Qu'est-ce qu'un tube en acier au carbone ? 

Qu'est-ce qu'un tube en acier au carbone ?

Le tube en acier au carbone (tube CS) est un tube en acier composé de carbone et d'alliage de fer, généralement produit par laminage à chaud, laminage à froid ou étirage à froid, et peut être personnalisé en fonction des différentes exigences techniques.

Par rapport à des matériaux tels que l'acier inoxydable, le cuivre, le PVC et l'aluminium, l'alliage principal du tube en acier au carbone est le carbone, ce qui lui confère des avantages significatifs en termes de capacité de résistance à la pression, de résistance aux chocs et de durabilité. Il convient à de nombreuses industries telles que la construction, la pétrochimie, la fabrication de machines, la construction navale, la transmission d'énergie, etc.

Types de tubes en acier au carbone

Classification par méthode de laminage

Tube en acier au carbone laminé à chaud

Les tubes laminés à chaud ont généralement un diamètre de 32 mm à 1270 mm et une épaisseur de paroi de 2,5 mm à 75 mm, ce qui convient aux grandes pièces structurelles et aux tubes sous pression. Par rapport aux tubes laminés à froid, la surface des tubes laminés à chaud est plus rugueuse et nécessite généralement un traitement ultérieur (tel que le décapage ou la finition) pour améliorer la finition.

Tubes en acier au carbone laminés à froid/étirés à froid

Les tuyaux laminés à froid (étirés) comprennent les tuyaux de chaudière, les tuyaux de transmission à haute pression, etc., avec des tolérances dimensionnelles extrêmement faibles (±0,1 mm). La résistance des tubes laminés à froid est supérieure à celle des tubes laminés à chaud, mais la plasticité et la ténacité sont légèrement inférieures.

Classification par processus de production

Tube en acier au carbone sans soudure

Les tubes sans soudure sont fabriqués par laminage à chaud, laminage à froid ou étirage à froid, sans soudure, et ont une plus grande capacité de résistance à la pression. Il convient aux environnements à haute température et à haute pression, tels que le transport du pétrole et du gaz, les canalisations de chaudières, les équipements aérospatiaux, etc.

Tube soudé en acier au carbone

Les tubes soudés sont fabriqués en soudant des plaques ou des bandes d'acier après laminage. En fonction des différents procédés de soudage, on distingue : les tubes soudés à fil droit (ERW), les tubes soudés en spirale (SSAW) et les tubes soudés à l'arc submergé (LSAW).

Classification par teneur en carbone

1. Acier à faible teneur en carbone

L'acier à faible teneur en carbone est également connu sous le nom d'acier doux. Sa teneur en carbone est généralement comprise entre 0,05% et 0,3%. C'est pourquoi il est plus ductile et malléable que les autres variantes. Il convient donc au soudage et au façonnage.

Cela le rend encore plus abordable. Il est donc utilisé dans des applications telles que les panneaux de carrosserie automobile, certains pipelines et les cadres structurels. Quelques exemples : Q195, Q215, Q235, etc.

2. Acier à moyenne teneur en carbone

La composition en carbone de l'acier à moyenne teneur en carbone se situe entre 0,3% et 0,6%. Ce type d'acier est donc un mélange bien équilibré de flexibilité et de résistance. L'acier à moyenne teneur en carbone est utilisé pour les applications nécessitant de la résistance sans pour autant renoncer à la flexibilité.

Les utilisations typiques de l'acier à moyenne teneur en carbone comprennent les arbres et les voies ferrées. L'acier 45#, l'acier 40Cr et d'autres encore en sont des exemples.

3. Acier à haute teneur en carbone

Les tubes en acier à haute teneur en carbone ont une teneur en carbone comprise entre 0,6% et 1,0%. Une teneur en carbone plus élevée augmente encore la dureté et la résistance, mais diminue également la flexibilité. Il est souvent utilisé pour fabriquer des couteaux et des pièces structurelles nécessitant une grande résistance, comme les câbles métalliques.

Les exemples courants d'acier à haute teneur en carbone sont 65Mn, T8, T10, etc.

4. Acier à très haute teneur en carbone

Un tube en acier à très haute teneur en carbone a une composition en carbone comprise entre 0,96% et 2,1%. Il s'agit du tube en acier au carbone le plus robuste, mais il peut être fragile. Ses applications comprennent la fabrication de forets et de burins, entre autres.

