Tube formé à chaud sans soudure

Production de tubes à paroi épaisse

Contrairement aux analogues soudés électriquement, où la billette est produite en laminant une tôle plate d'une épaisseur donnée dans un cylindre, le matériau de départ pour la fabrication d'un tuyau sans soudure est une billette d'acier monolithique de forme cylindrique. Les entreprises industrielles utilisent deux technologies qui peuvent transformer une tige métallique en un produit creux de la section et de la longueur requises :

déformation à chaud

Il est principalement utilisé dans la production de produits à parois épaisses.

La séquence de fabrication comprend ici les étapes suivantes :

Une tige d'acier cylindrique massive est placée dans un four et chauffée à une température fixe, à laquelle l'alliage d'acier devient mou et ductile, mais n'a pas encore de fluidité.
La billette chauffée tombe sur une puissante presse à percer, qui transforme une ébauche monolithique en un cylindre creux. Les experts appellent cela une manche. Extérieurement, il ressemble déjà à un tuyau fini, mais n'a pas encore la forme idéale et les dimensions requises.
Passant successivement à travers des groupes de rouleaux qui roulent et étirent le métal, la billette acquiert les dimensions spécifiées : longueur, diamètre et épaisseur de paroi.
De plus, le produit est refroidi et soumis à un calibrage final, après quoi il est coupé en segments de la longueur requise et envoyé à l'entrepôt.

La procédure de fabrication est réglementée par GOST 8732-78. La méthode de déformation à chaud est mal adaptée à la production de produits à parois minces, car elle donne une qualité de surface du matériau insuffisamment élevée et une erreur d'épaisseur de paroi plus élevée.

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déformation à froid

La différence de cette technologie réside dans le fait que la billette incandescente se refroidit immédiatement après la presse à percer et qu'elle passe à travers les rouleaux de formage déjà froids. Puis, avant le calibrage final, le tuyau est réchauffé et refroidi à nouveau afin d'éliminer les zones de contraintes internes du métal, pour le rendre plus ductile et souple. Toutes les étapes de la fabrication de tuyaux par déformation à froid sont réglementées par GOST 8734-75.

Les deux technologies permettent d'obtenir des produits avec une épaisseur de paroi constante sur toute leur longueur, capables de fonctionner dans des conditions d'indicateurs de pression colossaux. Chaque produit fini doit passer des tests de test, où il est soigneusement vérifié pour la flexion, l'aplatissement, la composition chimique du métal et la capacité à travailler avec succès dans des environnements agressifs sont évalués.

Où est utilisé le tube profilé laminé à froid

Les tubes profilés sans soudure laminés à froid sont plus chers que les tubes laminés à chaud, mais ils résistent à la corrosion et ne sont donc utilisés que dans les canalisations à haute pression et à haute température. De plus, ces produits sont utilisés dans les cas où des exigences particulières sont imposées quant à la qualité de la surface du produit et de la forme géométrique.

La déformation à froid présente plusieurs différences fondamentales, en particulier après le traitement sur une presse de perçage, la pièce est refroidie et son étalonnage est également froid. Afin d'éviter les contraintes internes, ainsi que de rendre le matériau visqueux et plastique, la billette est chauffée à l'état de recristallisation du métal avant même le laminage.

Les tubes profilés laminés à froid peuvent être fabriqués à partir de plusieurs types d'acier :

Carbone.
Haute teneur en carbone ;
allié;
Fortement allié.

Tuyau carré sans soudure laminé à froid

Ce n'est que si les nuances d'acier spécifiées dans GOST sont utilisées dans le processus de fabrication qu'une fonctionnalité élevée et une résistance aux contraintes mécaniques peuvent être garanties.Contrairement aux tubes sans soudure profilés formés à chaud, laminés à froid peuvent avoir des parois plus minces et leur propre diamètre plus petit, ce qui élargit considérablement le champ d'application et garantit un faible poids de la structure.

Il existe de nombreuses situations où c'est un petit poids qui devient un facteur critique, mais le plus populaire est actuellement un tube profilé laminé à froid d'un diamètre ne dépassant pas 14 cm.

Qu'est-ce qu'un tube formé à froid ?

