Première étape : le processus de soudage
En ce qui concerne le procédé de soudage, les méthodes de soudage detuyaux en acier spiralésLes tubes en acier à joint droit sont identiques, mais ils comportent inévitablement de nombreuses soudures en forme de T, ce qui augmente considérablement la probabilité de défauts de soudure. De plus, les résidus de soudure au niveau des soudures en forme de 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.
Les tubes en acier spiralés sont soudés à partir de plaques d'acier 16Mn. Le 16Mn est une ancienne désignation nationale. Il est désormais classé comme acier de construction faiblement allié à haute résistance. La désignation actuelle est Q345, mais l'acier Q345 est une ancienne désignation pour les aciers 12MnV, 14MnNb et 18Nb, ainsi que pour les aciers 16MnRE et 16Mn, et ne remplace pas simplement l'acier 16Mn. En termes de composition chimique, le 16Mn et le Q345 sont également différents. Plus important encore, il existe d'importantes différences d'épaisseur entre les deux aciers, en fonction de leurs limites d'élasticité respectives, 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. Conformément à la nouvelle réglementation relative au soudage à l'arc submergé des tubes en acier, chaque soudure doit comporter un point d'amorçage et un point d'extinction de l'arc. Cependant, chaque tuyau en acier à joint droit ne peut pas satisfaire à cette condition lors du soudage du joint circonférentiel, il peut donc y avoir davantage de défauts de soudure au point d'extinction de l'arc.
Deuxièmement : Sous pression
La contrainte admissible est recalculée en fonction de l'épaisseur du matériau. La composition de l'acier Q345 est identique à celle de l'acier 16Mn. La différence réside dans l'ajout de traces d'éléments d'alliage : vanadium (V), titane (Ti) et niobium (Nb). Ces éléments, même en faible quantité, affinent le grain, améliorent la ténacité et, par conséquent, les propriétés mécaniques globales de l'acier. C'est précisément grâce à cela 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 à basse température, ce que ce dernier ne permet pas. 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 présente une résistance mécanique garantie à la sortie d'usine, sans aucune exigence particulière quant à sa composition. Autrement dit, lorsqu'un tube en acier conforme aux spécifications est soumis à une pression interne, deux contraintes principales apparaissent généralement sur sa paroi : la contrainte radiale δr et la contrainte axiale δa. La contrainte résultante δ au niveau de la soudure est donnée par la formule suivante : δ = δr + δa, où α représente l'angle d'hélice de la soudure du tube en acier spiralé. Cet angle d'hélice étant généralement de α degrés, la contrainte résultante au niveau de la soudure spiralée correspond à la contrainte principale d'un tube en acier à joint droit. À pression de service égale, l'épaisseur de paroi des tubes soudés en spirale de même diamètre peut être réduite par rapport à celle des tubes en acier à joint droit.
La résistance mécanique est sélectionnée directement, sans traitement thermique. Q345 signifie que la limite d'élasticité de ce matériau peut atteindre 345 MPa.
Date de publication : 28 septembre 2023