Tubes d'aciersont des tubes longs et creux utilisés à diverses fins.Ils sont produits par deux méthodes distinctes qui aboutissent à un tube soudé ou sans soudure.Dans les deux méthodes, l’acier brut est d’abord coulé sous une forme de départ plus exploitable.Il est ensuite transformé en tuyau en étirant l'acier pour obtenir un tube sans soudure ou en forçant les bords ensemble et en les scellant avec une soudure.Les premières méthodes de production de tubes en acier ont été introduites au début des années 1800 et ont progressivement évolué vers les procédés modernes que nous utilisons aujourd'hui.Chaque année, des millions de tonnes de tubes en acier sont produites.Sa polyvalence en fait le produit le plus utilisé dans l’industrie sidérurgique.
Histoire
Les gens utilisent des pipes depuis des milliers d’années.La première utilisation était peut-être celle des anciens agriculteurs qui détournaient l'eau des ruisseaux et des rivières vers leurs champs.Des preuves archéologiques suggèrent que les Chinois utilisaient des tuyaux en roseau pour transporter l'eau vers des endroits souhaités dès 2000 avant JC. Des tubes en argile utilisés par d'autres civilisations anciennes ont été découverts.Au cours du premier siècle après JC, les premières canalisations en plomb furent construites en Europe.Dans les pays tropicaux, des tubes de bambou étaient utilisés pour transporter l’eau.Les Américains coloniaux utilisaient le bois dans un but similaire.En 1652, la première installation hydraulique fut réalisée à Boston à l'aide de rondins creux.
Les tuyaux soudés sont formés en faisant rouler des bandes d'acier à travers une série de rouleaux rainurés qui façonnent le matériau en une forme circulaire.Ensuite, le tuyau non soudé passe par des électrodes de soudage.Ces dispositifs scellent ensemble les deux extrémités du tuyau.
Dès 1840, les ferronniers pouvaient déjà produire des tubes sans soudure.Dans une méthode, un trou était percé à travers une billette ronde en métal solide.La billette était ensuite chauffée et étirée à travers une série de filières qui l'allongeaient pour former un tuyau.Cette méthode était inefficace car il était difficile de percer le trou au centre.Cela aboutissait à un tuyau inégal, un côté étant plus épais que l’autre.En 1888, une méthode améliorée fut brevetée.Dans ce processus, le solide facturé était coulé autour d'un noyau de brique ignifuge.Une fois refroidie, la brique a été retirée en laissant un trou au milieu.Depuis, de nouvelles techniques de rouleaux ont remplacé ces méthodes.
Conception
Il existe deux types de tuyaux en acier, l’un sans soudure et l’autre comportant un seul joint soudé sur toute sa longueur.Les deux ont des usages différents.Les tubes sans soudure sont généralement plus légers et ont des parois plus fines.Ils sont utilisés pour les vélos et le transport de liquides.Les tubes cousus sont plus lourds et plus rigides.Ils ont une meilleure consistance et sont généralement plus droits.Ils sont utilisés pour des choses telles que le transport du gaz, les conduits électriques et la plomberie.En règle générale, ils sont utilisés dans les cas où le tuyau n'est pas soumis à un degré de contrainte élevé.
Matières premières
La principale matière première utilisée dans la production de tubes est l’acier.L'acier est composé principalement de fer.D'autres métaux pouvant être présents dans l'alliage comprennent l'aluminium, le manganèse, le titane, le tungstène, le vanadium et le zirconium.Certains matériaux de finition sont parfois utilisés lors de la production.Par exemple, la peinture peut l'être.
Les tuyaux sans soudure sont fabriqués à l'aide d'un processus qui chauffe et moule une billette solide en forme cylindrique, puis la roule jusqu'à ce qu'elle soit étirée et creuse.Étant donné que le centre creux est de forme irrégulière, une pointe de perçage en forme de balle est poussée au milieu de la billette pendant son laminage. Le tuyau sans soudure est fabriqué à l'aide d'un processus qui chauffe et moule une billette solide en forme cylindrique, puis la roule. jusqu'à ce qu'il soit étiré et creusé.Étant donné que le centre évidé est de forme irrégulière, une pointe de perçage en forme de balle est poussée au milieu de la billette pendant son laminage. Elle est utilisée si le tuyau est revêtu.En règle générale, une légère quantité d’huile est appliquée sur les tuyaux en acier à la fin de la chaîne de production.Cela aide à protéger le tuyau.Bien qu'il ne fasse pas réellement partie du produit fini, l'acide sulfurique est utilisé dans une étape de fabrication pour nettoyer le tuyau.
