Le choix entre les tubes en acier inoxydable à paroi mince et à paroi lourde affecte la capacité de pression, la surface de débit, le transfert de chaleur, la fabrication, l'inspection et le coût total d'installation.
Les tubes à paroi mince offrent un poids moindre et un diamètre interne plus grand à un diamètre extérieur donné.mais augmente le poids et réduit le débit disponible.
Le bon choix commence par l'épaisseur minimale de paroi requise dans les conditions de fonctionnement prévues.les opérations de formage et les exigences de connexion, puis déterminer quelle spécification de tube est appropriée.
L'épaisseur de la paroi doit être prise en considération avec le diamètre extérieur.
Une comparaison utile est le rapport diamètre-paroi:
Ratio diamètre/paroi = Diamètre extérieur ÷ Épaisseur de paroi
Un rapport plus élevé indique une paroi plus fine par rapport au diamètre du tube.
Dans le guide de flexion des tubes, ce rapport est souvent appelé le facteur de paroi.C'est une ligne directrice de formation, plutôt qu'une classification universelle pour la conception ou l'approvisionnement sous pression.
Les normes de produits, les fabricants et les secteurs d'application peuvent utiliser des définitions différentes. Les commandes devraient donc spécifier le diamètre extérieur réel, l'épaisseur de paroi, la tolérance et la base de paroi.
Pour les tubes ronds en acier inoxydable, une description dimensionnelle utile est la suivante:
Diamètre extérieur × épaisseur de paroi × longueur finie
Des termes tels que "paroi mince", "paroi lourde" ou un numéro de jauge ne fournissent pas suffisamment d'informations pour la fabrication ou l'inspection de réception.
La comparaison suivante suppose le même diamètre extérieur, la même qualité d'acier inoxydable et le même état du matériau.
| Facteur de sélection | Tubes à paroi mince | Tubes à paroi lourde |
|---|---|---|
| Poids par unité de longueur | En bas | Plus haut |
| Diamètre intérieur | Plus grand | Plus petit |
| Zone de débit | Plus grand | Plus petit |
| Capacité de pression interne | Requiert une vérification minutieuse de la paroi minimale disponible | Généralement offrant une plus grande capacité de pression, sous réserve des limites de conception et de connexion |
| Résistance à la déformation locale | Plus sensibles aux bosses, aux fissurations et aux dommages causés par la manipulation | Généralement plus résistant aux déformations locales |
| Le pliage | Peut nécessiter un soutien plus important pour contrôler l'aplatissement et les rides | Habituellement nécessite une plus grande force de formation |
| Conduction thermique à travers la paroi | Résistance inférieure de la paroi pour un matériau et une géométrie équivalents | Résistance des parois plus élevée |
| Allocation de fabrication | Moins de matière disponible pour l'amincissement ou l'enlèvement | Plus de matériaux disponibles, sous réserve de l'exigence minimale de paroi finie |
| Priorités des inspections | Résistance à l'usure | Paroi minimale, excentricité, discontinuités internes et couverture de l'examen |
Ces différences permettent de déterminer les compromis, mais elles ne permettent pas de déterminer la pression ni de confirmer l'adéquation à un service donné.
Considérez deux tubes en acier inoxydable avec la même25.4 mm de diamètre extérieur, équivalent à 1000 pouces.
Les valeurs suivantes sont calculées à partir de la géométrie nominale en utilisant une densité supposée de8,000 kg/m3.
| Paramètre | Exemple de paroi plus fine | Exemple de paroi plus lourde |
|---|---|---|
| Diamètre extérieur | 25.4 mm | 25.4 mm |
| Épaisseur de paroi | 0.80 mm | 2.50 mm |
| Ratio diamètre/paroi | 31.75 | 10.16 |
| Diamètre intérieur calculé | 23.80 mm | 20.40 mm |
| Zone de débit interne calculée | 444.9 mm2 | 326.9 mm2 |
| Masse calculée | 0.495 kg/m | 1.439 kg/m |
L'exemple du mur plus lourd contient environ2.91 fois plus de métal par mètre, tout en fournissant environ260,5% de moins de surface de débit interne.
A la même vitesse de débit volumétrique, le trou plus petit produit une vitesse moyenne de fluide plus élevée.longueur du tube et configuration du système.
Il s'agit de comparaisons géométriques, les tolérances de fabrication et la densité spécifique au grade auront une incidence sur les dimensions et le poids réels.
Deux devis indiquant la même épaisseur de paroi peuvent décrire des produits différents si l'un utilise une paroi nominale et l'autre une paroi minimale.
