Le tuyau composite en acier inoxydable doublé est un tuyau bimétallique constitué d'un tuyau de base en acier au carbone et revêtu par laminage d'une couche interne en acier inoxydable, grâce à des procédés tels que la réduction de diamètre, l'expansion à froid, la déflagration ou le brasage. Il répond aux normes CJ/T192-2004 et CJ/T192-2017. La couche extérieure est fabriquée en tuyau d'acier galvanisé à chaud par trempage, en tuyau d'acier sans soudure ou en tuyau soudé en spirale, tandis que la couche intérieure est en acier inoxydable austénitique tel que 304 ou 316L. Les tailles disponibles varient de DN15 à DN1800. Ce produit convient pour l'eau froide, l'eau chaude, l'alimentation en eau incendie, ainsi que pour le transport pétrochimique, pharmaceutique, alimentaire et de gaz naturel. Il a été utilisé dans des projets clés tels que le Centre international d'exposition de Hangzhou du G20 et le Projet des Trois Gorges.

Ce tuyau combine la résistance à la corrosion de l'acier inoxydable avec la haute résistance de l'acier au carbone. La réduction mécanique du diamètre et le revêtement hydrostatique garantissent une adhérence d'au moins 0,2 MPa. Les méthodes de raccordement incluent la soudure, le filetage, les brides et les raccords rainurés. La soudure doit être réalisée en couches avec des électrodes A302 (E309), avec une hauteur excédentaire minimale de 1,5 mm. Les inspections comprennent des essais hydrauliques, des essais de déformation plane et des essais par courants de Foucault. Le traitement anticorrosion de la couche externe respecte les normes de décapage de rouille Sa2.5, tandis que les propriétés sanitaires de la couche interne répondent aux exigences GB/T17219. L'entreprise est équipée de détecteurs de défauts par courants de Foucault pour tubes bimétalliques ainsi que d'autres équipements, avec une capacité de production annuelle de 200 000 tonnes. La société est certifiée ISO9001 pour son système de gestion de la qualité.

Avantages

1. Aucun écaillage, aucun nodule, et résistance à la corrosion.

Le tuyau en acier inoxydable à paroi mince est composite à l'intérieur du tuyau en acier. Le tuyau en acier inoxydable est fabriqué en 0Cr18Ni9 (AISI304 selon la norme américaine), comme spécifié dans « GB12771-2000 Tuyaux en acier inoxydable soudés pour le transport de fluides ». Étant donné que l'acier contient 18 % de chrome, un film très mince d'oxyde de chrome se forme sur la paroi interne du tuyau pendant son utilisation. Ce film empêche toute oxydation supplémentaire, ce qui confère à l'acier inoxydable sa forte résistance à la corrosion. Il résiste ainsi à la corrosion causée par l'eau et l'air, ainsi qu'à des acides et bases faibles. L'épaisseur des tuyaux composites doublés d'acier inoxydable varie de 0,4 à 1,2 mm, tandis que le revêtement de zinc des tuyaux en acier galvanisé n'est que de 0,07 mm, soit une différence d'épaisseur allant de 5,7 à 17 fois. De plus, l'acier inoxydable offre une résistance supérieure à la corrosion et une densité supérieures comparées au revêtement de zinc des tuyaux en acier galvanisé. Ainsi, lors de l'utilisation, il n'y a aucun risque que des incrustations ou des nodules se forment sur la paroi interne en raison de la rouille, ce qui pourrait réduire la section intérieure du tuyau.