Le processus de fabrication
Les tuyaux en acier sont fabriqués selon deux procédés différents.La méthode de production globale pour les deux processus comporte trois étapes.Premièrement, l’acier brut est transformé en une forme plus ouvrable.Ensuite, le tube est formé sur une ligne de production continue ou semi-continue.Finalement, le tuyau est coupé et modifié pour répondre aux besoins du client.
Les tuyaux sans soudure sont fabriqués à l'aide d'un processus qui chauffe et moule une billette solide en forme cylindrique, puis la roule jusqu'à ce qu'elle soit étirée et creuse.Étant donné que le centre creux est de forme irrégulière, une pointe de perçage en forme de balle est poussée au milieu de la billette pendant son laminage.
Production de lingots
1. L'acier en fusion est obtenu en faisant fondre du minerai de fer et du coke (une substance riche en carbone obtenue lorsque le charbon est chauffé en l'absence d'air) dans un four, puis en éliminant la majeure partie du carbone en projetant de l'oxygène dans le liquide.L'acier en fusion est ensuite versé dans de grands moules en fer à parois épaisses, où il refroidit en lingots.
2. Afin de former des produits plats tels que des plaques et des feuilles, ou des produits longs tels que des barres et des tiges, des lingots sont façonnés entre de grands rouleaux sous une pression énorme. Production de blooms et de brames
3. Pour produire un bloom, le lingot passe à travers une paire de rouleaux en acier rainurés empilés.Ces types de rouleaux sont appelés « broyeurs à deux hauteurs ».Dans certains cas, trois rouleaux sont utilisés.Les rouleaux sont montés de manière à ce que leurs rainures coïncident et se déplacent dans des directions opposées.Cette action provoque la compression et l’étirement de l’acier en morceaux plus fins et plus longs.Lorsque les rouleaux sont inversés par l'opérateur humain, l'acier est retiré en le rendant plus fin et plus long.Ce processus est répété jusqu'à ce que l'acier atteigne la forme souhaitée.Au cours de ce processus, des machines appelées manipulateurs retournent l'acier afin que chaque côté soit traité uniformément.
4. Les lingots peuvent également être roulés en plaques selon un processus similaire au processus de fabrication des blooms.L'acier passe à travers une paire de rouleaux empilés qui l'étirent.Cependant, il existe également des rouleaux montés sur le côté pour contrôler la largeur des dalles.Lorsque l'acier acquiert la forme souhaitée, les extrémités inégales sont coupées et les tranches ou blooms sont coupés en morceaux plus courts.
5. Les fleurs sont généralement traitées davantage avant d'être transformées en tuyaux.Les fleurs sont transformées en billettes en les faisant passer dans davantage de dispositifs de roulement qui les rendent plus longues et plus étroites.Les billettes sont coupées par des appareils appelés cisailles volantes.Il s’agit d’une paire de cisailles synchronisées qui accompagnent la billette en mouvement et la coupent.Cela permet des coupes efficaces sans arrêter le processus de fabrication.Ces billettes sont empilées et deviendront éventuellement des tuyaux sans soudure.
6. Les dalles sont également retravaillées.Pour les rendre malléables, ils sont d'abord chauffés à 2 200° F (1 204° C).Cela provoque la formation d’une couche d’oxyde sur la surface de la dalle.Ce revêtement est détaché à l'aide d'un brise-calcaire et d'un jet d'eau à haute pression.Les brames sont ensuite envoyées à travers une série de rouleaux sur un laminoir à chaud et transformées en fines bandes d'acier étroites appelées skelp.Ce moulin peut mesurer jusqu'à un demi-mile.Au fur et à mesure que les dalles passent à travers les rouleaux, elles deviennent plus fines et plus longues.En trois minutes environ, une seule dalle peut être transformée d'une pièce d'acier de 15,2 cm d'épaisseur en un mince ruban d'acier pouvant mesurer un quart de mile de long.