Les produits laminés à froid sont :

en particulier à paroi mince, avec une épaisseur de paroi ne dépassant pas 0,5 millimètre, ou si le diamètre est lié à l'épaisseur de plus de 40 unités ;
à paroi mince avec une épaisseur de paroi de 1,5 millimètre, ou le rapport dh / s est compris entre 12,5 et 40;
surtout à paroi épaisse, si dh / s de 12,5 à 6;
à paroi épaisse si le rapport diamètre/épaisseur est inférieur à 6.

Il existe des situations où les rapports d'épaisseur et de diamètre diffèrent des options standard, mais de tels produits ne sont fabriqués que s'il est nécessaire de respecter des conditions techniques particulières. Des exigences particulières sont également imposées à la courbure d'une section arbitraire, qui ne peut pas dépasser 3 mm avec une épaisseur de paroi inférieure à 8 mm, 2 mm avec une épaisseur de 8 à 10 mm et 1,5 mm avec une épaisseur de paroi supérieure à 10 mm .

De plus, à la dernière étape de la production, la billette profilée laminée à froid doit être soumise à un recuit, et sa forme géométrique et son épaisseur de paroi doivent être conformes aux normes établies.

Les écarts de dimensions du produit pour les diamètres particulièrement petits jusqu'à 1,5 %, pour les diamètres ordinaires 0,8 %, les écarts d'épaisseur de paroi pour les petits diamètres jusqu'à 12 %, pour les diamètres ordinaires jusqu'à 10 % sont autorisés. Ce n'est que si le client a des exigences particulières que le recuit peut être omis.

Conformément à GOST, un tube profilé laminé à froid est composé de nuances d'acier - 10, 20, 35, 45, 20X, 40X, 15XM, 30XGSA. Les tubes profilés sans soudure sont fournis, à la fois laminés à froid et formés à chaud, en lots ne dépassant pas 70 tonnes, qui peuvent être emballés en faisceaux. Si le diamètre du produit dépasse 159 mm, il doit être marqué individuellement.

Classification

Les tubes en acier sans soudure sont classés selon :

Méthode de production;
paramètres de température ;
méthode de coupe, etc.

Selon le type de section, les modèles sont divisés en :

tour;
ovale;
carré;
rectangulaire;
trapézoïdal, etc.

La classification de longueur comprend les produits :

mesuré;
non mesuré ;
multiples de toute longueur mesurée.

La classification la plus courante des produits métalliques est celle produite par laminage à froid ou à chaud.

La longueur des tuyaux de travail à froid est généralement de 4,5 à 9 m, les paramètres d'épaisseur d'acier des produits varient de 8 mm.

Les structures laminées à chaud sont produites avec une section transversale de 25 à 700 mm, avec une épaisseur d'acier de 2,5 à 75 mm, en fonction de l'objectif fonctionnel. Les tuyaux sans soudure sans soudure sont fabriqués à partir de billettes coulées qui offrent une résistance élevée.

Dimensions et caractéristiques

Les produits formés à chaud ont un diamètre de 20 à 550 mm avec une épaisseur de paroi de 2,5 à 75 mm. La longueur minimale d'une section de tuyau est de 4 m, la longueur maximale est de 12,5 m, l'erreur dimensionnelle admissible est de 5 mm. Un autre indicateur important est la valeur de flexion maximale. Pour les tuyaux d'une épaisseur de paroi de 20 mm ou moins, le coude ne doit pas dépasser 1,5 mm par mètre linéaire de longueur, pour des épaisseurs de paroi de 20 à 30 mm - pas plus de 2 mm, plus de 30 mm - 4 mm.

Les tuyaux formés à froid ont un assortiment plus petit. L'épaisseur de paroi varie ici de 0,3 à 24 mm, la section externe - de 5 à 240 mm.

L'appartenance d'un tuyau à une variété à paroi mince ou à paroi épaisse est déterminée en calculant un coefficient indiquant le rapport du diamètre à l'épaisseur de la paroi. Lorsque la valeur calculée est comprise entre 6 et 12,5, le produit est classé comme à paroi épaisse.Plus de 12,5 - à parois minces. Les produits avec un coefficient inférieur à 6 sont déjà considérés comme ayant des parois particulièrement épaisses. Ils sont extrêmement coûteux à fabriquer et ne sont fabriqués que sur commande.