L'épaisseur nominale de la paroi est l'épaisseur de référence spécifiée.
Si une tolérance négative est autorisée, la paroi fournie peut être plus fine que la valeur nominale indiquée.
La paroi minimale spécifie une épaisseur limite inférieure en vertu des règles d'acceptation applicables.
Certaines spécifications permettent une base de commande moyenne avec des tolérances définies.Une désignation de paroi moyenne ne doit pas être interprétée comme une garantie que chaque emplacement est égal ou supérieur à l'épaisseur indiquée..
Les spécifications communes des tubes illustrent l'importance de cette distinction:
| La norme | Portée typique du produit | Base de mur à vérifier |
|---|---|---|
| Pour les appareils à commande numérique | Tubes d'acier inoxydable austénitique, sans soudure et soudés, destinées aux services généraux | Épaisseur nominale de paroi |
| Pour l'utilisation dans les appareils de traitement des eaux usées | Tubes de chaudière, de superchauffeur et d'échangeur de chaleur sans soudure, y compris les types d'acier inoxydable spécifiés | Paroi minimale, ou paroi moyenne, si elle est spécifiée dans l'ordre |
| Pour l'application de la norme ASTM A249/A249 | Tubes austénitiques soudés et fortement travaillés à froid pour chaudières, superchauffeurs, échangeurs de chaleur et condensateurs | Épaisseur nominale de paroi |
Ces descriptions murales proviennent des spécifications respectives; l'édition commandée et les dispositions dimensionnelles détaillées doivent également être vérifiées.
L'ASTM A1016/A1016M fournit des exigences générales pour de nombreuses spécifications de tubes, y compris les trois ci-dessus.Les exigences spécifiques au produit et les dispositions applicables relatives aux commandes doivent être lues conjointement avec ces exigences générales.
Par exemple, si une commande autorise une tolérance de paroi négative de 10%, une paroi nominale de 0,80 mm pourrait avoir une limite inférieure acceptée de 0,72 mm.Paroi minimale de 80 mm.
Le chiffre de 10% ici est un exemple, pas une tolérance universelle pour les tubes en acier inoxydable.
La sélection de la pression nécessite plus qu'une mesure de l'épaisseur de la paroi.
Le diamètre extérieur et la paroi minimale disponibles.
Qualité du matériau et état de livraison.
Tensions admissibles à la température de conception.
Route de fabrication et facteurs de soudage applicables.
Les allocations de corrosion, d'érosion et de fabrication.
Les cycles de pression, les charges mécaniques et les valeurs de connexion.
Utilisez le code de conception régissant l'application. L'ASME B31.3 traite des tuyaux de processus, tandis que l'ASME BPVC Section VIII traite des récipients sous pression dans son champ d'application.Une spécification de produit de tube établit les exigences d'approvisionnement; le code de construction applicable détermine la manière dont ce produit est utilisé dans le système.
Lorsque la température réduit la contrainte autorisée du matériau, une valeur de pression à température ambiante doit être ajustée.Utiliser les données de conception spécifiques au grade ou la méthode de notation applicable du fabricant du système sélectionné.
Un tube peut subir une pression externe lorsque la pression environnante dépasse la pression à l'intérieur.
L'évaluation de la pression externe doit tenir compte de la stabilité et de l'éventuel effondrement.
Un calcul de la pression interne ne permet pas d'établir une valeur nominale de la pression externe.
Pour les tubes échangeurs de chaleur en acier inoxydable, la réduction de l'épaisseur de la paroi peut réduire la résistance thermique de la paroi métallique.
Le transfert de chaleur global dépend également de la convection du côté du fluide, de l'encrassement, de la conductivité du matériau et de la zone de transfert de chaleur.La réduction de l'épaisseur du métal ne produit donc pas une augmentation en pourcentage équivalente des performances totales de l'échangeur.
Évaluer l'épaisseur de la paroi avec:
Vitesse de débit du côté du tube et chute de pression.
Différences de pression du côté de la coque et du côté du tube.
Les tubes supportent l'espacement et les vibrations.
Exigences relatives aux joints de tube à feuille.
Méthodes de nettoyage et pertes de matériel attendues.
La paroi sélectionnée doit satisfaire à la fois à la charge thermique et à la conception mécanique.
L'épaisseur supplémentaire des parois peut permettre une perte de matériau prévisible lorsque la conception le permet.
La corrosion localisée nécessite une approche différente: la corrosion par crevasses, la corrosion par fissure et la fissuration par corrosion par contrainte dépendent de l'alliage, de l'environnement, de l'état de surface et de l'état de contrainte.Leur comportement ne peut pas être traité de manière fiable en ajoutant une allocation d'épaisseur arbitraire.
