependant, pour maximiser leur polyvalence, différents matériaux doivent être disponibles pour la transformation. La sélection des matières premières est essentielle pour obtenir les propriétés idéales du tube, notamment la résistance à la traction, la limite d'élasticité et la dureté.
Voici les matériaux les plus courants pour la fabrication de tuyaux sans soudure :
Acier au carbone: Commun pour les tuyaux d'usage général, offrant une bonne résistance et une bonne soudabilité. Convient aux applications à basse pression comme l'eau, le gaz et les systèmes à basse température.
Acier allié: Composé d'éléments d'alliage tels que le chrome, le nickel et le molybdène. Cette composition permet d'obtenir une plus grande solidité, une plus grande ténacité et une plus grande résistance à la chaleur et à la corrosion.
Acier inoxydable: Garantit une résistance à la corrosion et une robustesse exceptionnelles. Il est souvent utilisé dans des environnements corrosifs, tels que la marine et le traitement chimique.
Les étapes de la fabrication en détail
Voici un guide plus détaillé sur la fabrication des tuyaux sans soudure.
Chauffage
L'ensemble du processus de fabrication commence par le premier processus de chauffage. Avant de pouvoir bosseler l'énorme billette d'acier, il faut la passer dans un four à une température d'environ 1 200°Celsius. Cette température extrême ramollit l'acier sans le faire fondre. À la sortie du four, l'acier est incandescent et suffisamment malléable pour les étapes suivantes.
Extrusion
Des outils rotatifs industriels percent la billette flamboyante pour créer une coquille creuse. Le processus d'allongement fait passer la coquille à travers une série de rouleaux robustes. La forme et la taille initiales du tube sont ainsi obtenues.
Expansion du trou
Tout en dilatant le tube creux, les ouvriers continueront à y forcer un mandrin. Cette étape est cruciale pour obtenir un diamètre interne lisse et une épaisseur de paroi uniforme. Le fraisage à l'aide d'un mandrin implique un laminage et un étirement continus pour obtenir les dimensions souhaitées.
Refroidissement
Après avoir obtenu la taille et les dimensions idéales, le tube est progressivement refroidi. Ce processus de refroidissement se déroule dans un environnement contrôlé afin d'éviter les contraintes thermiques. Il permet également de conserver les propriétés mécaniques intégrales du tube. Le refroidissement complet du tube marque la solidification du tube dans son diamètre final.
Lissage
Les étapes précédentes ne garantissent pas la réussite totale de la fabrication d'un tuyau parfait. Même après le refroidissement, il y aura des déformations et des courbures. C'est pourquoi les tuyaux doivent encore passer par une machine à redresser. Des rouleaux ou une machine à redresser exercent une pression contrôlée pour aligner le tuyau. Cela permet de garantir que le produit final est géométriquement précis et utilisable.
Post-traitement
Le post-traitement peut comprendre le polissage de la surface, le filetage ou le traitement thermique pour améliorer les propriétés. Les ouvriers peuvent également ajouter un revêtement de surface pour protéger le tube contre l'abrasion et la corrosion. Cette étape permet de s'assurer que le tube répond aux normes d'application spécifiques.
Contrôle de la qualité
Le contrôle de la qualité vérifie la précision des dimensions, la résistance et les défauts de surface du tube. Des mécanismes d'essai sûrs, notamment des inspections aux rayons X et aux ultrasons, garantissent l'absence de défauts sur les tubes. Le tube est soumis à une inspection finale avant d'être expédié.
Comparaison des processus
| Propriété | Tube sans soudure laminé à chaud | Tube sans soudure laminé à froid |
| Température de fabrication | Produit à des températures élevées (>1 000°C) | Produit à température ambiante ou légèrement élevée |
| Finition de la surface | Rugueux, peut être entartré | Surface lisse et propre, oxydation minimale |
| La force | Résistance à la traction et dureté plus faibles | Plus grande résistance à la traction, dimensions plus précises |
| Coût | Moins cher | Plus cher en raison du traitement supplémentaire |
| Applications | Utilisations intensives et de faible précision | Ingénierie de précision, automobile, aérospatiale, appareils à pression |
Outre les tubes sans soudure laminés à chaud, il existe également un type de tube sans soudure étiré à froid. Tous deux offrent des propriétés distinctes nécessaires à des applications différentes. Voici un examen plus approfondi des différences de processus entre ces deux types de tuyaux.
Tube sans soudure laminé à chaud
Le point clé des tubes laminés à chaud est que la billette est chauffée à environ ou un peu plus de mille degrés Celsius. L'ensemble du processus consiste à façonner le tube pendant qu'il est brûlant.
Ce processus permet de créer un tuyau qui est meilleur qu'un tuyau soudé dans la plupart des cas. Cependant, le tuyau sans soudure laminé à chaud reste inférieur au tuyau sans soudure étiré à froid. Il présente une finition de surface plus rugueuse en raison de l'oxydation et offre également une résistance à la traction plus faible.
Bien qu'il soit plus abordable et qu'il puisse résister à l'application générale des tuyaux sans soudure.
Tube sans soudure étiré à froid
Les tubes sans soudure étirés à froid sont le choix par excellence si vous recherchez un meilleur choix que les tubes laminés à chaud. Le processus consiste à travailler sur un tube laminé à chaud à température ambiante. À partir de là, le tube passe par une série de processus de pilonnage ou d'étirage à froid. Le fait de travailler sur le tube tout en le refroidissant progressivement permet d'obtenir une plus grande résistance à la traction. Il présente également une surface plus fine et plus lisse.
Cependant, les tubes sans soudure étirés à froid sont plus chers que les tubes laminés à chaud. Ils sont également plus exclusifs aux applications de haute précision. Il s'agit notamment des systèmes hydrauliques, de la construction automobile et des appareils à pression.