Le tuyau en acier extérieur des tubes composites doublés d'acier inoxydable est un tuyau en acier soudé fabriqué conformément à la norme GB/T3091-2001, Tuyaux en acier soudés pour le transport de fluides à basse pression ; un tuyau en acier sans soudure produit selon la norme GB/T8163-1999, Tuyaux en acier sans soudure pour le transport de fluides ; ou encore un tuyau soudé en spirale fabriqué conformément à la norme SY/T5037-2000, Tuyaux en acier soudés par arc submergé en spirale. Le tuyau en acier extérieur des tubes composites doublés d'acier inoxydable utilisés pour le transport du pétrole et du gaz naturel est fabriqué selon la norme GB/T9711-1997, Conditions techniques de livraison pour les tubes en acier destinés à l'industrie pétrolière et gazière. La résistance à la traction des tuyaux en acier soudés ou sans soudure doit être d'au moins 335 MPa, et l'allongement doit être d'au moins 15 %. Le tuyau en acier extérieur des tubes composites en acier inoxydable doublés pour le transport du gaz naturel et du pétrole doit présenter un allongement de 25 %. Tous les tuyaux doivent subir un test de pression hydraulique dépassant 3,0 MPa et réussir les tests requis de pliage ou d'aplatissement. Les pipelines de gaz et de pétrole fabriqués conformément à la norme GB9711 doivent également passer des essais de ténacité au moment de la rupture, d'examen métallographique, d'essai de traction ainsi que d'un test de résistance à haute pression. L'ajout d'un tuyau en acier inoxydable à l'acier extérieur augmente l'épaisseur et la résistance globales de la paroi, ce qui le rend adapté non seulement au transport civil d'eau et de gaz, mais aussi au transport de fluides industriels. Lorsque des tuyaux extérieurs en acier soudés sont utilisés, les soudures des tuyaux extérieur et en acier inoxydable ne se trouvent pas au même endroit, améliorant ainsi la résistance et la fiabilité du tube composite.

3. Soudabilité

3.1 Le soudage est autorisé entre les tuyaux en acier composite doublés d'acier inoxydable. Pour les procédures de soudage, reportez-vous à la norme GB/T13148-1991, « Exigences techniques pour le soudage des plaques composites en acier inoxydable ». Reportez-vous également à l'annexe A de la norme JB/T4790-2000 « Code de soudage pour les récipients sous pression en acier ». Consultez également le « Code de soudage pour l'acier inoxydable et l'acier plaqué ».

3.2 Le type de rainure peut être le type à soudure bout à bout 6 selon la norme GB/T13148.

3.3 Avant le soudage, des méthodes mécaniques et des solvants organiques doivent être utilisés pour éliminer l'huile, la rouille, les copeaux métalliques, le film d'oxyde et autres contaminants de la surface à souder ainsi que dans un rayon d'au moins 20 mm de chaque côté de la rainure de soudage.

3.4 La tige de soudage doit être A302 (E309) d'un diamètre de 3,2 mm, comme spécifié dans la norme GB/T983 « Tiges de soudage en acier inoxydable ».

3.5 Méthode de soudage
Le soudage à l'arc manuel est recommandé. Pour les soudures présentant des exigences plus élevées, le soudage à l'arc au tungstène sous argon peut être utilisé pour la base, le soudage à l'arc manuel peut être employé dans les zones proches de l'acier au carbone, ou bien le soudage à l'arc au tungstène sous argon peut être utilisé sur toute la longueur. Lorsque vous utilisez le soudage à l'arc au tungstène sous argon, utilisez du fil A302 ayant la même composition que l'E309.

3.6 Équipement de soudage
L'équipement de soudage doit répondre aux exigences du processus de soudage et respecter les normes d'équipement pertinentes. Un poste à souder en courant continu est recommandé pour le soudage à l'arc manuel.

3.7 Procédure de soudage
Tout d'abord, soudez le matériau composite (tuyau en acier inoxydable), puis la couche de transition, et enfin le matériau de base (tuyau en acier au carbone).

