Nombre Parcourir:0 auteur:Éditeur du site publier Temps: 2025-10-23 origine:Propulsé
Les tubes en acier soudés à l'arc submergé , en tant que produit clé sur le marché des tubes en acier industriels modernes, démontrent l'intégration profonde de la science des matériaux et de la technologie du soudage à travers leurs divers processus de fabrication et applications. Les tuyaux en acier à joint droit soudés à l'arc submergé double face, avec leurs propriétés structurelles uniques et leurs avantages de processus, occupent une position irremplaçable dans des applications telles que le transport de tuyaux en acier sur de longues distances et les structures de support de bâtiments. Le processus de fabrication de ce type de tubes en acier intègre une technologie de soudage automatisée à des processus de formage de précision. Le soudage à l'arc submergé double face permet d'obtenir une résistance et une étanchéité élevées, ce qui en fait un matériau clé pour garantir la sécurité du transport d'énergie.
Tout d’abord, une analyse des processus de base des tuyaux en acier à joint droit soudés à l’arc immergé double face.
La fabrication de tubes en acier à joint droit soudés à l'arc submergé double face commence par l'usinage de précision de tôles d'acier laminées à chaud de haute qualité. La tôle d'acier est d'abord fraisée à la largeur souhaitée à l'aide d'une fraiseuse, suivie de plusieurs étapes progressives de formage sous presse sur une machine de formage JCOE pour former une billette tubulaire ouverte. L'étape de soudage du noyau utilise le soudage à l'arc submergé double face : un joint de pré-soudure est d'abord soudé à la paroi interne de la billette de tube, suivi d'un soudage à l'arc submergé de la paroi externe pour terminer la soudure principale, et enfin, une soudure de réparation est effectuée sur la paroi interne. Cette méthode de soudage en couches permet une pénétration de la soudure supérieure à 70 % de l'épaisseur de la plaque, améliorant ainsi considérablement la résistance des joints. Lors du soudage, l'arc, recouvert d'une couche de flux, fait fondre le métal à une température élevée de 1600°C. Le bouclier anti-scories qui en résulte isole efficacement la soudure de l'atmosphère, évitant ainsi les défauts tels que la porosité et les inclusions de scories. Comparé aux tubes en acier soudés à joint droit conventionnels, le processus de soudage à l'arc submergé double face produit une fine structure de ferrite aciculaire dans la zone de soudure, ce qui se traduit par une résistance aux chocs plus de 30 % supérieure à celle des soudures conventionnelles. Les tests par ultrasons en ligne et l'inspection aux rayons X garantissent que la qualité interne de la soudure répond aux normes internationales telles que API 5L et GB/T 9711. Les produits typiques, tels que les tuyaux en acier de qualité X80, ont une limite d'élasticité allant jusqu'à 555 MPa et peuvent résister à des pressions de transmission supérieures à 15 MPa. Ils sont largement utilisés dans les projets de gazoducs en acier au niveau national tels que le gazoduc Ouest-Est.
Deuxièmement, une comparaison des avantages techniques et économiques des tuyaux en acier à joint droit soudés à l'arc submergé double face et des tuyaux en acier soudés en spirale.
Alors que les tubes en acier soudés en spirale à arc submergé double face (tels que la nuance L485M dans GB/T 9711) offrent des avantages en matière de production continue et de grands diamètres, les tubes en acier soudés à joint droit offrent une stabilité de pression et une précision dimensionnelle supérieures. En raison de la répartition hélicoïdale des cordons de soudure dans les tubes en acier soudés en spirale, la décomposition par contrainte circonférentielle peut conduire à des points faibles dans des conditions de haute pression. En revanche, le cordon de soudure longitudinal des tuyaux en acier à joint droit est soumis à une contrainte alignée sur la contrainte principale, ce qui entraîne une pression d'éclatement généralement 10 à 15 % plus élevée. Des tests comparatifs sur un projet d'oléoduc ont révélé que la durée de vie en fatigue des tubes en acier soudés à joints droits de même spécification atteignait 2 millions de cycles, soit environ 1,5 fois supérieure à celle des tubes en spirale. En termes de coût de production, le taux d'utilisation des matériaux pour les tubes en acier à joint droit d'un diamètre inférieur à 1 420 mm peut atteindre 96 %, tandis que les tubes en spirale souffrent d'environ 5 % de perte de ferraille en raison des limitations de largeur. Cependant, dans le segment des très grands diamètres (par exemple, plus de 3 000 mm), les tubes en acier soudés en spirale éliminent le besoin de plaques d'acier extra-larges sur mesure, et leurs avantages économiques deviennent évidents. Notamment, les tuyaux en acier soudés à joint droit sont plus facilement automatisés pour leur expansion. L'expansion mécanique peut maintenir l'écart de rondeur à moins de 0,5 % D, un facteur clé pour garantir la précision des joints de tuyaux.
