Types de tubes en acier : tout ce que vous devez savoir sur leur fabrication, leurs matériaux, leurs formes et leurs applications

Les tubes d’acier sont des composants fondamentaux dans le monde moderne. Des bâtiments où nous travaillons aux canalisations qui acheminent l’eau à nos foyers, les tubes d’acier font partie de notre vie quotidienne, bien qu’ils passent souvent inaperçus. Dans cet article, nous explorerons les différents types de tubes d’acier, comment ils sont fabriqués et leurs multiples applications.

Comment sont fabriqués les tubes d’acier ?

La fabrication des tubes d’acier se divise principalement en deux méthodes principales : tubes sans soudure et tubes soudés. Chacune offre des avantages spécifiques en fonction de l’application finale.

Tubes sans soudure : résistance uniforme

Les tubes sans soudure sont fabriqués à partir d’un bloc solide d’acier, sans aucune couture longitudinale. Cela leur donne une résistance uniforme sur toute la circonférence, ce qui est particulièrement important pour les applications à haute pression.

Le procédé Mannesmann est le plus connu : il utilise deux cylindres rotatifs inclinés et un mandrin central qui crée l’orifice à mesure que le matériau avance. Le résultat est un tube d’excellente qualité et de résistance uniforme, idéal pour l’industrie pétrolière, les applications à haute pression et le secteur nucléaire.

Il existe également d’autres méthodes, comme l’extrusion à chaud, dans laquelle un lingot chauffé est poussé à travers une matrice. Ce processus fournit une structure de grain raffinée parfaite pour les tubes de petit diamètre utilisés dans les échangeurs de chaleur et les systèmes hydrauliques.

Pour les applications de précision maximale, les procédés de laminage Pilger et d’étirage à froid permettent d’obtenir des tubes à parois minces avec des tolérances dimensionnelles extrêmement précises, cruciales pour les industries aérospatiale, médicale et d’instrumentation.

Tubes soudés : polyvalence et économie

Les tubes soudés sont fabriqués en formant une tôle d’acier plate en forme tubulaire et en soudant les bords. Cette méthode permet une production plus économique et flexible.

Le soudage par résistance électrique (ERW) est très courant pour les tubes de diamètre moyen. La tôle est formée en forme circulaire et soudée au moyen de courant électrique, créant une jonction par fusion sans matériau additionnel. Ces tubes sont largement utilisés dans la distribution domestique d’eau et de gaz.

Pour les diamètres plus grands, le soudage à l’arc submergé (SAW) utilise un flux granulaire qui protège l’arc électrique, permettant des soudures longitudinales ou hélicoïdales. Ces tuyaux sont essentiels pour les oléoducs, les gazoducs et les grandes conduites d’eau.

Les technologies modernes, comme le soudage par laser ou par plasma, offrent des soudures de haute précision avec une distorsion thermique minimale, idéales pour les composants aérospatiaux, les instruments médicaux et les applications où la qualité maximale est requise.

Quels types d’acier sont utilisés ?

La composition chimique de l’acier détermine en grande partie les propriétés et les applications des tuyaux.

Acier au carbone : le plus polyvalent

Les aciers au carbone sont les plus utilisés en raison de leur polyvalence et de leur coût raisonnable. Avec une teneur variable en carbone (0,05-0,60 %), ils offrent de bonnes propriétés mécaniques pour de multiples applications.

Les aciers à faible teneur en carbone offrent une excellente soudabilité et formabilité, idéales pour les conduites d’eau et de gaz. Les aciers à teneur moyenne et élevée en carbone offrent une plus grande résistance mécanique et sont utilisés dans les composants qui requièrent durabilité et résistance à l’usure.

Malgré leurs bonnes propriétés mécaniques, ces aciers ont des limitations en termes de résistance à la corrosion, c’est pourquoi ils nécessitent souvent des revêtements protecteurs.

Aciers alliés : propriétés améliorées

Les aciers alliés incorporent des éléments comme le chrome, le nickel, le molybdène ou le vanadium pour améliorer des propriétés spécifiques. Les aciers à haute résistance et faible alliage (HSLA) contiennent de petites additions de ces éléments, ce qui offre une plus grande résistance mécanique tout en maintenant une bonne soudabilité.

Les aciers au chrome-molybdène présentent une excellente résistance au fluage à hautes températures, c’est pourquoi ils sont utilisés dans les raffineries et les usines pétrochimiques. Bien qu’ils offrent de meilleures performances que les aciers au carbone, leur coût est plus élevé.

