Le tube en acier inoxydable est couramment utilisé dans des applications où une résistance élevée à la corrosion, des coûts d’entretien réduits et la polyvalence font partie des exigences. Aujourd’hui, plusieurs normes sont en place pour garantir une utilisation appropriée et la fabrication de différents grades de tubes en acier inoxydable.
Les deux principales catégories de tubes en acier inoxydable
- Les tubes soudés en acier inoxydable
Ces aciers inoxydables nécessitent que les alliages soient fondus selon certaines spécifications. Ces spécifications dépendent à leur tour du grade ainsi que de l’utilisation prévue. Les bandes d’acier inoxydable (à partir desquelles le tube sera finalement formé) sont produites soit par bobinage à chaud, soit par bobinage à froid.
Les tubes fabriqués à partir d’acier inoxydable formé à froid auront en fin de compte de fortes caractéristiques mécaniques et une finition de surface lisse. De plus, ces types de tubes offriront également des tolérances plus étroites par rapport aux tubes en acier inoxydable fabriqués à partir de bobines formées à chaud.
Notez cependant que le processus de soudage pour les bobines laminées à chaud et à froid est le même. Le processus est le suivant :
- Les bobines sont d’abord séparées en largeurs désignées, puis soumises à des processus de formage.
- Pour sceller les coutures de chaque tube en acier formé, des rouleaux de soudage sont utilisés. Ces rouleaux aident également à prévenir les déchirures pendant les processus de soudage.
- Une fois la soudure terminée, l’étape suivante consiste à conditionner le cordon de soudure. Le laminage de la soudure est couramment utilisé pour les parois de tube plus épaisses, tandis que les parois de tube plus fines nécessitent un forgeage de la soudure.
- Le dimensionnement intervient à présent. Cela implique que le tube réponde aux exigences préétablies en termes de diamètre, de rectitude et de circularité.
- Le tube est ensuite coupé à la longueur souhaitée, souvent appelée étape de coupe. Ici, le tube est coupé pour répondre aux exigences de longueur en utilisant plusieurs processus, les processus de coupe les plus courants étant la coupe à la cisaille et la coupe abrasive.
- Les tubes en acier inoxydable sans soudure
Lorsque le soudage n’est pas appliqué, les tubes en acier inoxydable sans soudure sont fabriqués en utilisant des techniques de perçage, d’extrusion ou de forage à l’écouvillon.
- Le perçage : Ce processus n’est pas efficace pour les barres contenant plus de 12 % de chrome. Il consiste à percer des trous dans une barre en acier inoxydable. Une fois les trous percés, la barre est laminée et chauffée, ce qui lui permet de prendre une forme tubulaire.
- L’extrusion : Ce processus consiste à alimenter une barre en acier inoxydable dans un moule tubulaire. Il s’agit d’une méthode couramment utilisée pour les tubes en acier inoxydable sans soudure car elle ne fait pas de distinction en fonction de la composition métallique (comme c’est le cas avec le perçage) et produit des tubes de manière efficace qui répondent à certaines exigences prédéterminées.
- Le forage à l’écouvillon : Capable de produire des tubes en acier inoxydable de la plus haute qualité, ce processus consiste à insérer une barre ronde dans un foret droit à rainure. Il s’agit cependant d’une méthode plus coûteuse, mais le tube obtenu dépasse généralement les tubes fabriqués selon d’autres processus.
Dans les cas où les tubes ont une composition rare ou une dimension peu courante, des processus de formage à froid peuvent être utilisés. Des exemples de cela sont l’étirage à froid et le laminage à froid.
L’étirage à froid est un procédé utilisé pour réduire l’épaisseur de paroi globale du tube, tandis que le laminage à froid implique l’utilisation d’une filière pour modifier la forme du tube.
Vous pouvez en savoir plus sur le soudage de l’acier inoxydable en visitant notre page sur le soudage TIG de l’acier inoxydable.
Tailles fractionnaires des tubes en acier inoxydable
Note : Les chiffres sont arrondis au chiffre décimal le plus proche.
Pliage des tubes en acier inoxydable
Dans le pliage de tubes, l’objectif commun est de former un pli rond et régulier. Le pliage est un processus relativement simple à réaliser si le tube a une épaisseur de paroi importante et est plié à un grand rayon.
La détermination de l’épaisseur de paroi importante ou mince est déterminée par le facteur de paroi. Ce calcul compare l’épaisseur de paroi du tube à son diamètre extérieur de paroi de la manière suivante :
- Facteur de paroi = Diamètre extérieur du tube ÷ Épaisseur de paroi du tube
Dans les cas où le facteur de paroi est supérieur à 30, le tube sera classé comme un tube à paroi mince. Pour déterminer le degré de pliage, le calcul suivant est appliqué :
- Degré de pliage = Rayon de courbure de l’axe médian ÷ Diamètre extérieur du tube
Ces deux calculs sont cruciaux pour déterminer la gravité du pliage. Avec de petits diamètres de tube ayant des parois épaisses, peu ou pas de support intérieur n’est nécessaire pendant le processus de pliage, mais à mesure que le diamètre du tube augmente, le tube lui-même devient plus fragile.
Dans les cas où les parois des tubes sont plus minces et où un rayon de courbure serré est nécessaire, une déformation due au pliage peut se produire. L’utilisation de mandrins devient alors nécessaire.
Des facteurs importants à prendre en compte lors du pliage des tubes sont :
- La ductilité
- Le durcissement du travail
- Le rappel élastique
Ductilité
La mesure de la ductilité de tout matériau est son allongement à la rupture. En ce qui concerne le pliage des tubes, ces valeurs d’allongement détermineront dans quels rayons les tubes peuvent être pliés. Les matériaux ayant une plus grande ductilité (comme les aciers inoxydables austénitiques) peuvent être pliés dans des rayons plus étroits.
Durcissement du travail
Les aciers austénitiques, en plus d’avoir une excellente ductilité, ont également une tendance au durcissement du travail. Dans le pliage des tubes, cette tendance signifie qu’une puissance supplémentaire est nécessaire pour réaliser le pli. Par exemple, l’acier inoxydable austénitique a besoin d’environ 50 % de puissance en plus pour réaliser un pli par rapport à l’acier au carbone.
Rappel élastique
L’acier inoxydable a un rappel élastique plus élevé que l’acier au carbone. Normalement, le rappel élastique est proportionnel à la limite d’élasticité plus la résistance à la traction.
Dans les aciers inoxydables austénitiques, les éléments de stabilisation ainsi que la teneur en carbone supérieure signifient que les propriétés de formage pour les grades 321 et 347 sont moins favorables que celles du grade 304.
Note sur le pliage des tubes en acier inoxydable rectangulaires et carrés : Dans les cas où un tube rectangulaire est plié, moins de déformation se produit lorsqu’il est plié “dans le sens dur”.
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Lectures complémentaires suggérées :
- Les grades d’acier inoxydable
- Le processus de fabrication de l’acier inoxydable
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- Le soudage TIG de l’acier inoxydable
- Les tolérances dans la fabrication de l’acier inoxydable
