Les tuyaux en acier sont des tubes cylindriques en acier qui sont utilisés de nombreuses façons dans la fabrication et l'infrastructure. Ils sont le produit le plus utilisé par l'industrie sidérurgique. Les tuyaux sont principalement utilisés pour le transport de liquides ou de gaz sous terre, y compris le pétrole, le gaz et l'eau. Cependant, des tuyaux de différentes tailles sont utilisés tout au long de la fabrication et de la construction. Un exemple courant de fabrication domestique est le tuyau en acier étroit qui fait fonctionner le système de refroidissement dans les réfrigérateurs. La construction utilise des tuyaux pour le chauffage et la plomberie. Les structures peuvent être construites à l'aide de tuyaux en acier de différentes tailles, tels que des mains courantes, des supports à vélos ou des bornes de tuyaux.
On pense que William Murdoch est le pionnier des tuyaux en acier. En 1815, il a réuni des barils de mousquets pour soutenir un système de combustion de lampe à charbon. Murdoch a utilisé son système de tuyauterie innovant pour transporter le gaz de charbon jusqu'aux lampes dans les rues de Londres.
Depuis les années 1800, de grands progrès ont été réalisés dans la technologie des tuyaux en acier, notamment l'amélioration des méthodes de fabrication, le développement d'applications pour leur utilisation et l'établissement de réglementations et de normes régissant leur certification.
COMMENT EST FABRIQUÉ LE TUYAU EN ACIER?
De la fusion des matières premières au moulage ou au soudage, ce matériau de construction omniprésent est créé à travers deux processus principaux:
Convertissez l'acier brut en une forme plus utilisable
Les deux processus doivent commencer par fabriquer un acier de bonne qualité. L'acier brut est produit par les fonderies grâce à un processus de fusion des matières premières dans un four. Pour obtenir la composition exacte, des éléments peuvent être ajoutés au métal fondu et les impuretés éliminées. L'acier fondu résultant est coulé dans des moules pour fabriquer des lingots ou est transféré dans une machine de coulée continue pour fabriquer des dalles, des billettes et des fleurs. Le tuyau est fabriqué à partir de deux de ces produits: les dalles ou les billettes.
Dalles en acier et skelp en acier dans la fabrication de tuyaux
La skelp en acier est constituée de dalles chauffées à 2200˚F. La chaleur provoque la formation d'une tartre sur la surface, qui doit être éliminée à l'aide d'un brise-tartre et d'un nettoyage à haute pression. Une fois nettoyée, la plaque d'acier est laminée à chaud en bandes fines et étroites d'acier appelées skelp. La skelp est décapée (nettoyée en surface) avec de l'acide sulfurique, lavée avec de l'eau et roulée sur de grandes bobines comme matière première pour la fabrication de tuyaux. La largeur de la skelp détermine le diamètre du tuyau qui peut être fabriqué.
La skelp est déroulée de la bobine, chauffée et roulée à travers des rouleaux rainurés, qui plient les bords de la skelp vers le haut. Ce processus produit un tube cylindrique dont les deux bords ont été courbés tout autour pour se rencontrer, formant un long cylindre. Un processus de soudage relie les bords ensemble et scelle le tuyau.
Dans une opération de soudage en continu, les rouleaux de soudage pressent les bords du tuyau les uns dans les autres, formant une soudure forgée en raison de la chaleur qui a déjà été appliquée à la skelp. Aucun métal n'est ajouté pendant le soudage et les rouleaux finaux réduisent le diamètre et l'épaisseur de paroi du tuyau aux spécifications.
Le soudage par résistance électrique suit un processus similaire au soudage continu, sauf que la skelp est laminée à froid en forme de tuyau. Le courant est fourni aux bords des tuyaux par des disques de cuivre rotatifs, qui chauffent les bords jusqu'à la température de soudage. Des rouleaux de soudage rejoignent les bords du tuyau pour créer une soudure forgée.
Le soudage en spirale et le soudage à l'arc submergé double utilisent des techniques de soudage plus conventionnelles et ajoutent du matériau de soudure pour former la liaison.