Caractéristiques et objectif

Les tuyaux à paroi épaisse sans soudure sont un type spécial de matériau de tuyau fabriqué industriellement, laminé à chaud ou à froid. Certaines nuances d'acier sont utilisées pour la fabrication (ferreux, inoxydables, parfois avec des impuretés de métaux non ferreux), ce qui leur permet d'être utilisés avec succès dans divers domaines de l'économie nationale, jusqu'à la construction aéronautique et l'industrie chimique.

Les principaux avantages des produits sans soudure en acier sont les suivants :

Haute résistance à la traction.
Résistance à la corrosion.
Petite dilatation thermique du matériau.
Résistant à la plupart des milieux chimiquement actifs.
Longue durée de vie, calculée en dizaines d'années.

Types de tubes sans soudure

Selon la technologie de fabrication, l'industrie offre aux consommateurs deux types de produits : laminés à chaud et laminés à froid.

Laminé à chaud

Vous pouvez également rencontrer le terme pressé à chaud ou travaillé à chaud. Sont délivrés conformément à GOST 9940-81. La technologie du laminage à chaud ne permet pas de réaliser des tubes de petits diamètres. De plus, dans ce cas, il n'est pas toujours possible d'obtenir une surface de tuyau parfaitement lisse et de garantir une précision dimensionnelle.

Laminé à froid

Sinon, étiré à froid ou formé à froid. Leur production est réglementée par GOST 9941-81. Ils diffèrent des laminés à chaud, tout d'abord, par une section plus petite et des parois minces. La surface des tuyaux avec cette méthode de production est plus lisse. Lors de la fabrication de produits avec un type de section autre que rond (rectangle, étoile, ovale, hexagone, etc.), seule la méthode de déformation à froid est utilisée.

Tuyaux à parois épaisses et à parois minces

Un autre critère est l'épaisseur de paroi du produit. Cet indicateur détermine en grande partie la portée du matériau de la conduite. Séparez les tuyaux en acier à paroi épaisse et à paroi mince :

Le tube sans soudure laminé à chaud a un diamètre de 28 à 426 mm, avec une épaisseur de paroi de 3 à 40 mm.
Le laminage à froid permet la fabrication de tubes d'un diamètre de 0,3 à 450 mm et d'une épaisseur de paroi de 0,06 à 12 mm.

La coupe des tuyaux s'effectue à angle droit. La zone de coupe à la scie est nécessairement nettoyée des bosses et des bavures. La surface du produit doit avoir une structure uniforme, sans fissures, bosses ou couchers de soleil.

Avantages des tubes sans soudure

L'absence de couture sur un tuyau métallique les rend très durables par rapport aux produits soudés. Les caractéristiques physiques de l'acier + une technologie spéciale pour la fabrication des matériaux de tuyauterie leur confèrent les caractéristiques suivantes :

La capacité de fonctionner à des températures et des pressions élevées à l'intérieur du pipeline les rend indispensables dans le secteur de l'énergie.
La rigidité, la résistance à la déformation externe et à la pression interne sont utilisées en hydraulique, en génie mécanique.
Dans la construction aéronautique, la résistance d'un tube sans soudure est recherchée, associée à la légèreté du matériau due à une paroi particulièrement fine.
L'étanchéité inconditionnelle garantit le transport en toute sécurité des substances agressives et toxiques dans les usines chimiques.
Le respect de l'environnement et la sécurité, en termes d'inertie vis-à-vis des produits alimentaires, sont largement utilisés dans l'industrie alimentaire.

Le seul inconvénient des tubes en acier sans soudure est leur coût élevé. Mais dans la combinaison du prix et de la qualité, lorsque des exigences accrues sont imposées aux pipelines et aux structures, ce matériau est non seulement rentable dans son intégralité, mais réalise également des bénéfices à court terme.

Domaines d'utilisation

La résistance et la durabilité des produits permettent l'utilisation d'ébauches métalliques dans divers domaines de la production et des services publics.

Les tuyaux sans soudure sont utilisés pour la construction:

voitures;
machines agricoles (tracteurs, chargeurs, grues, moissonneuses-batteuses);
aéronefs et modélisation d'aéronefs;
équipement militaire;
différents types de navires, etc.