Processus de fabrication des tubes en acier au carbone

Le processus de fabrication de ces tubes en acier comprend des étapes essentielles particulières. Elles permettent de s'assurer que le produit final répond aux spécifications requises. Ces étapes sont les suivantes :

1. Préparation des matières premières

La préparation des matières premières est l'opération initiale de la procédure de fabrication des tubes en acier au carbone. Les ingrédients essentiels nécessaires à cette étape sont les suivants :

• Minerai de fer
• Coca-Cola
• Calcaire

Ces ingrédients sont fondus dans un haut fourneau à haute température. Il en résulte de l'acier en fusion. Le type d'acier à fabriquer dépend de ce fer. Il dépend également de différentes quantités de carbone et d'autres éléments d'alliage variés.

2. Formation des tuyaux

Une fois l'acier fondu préparé, il est coulé en billettes ou en brames. Il s'agit de formes semi-finies.

Ces formes sont ensuite extrudées ou laminées pour fabriquer le tuyau de la taille souhaitée. Les deux méthodes les plus répandues pour la formation des tuyaux sont les suivantes :

• La méthode du soudage par résistance électrique (ERW) consiste à enrouler une feuille dans un cylindre. Le joint est ensuite soudé. C'est ainsi que sont fabriqués les tubes ERW.
• La méthode sans soudure consiste à chauffer une billette et à la percer à l'aide d'un mandrin. Les procédures d'allongement et de réduction de la paroi suivent, ce qui permet d'obtenir des tuyaux sans soudure.

3. Traitement thermique

L'étape suivante et critique de la formation d'un tube en acier au carbone est le traitement thermique. Il implique des processus tels que :

• Recuit
• Normalisation
• Trempe

Dans ces processus, le tube est chauffé à des températures spécifiques. Il est ensuite refroidi à des niveaux contrôlés. L'objectif est d'améliorer la résistance, la flexibilité et la durabilité du tube d'acier.

4. Laminage à chaud et étirage à froid

Après le traitement thermique, le tube est transféré dans un atelier de calibrage. Là, il est laminé à l'aide de rouleaux pour réduire l'épaisseur de sa paroi et son diamètre. Cette procédure est appelée laminage à chaud.

Après le laminage à chaud, le tube passe par l'étirage à froid. Au cours de ce processus, le tube est tiré à travers une matrice. L'objectif est de réduire encore son diamètre et d'améliorer la finition de la surface.

5. Finition

La finition est la dernière opération de la fabrication des tubes en acier au carbone. Le tube est coupé à la longueur requise. Il est ensuite soumis à plusieurs processus de finition, tels que le redressage et l'inspection.

L'objectif est de confirmer que le tube d'acier est conforme aux spécifications. Il permet également de s'assurer que le tube est prêt à être utilisé dans différentes applications.

Normes et spécifications des tuyaux en acier inoxydable

Outre les types, ces tubes en acier ont également des spécifications et des normes. Les différents projets et applications nécessitent des spécifications et des tailles différentes pour répondre aux besoins.

Le tableau suivant fournit des détails sur divers noms de produits en acier au carbone. Leurs normes exécutives, leurs dimensions (en mm) et leur qualité d'acier sont également indiquées :

Nom du produit	Standard exécutif	Dimensions (en mm)	Grade ou code de l'acier
Tube en acier sans soudure noir et galvanisé à chaud	ASTM A53	0.3~1200 x 1.0~150	GR.A, GR.B, GR.C
Acier au carbone sans soudure à haute température	ASTM A106	10.3~1200 x 1.0~150	GR.B, GR.C
Tubes d'échangeur de chaleur et de condenseur en acier doux étiré à froid et sans soudure	ASTM A179	10.3~426 x 1.0~36	Acier à faible teneur en carbone
Tubes sans soudure en acier au carbone pour chaudières à haute pression	ASTM A192	10.3~426 x 1.0~36	Acier à faible teneur en carbone
Tubes sans soudure pour échangeurs de chaleur en acier allié intermédiaire étirés à froid	ASTM A199	10.3~426 x 1.0~36	T5, T22
Tubes sans soudure en acier à carbone moyen pour chaudières et surchauffeurs	ASTM A210	10.3~426 x 1.0~36	A1, C
Tubes sans soudure en acier allié ferritique et austénitique	ASTM A213	10.3~426 x 1.0~36	T5, T9, T11, T12, T22, T91
Aciers au carbone et alliés sans soudure pour tubes mécaniques	ASTM A333	1/4″~42″ x SCH20 ~XXS	Gr1, Gr3, Gr6
Tubes sans soudure et soudés en acier au carbone et en acier allié pour usage cryogénique	ASTM A334	1/4″~4″ x SCH20 ~SCH80	Gr1, Gr6
Tube de chauffage de l'eau d'alimentation en acier au carbone étiré à froid et sans soudure	ASTM A556	10.3~426 x 1.0~36	A2, B2

Avantages de l'acier au carbone

Comme d'autres formes d'acier, l'acier au carbone présente des avantages distincts. En voici quelques-uns, parmi les plus importants :

1. Robustesse et durabilité

L'acier au carbone se distingue par sa grande résistance et sa durabilité. Il convient donc à différentes applications rigoureuses.