Troisièmement, des processus innovants et des applications spéciales pour les tuyaux en acier à joint droit soudés à l’arc immergé double face.
Ces dernières années, la technologie des tubes en acier soudés à l'arc submergé à joint droit a continué de réaliser des percées. Dans le projet de pipeline en acier sous-marin en mer de Chine méridionale, le tuyau en acier à joint droit de qualité acier X65 avec un revêtement anticorrosion double couche FBE+PP a atteint une énergie d'impact à basse température supérieure à 220 J à -40 °C en ajoutant 0,06 % d'éléments de microalliage de Nb. Dans la construction de pipelines en acier polaire, les tuyaux en acier X100 produits à l'aide du TMCP (Processus de contrôle thermomécanique) permettent d'obtenir une réduction de 15 % de l'épaisseur de paroi tout en conservant une excellente résistance aux fissures. Les canalisations destinées à des applications spécialisées, telles que l'énergie nucléaire, doivent être conformes aux spécifications de performances dans la direction Z de la norme RCC-M. Les tuyaux en acier à joint droit utilisés dans l'enceinte de confinement d'une centrale nucléaire utilisent des plaques d'acier spécialement conçues à faible teneur en soufre et en phosphore (S ≤ 0,002 %), combinées à un processus de soudage à écart étroit multi-passes, pour obtenir une réduction transversale de l'épaisseur supérieure à 75 %. Dans le secteur du transport des boues de charbon, les tubes en acier composites à joint droit recouverts d'une couche de céramique de 6 mm d'épaisseur offrent une résistance à l'usure huit fois supérieure à celle des tubes en acier ordinaires.
Quatrièmement, tendances et défis de développement de l’industrie des tuyaux en acier à joint droit soudés à l’arc immergé double face.
Avec les progrès de la fabrication intelligente, les principales entreprises nationales ont numérisé l’intégralité du processus de production de tubes en acier soudés à joint droit. Un système d'exécution de fabrication (MES) mis en œuvre dans une usine permet la surveillance en temps réel de plus de 200 paramètres, y compris le courant de soudage (fluctuation contrôlée dans une plage de ±15 A) et l'énergie d'entrée (18-22 kJ/cm), augmentant ainsi le taux de qualification du produit à 99,92 %. Cependant, l’acier haut de gamme pour pipelines dépend toujours des importations. Par exemple, 80 % des tôles d'acier de qualité X90/X100 proviennent d'entreprises telles que Nippon Steel. Les exigences en matière de protection de l’environnement stimulent également l’innovation technologique. L'application d'une nouvelle génération de flux à faible dégagement de fumée a permis de réduire les concentrations de poussières dans les ateliers de soudage de 15 mg/m³ à 3 mg/m³.
À mesure que la demande de construction de tubes en acier alimentés à l'hydrogène augmente, la recherche et le développement de tubes en acier soudés à joints droits résistants à la fragilisation par l'hydrogène deviendront une priorité. Actuellement, des produits de qualité d'acier L415H fabriqués dans le pays avec un indice de sensibilité à la fissuration induite par l'hydrogène (HIC) de ≤2 % ont été produits à titre d'essai. Cependant, dans le domaine des tubes en acier en haute mer dépassant 1 500 mètres, le défi du contrôle des contraintes résiduelles de soudage dans les tubes en acier à joints droits à parois épaisses (≥ 40 mm) demeure. De la terre à la mer, et de l'énergie conventionnelle à la nouvelle transmission d'énergie, les tubes en acier à joint droit soudés à l'arc submergé double face continuent de démontrer leur valeur fondamentale en tant qu'élément vital de l'industrie. Leur évolution technologique reflète la transformation du secteur manufacturier chinois, passant d'une expansion à grande échelle à une amélioration de la qualité, et annonce les possibilités infinies offertes par l'intégration de nouveaux matériaux et procédés. Dans le contexte de la neutralité carbone, ces tubes en acier à haute résistance et longue durée de vie joueront sans aucun doute un rôle encore plus crucial dans la reconstruction des infrastructures énergétiques mondiales.
