Introduction
Conduites de chaudière sont utilisés dans de nombreux processus industriels, tels que le traitement chimique, le raffinage du pétrole et la production d'énergie. En raison de leur résistance aux températures et pressions élevées, ces tubes et tuyaux pour chaudières sont utilisés dans des environnements présentant de telles conditions.
Les tuyaux de chaudière constituent la base des systèmes thermiques dans les industries, facilitant la convection de la chaleur et soutenant l'intégrité de la chaudière. Les tuyaux de chaudière peuvent transférer et distribuer la chaleur générée dans la chaudière et le système.
Cet article explore la nature des tuyaux de chaudière, leur processus de fabrication, les différents types, les matériaux et les applications dans différentes industries. En connaissant ces facteurs, les fabricants peuvent prendre des décisions éclairées sur la sélection, l'entretien et l'optimisation des tuyaux de chaudière afin de garantir leur fiabilité et leur performance à long terme.
Qu'est-ce qu'un tuyau de chaudière ?
Les tuyaux de chaudière sont des tubes d'acier spécialisés qui transportent de l'eau, de la vapeur ou des gaz chauds dans les chaudières à vapeur, les échangeurs de chaleur, les surchauffeurs et les économiseurs. Ils sont principalement destinés à faciliter le transfert efficace de la chaleur des gaz thermodynamiques vers l'eau ou la vapeur et sont utilisés pour produire ou distribuer de l'énergie dans l'ensemble du système.
Par rapport aux tuyaux de construction ou de plomberie classiques, les tubes de chaudière doivent être capables de résister :
- Températures élevées (plus de 500 °C).
- Pression interne extrême.
- Les gaz chauds et la vapeur peuvent créer des conditions corrosives.
Les tuyaux de chaudière sont également conçus pour résister à l'oxydation et à l'entartrage, qui peuvent affecter les performances et la sécurité. La défaillance d'un seul tube peut entraîner des arrêts prolongés, une réduction de l'efficacité, voire des accidents désastreux. Ces tuyaux sont largement utilisés dans :
- Centrales nucléaires et centrales électriques.
- Usines pétrochimiques et raffineries de pétrole.
- Les industries agro-alimentaires et textiles.
- Systèmes de chauffage, de ventilation et de climatisation (CVC) et systèmes marins.
Processus de fabrication des tuyaux de chaudière
Les tuyaux de chaudière sont fabriqués en plusieurs étapes contrôlées afin d'obtenir une solidité, une résistance à la corrosion et une précision dimensionnelle exceptionnelles. Le processus est légèrement modifié pour les tuyaux sans soudure et les tuyaux soudés (ERW), mais les principes restent en grande partie les mêmes.
1. Sélection des matières premières
La première étape du processus de fabrication des tuyaux de chaudière consiste à sélectionner le matériau à utiliser. L'entreprise sélectionne des matières premières de haute qualité telles que l'acier inoxydable, l'acier allié et l'acier au carbone.
- Si les tuyaux de chaudière sont nécessaires pour des applications à pression moyenne. Ces tuyaux de chaudière sont généralement fabriqués en acier au carbone.
- Les tuyaux de chaudière destinés aux applications à haute pression et à haute température sont fabriqués à partir d'alliages de chrome-molybdène (Cr-Mo).
2. Chauffage et formage
Pour fabriquer des tuyaux de chaudière lisses, les billettes d'acier solides sont chauffées à environ 1200-1300 °CLes pièces sont ensuite découpées et une coquille creuse est formée en les perçant à l'aide d'une broche. Ce procédé permet d'éliminer toutes les soudures et d'obtenir une résistance uniforme.
Dans le cas des tubes ERW (Electric Resistance Welded), les bobines d'acier sont déroulées et formées en forme cylindrique. Les billes sont chauffées à l'aide d'un courant à haute fréquence, puis soudées entre elles.
3. Dimensionnement et allongement
Au cours de l'étape suivante, le fabricant utilise des laminoirs ou des bancs d'étirage très complexes pour laminer et allonger les tubes creux ou les coques soudées afin d'obtenir les dimensions appropriées. Il s'agit du diamètre extérieur, de l'épaisseur de la paroi et de la longueur de la coque.