3.8 Exigences de soudage
La surface de soudure du matériau composite doit être aussi lisse et plane que possible par rapport à la surface du matériau composite. Lors du soudage de la couche de transition, réduisez au minimum la quantité de métal de base incorporée tout en assurant une bonne fusion, diminuant ainsi le taux de fusion. À cette fin, utilisez des électrodes ou des fils de plus petit diamètre et une énergie de fil plus faible. Le renfort du cordon de soudure bout à bout ne doit pas dépasser 1,5 mm.

3.9 Nettoyage après soudage
Après le soudage, nettoyez soigneusement la surface de la pièce à souder afin d'éliminer les scories de soudure, les éclaboussures de soudure et autres contaminants. Une coupe localisée du cordon de soudure doit être effectuée si nécessaire. Après le nettoyage post-soudage, une marque du soudeur doit être apposée dans un endroit bien visible près de la soudure sur le matériau de base, en vue d'une inspection future.

3.10 Qualification de la procédure de soudage
Lorsque les spécifications du produit exigent une qualification de procédure de soudage, celle-ci doit être effectuée avant le début de la construction. Pour plus de détails, consultez « JB4708-2000 Qualification de procédure de soudage pour les récipients sous pression en acier ».
Le « Rapport de qualification des procédures de soudage » pour les soudures des tuyaux en acier composite doublés d'acier inoxydable de notre entreprise, préparé par l'Institut de recherche sur les processus de construction navale de la China State Shipbuilding Corporation, indique que la résistance à la traction des échantillons de soudures des tuyaux en acier composite a atteint 550-565 N/mm².

3.11 Les raccords de tuyauterie soudés en acier sans soudure doivent être conformes à la norme GB/T12459-1990. Les raccords de tuyauterie soudés en acier plaqué doivent être conformes à la norme GB/T13401-1992. Les raccords de tuyauterie soudés utilisés pour le transport du pétrole et du gaz naturel doivent être conformes aux normes SY/T0510-1998 « Raccords de tuyauterie en acier à souder bout à bout » et SY/T5257-2004 « Coudes en acier ».

4 Connexion par bride possible

Le corps de la canalisation (1) et la bride (4) sont des brides soudées, et le corps de la canalisation (1) est revêtu d'un tuyau en acier composite inoxydable. La bride (4) comporte un trou de bride (42), dans lequel sont installés des boulons (43) et des écrous (44). Le corps de la canalisation (1) est placé dans le trou intérieur (45) du corps de la bride (4), et le corps de la canalisation (1) ainsi que la bride (4) sont soudés par soudage électrique pour former une soudure (46). La baguette de soudage utilisée est une baguette de soudage en acier inoxydable. Une fois les deux brides (4) et (48) serrées à l'aide des boulons (43) et des écrous (44), les surfaces de contact (47) des deux brides (4) et (48) sont étroitement jointes l'une à l'autre. Lorsque le fluide circule dans la canalisation, celui-ci ne vient en contact qu'avec la couche en acier inoxydable (13) et avec la soudure en acier inoxydable (46) présentes dans le corps de la canalisation (1), revêtu du tuyau en acier composite inoxydable, garantissant ainsi la pureté du fluide.

