Un tuyau d'acier est un tube cylindrique en acier et est le produit le plus utilisé dans l'industrie sidérurgique. Les tubes en acier sont principalement utilisés pour le transport de produits, notamment de pétrole, de gaz et d'eau sur de longues distances. Les appareils ménagers courants tels que les réfrigérateurs utilisent des tuyaux en acier, ainsi que des systèmes de chauffage et de plomberie. Les tuyaux en acier sont disponibles dans une variété de tailles et peuvent également être utilisés pour des exigences structurelles telles que des mains courantes et des bornes pour tuyaux.
William Murdoch serait le pionnier des tuyaux en acier. En 1815, il assembla des tonneaux de mousquets pour inventer un système de combustion de lampes à charbon. Murdoch utilisa son système de canalisations innovant pour transporter du gaz de charbon vers des lampes individuelles dans les rues de Londres.
Depuis les années 1800, la technologie des tubes en acier a fait de grands progrès, notamment en améliorant les méthodes de fabrication, en développant des applications pour leur utilisation et en établissant des réglementations et des normes régissant leur certification.
Les tubes en acier sont fabriqués selon l'une des deux méthodes suivantes, qui permettent d'obtenir des produits sans soudure ou soudés.
Les tuyaux sans soudure sont fabriqués à partir de matière ronde solide qui est d'abord chauffée, puis extrudée - poussée ou tirée sur une matrice, ce qui donne un tube creux. Ce processus confère au tuyau sans soudure une finition de surface lisse et uniforme, sans aucun joint visible. Ce produit est plus cher que les tubes soudés, mais il est également considéré comme plus fiable et peut donner des produits d'une résistance et d'une intégrité bien supérieures.
Les tuyaux soudés sont fabriqués à partir de tôles d'acier laminées, puis soudées longitudinalement le long des joints laminés. Cela donne un produit qui a un joint soudé partout. Les tubes soudés coûtent moins cher que les tubes extrudés sans soudure, mais ils ne présentent pas les mêmes propriétés physiques. Ils sont principalement utilisés pour les applications à basse pression ou les exigences de faible charge.
Comment sont fabriqués les tuyaux en acier?
Que le tuyau soit produit par des méthodes soudées ou sans soudure, la première étape de l'un ou l'autre processus consiste à convertir l'acier brut en une forme plus utilisable.
L’acier brut est obtenu en faisant fondre les matières premières dans un four et en contrôlant la composition par addition d’alliages et élimination des impuretés. L'acier fondu est coulé dans des moules pour la fabrication de lingots ou transféré dans une machine de coulée continue pour la fabrication de plaques, de billettes et de blooms. Cet acier brut doit être transformé en une forme pouvant être enroulée dans des tuyaux de dimensions spécifiques ou étirée dans des tubes creux.
Deux principaux produits sidérurgiques intermédiaires sont utilisés pour fabriquer des tubes en acier:
Les patins en acier sont fabriqués à partir de dalles chauffées à 2 200 ° F. La chaleur provoque la formation de tartre à la surface, qui doit être éliminée à l'aide d'un briseur de tartre et d'un nettoyage à haute pression. Une fois nettoyée, la dalle d'acier est laminée à chaud en fines bandes d'acier appelées skelp. Skelp est décapé (surface nettoyée) avec de l'acide sulfurique, lavé à l'eau et roulé sur de grandes bobines en tant que matière première pour la fabrication de tuyaux. La largeur de la palette détermine le diamètre du tuyau pouvant être fabriqué.
Les billettes d'acier peuvent être produites directement à partir d'une machine de coulée continue ou comme produit secondaire à partir de lingots de coulée. Le lingot est enroulé et étiré au moyen de rouleaux rainurés et empilés appelés «deux broyeurs de hauteur» pour former des efflorescences. Convertir une fleur en billette nécessite une autre séquence de roulement et d’étirage pour former une billette solide ayant les dimensions requises pour les spécifications de la conduite.
Tuyau soudé
Le patin est déroulé de la bobine, chauffé et roulé à travers des rouleaux rainurés, qui courbent les bords du patin vers le haut. Ce processus produit un tube cylindrique dont les deux bords ont été pliés pour se rencontrer et former un long cylindre. Un des trois procédés de soudage est ensuite utilisé pour joindre les bords et sceller le tuyau.
Soudure continue
Dans une opération de soudage en continu, des rouleaux de soudage pressent les bords du tuyau les uns contre les autres, formant une soudure forgée sous l'effet de la chaleur déjà appliquée sur le patin. Aucun métal n'est ajouté pendant le soudage et les rouleaux finaux réduisent le diamètre et l'épaisseur de la paroi du tuyau conformément aux spécifications.Soudage par résistance électrique
Le soudage par résistance électrique suit un processus similaire au soudage en continu, sauf que le patin est laminé à froid dans la forme du tuyau. Le courant est fourni aux bords du tuyau par des disques en cuivre rotatifs, qui chauffent les bords jusqu'à la température de soudure. Des rouleaux de soudure joignent les bords du tuyau pour créer la soudure forgée.Soudure en spirale
Le soudage en spirale et le soudage à l'arc à double immersion utilisent des techniques de soudage plus conventionnelles et l'addition de matériau de soudure pour former la liaison.
L’équipement et l’infrastructure nécessaires à la production de grandes quantités de tubes en acier soudés sont importants, comme le montre cette vidéo: une usine de fabrication de conduites d’huile .
Tubes sans soudure
Les tuyaux sans soudure sont produits sans soudure. Ils sont créés en chauffant et en étirant une billette d’acier solide avant de la percer pour former le centre creux. Les billettes sont chauffées à des températures extrêmes, devenant très chaudes, puis laminées sous haute pression, ce qui les étire. 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 suivent pour mettre le tuyau en conformité avec les spécifications requises.
Cette vidéo intitulée « Processus de fabrication de tubes en acier sans soudure » offre un aperçu fantastique de l'ensemble du processus de fabrication des tubes sans soudure - de la fabrication de l'acier aux processus de finition.
Étapes de finition
Les tubes peuvent être passés dans une machine à dresser lors de la dernière étape 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 soudées à l'extrémité du tuyau. Les machines à mesurer vérifient les dimensions du tuyau fini et marquent les détails sur le côté du tuyau à des fins de contrôle de la qualité.
Les étapes de contrôle de la qualité comprennent la vérification des défauts de la conduite à l'aide d'appareils à rayons X, notamment le long de la soudure. Une autre technique consiste à tester le tuyau sous pression en le remplissant d'eau, puis en le maintenant sous pression pendant un temps spécifié afin d'exposer tous les défauts pouvant provoquer une défaillance catastrophique avant sa mise en service.