Aciers inoxydables : résistance à la corrosion

Les aciers inoxydables, avec une haute teneur en chrome (minimum 10,5 %), forment une couche d’oxyde passive qui fournit une excellente résistance à la corrosion. Il existe plusieurs types :

Les aciers austénitiques (comme le 304 et le 316) contiennent du chrome et du nickel, ce qui leur confère une excellente résistance à la corrosion et ductilité. Ils sont largement utilisés dans les industries alimentaire, pharmaceutique et chimique. Dans cet article, nous en parlons.

Les aciers ferritiques et martensitiques ont différentes teneurs en chrome et carbone, ce qui leur confère des propriétés spécifiques pour des applications comme les systèmes d’échappement d’automobiles ou les composants qui requièrent une grande dureté.

Les aciers duplex combinent les propriétés des aciers austénitiques et ferritiques, offrant une excellente résistance à la corrosion et une haute résistance mécanique, idéale pour les environnements marins et pétrochimiques.

Aciers résistants à la chaleur

Pour les applications à haute température, les aciers spéciaux résistants à la chaleur maintiennent leurs propriétés mécaniques et leur résistance à la corrosion au-dessus de 550 °C. Ils sont utilisés dans les fours industriels, les raffineries et la génération d’énergie, où les conditions sont extrêmement exigeantes.

Quelles formes ont les tubes d’acier ?

La géométrie des tubes d’acier varie selon l’application spécifique.

Tubes ronds : les plus communs

Les tubes à section transversale circulaire sont les plus communs car ils distribuent les tensions internes de manière uniforme, offrant une excellente résistance à la pression. Leur efficacité hydraulique les rend idéaux pour le transport de fluides.

Concrètement, ils sont utilisés dans les conduites d’eau, de gaz et de pétrole, dans l’industrie chimique et dans les systèmes de chauffage et de refroidissement. Ils ont également des applications structurelles, comme les piliers, les échafaudages et les composants mécaniques.

Tubes carrés et rectangulaires : idéaux pour les structures

Les tubes à section carrée et rectangulaire (également connus sous le nom de profilés tubulaires) offrent des surfaces planes qui facilitent les connexions et le montage.
Ils présentent un excellent rapport résistance-poids, ce qui en fait des composants idéaux pour les structures métalliques, les châssis de véhicules, la machinerie agricole et les meubles métalliques. Leur géométrie facilite les jonctions soudées et permet la création de structures modulaires efficientes.

Profils spéciaux : solutions personnalisées

Il existe également des profils ovales, hexagonaux, triangulaires ou de formes personnalisées pour des applications spécifiques. Les tubes ovales, par exemple, combinent les avantages des tubes ronds et rectangulaires, et sont utilisés dans les systèmes d’échappement d’automobiles et les rampes.
Les profils avec des ailettes externes ou internes maximisent la surface de contact pour l’échange de chaleur. D’autres profils asymétriques ou multicellulaires résolvent des besoins particuliers dans des secteurs comme l’automobile ou l’aérospatial.

Comment protège-t-on les tubes d’acier ?

Les revêtements sont essentiels pour protéger les tubes d’acier contre la corrosion et autres formes de dégradation.

Galvanisation : protection sacrificielle

La galvanisation consiste à appliquer une couche de zinc qui protège l’acier à travers deux mécanismes : elle agit comme barrière physique et fournit une protection cathodique (le zinc se corrode préférentiellement pour protéger l’acier sous-jacent).

La galvanisation à chaud est la méthode la plus commune, car elle fournit des revêtements durables entre 45 et 200 micromètres. Les tuyaux galvanisés sont utilisés dans les systèmes de distribution d’eau, la protection contre les incendies, les infrastructures agricoles et la construction en général. Dans cet article, nous parlons de ce qu’est la galvanisation.

Peintures et revêtements époxy : polyvalence

Les peintures et les époxys offrent des solutions hautement personnalisables pour des besoins spécifiques. Les peintures conventionnelles fournissent une protection basique, tandis que les systèmes de haute performance avec des primaires riches en zinc et des couches supérieures de polyuréthane offrent une durabilité exceptionnelle.

L’époxy à liaison par fusion (FBE) est appliqué électrostatiquement au tuyau préchauffé, créant un revêtement continu avec une excellente adhésion et résistance chimique. Il est largement utilisé dans les oléoducs, les gazoducs et les systèmes d’eau municipaux.

Revêtements plastiques et élastomères : protection maximale

Le polyéthylène, le polypropylène et autres revêtements plastiques offrent une excellente résistance chimique et isolation électrique. Les systèmes à trois couches (époxy + adhésif + polyéthylène) fournissent une protection exceptionnelle pour les tuyaux enterrés.
Le caoutchouc naturel et synthétique est principalement utilisé comme revêtement intérieur des tuyaux qui transportent des matériaux abrasifs ou corrosifs. Les revêtements en polyuréthane combinent résistance à l’abrasion et flexibilité, ce qui les rend idéaux pour transporter des boues de mine et autres fluides abrasifs.

