Dans les industries chimiques et pétrolières modernes,tuyaux en acier sans soudureEn tant que matériau fondamental essentiel, les tuyaux assurent la tâche cruciale du transport de fluides à haute température, haute pression et corrosifs. Leur performance est directement liée à la sécurité de fonctionnement et à l'efficacité de production des équipements.
Tout d'abord, les caractéristiques des matériaux et les principaux avantages des tubes en acier sans soudure
Grâce à leur structure monobloc et continue, les tubes en acier sans soudure surpassent nettement les tubes en acier soudés en termes de résistance à la pression et d'étanchéité. Par exemple, les tubes en acier sans soudure destinés aux unités de craquage du pétrole doivent résister à des températures supérieures à 450 °C et à la corrosion par le sulfure d'hydrogène. Ils sont généralement fabriqués en acier allié au chrome-molybdène (comme le 15CrMoG) ou en acier inoxydable austénitique (comme le 0Cr18Ni9). Ces tubes doivent être conformes à la norme GB5310 « Tubes en acier sans soudure pour chaudières haute pression » et présenter une résistance à la traction d'au moins 415 MPa et une limite d'élasticité d'au moins 205 MPa.
Deuxièmement, scénarios d'application typiques et paramètres techniques des tubes en acier sans soudure
1. Unités de raffinage : La conduite de transfert de l’unité de distillation atmosphérique et sous vide utilise des tubes sans soudure de grand diamètre (de 219 mm à 813 mm) et supporte une pression de service jusqu’à 4 MPa. Les séparateurs cycloniques du régénérateur de l’unité de craquage catalytique nécessitent des tubes en acier inoxydable 310S résistant à la chaleur pour supporter l’érosion par les gaz de combustion à 900 °C.
2. Unités de craquage d'éthylène : Les données indiquent que les tubes de la section de convection des fours de craquage sont principalement constitués de tubes HP40Nb coulés par centrifugation, présentant une teneur en chrome-nickel de 25Cr-35Ni et une résistance à la rupture par fluage supérieure à 30 MPa à 1 000 °C. 3. Gazéificateur chimique du charbon : Les tubes d'évacuation des scories d'une certaine marque d'unité de gazéification du charbon doivent présenter une résistance à l'usure et à la corrosion. On utilise souvent des tubes composites bimétalliques, composés d'une couche intérieure en fonte à haute teneur en chrome (HRC ≥ 58) et d'une couche extérieure en acier au carbone sous pression.
Troisièmement : Comparaison des systèmes de normes nationaux et internationaux pour les tubes en acier sans soudure
Dans mon pays, les canalisations pétrochimiques sont principalement conformes aux normes telles que GB/T8163 (transport de fluides) et GB9948 (craquage du pétrole), elles-mêmes alignées sur les normes américaines ASTM A335 et européennes EN10216. Prenons l'exemple des canalisations en acier P91 : les exigences en matière d'énergie d'impact des normes GB5310 et ASME A335 diffèrent sensiblement. La norme nationale exige une énergie d'impact transversale ≥ 40 J (à 20 °C), tandis que la norme américaine exige une énergie d'impact longitudinale ≥ 54 J.
Quatrièmement : Points clés de contrôle de la qualité des tubes en acier sans soudure
1. Processus de fabrication : Les tubes en acier laminés à chaud doivent maintenir une température de laminage finale de 50 °C au-dessus de Ar3 pour éviter le gauchissement ; les tubes étirés à froid nécessitent un recuit intermédiaire pour éliminer l'écrouissage.
2. Techniques d'inspection : Outre les contrôles ultrasoniques classiques, les tubes en acier de grand diamètre et à parois épaisses doivent être inspectés par la méthode TOFD (diffraction du temps de vol) afin de détecter les défauts de délaminage. Les tubes en acier destinés à des applications à haute température doivent subir un test de corrosion intergranulaire (par exemple, selon la méthode GB/T4334E).
3. Installation sur site : La pression d’essai hydraulique doit être 1,5 fois supérieure à la pression de conception, avec un temps de maintien d’au moins 10 minutes. Un projet pétrochimique a démontré qu’une teneur excessive en ions chlorure (> 25 ppm) dans l’eau d’essai provoquait des fissures de corrosion sous contrainte dans les conduites en acier austénitique.
Cinquièmement, les tendances en matière d'innovation technologique et de développement des tubes en acier sans soudure
1. Amélioration des matériaux : Un institut d'ingénierie promeut l'acier inoxydable à grains fins TP347HFG, qui offre une résistance à l'usure supérieure de 20 % à celle du TP347 conventionnel et convient aux conditions de fonctionnement ultra-supercritiques à 700 °C.
2. Technologie composite : Les tubes composites titane/acier, fabriqués par extrusion-extrusion et laminage à chaud, coûtent 60 % moins cher que les tubes en titane pur et sont utilisés avec succès dans les usines d’acide acétique. 3. Surveillance intelligente : Un système de surveillance de la corrosion en ligne, basé sur des capteurs à fibres optiques, permet de détecter précocement les variations d’épaisseur de paroi avec une précision de 0,1 mm. Son application dans une raffinerie a permis d’allonger les cycles de maintenance de trois à cinq ans.
Avec la progression des objectifs de « double bilan carbone », les canalisations en acier destinées aux usines d'hydrogène vert sont confrontées à de nouveaux défis. Les recherches existantes indiquent que les pipelines d'hydrogène nécessitent le développement de nouveaux aciers renforcés par dispersion d'oxydes (ODS), capables de réduire la perméabilité à l'hydrogène d'un facteur 100 par rapport aux aciers traditionnels. Parallèlement, la technologie du jumeau numérique est promue et appliquée tout au long du cycle de vie des pipelines. Grâce à la modélisation 3D, elle fournit des prévisions en temps réel de la durée de vie restante et des données utiles à la maintenance préventive.
Conclusion
L'évolution technologique des tubes en acier sans soudure pour applications pétrochimiques a toujours répondu aux besoins industriels. Du contrôle microstructural en science des matériaux à l'optimisation des performances macroscopiques dans les applications d'ingénierie, chaque détail témoigne du savoir-faire de la fabrication moderne. Grâce aux avancées en matière de transformation profonde et à l'intégration des technologies intelligentes, ce secteur traditionnel connaîtra un renouveau, contribuant ainsi à garantir le fonctionnement sûr et efficace des industries énergétiques et chimiques.
Date de publication : 5 août 2025