7. Après étirement, l'acier est décapé.Ce processus consiste à le faire passer dans une série de réservoirs contenant de l'acide sulfurique pour nettoyer le métal.Pour finir, il est rincé à l'eau froide et chaude, séché puis enroulé sur de grandes bobines et emballé pour être transporté vers une usine de fabrication de tuyaux.Fabrication de tuyaux
8. Les laskps et les billettes sont utilisés pour fabriquer des pipes.Skelp est transformé en tube soudé.Il est d'abord placé sur une dérouleuse.Au fur et à mesure que la bobine d’acier est déroulée, elle est chauffée.L'acier passe ensuite à travers une série de rouleaux rainurés.Lors de son passage, les rouleaux font s'enrouler les bords du lask.Cela forme un tuyau non soudé.
9. L'acier passe ensuite par les électrodes de soudage.Ces dispositifs scellent ensemble les deux extrémités du tuyau.Le joint soudé passe ensuite à travers un rouleau haute pression qui permet de créer une soudure étanche.Le tuyau est ensuite coupé à la longueur souhaitée et empilé pour un traitement ultérieur.Les tuyaux en acier soudés sont un processus continu et, selon la taille du tuyau, ils peuvent être fabriqués à une vitesse allant jusqu'à 1 100 pieds (335,3 m) par minute.
10. Lorsque des tuyaux sans soudure sont nécessaires, des billettes carrées sont utilisées pour la production.Ils sont chauffés et moulés pour former une forme cylindrique, également appelée ronde.La ronde est ensuite placée dans un four où elle est chauffée à blanc.Le rond chauffé est ensuite roulé avec une forte pression.Ce laminage à haute pression provoque l'étirement de la billette et la formation d'un trou au centre.Étant donné que ce trou est de forme irrégulière, une pointe de perçage en forme de balle est poussée au milieu de la billette pendant son laminage.Après l’étape de perçage, le tuyau peut encore avoir une épaisseur et une forme irrégulières.Pour corriger cela, il passe dans une autre série de laminoirs. Traitement final
11. Une fois l’un ou l’autre type de tuyau fabriqué, il peut être passé dans une machine à dresser.Ils peuvent également être équipés de joints permettant de connecter deux ou plusieurs morceaux de tuyaux.Le type de joint le plus courant pour les tuyaux de plus petit diamètre est le filetage, c'est-à-dire des rainures serrées découpées à l'extrémité du tuyau.Les tuyaux sont également envoyés via une machine à mesurer.Ces informations ainsi que d'autres données de contrôle qualité sont automatiquement inscrites au pochoir sur le tuyau.Le tuyau est ensuite pulvérisé avec une légère couche d’huile protectrice.La plupart des tuyaux sont généralement traités pour éviter la rouille.Cela se fait en le galvanisant ou en lui donnant une couche de zinc.Selon l'utilisation du tuyau, d'autres peintures ou revêtements peuvent être utilisés.
Contrôle de qualité
Diverses mesures sont prises pour garantir que le tube en acier fini répond aux spécifications.Par exemple, des jauges à rayons X sont utilisées pour réguler l’épaisseur de l’acier.Les jauges fonctionnent en utilisant deux rayons X.Un rayon est dirigé vers un acier d'épaisseur connue.L'autre est destiné à l'acier qui passe sur la chaîne de production.S'il y a un écart entre les deux rayons, la jauge déclenchera automatiquement un redimensionnement des rouleaux pour compenser.
Les tuyaux sont également inspectés pour détecter tout défaut à la fin du processus.Une méthode pour tester un tuyau consiste à utiliser une machine spéciale.Cette machine remplit le tuyau d'eau puis augmente la pression pour voir si elle tient.Les tuyaux défectueux sont renvoyés à la ferraille.