Les produits sont nécessaires pour l'installation de voies navigables, de systèmes hydrauliques, pour la pose de gazoducs, dans les domaines de l'extraction et du traitement des produits pétroliers, dans les industries chimiques, les complexes énergétiques, dans l'industrie lourde, etc.

Les modèles à parois épaisses sont utilisés dans les complexes avec des indicateurs à haute pression, pour la construction de structures de support pouvant supporter de lourdes charges (charpentes, grilles de renforcement, etc.).

Caractéristiques

Les caractéristiques d'un tuyau sans soudure répondent aux normes GOST. Les dimensions des produits traités sous influence thermique sont réglementées par GOST 8732-78. Les tuyaux populaires ayant un diamètre de surface externe de 25 à 700 mm, les paramètres de paroi sont de 2,5 à 75 mm. La longueur des tuyaux standards varie de 4 à 12,5 m.

Les modèles à déformation à froid sont réglementés par GOST 8734-75. La taille du diamètre à l'extérieur est de 8 à 450 mm, l'épaisseur de paroi est de 0,08 à 20 mm. La longueur aléatoire des tuyaux est de 1,5 à 11,5 m, la longueur mesurée est de 4,5 à 9 m.

Pour les canalisations sans coutures de raccordement, les nuances d'acier 10, st35, st40x, etc. sont utilisées.

Les dimensions et le poids du tube sans soudure dépendent de la technologie de fabrication et de la méthode de laminage. La gamme de tailles pour les modèles résistants aux hautes pressions (précision) est fixée dans GOST 9567-75, qui est conforme aux exigences de la normalisation européenne ISO. Les normes s'appliquent également aux raccords de tuyauterie en acier à haute résistance.

Avant la livraison, les produits sont testés pour le respect des paramètres généraux, l'étanchéité, la résistance aux dommages mécaniques, etc.

Processus technologique de fabrication de tubes en acier inoxydable sans soudure

La technologie de production industrielle de tubes sans soudure est extrêmement complexe et chronophage. Chaque étape nécessite beaucoup d'énergie et de matériaux. Les tuyaux sont souvent utilisés pour le transport de milieux stériles, c'est pourquoi les exigences les plus strictes sont imposées à leur fabrication. Le métal doit être nettoyé des impuretés et le processus de production lui-même doit être soigneusement contrôlé à toutes les étapes :

Une billette métallique en acier allié est chauffée dans un four.
Chauffé au rouge, il est acheminé vers le laminoir de pressage et de perçage, où les éléments de formage lui donnent la configuration nécessaire, pénétrant de part en part dans la pièce.
Après cela, le futur tuyau est déroulé avec des rouleaux sur une longueur prédéterminée, avec l'épaisseur de paroi, les diamètres extérieur et intérieur requis.
L'élément fini refroidit et subit un étalonnage final dans un conteneur spécial.
La dernière étape est la préparation des segments de la longueur requise et le marquage des produits prêts à la vente.

Certaines qualités de tubes en acier sans soudure subissent une procédure spéciale de post-durcissement. Le produit chauffe puis refroidit rapidement. Répétée plusieurs fois, la procédure réarrange le réseau moléculaire de l'acier, lui donnant de nouvelles propriétés.

Pour la fabrication de tubes en acier inoxydable sans soudure, différentes nuances d'acier sont utilisées :

12X18H10T. Le plus résistant à la corrosion, est utilisé plus souvent que les autres. Additifs d'alliage : nickel, titane et chrome. Le chrome améliore les propriétés anti-corrosion, le titane améliore la résistance, le nickel confère à l'alliage la ductilité nécessaire.
10X17H13M2T. Idéal pour le transport de produits chimiques très acides. Les principaux consommateurs de ces produits sont les entreprises chimiques et médicales, la production alimentaire
06HN28MDT. Il est exploité avec succès dans les industries pétrochimiques et métallurgiques.
10X23H18. Une nuance d'acier fortement allié avec une résistance accrue aux températures élevées et aux flammes nues. Les tuyaux en un tel acier sont utilisés dans la construction de chambres pour la combustion de combustibles, de chaudières à haute température. Résiste facilement à une exposition prolongée à des températures jusqu'à 1100°C.