La sélection des matériaux doit tenir compte du milieu de traitement, de la concentration, de la température, des chlorures, des produits chimiques de nettoyage et des changements de fonctionnement.
Lorsque la corrosion est la principale préoccupation, comparez les qualités d'acier inoxydable appropriées avant de décider de la quantité de mur supplémentaire à acheter.
Le mur requis doit rester disponible après la fabrication.
Lors de la flexion, l'extérieur de la flexion s'étire et peut devenir plus fin.propriétés du matériau, le rayon de flexion et l'outillage affectent tous le résultat.
Pour les composants courbés, spécifier les exigences d'acceptation pour la courbure finie, y compris la paroi minimale et l'ovalité autorisée.
Pour les pièces usinées, tenir compte du matériau retiré par forage, tournage, filetage ou finition de surface.
Pour les raccords de compression, vérifiez l'amplitude, la dureté et les exigences de surface des parois de tube autorisées par le fabricant.publie des plages minimales et maximales de paroi pour ses systèmes de montage et déconseille l'utilisation d'épaisseurs de paroi en dehors de ces plagesL'augmentation de l'épaisseur de la paroi au-delà de la plage approuvée peut créer un problème de compatibilité.
Les essais devraient permettre de vérifier les exigences spécifiques relatives au produit et de remédier aux discontinuités pertinentes pour l'application.
Un plan d'inspection utile identifie la méthode d'essai, les critères d'acceptation, la couverture de l'échantillonnage ou de l'examen, les exigences en matière de déclaration et la traçabilité.Le critère de l'exigence d'acceptation est trop large.
Vérifiez les dimensions qui affectent à la fois la conception et l'assemblage:
Diamètre extérieur et ovalité.
Épaisseur des parois aux endroits requis.
Variation de la paroi autour de la circonférence.
Diamètre intérieur où il est contrôlé fonctionnellement.
Droite et longueur finie.
Arrêtez les squares, les écailles et les distorsions locales.
Des égratignures, des bosses et autres imperfections.
Les tubes à paroi mince nécessitent des méthodes de mesure qui évitent de déformer la section par une force de contact excessive.
Un diamètre extérieur et une épaisseur moyenne satisfaisants peuvent coexister avec un trou excentrique ou un emplacement mince inacceptable.
Lorsque la mesure de l'épaisseur par ultrasons est utilisée, il convient de démontrer que l'équipement et la procédure peuvent résoudre la plage et la courbure réelles de la paroi.
Les essais hydrostatiques permettent d'évaluer le tube sous une pression et une procédure d'acceptation de liquide interne spécifiées.
La spécification du produit et l'ordre d'achat applicables déterminent si des essais hydrostatiques sont nécessaires ou si une alternative approuvée s'applique.exige que chaque tube soit soumis à un essai électrique non destructeur ou à un essai hydrostatique; préciser A269 seul ne signifie pas que les deux ont été exécutés.
La documentation d'inspection doit indiquer l'essai effectué et la base d'acceptation applicable.temps de conservation et traçabilité au matériau testé.
Un essai hydrostatique réussi du moulin vérifie les performances dans les conditions d'essai.la durée de vie de la fatigue et l'intégrité des joints assemblés ultérieurement nécessitent leur propre conception et vérification.
Les essais de courant de tourbillon détectent des changements de réponse électromagnétique associés à des discontinuités et à d'autres variations matérielles ou géométriques.
L'ASTM E426 traite de l'examen par courant de tourbillon de produits tubulaires spécifiques, y compris l'acier inoxydable austénitique.Son champ d'application distingue ces matériaux des aciers inoxydables ferritiques magnétiques et martensitiques.
Pour les marchés publics, établir la procédure applicable, la norme de référence, la sensibilité et les critères d'acceptation.
L'épaisseur de paroi, la conductivité, la perméabilité magnétique, la disposition de la sonde et la fréquence d'essai influent sur la réponse.il n'identifie pas automatiquement un défaut à rejeter.
L'examen des courants de tourbillon ne doit pas non plus être considéré comme une démonstration directe de la résistance à la pression ou de l'étanchéité des joints assemblés.
Les tests ultrasoniques permettent d'examiner les tubes pour détecter les discontinuités à l'aide de faisceaux sonores conçus de manière appropriée.
L'ASTM E213 couvre l'examen par ultrasons des tubes et tuyaux métalliques et traite de la géométrie d'examen des parois relativement lourdes et des tubes à paroi mince de petit diamètre.Des angles et des formes de faisceau appropriés sont nécessaires pour obtenir la couverture prévue et éviter des réponses trompeuses..
