Les tuyaux se divisent en tuyaux métalliques et tuyaux non métalliques. Les tuyaux métalliques sont eux-mêmes subdivisés en tuyaux ferreux et non ferreux. Les métaux ferreux sont principalement composés de fer, contrairement aux métaux non ferreux. Les tuyaux en acier au carbone, en acier inoxydable, en chrome-molybdène et en fonte sont tous des tuyaux en métaux ferreux, le fer étant le composant principal. Les tuyaux en nickel et en alliage de nickel, ainsi que les tuyaux en cuivre, sont des tuyaux non ferreux. Les tuyaux en plastique, en béton, revêtus de plastique, de verre, de béton et autres tuyaux spéciaux destinés à des applications spécifiques sont appelés tuyaux non métalliques. Les tuyaux en métaux ferreux sont les plus utilisés dans l'industrie énergétique ; les tuyaux en acier au carbone sont également très répandus. Les normes ASTM et ASME régissent divers types de tuyaux et de matériaux de tuyauterie utilisés dans l'industrie des procédés.
L'acier au carbone est l'acier le plus utilisé dans l'industrie, représentant plus de 90 % de la production totale d'acier. Selon sa teneur en carbone, l'acier au carbone est divisé en trois catégories :
Dans les aciers alliés, différentes proportions d'éléments d'alliage sont utilisées pour obtenir les propriétés souhaitées (améliorées) telles que la soudabilité, la ductilité, l'usinabilité, la résistance, la trempabilité et la résistance à la corrosion, etc. Voici quelques-uns des éléments d'alliage les plus couramment utilisés et leurs rôles :
L'acier inoxydable est un acier allié contenant au minimum 10,5 % de chrome. Il présente une résistance à la corrosion exceptionnelle grâce à la formation d'une très fine couche de Cr₂O₃ en surface, également appelée couche passive. L'augmentation de la teneur en chrome améliore encore cette résistance. Outre le chrome, du nickel et du molybdène sont ajoutés pour conférer à l'acier inoxydable des propriétés spécifiques (ou améliorées). L'acier inoxydable contient également des quantités variables de carbone, de silicium et de manganèse. Il est classé en plusieurs catégories :
Outre les nuances mentionnées ci-dessus, on utilise également dans l'industrie des aciers inoxydables de qualité supérieure (ou nuances spéciales) :
Les aciers à outils ont une teneur élevée en carbone (0,5 % à 1,5 %). Une teneur en carbone plus élevée leur confère une dureté et une résistance supérieures. Cet acier est principalement utilisé pour la fabrication d'outils et de moules. Les aciers à outils contiennent des quantités variables de tungstène, de cobalt, de molybdène et de vanadium afin d'accroître leur résistance à la chaleur et à l'usure, ainsi que leur durabilité. C'est pourquoi l'acier à outils est idéal pour les outils de coupe et de perçage.
Ces tuyaux sont largement utilisés dans l'industrie de transformation. Les désignations ASTM et ASME pour les tuyaux sont différentes, mais les nuances de matériaux sont les mêmes. Par exemple :
La composition et les propriétés des matériaux des normes ASME et ASTM sont identiques, à l'exception du nom. La résistance à la traction de l'acier ASTM A 106 Gr A est de 330 MPa, celle de l'acier ASTM A 106 Gr B de 415 MPa et celle de l'acier ASTM A 106 Gr C de 485 MPa. Le tube en acier au carbone le plus couramment utilisé est celui en acier ASTM A 106 Gr B. Il existe une alternative à l'acier ASTM A 106 Gr A (330 MPa) : l'acier ASTM A 53 (galvanisé à chaud ou tube de canalisation), également une nuance d'acier au carbone très répandue. Les tubes en acier ASTM A 53 sont disponibles en deux qualités :
Les tubes ASTM A 53 se déclinent en trois types : type E (soudés par résistance), type F (soudés bout à bout au four) et type S (sans soudure). Le type E comprend les nuances ASTM A 53 Gr A et ASTM A 53 Gr B. Le type F est disponible uniquement en nuance A, tandis que le type S comprend les nuances ASTM A 53 Gr A et ASTM A 53 Gr B. La résistance à la traction des tubes ASTM A 53 Gr A est similaire à celle des tubes ASTM A 106 Gr A, soit 330 MPa. La résistance à la traction des tubes ASTM A 53 Gr B est similaire à celle des tubes ASTM A 106 Gr B, soit 415 MPa. Ces tubes en acier au carbone sont largement utilisés dans l'industrie de transformation.