En général, les normes de fabrication des tubes en acier inoxydable sans soudure autorisent l'utilisation de 20 alliages différents. Cela vous permet d'obtenir des produits avec un ensemble unique de caractéristiques qui conviennent le mieux à une tâche spécifique.

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Variétés de produits

Étant donné que le type de tuyaux sans soudure est très demandé sur le marché, il a reçu son propre nom parmi le peuple - coulé. Depuis la coulée d'un lingot de métal spécial est utilisé pour le processus de sa création. Ce type n'a presque pas de types de connexions longitudinaux.
Selon ses dimensions, un formulaire sans couture peut contenir diverses mesures de longueur.
Pour toute variété, certaines tailles sont établies par des normes nationales. Donc, si vous suivez la norme générale, le tube laminé à chaud dans le diamètre total doit varier de 25 à 700 mm (dans le diamètre extérieur), à ce moment, l'épaisseur de paroi doit atteindre 2,5 à 75 mm. La production de pièces peut avoir lieu dans une certaine gamme de 4 à 12 mm.
Les tuyaux en acier sans soudure en termes de rapport global entre l'épaisseur de paroi et le diamètre total peuvent être de six à treize millimètres. Il existe jusqu'à quatre variétés qui, à l'heure actuelle, sont également divisées en quatre groupes à part entière. Ainsi, la gradation varie de la lettre B à E. Le groupe B caractérise les formes dont les composants chimiques sont mesurés. Le groupe E devient leur opposé.Ce type est fabriqué sans l'utilisation de traitement thermique conformément aux normes de documentation.

Dans la section des tubes sans soudure, les tubes sans soudure deviendront les plus durables et de haute qualité.

Les tuyaux en acier formés à froid sont fabriqués conformément à toutes les normes nationales. Ainsi, sous réserve d'eux, le diamètre extérieur du tuyau doit varier de 8 à 450 millimètres. L'épaisseur totale des murs ne doit pas dépasser 20 millimètres. La longueur mesurée de ces pièces variera de quatre mètres et demi à dix mètres, la longueur non mesurée dans ce cas sera de 1,5 à 11,5 mètres.

Un tuyau qui n'a pas de coutures a un grand nombre de modifications différentes. Ainsi, les principales différences dépendront de la nuance d'acier utilisée lors de la création, des paramètres des murs (épaisseur et longueur). Au total, une dizaine de nuances d'acier différentes devraient être utilisées pour créer de tels tuyaux sans coutures. Une telle composition colorée aide dans tous les cas à choisir l'option la plus appropriée en fonction de la situation et des besoins.

Le laminé à chaud peut être produit à l'aide d'un grand nombre de dispositifs différents. Tous sont capables de différer sensiblement les uns des autres tant par la taille globale des pièces que par les méthodes de leur création. En fin de compte, vous pouvez obtenir une variété de types de produits.

Les principales différences entre les tuyaux sans soudure et les autres résideront principalement dans les paramètres externes.

Le laminage sans soudure est obtenu après le laminage d'un lingot de métal à l'aide d'un dispositif spécialisé qui permet de compléter le processus de création de trous au centre d'un lingot. Vous pouvez également utiliser une manière complètement différente de produire des produits sans soudure - percer un trou à l'intérieur d'un objet cylindrique.

Le laminé à chaud sans coutures, en fonction du diamètre des parois, peut être à la fois à paroi épaisse et à paroi mince. Les dimensions dans ce cas varieront en fonction du diamètre extérieur.

Avantages du tube sans soudure en acier

Bien sûr, le plus grand avantage du métal laminé solide sera l'absence presque totale de coutures sur le produit, après quoi elles commenceront à devenir presque complètement invulnérables. L'absence du cordon de soudure principal peut multiplier par plusieurs leur résistance et leur résistance au monde extérieur.
Le produit, créé à partir d'une épaisse feuille de métal, se distingue des autres par sa propriété anticorrosion. Mais cela peut également nuire à la flexibilité du produit lors de travaux de réparation ou de montage. Aussi, lors des travaux d'installation, il est impératif de tenir compte du diamètre hors tout des tubes formés à chaud utilisés. Ceci est considéré comme très important, car l'édition peut ne pas donner les effets souhaités à l'utilisateur.
De plus, le type sans soudure peut être fabriqué à partir de différentes formes d'acier, il a une conductivité thermique élevée et un niveau de température bas, ce qui caractérise le paramètre de dilatation linéaire.

