Quelle est la différence entre un tuyau en acier à joint droit et un tuyau en acier spiralé ?

Première étape : le processus de soudage
En ce qui concerne le procédé de soudage, la méthode de soudage detuyau en acier spiraléLe tube en acier à joint droit présente les mêmes caractéristiques, mais il comporte inévitablement de nombreuses soudures en T, ce qui augmente considérablement la probabilité de défauts de soudure. De plus, les résidus de soudure au niveau de ces soudures en T sont soumis à des contraintes importantes, et le métal d'apport se trouve souvent dans un état de contrainte tridimensionnel, ce qui accroît le risque de fissures. Le tube en acier spiralé est soudé à partir d'une plaque d'acier 16Mn. Le 16Mn correspond à l'ancienne norme nationale. Il est désormais classé comme acier de construction faiblement allié à haute résistance. La nuance actuelle est appelée Q345, mais l'acier Q345 englobe d'anciens aciers tels que le 12MnV, le 14MnNb, le 18Nb, le 16MnRE et le 16Mn, et ne remplace pas simplement l'acier 16Mn. La composition chimique du 16Mn et du Q345 est également différente. Plus important encore, l'épaisseur des deux tôles d'acier varie considérablement en fonction de leur limite d'élasticité, ce qui entraîne inévitablement des variations de la contrainte admissible pour des matériaux d'épaisseurs données. Par conséquent, il est inapproprié d'appliquer directement la contrainte admissible de l'acier 16Mn à l'acier Q345. En effet, selon la nouvelle réglementation relative au soudage à l'arc submergé, chaque soudure doit comporter un point d'amorçage et un point d'extinction de l'arc. Or, lors du soudage d'un tube en acier à joint droit sur un tube à joint circulaire, cette condition ne peut être respectée, ce qui risque d'entraîner davantage de défauts de soudure au niveau de l'extinction de l'arc.

Deuxièmement : sous pression
La contrainte admissible est recalculée en fonction de l'épaisseur de la tôle d'acier. La composition de l'acier Q345 est identique à celle de l'acier 16Mn, à la différence près qu'il contient des traces d'éléments d'alliage tels que le vanadium (V), le titane (Ti) et le niobium (Nb). Ces éléments, même en faible quantité, permettent d'affiner le grain, d'améliorer la ténacité et, par conséquent, les propriétés mécaniques globales de l'acier. C'est également grâce à eux que l'épaisseur des tôles peut être augmentée. Ainsi, les propriétés mécaniques globales de l'acier Q345 sont supérieures à celles de l'acier 16Mn, notamment en raison de ses performances à basse température, contrairement à ce dernier. La contrainte admissible de l'acier Q345 est légèrement supérieure à celle de l'acier 16Mn. Sa teneur en carbone est inférieure ou égale à 0,2 %. Ce type d'acier garantit sa résistance mécanique dès sa sortie d'usine et ne nécessite aucune modification de sa composition. Autrement dit, lorsqu'un tube en acier, conforme aux spécifications de conception, est soumis à une pression interne, deux contraintes principales apparaissent généralement sur sa paroi : la contrainte radiale δ_r et la contrainte axiale δ_a. La contrainte résultante δ_s au niveau de la soudure est donnée par δ_s = δ_s + δ_a, où α représente l'angle d'hélice de la soudure du tube en acier spiralé. Cet angle étant généralement de 100°, la contrainte résultante au niveau de la soudure spiralée correspond à la contrainte principale du tube en acier à joint droit. À pression de service égale, l'épaisseur de paroi d'un tube soudé spiralé, de même diamètre, peut être réduite par rapport à celle d'un tube en acier à joint droit. La résistance mécanique est sélectionnée directement, sans traitement thermique. L'appellation Q345 signifie que la limite d'élasticité du matériau peut atteindre 345 MPa.