Un tuyau sans soudure est formé en perçant une tige d'acier solide, presque fondue, appelée billette, avec un mandrin pour produire un tuyau sans coutures ni joints.
Les tubes sans soudure sont fabriqués en perçant un lingot d'acier massif, puis en le façonnant en un tube creux sans soudure. Ce procédé consiste généralement à chauffer le lingot à haute température, à le percer à l'aide d'un mandrin pour créer une forme creuse, puis à le façonner par laminage et étirage.
Le tube sans soudure est fabriqué à partir d'une barre cylindrique d'acier chauffée à haute température. Une sonde est ensuite insérée pour percer un trou dans le cylindre. Ce dernier est ensuite transféré sur des rouleaux qui le calibrent au diamètre et à l'épaisseur de paroi spécifiés. Quelques aciéries peuvent produire des tubes sans soudure jusqu'à 610 mm de diamètre. Les méthodes de fabrication sans soudure sont utilisées pour les tubes de petit diamètre, mais elles sont plus coûteuses et moins disponibles. Au-delà de ce diamètre, les tubes soudés deviennent plus économiques.
Propriétés des matériaux et processus de fabrication : points clés des tubes sans soudure
Les tuyaux sans soudure sont généralement en métal, mais leurs performances peuvent être améliorées par le revêtement intérieur en plastique. Cette structure composite conserve la haute résistance des tuyaux métalliques et offre la résistance à la corrosion des tuyaux en plastique. Cependant, si le revêtement plastique est endommagé, la partie métallique exposée peut toujours engendrer des problèmes de corrosion au contact du fluide.
Points de contrôle clés du processus de fabrication
Lubrification et prévention des fissures : Les tubes sans soudure doivent résister à des pressions extrêmement élevées lors de leur fabrication. Leur surface doit donc être revêtue de lubrifiants haute pression afin de prévenir les fissures. Toutefois, ce lubrifiant doit être complètement éliminé avant tout traitement thermique ultérieur. À défaut, des résidus de solvant corrosif peuvent persister longtemps dans le tube, engendrant ainsi des risques de corrosion, particulièrement importants pour les tubes sans soudure à paroi mince.
épaisseur de paroi et intégrité structurelle
Propriétés mécaniques : La résistance à la traction et la limite d’élasticité du tuyau dépendent directement de l’épaisseur de sa paroi. Toute réduction d’épaisseur due à la corrosion peut entraîner une rupture structurelle.
Performance de la gestion thermique : L’épaisseur de la paroi influe également sur la stabilité de la conductivité thermique du tuyau. Des procédés de fabrication inadéquats augmentent les risques de fluctuations de température ou de températures élevées, et peuvent même entraîner des accidents graves.
Tuyaux sans soudure
Les tubes sans soudure sont fabriqués à partir d'acier massif, c'est-à-dire de plaques ou de barres, mises en forme rondes (appelées « billettes »), puis chauffées et coulées sur un moule, tel qu'une barre perforée, pour former un tube ou une enveloppe creuse. Ce type de tube est reconnu pour sa résistance à la pression supérieure, sa rapidité de fabrication et son rapport coût-efficacité par rapport aux autres procédés de fabrication. Les tubes sans soudure sont couramment utilisés dans les gazoducs et les oléoducs.
Comme les tubes sans soudure peuvent résister à des pressions élevées, ils sont également largement utilisés dans les applications à haute pression, notamment dans les raffineries, les vérins hydrauliques, les industries des hydrocarbures et les infrastructures pétrolières et gazières.
Contrairement aux autres types de tuyaux, les tuyaux sans soudure ne nécessitent ni soudage ni joint et sont simplement formés à partir de billettes rondes pleines, ce qui améliore leur résistance et d'autres propriétés, notamment leur résistance à la corrosion. Selon l'American Society of Mechanical Engineers (ASME), ces tuyaux résistent mieux aux contraintes mécaniques que les tuyaux soudés (c'est-à-dire les tuyaux non soudés) et supportent des pressions de service plus élevées.
De manière générale, l'utilisation des tubes sans soudure dépend de l'épaisseur de leur paroi. Les tubes à paroi épaisse nécessitent des températures de fabrication plus élevées, ce qui réduit leur résistance à la déformation et entraîne une plus grande déviation.
Le principal concurrent des tubes sans soudure est le tube soudé ERW (HFI), en raison de son coût de fabrication inférieur. Les principaux avantages des tubes sans soudure par rapport aux tubes ERW sont : (a) l’absence de cordon de soudure, (b) une distribution quasi uniforme des propriétés du matériau et (c) de très faibles contraintes résiduelles. En revanche, les tubes sans soudure sont plus chers que les tubes ERW, leur épaisseur peut varier et leurs surfaces intérieure et extérieure sont généralement très rugueuses.
Dans le cas des tubes soudés, le soudage permet de fermer le cordon de soudure après la mise en forme cylindrique de la tôle ou de la bobine d'acier. L'usine utilise des méthodes d'inspection par ultrasons et/ou radiographie pour garantir la qualité du cordon de soudure, et chaque joint du tube est testé sous pression à un niveau supérieur à la pression de service spécifiée. Les tubes soudés sont classés selon leur mode de fabrication et la technologie de soudage employée.
Le soudage à l'arc submergé (SAW) utilise un métal d'apport lors du soudage, contrairement au soudage par résistance électrique/fusion électrique (ERW/EFW) qui n'en requiert pas. Le SAW se divise en soudage longitudinal (ou soudage droit, L-SAW) et en soudage spiralé (S-SAW). Généralement, les tubes L-SAW de diamètre moyen sont soudés en simple cordon, tandis que ceux de grand diamètre sont soudés en double cordon.
Le tube ERW est fabriqué en chauffant l'acier par un courant électrique jusqu'à fusion des bords. Ce procédé, apparu dans les années 1920, utilisait un courant alternatif basse fréquence pour chauffer les bords, mais s'est avéré par la suite sujet à la corrosion et à des soudures de qualité insuffisante. Aujourd'hui, on utilise un courant alternatif haute fréquence, également appelé soudage par contact. Le tube EFW, quant à lui, est fabriqué selon un procédé qui utilise des faisceaux d'électrons pour guider l'énergie cinétique et faire fondre les pièces à souder.
Date de publication : 19 juin 2025