Un tube laminé à chaud deviendra un moyen presque idéal pour créer des communications. En utilisant diverses formes de connexions, vous pouvez créer de nouvelles formes de structures et de bâtiments.

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Où est utilisé le tube laminé à chaud

La tâche principale effectuée par de tels produits est la livraison sûre du fluide de travail sans fuite, même si ce fluide est à l'état gazeux.

En raison du fait que l'acier au carbone et allié est utilisé dans le processus de production, les produits finis peuvent être utilisés pour fournir un environnement chimiquement actif, car ils ont des caractéristiques anti-corrosion élevées.

Selon le type de matériau utilisé dans le processus de fabrication, les produits laminés à chaud sont divisés en plusieurs catégories :

Ayant des propriétés mécaniques normalisées.
Avoir une composition chimique normalisée.
Produits avec rationnement et compositions chimiques et propriétés mécaniques.
Avoir un rationnement de la pression hydraulique d'essai.
Rationnement du contrôle des propriétés mécaniques sur échantillons et compositions chimiques.

Diverses caractéristiques techniques déterminent également le champ d'application des tubes sans soudure laminés à chaud. C'est l'absence de coutures qui garantit une fonctionnalité et une durabilité élevées de ces produits.

Les exigences techniques pour les produits laminés à chaud sont déterminées par GOST 8731-74 et la gamme - GOST 8732-78. À son tour, l'assortiment de produits laminés à froid est déterminé par GOST 8734-75 et les exigences techniques de GOST 8733-74.

Comment est-il produit ?

Pour la fabrication de tubes laminés à chaud sans soudure, une billette solide laminée à chaud ou forgée est utilisée, qui est chauffée à une température de +900º-1200º. Les relevés de température exacts dépendent de la nuance d'acier utilisée dans ce cas.

Le processus de production se déroule sur les soi-disant tuberies. En conséquence, un produit est obtenu qui a de très faibles taux de précision de laminage, ainsi que des tolérances importantes pour l'épaisseur de paroi. Et la qualité de sa surface est assez faible.

Tuyau sans soudure rond laminé à chaud

Pour ces raisons, la technologie du laminage à chaud ne peut pas être utilisée dans la fabrication de produits en acier à parois minces et de petits diamètres. Théoriquement, conformément aux normes, les paramètres des tubes laminés à chaud doivent être compris entre 25x2,5 mm et 530x75 mm, mais les indicateurs pratiques vont de 32x3 mm à 426x30 mm. Cela est dû au fait que les usines ne disposent pas de l'équipement approprié ou que la production n'est pas pratique.

Les produits formés à chaud sont fabriqués en plusieurs étapes :

la pièce est portée à une température légèrement supérieure au seuil de cristallisation de l'acier ;
à l'aide d'une presse à perforer, un cylindre creux ou un manchon est obtenu à partir de la pièce à usiner;
à l'aide du laminage, la forme correcte et la taille appropriée, l'épaisseur de paroi, les diamètres extérieur et intérieur sont donnés;
le tube profilé en acier est refroidi et calibré à l'aide de rouleaux;
les produits sont coupés aux dimensions requises, qui peuvent être standard et non dimensionnelles.

Nuances d'acier utilisées pour la fabrication de produits laminés à chaud

Un tel tuyau est constitué de nuances d'acier:

10.
20.
35.
45.
15HM.
30HGSA.
09G2S.

Les indicateurs de pression admissibles ne dépassent pas 20 MPa et les écarts admissibles du diamètre vont jusqu'à 1,25%, l'épaisseur de paroi jusqu'à 12,5%. Les produits sans soudure laminés à chaud peuvent être à paroi mince de 6 à 12,5 mm ou à paroi épaisse de 12,5 à 40 mm. De plus, ces produits peuvent avoir une précision accrue de fabrication du diamètre extérieur et de celui habituel.