Contenu
- TL; DR (Trop long; n'a pas lu)
- Production soudée ou sans soudure dans le processus de fabrication de tubes
- Le processus d'ingénierie étape par étape pour les tubes en acier soudés et sans soudure
- Création de lingots, de fleurs, de dalles et de billettes
- Fabriquer ces matériaux dans des tuyaux
- Développement de tuyaux soudés et sans soudure
- Traitement ultérieur et galvanisation
- Histoire de la fabrication de tuyaux
- La puissance des tuyaux en acier
Fabriqués à partir de matières premières telles que le fer, l’aluminium, le carbone, le manganèse, le titane, le vanadium et le zirconium, les tubes en acier sont essentiels à la production de tubes pour les systèmes de chauffage et de plomberie, la construction de routes, la construction automobile et même la médecine (implants chirurgicaux et valves cardiaques) .
Avec leur développement remontant à des percées techniques datant du XIXe siècle, leurs méthodes de construction s’adaptent aux différentes conceptions pour une multitude de buts.
TL; DR (Trop long; n'a pas lu)
Les tubes en acier peuvent être construits en soudant ou en utilisant un processus sans soudure pour une variété d'usages. Le processus de fabrication des tubes, pratiqué depuis des siècles, implique l’utilisation de matériaux allant de l’aluminium au zirconium, en passant par diverses étapes, des matières premières au produit fini, qui a eu des applications dans l’histoire, de la médecine à la fabrication.
Production soudée ou sans soudure dans le processus de fabrication de tubes
Les tubes en acier, de la fabrication automobile aux conduites de gaz, peuvent être soudés à partir d’alliages - métaux fabriqués à partir d’éléments chimiques différents - ou construits sans soudure à partir d’un four de fusion.
Alors que les tubes soudés sont assemblés par des méthodes telles que le chauffage et le refroidissement et utilisés pour des applications plus lourdes et plus rigides telles que la plomberie et le transport de gaz, des tubes sans soudure sont créés par étirage et évidement à des fins plus légères et plus minces telles que le transport de vélos et de liquides.
Le procédé de fabrication est très adapté aux différentes conceptions du tuyau en acier. La modification du diamètre et de l'épaisseur peut entraîner des différences de résistance et de flexibilité pour les projets à grande échelle tels que les conduites de transport de gaz et les instruments précis tels que les aiguilles hypodermiques.
La structure fermée d'un tube, qu'il soit rond, carré ou de n'importe quelle forme, peut convenir à toutes les applications, du débit des liquides à la prévention de la corrosion.
Le processus d'ingénierie étape par étape pour les tubes en acier soudés et sans soudure
Le processus général de fabrication des tubes en acier implique la conversion de l'acier brut en lingots, blooms, dalles et billettes (tous des matériaux pouvant être soudés), créant ainsi un pipeline sur une ligne de production et transformant le tuyau en un produit souhaité.
••• Syed Hussain AtherCréation de lingots, de fleurs, de dalles et de billettes
Le minerai de fer et le coke, une substance riche en carbone provenant du charbon chauffé, sont fondus en une substance liquide dans un four, puis soumis à un soufflage d'oxygène pour créer de l'acier en fusion. Ce matériau est refroidi en lingots, gros moulages d’acier pour le stockage et le transport de matériaux, formés entre des rouleaux soumis à une pression élevée.
Certains lingots sont passés à travers des rouleaux en acier qui les étirent en morceaux plus fins et plus longs pour créer des efflorescences, intermédiaires entre l'acier et le fer. Ils sont également roulés en dalles, des pièces d’acier à section transversale rectangulaire, au moyen de rouleaux empilés qui découpent les dalles en forme.
Fabriquer ces matériaux dans des tuyaux
Un plus grand nombre de dispositifs de laminage aplatissent - un processus connu sous le nom de frappe - la floraison en billettes. Ce sont des pièces métalliques de section ronde ou carrée, encore plus longues et plus fines. Des cisailles volantes coupent les billettes à des positions précises pour pouvoir les empiler et les transformer en tuyaux sans soudure.
Les dalles sont chauffées à environ 1,204 degrés Celsius (2 200 degrés Fahrenheit) jusqu'à ce qu'elles soient malléables, puis amincies en bandes de protection, qui sont des bandes étroites de ruban pouvant atteindre 0,4 kilomètre de long. L'acier est ensuite nettoyé à l'aide de réservoirs d'acide sulfurique puis d'eau froide et chaude et transporté dans des usines de fabrication de tuyaux.
