Histoire de la fabrication des tubes en acier et recherche sur les processus
Carbon Steel Pipe
Carbon steel pipe starts out by arriving at the pipe mill in the form of either a billet (basically a large solid steel bar) or a coil (imagine a roll of toilet paper made out of steel). Depending on the manufacturing method used by the mill, these billets or coils will be processed to yield the finished end product. We will examine the various manufacturing methods used to make carbon steel pipe, but first let’s look at how the carbon steel got here in the first place.
RAW STEEL MANUFACTURING PROCESS
Humans have been melting iron ore through a process called smelting for thousands of years. Molten or semi-molten iron would be hammered (forged) or poured into their desired shapes and allowed to cool. People quickly discovered that the properties of the finished product (force, ductilité, longevity) could be controlled in many ways; manipulating cooling time and conditions or adding/removing certain media for example. Carbon steel was one such popular derivative of raw iron made by introducing elemental carbon into the smelting process in the form of charcoal. As useful as steel was, it was time and labor intensive to produce, thus making it generally a poor material for mass consumption. In the mid 19th century, the Bessemer process was patented where by molten pig iron (cheaply made and full of high carbon, silicium, and manganese impurities) is subject to blasts of oxygen which oxidize the impurities thus making them simple to remove from the molten steel. This method of removing excess elements was much easier and cheaper than adding alloying elements to iron, and is directly responsible for the industrial revolution and the beginning of the mass production of carbon steel. Today the technology has changed, but the same basic principles of the Bessemer Process are still the backbone for modern raw steel production.
Modern steel mills produce steel by either melting scrap metal or adding coke (pulverized coal with the hydrocarbons removed) to smelted iron ore. The molten metal is subject to a modern derivative of the Bessemer Process to remove undesirable elements, other desirable elements are then added (depending on the final desired properties of the steel), and then the steel is cast and cooled into which ever shape the customers desire. Comme mentionné précédemment, dans le cas de tubes en acier au carbone, ces pièces moulées se présentent généralement sous la forme de bobines ou de billettes..
IL EST TEMPS DE FAIRE LE TUYAU
Les billettes et les bobines sont livrées à la tuberie prêtes à être transformées en tubes en acier au carbone.. En fonction des capacités de la tuberie et de l'utilisation finale du produit final, les moulages seront transformés en tuyaux au moyen de quatre méthodes de fabrication distinctes; sans couture, soudure par résistance électrique (Restes explosifs de guerre), double soudure à l'arc submergé (DSW), ou soudure en spirale.
TUYAU EN ACIER AU CARBONE SANS SOUDURE
Le tuyau en acier au carbone sans soudure a, comme son nom l'indique, pas de soudure longitudinale. C'est, en substance, une pièce d'acier solide et homogène. Une billette solide est simplement chauffée puis étirée sur une série de mandrins jusqu'à ce que le tuyau atteigne le diamètre et l'épaisseur de paroi souhaités.. Généralement, les tuyaux en acier au carbone sans soudure de quatorze pouces et plus de diamètre sont roulés à partir de coques qui élargissent le diamètre et réduisent la paroi jusqu'à ce que les dimensions souhaitées soient atteintes.. Les tailles inférieures à quatorze pouces de diamètre sont généralement réduites par étirement, le diamètre étant progressivement réduit et la paroi relativement augmentée via une série de rouleaux.. Il existe également un procédé de formage à froid pour la production de tubes sans soudure., mais ces procédés de fabrication sont généralement réservés à différents alliages. Étant donné qu'il n'y a pas de couture, les tuyaux en acier au carbone sans soudure sont généralement utilisés dans les applications à haute pression. Les spécifications communes sans couture incluent; API5LB, A106, A333
SOUDURE PAR RÉSISTANCE ÉLECTRIQUE (Restes explosifs de guerre)