5. Connexions filetées

Les tuyaux et raccords en acier pour l'alimentation en eau DN15-DN100 sont connectés à l'aide de filetages spécifiés dans la norme « GB7306 — Filetages pour étanchéité filetée ». Les surfaces de connexion filetées présentent un filetage croisé. Les tolérances introduites lors du usinage disparaissent pendant le processus de serrage. Avec une longueur de bras de clé de 200 mm, pour chaque tour du filetage du tuyau, la main se déplace de 628 mm, tandis que le tuyau avance d'un pas de filetage équivalent à 2,309 mm, soit une différence de 272 fois. Ainsi, la force de serrage exercée sur le tuyau est 272 fois supérieure à la force de rotation appliquée. Cette énorme force de serrage garantit une connexion hermétique entre le tuyau et le raccord. Les surfaces de contact de la connexion filetée du tuyau sont en acier et en acier inoxydable, et leurs coefficients de dilatation thermique sont très proches lors des expansions et contractions thermiques. Les raccords filetés en acier inoxydable sont moulés à partir d'acier inoxydable austénitique conformément à la norme GB2100, sous la désignation ZG07Cr19Ni9. Ce sont des pièces moulées de précision aux surfaces lisses et aux dimensions extrêmement exactes. Ils adoptent une conception à épaulement, avec un rebord situé entre l'épaulement et l'extrémité du tuyau. Un joint en silicone repose précisément sur ce rebord, et une bague de retenue en acier inoxydable est placée à l'intérieur du joint en silicone afin d'éviter qu'il ne tombe dans le tuyau. Lorsque les filetages sont serrés, l'extrémité du tuyau vient en contact direct avec le joint en caoutchouc silicone, isolant ainsi l'extérieur du tuyau en acier et de l'extrémité du tuyau du fluide interne, ce qui permet au système de canalisation de transporter de l'eau pure. Cela garantit que seuls les tuyaux et raccords en acier inoxydable entrent en contact avec le fluide, assurant ainsi une résistance à la corrosion sur l'ensemble du système de canalisation. Le joint d'étanchéité destiné aux tuyaux composites revêtus d'acier inoxydable est constitué d'une double couche : un joint extérieur pour les filetages du tuyau et un joint intérieur formé par un joint en caoutchouc silicone spécialement conçu, assurant ainsi une étanchéité fiable au système de canalisation. Les raccords malléables à épaulement peuvent également être revêtus d'une couche d'alliage HA, offrant une résistance à la corrosion comparable à celle de l'acier inoxydable. La norme industrielle « Tuyaux et raccords en acier revêtus d'alliage HA » pour le secteur de la construction urbaine est actuellement en cours d'approbation.

6. Raccords rainurés disponibles

En raison des diamètres plus importants des raccords de tuyauterie DN125 à DN600, le filetage et le serrage sont plus difficiles. Par conséquent, il convient d'utiliser des raccords de tuyauterie à rainures munis de brides revêtues de plastique pour ces raccords. Les raccords de tuyauterie à rainures respectent la norme industrielle pour le secteur du bâtiment urbain « CJ/T156 Raccords de tuyauterie à rainures ». Ces raccords sont pulvérisés électrostatiquement sur leur surface extérieure ainsi que sur leurs faces d'extrémité. Les raccords en fonte ductile à rainures peuvent également être revêtus d'un revêtement en alliage HA, offrant ainsi une résistance à la corrosion comparable à celle de l'acier inoxydable. Des joints en caoutchouc silicone ou en caoutchouc nitrile de qualité alimentaire sont intégrés à l'intérieur des raccords, garantissant que l'écoulement du fluide ne vient pas en contact avec le tuyau en acier extérieur. Des rainures sont extrudées sur la surface extérieure de l'extrémité du tuyau en acier composite revêtu d'acier inoxydable, dans lesquelles les extrémités du raccord de tuyauterie à rainures sont pressées. Le raccord de tuyauterie à rainures est composé de deux moitiés, reliées par des boulons et des écrous. Lorsque les boulons et les écrous sont serrés, les deux moitiés s'emboîtent automatiquement, comprimant ainsi l'anneau d'étanchéité en caoutchouc silicone situé à l'intérieur du raccord de tuyauterie à rainures. Cet anneau d'étanchéité en caoutchouc silicone maintient solidement les deux extrémités de tuyau ensemble, permettant au fluide de circuler à travers le tuyau et l'anneau d'étanchéité tout en assurant une étanchéité parfaite.
Pour résoudre les problèmes de corrosion sur les extrémités des tuyaux, nous avons conçu un manchon anticorrosion à face d'extrémité. La surface externe du manchon forme un ajustement par interférence avec la surface interne du tuyau en acier composite revêtu d'acier inoxydable, assurant ainsi un ajustement étanche entre le manchon et l'extrémité du tuyau. Un mastic à deux composants est appliqué entre le manchon, l'extrémité du tuyau et la surface interne. Lors de son utilisation, les deux composants sont mélangés ensemble pour créer une liaison solide. Les manchons anticorrosion à face d'extrémité ainsi que le mastic permettent efficacement de remédier aux problèmes de corrosion liés aux raccords rainurés.