Billettes en acier pour tuyaux sans soudure
Les billettes en acier sont de longs morceaux carrés d'acier produits directement à partir d'une machine de coulée continue ou comme produit secondaire à partir de lingots coulés et étirés. Ces billettes peuvent être utilisées pour fabriquer des tuyaux sans soudure , ce qui est plus sûr dans certaines applications pour ne pas avoir de ligne de soudure.
La billette en acier solide doit être chauffée à des températures extrêmes, devenant blanche mais non fondue. Les machines les roulent pour qu'elles deviennent un solide cylindrique. Bien qu'il soit encore chaud, un perceur en forme de balle est utilisé pour rendre le centre creux régulier en fonction de ses dimensions. Une série d'opérations de fraisage suit pour conformer le tuyau aux spécifications requises.
Étapes de finition
Les tuyaux peuvent être passés dans une machine à lisser comme étape finale du processus avant d'être équipés de joints à la fin. La tuyauterie de petit alésage est généralement équipée de joints filetés, mais la tuyauterie de plus grand alésage est normalement équipée de brides qui sont soudées à l'extrémité du tuyau. Les machines de mesure vérifient les dimensions du tuyau fini et tamponnent les détails sur le côté du tuyau à des fins de contrôle de la qualité.
Contrôle de qualité
Les étapes du contrôle de la qualité comprennent la vérification des défauts du tuyau à l'aide de machines à rayons X, en particulier le long de la soudure. Une autre technique consiste à tester la pression du tuyau en le remplissant d'eau, puis en le maintenant sous pression pendant un temps spécifié pour exposer tout défaut pouvant entraîner une défaillance catastrophique avant sa mise en service.
COMMENT EST UTILISÉ LE TUYAU EN ACIER?
Les tuyaux sont utilisés dans les structures, le transport et la fabrication. Ils sont dimensionnés en fonction de leur diamètre extérieur, le diamètre intérieur variant en fonction de l'épaisseur de la paroi. Certaines applications nécessitent des parois plus épaisses que d'autres, selon les forces que le tuyau doit gérer.
Utilisation structurelle
Les utilisations structurelles sont la construction et la construction courantes. Dans ces industries, le matériau de construction est communément appelé tubes en acier.
Les tubes en acier renforcent les fondations dans un processus appelé pieux. Dans ces applications, le tube est enfoncé profondément dans la terre avant la pose de la fondation. Il assure la stabilité d'un bâtiment élevé ou d'une construction sur un sol non sécurisé. Il existe deux types fondamentaux de fondations sur pieux: Les pieux porteurs d'extrémité ont l'extrémité inférieure reposant sur une couche de sol ou de roche particulièrement solide. La charge du bâtiment est transférée à travers le pieu sur la couche solide. Les pieux à friction transfèrent la charge du bâtiment au sol sur toute la hauteur du pieu, par friction. Toute la surface du pieu aide à transférer les forces au sol. Les poteaux d'échafaudage sont fabriqués en reliant des tubes en acier dans une cage qui permet aux travailleurs de la construction d'accéder aux zones situées au-dessus du niveau du sol. Les garde-corps sont également fabriqués à partir de tubes en acier, créant un élément de sécurité esthétique pour les escaliers et les balcons. Les bornes de sécurité sont utilisées pour délimiter une zone de la circulation des véhicules afin de protéger les personnes, les bâtiments ou les infrastructures. De nombreux porte-vélos commerciaux sont formés en pliant des tubes en acier. Les propriétés matérielles difficiles de l'acier le protègent contre les voleurs. L'utilisation la plus courante des tuyaux en acier est pour le transport de produits car le matériau est bien adapté aux installations à long terme. Il peut être enterré sous terre en raison de sa robustesse et de sa résistance à la rupture. Les applications à basse pression ne nécessitent pas de tuyaux à haute résistance car ils ne sont pas exposés à des contraintes importantes. Une épaisseur de paroi étroite permet une fabrication moins chère. Des applications plus spécialisées, telles que les tuyaux utilisés dans l'industrie pétrolière et gazière, nécessitent