Les premiers producteurs de tuyaux en acier au carbone utilisaient une méthode de fabrication appelée soudage bout à bout.. Le processus de soudage bout à bout était assez élémentaire dans le sens où il roulait simplement un morceau de tôle d'acier chauffée sous forme tubulaire et créait une soudure longitudinale par compression et chaleur directe.. Dans 1922 la Fetz Moon Tube Company a institué la première ligne de soudure continue où des bobines d'acier enroulées (encore, imaginez un rouleau de papier toilette en acier) pourrait être déroulé, nivelé, et alimentait en continu une ligne de rouleaux qui plieraient lentement l'acier pour finalement lui donner une forme jusqu'à un point où les extrémités pourraient être soudées bout à bout.. Quand le moulin arrivait au bout d'une bobine, ils pourraient simplement le souder au début de la bobine suivante avec peu d'interruption de la production. Alors que l'industrie exigeait des tolérances plus strictes et de meilleures soudures, le processus continu de soudage bout à bout a cédé la place au soudage par résistance électrique (Restes explosifs de guerre). Les restes explosifs des guerres sont assez similaires au processus de soudage continu dans le sens où les bobines d'acier sont nivelées et alimentées sur une ligne de rouleaux de formage., mais c'est là que s'arrêtent les similitudes. Pendant le processus ERW, les bobines déroulées (peler) ne sont pas chauffés et la soudure longitudinale est réalisée au moyen d'un courant électrique. La soudure est ensuite inspectée électroniquement pour déceler les défauts, normalisé afin de maintenir la cohérence avec le reste de l'acier, et refroidi. À ce stade, le tuyau est parfois redimensionné puis coupé., recouvert, et/ou testé pour répondre aux spécifications souhaitées. Les tuyaux ERW respectent généralement des tolérances beaucoup plus strictes et maintiennent la cohérence de la surface et des parois bien plus que les tuyaux en acier au carbone sans soudure.. Les spécifications courantes des REG incluent; API5LB, A53, et A500
SOUDURE À DOUBLE ARC SUBMERGÉ (DSW)
La soudure double arc submergé (DSW) process is similar to that of the ERW process in that coils of carbon steel are unrolled in a continuous ribbon. As the DSAW method of manufacturing is typically used for larger diameter pipe, the method of roll forming the skelp is similar to but not exactly like that of ERW. DSAW pipe is typically either pyramid rolled (three angled OD rolls in the shape of a pyramid form the pipe) or rolled using the U-O-E process (skelp is first subject to a “U” shaped press, followed by a “Ô” shaped press). The most prominent difference between ERW and DSAW carbon steel pipe is the longitudinal weld. The DSAW arc weld is submerged in a flux media to keep the weld from being exposed to ambient contaminants. Aussi, both the OD and the ID of the pipe is welded, généralement à des moments différents, créant une situation dans laquelle une soudure consomme l'autre, créant ainsi une soudure de meilleure qualité. Le tuyau en acier au carbone DSAW se distingue facilement en raison de son cordon de soudure ID et OD proéminent et cohérent.. Les spécifications DSAW courantes incluent; API5l, A252, et A139.
SOUDURE EN SPIRALE
La méthode de fabrication la plus facilement reconnaissable pour les tuyaux en acier au carbone est la soudure en spirale.. Dans ce processus, la soudure est créée exactement de la même manière que celle du DSAW., seul le cordon de soudure prend une apparence hélicoïdale ou en spirale en raison de la façon dont le skkelp est enroulé pour se former. Tout comme dans le cas des processus ERW et DSAW, un ruban continu de varech est nivelé et envoyé à travers une série de rouleaux pour former. Dans le cas du processus de soudage en spirale, un simple pliage à trois rouleaux est typique et permet ainsi un soudage plus rapide., plus efficace, et un processus de fabrication moins coûteux. Le processus de soudage en spirale permet également au laminoir de laminer une gamme de tailles beaucoup plus large que les laminoirs DSAW ou ERW.. Aussi, en raison de sa symétrie axiale, le tuyau en acier au carbone soudé en spirale a une capacité inhérente à maintenir sa rectitude. Les spécifications courantes de soudure en spirale incluent; API5LB et A252. Contactez-nous pour votre prochain projet de tuyaux en acier au carbone.
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