Quelles sont les principales applications des tuyaux d’acier ?

Les tuyaux d’acier sont des composants polyvalents avec des applications dans de nombreux secteurs.

Applications structurelles

Dans la construction, les profilés tubulaires sont utilisés comme colonnes, poutres et structures de support. Leur rapport résistance-poids élevé les rend idéaux pour les stades, les bâtiments industriels, les ponts et les bâtiments de grande hauteur.

Les tuyaux structurels s’appliquent également aux échafaudages, aux barrières de sécurité routière, aux tours de transmission et aux structures temporaires, où leur résistance et facilité de montage sont des avantages clés.

Transport de fluides

Le transport d’eau potable, résiduaire et industrielle utilise largement des tubes d’acier avec des revêtements adaptés à chaque application. Les systèmes municipaux de distribution d’eau, les réseaux de protection contre les incendies et les infrastructures d’irrigation dépendent des tubes d’acier pour leur durabilité et sécurité.

Dans l’industrie, les tubes d’acier transportent tout type de fluides de process, des aliments aux produits chimiques corrosifs, s’adaptant aux besoins spécifiques de chaque secteur.

Échangeurs de chaleur

Les tuyaux pour échangeurs de chaleur requièrent une précision dimensionnelle et de bonnes propriétés de transmission thermique. Les tubes de chaudière fonctionnent à hautes températures et pressions, ce qui nécessite des matériaux particulièrement résistants.

Les échangeurs à calandre et tubes utilisent des faisceaux de tubes précis pour transférer la chaleur entre différents fluides, tandis que les tubes à ailettes maximisent la surface de contact dans les applications de refroidissement par air.

Industrie du pétrole et du gaz

Les pipelines de pétrole et de gaz utilisent des tubes d’acier à haute résistance avec des revêtements spéciaux pour le transport d’hydrocarbures à longue distance. Ces tuyaux doivent supporter des hautes pressions, des variations de température et des conditions environnementales adverses.

Dans l’exploration et la production, les tuyaux OCTG (Oil Country Tubular Goods) comme les tubes de revêtement, de production et de forage sont des composants critiques pour la construction et l’opération de puits pétroliers.

Industrie automobile

Le secteur automobile utilise des tubes d’acier de précision pour de multiples composants : systèmes d’échappement, lignes de carburant, éléments structurels du châssis, systèmes de freins et composants hydrauliques.

Les avancées en aciers à haute résistance ont permis de réduire le poids des véhicules tout en maintenant la sécurité, ce qui contribue à l’efficacité énergétique et à la réduction des émissions.

Conclusion

Les tubes d’acier représentent un composant fondamental de l’infrastructure moderne. La diversité des méthodes de fabrication, compositions chimiques, géométries, revêtements et applications démontre leur polyvalence et importance dans tous les secteurs industriels.

Chez Ferros Planes, en tant qu’experts dans la fabrication de tubes d’acier, nous comprenons cette réalité. Notre spécialisation dans les tubes de précision et les tubes galvanisés selon les normes EN10305-3 et EN10305-5 nous permet d’offrir des solutions adaptées à une large gamme d’applications industrielles. Nos processus de fabrication par soudage à haute fréquence garantissent des produits avec une précision dimensionnelle et des finitions de surface de haute qualité, qu’ils soient décapés, laminés à froid ou galvanisés (Sendzimir ou Zinc-Magnésium).

Notre offre inclut des tubes de section ronde, carrée et rectangulaire dans des dimensions allant de 10 à 76 mm de diamètre, avec des épaisseurs de 0,7 à 2,5 mm, couvrant ainsi les besoins de secteurs aussi divers que l’automobile, l’énergie solaire, la logistique, le mobilier ou la construction de serres et de fermetures métalliques. De plus, nous complétons la fabrication avec des services à valeur ajoutée comme la découpe laser, la coupe sur mesure et le formage des extrémités.

À mesure que les défis d’ingénierie deviennent plus complexes et les exigences de performance plus exigeantes, chez Ferros Planes, nous continuons à évoluer avec les dernières technologies pour offrir des solutions spécifiques pour chaque application. Cela inclut des tubes de haute précision pour composants automobiles jusqu’aux tubes galvanisés avec haute résistance à la corrosion pour structures solaires.

Connaître les différents types et caractéristiques des tubes d’acier, comme nous l’avons vu dans cet article, permet aux professionnels du secteur de sélectionner la solution optimale pour chaque projet. Chez Ferros Planes, nous nous engageons à fournir ces produits avec la plus haute qualité, garantissant la durabilité, la sécurité et l’efficacité dans toutes les applications de nos clients.