Développement de tuyaux soudés et sans soudure
Pour les tubes soudés, une machine à dérouler déroule le glissement et le fait passer à travers des rouleaux pour que les bords se courbent et créent des formes de tubes. Les électrodes de soudage utilisent un courant électrique pour sceller les extrémités avant qu'un rouleau haute pression ne le resserre. Le processus peut produire des tuyaux aussi rapidement que 335,3 m (1 100 pieds) par minute.
Pour les tuyaux sans soudure, un processus de chauffage et de laminage à haute pression de billettes carrées provoque leur étirement avec un trou au centre. Les laminoirs percent le tuyau pour obtenir l’épaisseur et la forme souhaitées.
Traitement ultérieur et galvanisation
Le traitement ultérieur peut inclure le redressement, le filetage (coupe de rainures étroites dans les extrémités des tuyaux) ou le recouvrement avec une huile protectrice de zinc ou la galvanisation pour empêcher la rouille (ou tout ce qui est nécessaire pour les tuyaux). La galvanisation implique généralement des processus électrochimiques et d'électrodéposition de revêtements de zinc destinés à protéger le métal des matières corrosives telles que l'eau salée.
Ce processus dissuade les agents oxydants nocifs dans l’eau et dans l’air. Le zinc agit comme une anode vis-à-vis de l'oxygène pour former de l'oxyde de zinc, qui réagit avec l'eau pour former de l'hydroxyde de zinc. Ces molécules d'hydroxyde de zinc forment du carbonate de zinc lorsqu'elles sont exposées à du dioxyde de carbone. Enfin, une mince couche de carbonate de zinc, insoluble et impénétrable, adhère au zinc pour protéger le métal.
Une forme plus fine, l'électrozingage, est généralement utilisée dans les pièces automobiles qui nécessitent une peinture antirouille de sorte que le trempage à chaud réduise la résistance du métal de base. Les aciers inoxydables sont créés lorsque les pièces en acier inoxydable sont galvanisées en acier au carbone.
Histoire de la fabrication de tuyaux
••• Syed Hussain AtherAlors que les tuyaux en acier soudés remontent à l’invention de l’ingénieur écossais William Murdocks sur le système de lampes à charbon fabriqué à partir de tonneaux de mousquets pour transporter du gaz de charbon en 1815, des tuyaux sans soudure n’ont été introduits jusqu’à la fin des années 1880 pour le transport d’essence et de pétrole.
Au 19ème siècle, les ingénieurs créèrent des innovations dans la fabrication de tuyaux, y compris la méthode de l’ingénieur James Russells consistant à utiliser un marteau pilon pour plier et relier des bandes de fer plates chauffées jusqu’à ce qu’elles soient malléables en 1824.
L’année suivante, l’ingénieur Comenius Whitehouse créa une meilleure méthode de soudage bout à bout qui consistait à chauffer de fines tôles de fer enroulées en un tuyau et soudées aux extrémités. Whitehouse a utilisé une ouverture en forme de cône pour recourber les bords en forme de tuyau avant de les souder à un tuyau.
La technologie serait également utilisée dans le secteur de la construction automobile pour le transport de pétrole et de gaz, avec des percées supplémentaires telles que des coudes de tube à formage à chaud pour produire des produits en tube courbé plus efficacement et un tube continu se formant en continu.
En 1886, les ingénieurs allemands Reinhard et Max Mannesmann ont breveté le premier procédé de laminage pour la création de tubes sans soudure à partir de différentes pièces dans l’usine de leur père à Remscheid. Dans les années 1890, le duo inventa le procédé de laminage à pilon, une méthode de réduction du diamètre et de l'épaisseur de paroi des tubes en acier pour une durabilité accrue, qui, avec leurs autres techniques, formerait le "procédé Mannesmann" qui révolutionnera le domaine des tubes en acier. ingénierie.
Dans les années 1960, la technologie de commande numérique par ordinateur (CNC) permettait aux ingénieurs d'utiliser des machines de réparation à induction haute fréquence pour obtenir des résultats plus précis, à l'aide de cartes conçues par ordinateur pour des conceptions plus complexes, des courbes plus serrées et des murs plus minces. Les logiciels de conception assistée par ordinateur continueraient de dominer le marché avec encore plus de précision.
La puissance des tuyaux en acier
Les conduites en acier peuvent généralement durer des centaines d’années avec une grande résistance aux fissures dues au gaz naturel et aux contaminants, ainsi qu’aux impacts à faible perméation au méthane et à l’hydrogène. Ils peuvent être isolés avec de la mousse de polyuréthane (PU) afin de conserver l'énergie thermique tout en restant résistant.
Les stratégies de contrôle de la qualité peuvent utiliser des méthodes telles que l’utilisation de rayons X pour jauger la taille des tuyaux et pour ajuster en conséquence toute variance ou différence observée. Cela garantit que les pipelines conviennent à leur application même dans des environnements chauds ou humides.