7. Résistance aux hautes températures, capable de transporter de l'eau chaude, de l'eau bouillante et de la vapeur

Les connecteurs de tuyaux composites doublés d'acier inoxydable utilisent des raccords en fonte malléable plaqués alliage HA, fabriqués conformément à la norme « GB3287-1982 Raccords pour tuyaux en fonte malléable », ou bien des raccords de précision moulés en acier inoxydable 304. Les raccords en fonte malléable plaqués alliage HA ainsi que les raccords de précision moulés en acier inoxydable 304 peuvent résister à des températures dépassant 250°C et permettent de transporter de l'eau chaude, de l'eau bouillante et de la vapeur.

L'acier inoxydable 304 est un acier résistant à la chaleur, dont la résistance à la traction atteint 412 MPa à 400°C, dépassant ainsi la résistance à la traction de l'acier ordinaire à température ambiante. Par conséquent, les tuyaux composites doublés d'acier inoxydable offrent une excellente résistance aux hautes températures et peuvent être utilisés pour transporter de l'eau chaude, de l'eau bouillante et de la vapeur.

8. Bonne fragilité à basse température et faible coefficient de dilatation.

Les plastiques se dilatent et se contractent sous l'effet de la chaleur plus de 10 fois plus que l'acier, pourtant leur capacité à s'étirer lorsqu'ils sont exposés au froid est bien inférieure à celle de l'acier. Ainsi, lorsque l'eau gèle et se dilate à l'intérieur du tuyau par temps froid, le tuyau en plastique ne peut pas retrouver sa forme initiale après le gel. Cette dilatation répétée s'accumule progressivement, entraînant une expansion du plastique dépassant ainsi sa limite et provoquant une rupture. Les tuyaux en acier soudé doivent garantir un allongement supérieur à 15 %, tandis que les tuyaux en acier inoxydable 304 doivent assurer un allongement supérieur à 25 %. Le tuyau extérieur en acier doit pouvoir se dilater et se contracter, et le revêtement intérieur doit être constitué d'un tuyau en acier inoxydable présentant un allongement encore plus élevé, afin d'éviter toute rupture fragile lorsque l'eau gèle et se dilate à l'intérieur du tuyau. Selon la norme GB/T9711, les tuyaux composites doublés d'acier inoxydable utilisés pour transporter le gaz naturel et le pétrole doivent subir un test d'impact Charpy à -40 °C.

9. Résistance à la corrosion par les acides faibles

Le taux de corrosion de l'acier inoxydable 304 dans de l'acide nitrique à 10 % à 20°C est inférieur à 0,1 mm par an, dans de l'acide acétique bouillant à 10 % moins de 0,1 mm par an, dans de l'acide citrique à 50 % à 20°C moins de 0,1 mm par an, dans de l'hydroxyde de potassium à 20 % à 20°C moins de 0,1 mm par an, dans de l'acide phosphorique à 80 % à 60°C moins de 0,1 mm par an, et dans de l'acide sulfurique à 2 % à 50°C moins de 0,016 mm par an. Les tuyaux composites en acier inoxydable doublés, équipés de raccords et de brides soudés en acier inoxydable, peuvent être utilisés pour transporter des fluides chimiques faiblement acides ou alcalins.