4. Traitement thermique
Pour améliorer les qualités mécaniques, le traitement thermique est essentiel. Les traitements les plus courants sont les suivants :
- Normalisation: Le capillaire affine la structure du grain et améliore la ténacité.
- Recuit: Les contraintes sont éliminées et la ductilité est améliorée.
- Trempe et revenu: Donne une forte résistance à l'usure et une grande solidité aux aciers alliés.
5. Dessin à froid (facultatif)
Lorsque des tolérances dimensionnelles serrées ou des finitions de surface plus fines sont requises pour les tuyaux de chaudière, le traitement thermique est suivi d'un étirage à froid. Cela permet d'améliorer la résistance à la traction et le lissage de la surface du tube.
6. Finition et inspection
Les tubes sont redressés, dimensionnés et leurs extrémités préparées. Des contrôles de qualité stricts sont ensuite effectués :
- Essai hydrostatique (pour tester le confinement sous pression).
- Contrôle par ultrasons ou par courants de Foucault (défauts internes).
- Contrôle, dimensionnel et visuel.
Types de tuyaux de chaudière
Il existe deux grandes catégories de tuyaux de chaudière, en fonction de leur utilisation et du processus de fabrication.
Classification par application
- Tuyaux de chaudières à tubes d'eau
Dans les chaudières à tubes d'eau, l'eau circule dans les tubes et les gaz de combustion chauds les traversent. Elles sont généralement composées de acier allié pour résister à des pressions supérieures à 9,8 MPa et des températures élevées dépassant 500 °C.
Ils sont utilisés dans :
- Centrales électriques
- Générateurs de vapeur
- Systèmes de chauffage à haute pression
- Tuyaux de chaudières à tubes de fumée
Les chaudières à tubes de fumée sont conçues pour faire passer des gaz chauds dans les tubes, entourés d'eau pour maintenir la température. Elles sont généralement fabriquées de acier au carbone et conviennent pour applications à basse et moyenne pressionles systèmes de chauffage industriel et les systèmes de vapeur miniatures.
- Tubes du surchauffeur et du réchauffeur
Ces tubes augmentent la température de la vapeur au-delà de ce qu'elle peut supporter par elle-même, améliorant ainsi l'efficacité de la production d'énergie. La température des gaz est maintenue au-delà de leur point de saturation dans les tubes de chaudière. Ils sont fabriqués à partir de matériaux à haute résistance Aciers alliés Cr-Mo qui sont soumis à des températures extrêmement élevées et à l'oxydation.
- Tubes de l'économiseur
Ces tubes se trouvent dans la section de l'économiseur, où ils extraient la chaleur des gaz de combustion avant qu'ils ne traversent la chaudière, augmentant ainsi le rendement énergétique de l'unité. Ils sont généralement construits en acier au carbone ou acier inoxydableen fonction de la composition de la chaleur et du gaz.
Classification par fabrication
Sans couture
- Fabrication: Billet plein percé - pas de cordon de soudure.
- La force: Caractéristiques mécaniques homogènes et résistance aux hautes pressions.
- Normes communes: ASTM A192, A210, A213, A335.
- UtilisationsChaudières à haute pression, surchauffeurs et centrales électriques.
Soudé
- Production: Ce produit est fabriqué par laminage et soudage longitudinal de bandes d'acier.
- AvantagesLes produits de ce type sont : peu coûteux, de forme standard et adaptés à des pressions plus faibles.
- Normes communes: ASTM A178, A214 et A226.
- ApplicationsLes systèmes de chauffage : économiseurs, chaudières à basse pression et échangeurs de chaleur.
Matériaux utilisés dans les tuyaux de chaudière
1. Acier au carbone
- C'est le plus utilisé, car il est bon marché et facile à fabriquer.
- Applicable dans les chaudières à moyenne pression (maximum -450 °C).
- Normes courantes : ASTM A106, A192, A210.
2. Acier allié
- Le fabricant utilise de l'acier allié avec du chrome, du molybdène et du vanadium.
- Le matériau des tuyaux de chaudière est destiné à un service à haute pression et à haute température.
- S'applique aux surchauffeurs, aux réchauffeurs et aux conduites de vapeur principales.
- Notes communes: ASTM A213 T11, T22, T91, A335 P11, P22, P91.
3. Acier inoxydable
- Assure une bonne protection contre la corrosion et l'oxydation.