Les tubes en acier inoxydable les plus utilisés dans l'industrie de transformation sont appelés aciers inoxydables austénitiques. La caractéristique essentielle de l'acier inoxydable austénitique est son caractère non magnétique ou paramagnétique. Trois spécifications importantes concernant les aciers inoxydables austénitiques sont :
Cette spécification comprend 18 nuances, dont la 304L est la plus courante. La nuance 316L est également très appréciée pour sa haute résistance à la corrosion. La norme ASTM A 312 (ASME SA 312) est utilisée pour les tubes de 8 pouces de diamètre ou moins. Le « L » accompagnant la nuance indique une faible teneur en carbone, ce qui améliore la soudabilité du tube.
Cette spécification s'applique aux tuyaux soudés de grand diamètre. Les séries de tuyauterie couvertes par cette spécification sont les séries 5S et 10.
Soudabilité des aciers inoxydables austénitiques – Les aciers inoxydables austénitiques présentent une dilatation thermique supérieure à celle des aciers inoxydables ferritiques ou martensitiques. En raison de leur coefficient de dilatation thermique élevé et de leur faible conductivité thermique, des déformations peuvent survenir lors du soudage. L'acier inoxydable austénitique est sujet à la fissuration à chaud et à la liquéfaction. Par conséquent, le choix du métal d'apport et du procédé de soudage doit être effectué avec soin. Le soudage à l'arc submergé (SAW) est déconseillé pour les aciers inoxydables entièrement austénitiques ou à faible teneur en ferrite. Le tableau (Annexe 1) sert de guide pour le choix du fil d'apport ou de l'électrode appropriés en fonction du matériau de base (pour les aciers inoxydables austénitiques).
Les tubes en chrome-molybdène conviennent aux conduites à haute température car leur résistance à la traction reste inchangée même à haute température. Ils sont utilisés dans les centrales électriques, les échangeurs de chaleur, etc. Ces tubes sont conformes à la norme ASTM A 335 et disponibles en plusieurs qualités.
Les tuyaux en fonte sont utilisés pour la lutte contre l'incendie, le drainage, les eaux usées, les réseaux souterrains (usage intensif) et d'autres services. Les qualités des tuyaux en fonte sont les suivantes :
Les tuyaux en fonte ductile sont utilisés dans les réseaux souterrains de protection incendie. Les tuyaux en fonte Dürr sont durs grâce à la présence de silicium. Ils sont utilisés pour les applications industrielles avec des acides, car leur qualité leur confère une bonne résistance à ces acides, ainsi que pour le traitement des eaux rejetant des déchets acides.
Nirmal Surendran Menon a obtenu une licence en génie mécanique à l'Université Anna (Tamil Nadu, Inde) en 2005 et une maîtrise en gestion de projet à l'Université nationale de Singapour en 2010. Il travaille dans l'industrie pétrolière, gazière et pétrochimique. Il est actuellement ingénieur de terrain sur un projet de liquéfaction de GNL dans le sud-ouest de la Louisiane. Dans le cadre de l'exécution du projet, il s'intéresse notamment au nettoyage des canalisations et à la prévention des pertes dans les installations de liquéfaction de GNL.
Ashish est titulaire d'une licence en ingénierie et possède plus de 20 ans d'expérience dans les domaines suivants : ingénierie, assurance qualité/contrôle qualité, qualification/suivi des fournisseurs, approvisionnement, planification des ressources d'inspection, soudage, fabrication, construction et sous-traitance.
Les opérations pétrolières et gazières sont souvent situées dans des zones reculées, loin des sièges sociaux. Désormais, il est possible de surveiller le fonctionnement des pompes, d'organiser et d'analyser les données sismiques et de suivre les employés dans le monde entier, depuis pratiquement n'importe où. Que les employés soient au bureau ou en déplacement, Internet et les applications associées permettent une circulation de l'information multidirectionnelle et un contrôle sans précédent.
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