10. Paroi intérieure lisse, faible résistance à l'écoulement des fluides

Le tuyau intérieur en acier inoxydable du tuyau composite en acier inoxydable doublé est soudé à partir d'une bande d'acier inoxydable laminée à froid. La bande d'acier inoxydable laminée à froid présente une surface lisse, ce qui se traduit par une paroi interne lisse, une faible résistance à l'écoulement ainsi qu'aucun dépôt ni contamination. 11. Excellentes performances hygiéniques, adaptées au transport d'eau purifiée

Étant donné que les tuyaux en acier inoxydable ne sont pas corrodés par les fluides pendant leur utilisation, et qu'aucune impureté ne pénètre dans le corps du tuyau, les tests ont montré que tous les indicateurs d'hygiène dépassent ceux spécifiés dans la « Norme d'évaluation de la sécurité pour les équipements et matériaux de protection des réseaux de transport et de distribution d'eau potable GB/T17219 ». Les concentrations de divers éléments métalliques, tels que le fer, le manganèse, le cuivre, le zinc, le cadmium, le plomb, l'argent, le chloroforme, le tétrachlorure de carbone et la benzophénone, détectées par des équipements d'analyse très sensibles, sont largement inférieures aux valeurs limites fixées, ce qui a conduit à l'obtention d'une licence d'hygiène. Comme les tuyaux composites doublés d'acier inoxydable sont équipés de raccords filetés en acier inoxydable, de brides en acier inoxydable et de raccords soudés en acier inoxydable, le fluide n'entre en contact ni avec le tuyau extérieur en acier, ni qu'avec l'acier inoxydable lui-même. Ainsi, les tuyaux composites doublés d'acier inoxydable peuvent remplacer les tuyaux en acier inoxydable pur pour le transport d'eau potable purifiée.

12. Protection anticorrosion fiable du revêtement

Le revêtement extérieur peut être galvanisé à chaud conformément aux exigences de la norme « GB/T3091 Tubes en acier soudés pour le transport de fluides à basse pression », avec une épaisseur de galvanisation de 0,072 mm. Des revêtements anticorrosion en polyéthylène peuvent également être appliqués selon la « SY/T4013-1995 Norme technique pour les revêtements anticorrosion en polyéthylène destinés aux canalisations en acier enterrées », d'une épaisseur de 0,5 à 2,5 mm.

13. Prix bas

Les tuyaux composites doublés d'acier inoxydable sont fabriqués en plaquant un tuyau en acier inoxydable à paroi mince à l'intérieur d'un tuyau en acier. Cela réduit les coûts de fabrication tout en assurant une épaisseur suffisante pour la résistance, ce qui rend le coût d'installation des tuyaux composites doublés d'acier inoxydable nettement inférieur à celui des tuyaux épais en acier inoxydable pur et en cuivre.

Processus de fabrication

La production de tuyaux composites en acier inoxydable exige que le fabricant de tuyaux composites sélectionne différents alliages résistants à la corrosion pour la couche de revêtement, en fonction des exigences du processus dans l'industrie chimique du sel. Selon la technologie de procédé nationale, la plupart des alliages résistants à la corrosion (tels que le titane pur, les alliages à base de nickel et l'acier inoxydable ordinaire) peuvent être utilisés comme revêtements. Cependant, les aciers inoxydables duplex (tels que le LC2242) sont plus difficiles à revêtir. En effet, l'acier duplex présente une limite d'élasticité relativement élevée ainsi qu'une faible ductilité à la rupture. Si le contrôle du processus n'est pas précis, il est très probable que des fissures se forment durant la phase de revêtement. On sait que peu de fabricants dans le monde sont capables de produire des tuyaux en acier composite revêtus d'acier inoxydable duplex. Grâce à sa microstructure interne composée d'austénite et de ferrite, l'acier inoxydable duplex offre nettement meilleures performances que le 316L en matière de résistance à la corrosion par ions chlorure et aux fissurations sous contrainte, tout en affichant un prix similaire au 316L. Dans les industries de production et de transformation du sel, l'utilisation de tuyaux composites en acier inoxydable duplex procure des avantages significatifs en termes de performance.