En outre, il peut supporter des charges et des pressions importantes. Les raccords en acier au carbone conviennent donc aux industries qui ont besoin de solutions de tuyauterie robustes.

2. Capacité à tolérer des conditions environnementales difficiles

L'acier au carbone peut résister à des conditions environnementales sévères telles que des conditions météorologiques extrêmes. En outre, il résiste à des contraintes telles que le feu, les ouragans et les tremblements de terre. Il s'agit donc d'un excellent matériau pour la construction de logements.

3. Recyclable et respectueux de l'environnement

L'acier au carbone est entièrement recyclable. Il peut être utilisé plusieurs fois sans que sa robustesse et sa qualité n'en soient affectées. Il est donc économique et respectueux de l'environnement.

4. La polyvalence

L'acier au carbone est un matériau polyvalent qui convient à diverses industries.

Vous pouvez constater que ses produits peuvent être fabriqués en différentes tailles et épaisseurs. Ils peuvent être coupés, soudés et formés pour obtenir des formes variées. En outre, il est possible de l'assembler simplement à des vannes et à d'autres raccords.

5. Résistance à l'usure et à la déchirure

L'acier au carbone ne sacrifie pas la longévité. Il peut résister à l'usure typique des infrastructures et des utilisations industrielles. Ces tuyaux en acier ont donc une durée de vie opérationnelle prolongée malgré leur prix abordable.

6. Résistance à la corrosion

Vous pouvez constater que l'acier au carbone est sujet à la corrosion. Cependant, il peut être protégé de différentes manières. Il s'agit notamment de la galvanisation, de l'utilisation de revêtements ou de l'incorporation d'éléments résistants à la corrosion. Cela permet d'étendre l'utilisation de l'acier au carbone dans divers environnements.

7. Rentabilité

L'acier au carbone est un matériau rentable. Il peut être façonné plus finement en utilisant moins de matériau tout en conservant son intégrité.

En outre, l'acier au carbone est plus économique à fabriquer et à acheter que les autres variantes d'acier.

Applications des tubes en acier au carbone

Les tubes en acier au carbone sont utilisés pour diverses applications dans différents domaines. Parmi les plus importantes, on peut citer

1. Utilisations structurelles dans la construction et l'ingénierie du bâtiment

Ces tubes en acier trouvent des applications structurelles dans la construction et l'ingénierie du bâtiment. Ils constituent les éléments structurels des ponts, des bâtiments, des routes, des tunnels et d'autres structures variées.

Connus pour leur capacité à supporter des charges, les tuyaux CS ont une longévité et une fermeté spécifiques. En outre, ces tuyaux sont utilisés comme tuyaux d'échafaudage dans le secteur de la construction.

2. Transport de pétrole et de gaz

Ces tuyaux jouent un rôle essentiel dans l'industrie du pétrole et du gaz. Ils constituent le choix privilégié pour le transport du pétrole brut depuis les lieux d'extraction jusqu'aux raffineries.

En outre, ils distribuent le gaz naturel aux centrales électriques, aux ménages et aux entreprises. Leur grande résistance et leur fiabilité garantissent un transport efficace et sûr.

3. Fabrication automobile

Ces tubes en acier sont très importants dans la construction automobile. Ils sont spécialement utilisés pour les systèmes d'échappement, les composants de châssis et les cadres.

Ils sont réputés pour leur résistance supérieure et leur capacité à supporter les contraintes liées à l'utilisation d'un véhicule.

4. Approvisionnement en eau et systèmes d'égouts

Ces tuyaux en acier font partie intégrante des systèmes d'approvisionnement en eau et d'évacuation des eaux usées. Ils permettent l'acheminement de l'eau potable depuis les usines de traitement jusqu'aux établissements résidentiels et commerciaux.

Ils conviennent également aux systèmes d'égouts. Ils permettent en effet d'acheminer les eaux usées des régions peuplées vers les sites de traitement.

5. Applications dans l'industrie chimique

Ces tubes en acier ont diverses utilisations dans l'industrie chimique. Ils sont par exemple utilisés pour :

• Réacteurs
• Systèmes de transport
• Réservoirs de stockage

Ils sont essentiels pour la manipulation et le déplacement des produits chimiques dans les usines chimiques et pharmaceutiques.

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