Une exigence d'inspection par ultrasons devrait définir:
Les types de discontinuités et les orientations à détecter.
Réflecteurs de référence et critères d'acceptation.
Couverture d'examen et zones d'extrémité non examinées.
Dimensions applicables du tube et état du matériau.
Exigences en matière de déclaration et d'étalonnage.
La mesure de l'épaisseur et la détection des défauts doivent être spécifiées séparément lorsque les deux sont nécessaires.
La composition chimique et les propriétés mécaniques confirment des exigences que les mesures des parois ne peuvent établir.
En fonction des spécifications du produit et de l'application, la vérification peut inclure des essais sur les propriétés de traction, la dureté, l'aplatissement, la flambée ou tout autre test prescrit.Les méthodes d'essai et l'échantillonnage doivent être adaptés aux dimensions du tube et à la norme applicable..
L'identification positive des matières peut compléter les certificats de matières traçables, mais la technique doit mesurer les éléments nécessaires à la décision.
Le XRF de poche peut identifier de nombreux éléments d'alliage, mais il ne peut pas mesurer le carbone.La vérification du carbone nécessite une méthode d'analyse appropriée.
Des essais supplémentaires peuvent s'avérer appropriés pour des services particuliers, notamment des essais de corrosion, un examen microstructural, une mesure de rugosité de surface ou une vérification de la propreté.
Définissez la méthode et les exigences d'acceptation avant de commander.
Il convient également de déterminer si une inspection ultérieure est nécessaire après le pliage, le soudage, l'expansion ou l'usinage.
Une RFQ complète permet aux fournisseurs de citer la même exigence technique et réduit les litiges lors de l'inspection.
| Point RFQ | Informations à préciser |
|---|---|
| Matériel | Grade, désignation et condition de livraison requise |
| Spécification du produit | Norme, édition et exigences complémentaires applicables |
| Route de fabrication | Route sans couture, soudée ou autre voie autorisée |
| Les dimensions | Diamètre extérieur, épaisseur de paroi et longueur finie |
| Sous-murs | Paroi nominale, minimale ou moyenne, avec les tolérances applicables |
| Contrôles dimensionnels | Ovalation, droiture, exigences en matière de forage et préparation finale |
| Exigences de fabrication | Géométrie de la courbure, autorisation d'usinage et paroi finie minimale |
| Exigences en matière de surface | Finition, rugosité le cas échéant, propreté et protection |
| Tests | Méthodes requises, critères d'acceptation, couverture et échantillonnage |
| Documentation | Certificats de matériaux, rapports d'essais et exigences en matière de traçabilité |
| Quantité et emballage | Nombre de pièces ou longueur totale, identification et emballage protecteur |
Lorsque les fournisseurs sont invités à participer à la sélection, veuillez également fournir les détails de la pression, de la température, du milieu et de la connexion.
Le prix par kilogramme ne tient pas compte des effets de la longueur utilisable, de la précision, du rendement de fabrication ou des exigences d'inspection.
Il peut l'être, à condition que la qualité, les dimensions, la paroi minimale, la température et les connexions satisfont aux exigences de conception applicables.
La durée de vie dépend du mécanisme de contrôle de défaillance.la fatigue et les performances de connexion nécessitent toujours une évaluation séparée.
Oui, lorsque l'équipement et la procédure choisis sont adaptés au diamètre du tube, à l'épaisseur de la paroi et au matériau.Les petites dimensions nécessitent une attention particulière à l'interprétation du signal et à la couverture d'examen démontrée..
La sélection dépend de la norme du produit, des conditions de service, de la qualité de fabrication, des exigences dimensionnelles et de la voie de construction autorisée.L'épaisseur de la paroi et la présence d'une soudure longitudinale doivent être évaluées comme décisions de spécifications distinctes..
Demandez la combinaison requise par le cahier des charges, le code de construction et la demande, si les deux sont nécessaires, indiquez-les explicitement et définissez leurs exigences d'acceptation.
Sélectionnez l'épaisseur de la paroi du tube en acier inoxydable autour de la paroi minimale nécessaire au composant fini, puis tenez compte des variations de fabrication, de la fabrication et des conditions de service.
Une spécification d'achat utile relie cette exigence à une qualité de matériau, à une norme de produit, à une base dimensionnelle et à un plan d'inspection définis.La fourniture de ces détails avec la RFQ rend les options à paroi mince et à paroi lourde significativement comparables.