- Appliqué dans des conditions exposées à des gaz corrosifs, des produits chimiques ou de l'eau de mer.
- Notes communes: TP304, TP316, 310S, 321H.
4. Cuivre et alliages de cuivre
- Il ne convient pas dans des conditions de pression ou de température extrêmes.
- Idéal pour les échangeurs de chaleur et les applications à basse pression en raison de sa conductivité thermique élevée.
Contrôle de la qualité et normes
Les tuyaux de chaudière doivent être construits conformément aux normes internationales strictes afin d'assurer la performance, la sécurité et la durabilité. Ces normes précisent la composition chimique, les limites dimensionnelles, les propriétés mécaniques et les procédures d'essai.
| Standard | Matériau | Type de fabrication | Applications | Notes communes | ||
| ASTM A178 | Acier au carbone et acier au carbone-manganèse | Tubes de chaudière ERW | Ces types de tuyaux pour chaudières sont utilisés dans les tubes de chaudières et les conduits de surchauffe. | A, C, D | ||
| ASTM A192 | Acier au carbone | Sans soudure Chaudières à haute pression | Les tubes répondant à ces spécifications sont utilisés dans les chaudières à haute pression et les surchauffeurs. | Grade unique | ||
| ASTM A210 | Acier à moyenne teneur en carbone | Chaudières sans soudure | Ils sont utilisés dans les chaudières, les surchauffeurs et les évents.
|
A-1, C | ||
| ASTM A213 | Alliage ferritique/austénitique | Sans couture | L'utilisation a dans les chaudières, les surchauffeurs et les échangeurs de chaleur | T11, T22, TP304 | ||
| ASTM A335 | Acier allié ferritique | Sans couture | Ces tuyaux sont conçus pour les conduites principales de vapeur à haute température. | P11, P22, P91 |
Les normes similaires comprennent EN 10216, DIN 17175, BS 3059 et JIS G3456, qui intègrent des spécifications similaires pour assurer la cohérence de la fabrication et du commerce à l'échelle mondiale.
Applications et avantages
Les tuyaux de chaudière sont utilisés dans diverses industries et exigent une efficacité maximale en matière d'échange de chaleur et de durabilité.
Applications clés
- Centrales électriques: Aux surchauffeurs et économiseurs des systèmes de vapeur à haute pression des murs d'eau.
- Raffineries de pétrole et de gaz: Réchauffeurs de processus, unités de production de vapeur et chaudières à chaleur perdue.
- Usines chimiques et pétrochimiques: Serpentins à vapeur, systèmes de chauffage de processus et réacteurs.
- Industrie alimentaire et des boissons: Stériliser et cuire à la vapeur.
- Industrie des pâtes et papiers: Chaudières de récupération et procédés de séchage.
- Systèmes marins et CVC: Pour alimenter les chaudières et le chauffage central.
Avantages
- Tolérance aux températures et pressions élevées.
- Bonne résistance à la corrosion et à l'oxydation.
- Entretien adéquat et longue durée de vie.
- Transfert de chaleur optimal pour maximiser la consommation d'énergie.
- Différents matériaux et configurations sont disponibles.
- Sécurité et conformité aux normes internationales.
Conclusion
Les systèmes industriels modernes ne peuvent être complets sans les tuyaux de chaudière. Ils garantissent un transfert de chaleur efficace, la sécurité et des performances optimales dans des conditions de haute pression et de haute température. Ces tuyaux constituent l'épine dorsale des systèmes d'énergie thermique dans les centrales électriques, les unités de traitement chimique ou les deux. Leur stabilité, leur endurance et leur résistance à la corrosion sont attribuées à des matériaux soigneusement sélectionnés et à des processus de fabrication comprenant un formage, un soudage et un traitement thermique sans faille.
La sélection correcte du type de tuyau de chaudière est vitale. Qu'il s'agisse d'un tube d'eau, d'un tube de fumée ou d'un économiseur, les fabricants et les ingénieurs doivent respecter les normes internationales pour garantir la performance et la sécurité à long terme. L'acier au carbone, l'acier allié et l'acier inoxydable font partie des matériaux utilisés pour fabriquer les tuyaux de chaudière. UNIASEN est un fournisseur de tubes de chaudière chinois de haute qualité. Si vous avez des besoins, n'hésitez pas à contactez-nous pour un devis gratuit.