des spécifications plus strictes. La nature dangereuse du produit transporté et la possibilité d'une pression accrue sur la ligne exigent une résistance élevée et donc une épaisseur de paroi plus élevée. Cela entraîne généralement un coût plus élevé associé. Le contrôle de la qualité est essentiel pour ces applications. Il peut y avoir confusion sur la façon dont ces matériaux sont spécifiés et sur la signification des caractéristiques exactes du tuyau. L'American Society for Testing and Materials (ASTM) ainsi que l'American Society of Mechanical Engineers (ASME) et l'American Petroleum Institute (API) sont les organisations les plus référencées pour les spécifications de tuyauterie en Amérique du Nord. Les spécifications peuvent être divisées en trois catégories principales: La taille du tuyau est indiquée en tant que «taille nominale du tuyau» ou NPS. L'origine des nombres NPS pour les tuyaux plus petits ( Les nomenclatures de tuyaux en acier sont un moyen de décrire l'épaisseur de paroi du tuyau. Il s'agit d'un paramètre critique car il est directement lié à la résistance du tuyau et à sa pertinence pour des applications spécifiques. Une nomenclature de tuyaux est un nombre sans dimension et est calculée en fonction de la formule de conception pour l'épaisseur de la paroi, compte tenu de la pression de conception et de la contrainte admissible. Voici des exemples de numéros d'horaire: 5, 5S, 10, 20, 30, 40, 50, 60, 80, 100, 120, 140, 160, STD, XS et XXS, les plus courants étant les annexes 40 et 80 À mesure que le numéro de nomenclature augmente, l'épaisseur de paroi du tuyau augmente. Le numéro de programme d'un tuyau définit donc le diamètre interne, car le diamètre extérieur est fixé par le numéro NPS. Le poids d'un tuyau peut être calculé en fonction du NPS, qui définit le diamètre extérieur, et de la nomenclature, qui définit l'épaisseur de la paroi. La formule utilise le poids théorique de l'acier de 40,8 livres par pied carré pour 1 pouce d'épaisseur pour déterminer la constante. W = 10,69 xt (OD - t) Où: W = poids (en livres par pied) Le tableau suivant de Engineering Toolbox montre les mesures de diamètre extérieur, d'épaisseur de paroi et de poids pour des tuyaux de différents NPS. Les mesures du programme 40 et du programme 80 sont affichées. Les fabricants émettent un rapport de test des matériaux, ou rapport de test de l'usine, pour valider que le produit répond aux spécifications d'analyse chimique et de propriétés mécaniques. Le MTR contiendra toutes les données pertinentes sur le produit et accompagnera le produit tout au long de son cycle de vie. Les paramètres suivants peuvent être enregistrés sur un MTR: Composition chimique, y compris la teneur en carbone, les alliages et le soufre Taille, poids, identification et grade du matériau Numéro de chaleur du matériau, qui est lié au lot de traitement Propriétés mécaniques comme la résistance à la traction, la limite d'élasticité et l'allongement Pour les bornes en acier, les spécifications les plus couramment citées sont ASTM A53 et ASTM A500. La Fonderie Reliance fournit des bornes de tuyaux fabriquées à partir de tuyaux en acier. Les bornes sont des longueurs de tuyaux verticales installées dans le sol pour protéger les personnes, les bâtiments et les infrastructures environnantes contre les collisions de véhicules. Les bornes de tuyaux en acier doivent être conformes aux spécifications de sécurité afin de garantir qu'elles sont suffisamment solides pour résister à l'impact des collisions de véhicules. L'acier des annexes 40 et 80 peut être utilisé pour fabriquer des bornes de tuyaux en acier en fonction de l'application. Les bornes en acier sont souvent recouvertes de couvercles décoratifs en acier inoxydable, en plastique ou en métal pour un attrait esthétique et pour protéger le tuyau en acier de la corrosion. 
Pieux de construction
Poteaux d'échafaudage
Utilisation en fabrication
Garde-corps
Bornes
Porte-vélos
Utilisation des transports
COMMENT LES TUYAUX EN ACIER SONT-ILS SPÉCIFIÉS?
Taille nominale du tuyau
Des horaires
Poids du tuyau
OD = diamètre extérieur
t = épaisseur CERTIFICATION
COMMENT LA FONDERIE RELIANCE UTILISE-T-ELLE LES TUYAUX EN ACIER?
