Premièrement, les caractéristiques fondamentales deTuyau en acier ASME SA-106Gr.B
1. Normes et applications des tubes en acier ASME SA-106Gr.B
Le tube en acier sans soudure ASME SA-106Gr.B est produit conformément à la norme SA-106/SA-106M de l'American Society of Mechanical Engineers (ASME) et est de qualité B. Il est principalement utilisé dans les systèmes de tuyauterie fonctionnant dans des environnements à haute température et à haute pression, tels que dans les industries pétrolière, gazière, chimique et énergétique.
2. Composition chimique des tubes en acier ASME SA-106Gr.B
Carbone : ≤0,30 % (contrôlé à 0,18 %-0,25 % dans certaines applications), assurant un équilibre entre soudabilité et ténacité.
Manganèse : 0,29 % à 1,06 % (généralement 0,60 % à 0,90 %), renforçant la matrice de ferrite et améliorant la résistance mécanique et la résistance aux chocs. Phosphore/Soufre : ≤ 0,035 %, teneur strictement limitée afin d’éviter la formation d’inclusions et de garantir la pureté du matériau.
Silicium : 0,10 % à 0,50 %, désoxyde et renforce l'acier.
Éléments d'alliage : Des traces de chrome, de molybdène et d'autres éléments peuvent être ajoutées pour améliorer la résistance à la corrosion et la résistance aux hautes températures.
3. Propriétés mécaniques des tubes en acier ASME SA-106Gr.B
Résistance à la traction : ≥415MPa (≥485MPa requis dans certaines applications), capable de résister aux forces de traction des fluides à haute pression.
Limite d'élasticité : ≥ 240 MPa, assurant une déformation plastique modérée sous pression.
Allongement : ≥22 % (≥30 % dans certaines applications), conférant une excellente ténacité au matériau et amortissant l'énergie d'impact.
Résistance aux basses températures : vérifiée par des tests d'impact, convient à une utilisation dans des environnements extrêmes allant de -29 °C à 565 °C.
Deuxièmement, les exigences de la norme NACE MR0175
1. Contexte de la norme : La norme NACE MR0175 a été élaborée par la National Association of Corrosion Engineers (NACE). Son titre complet est « Matériaux métalliques résistants à la fissuration sous contrainte par les sulfures pour les équipements pétroliers ». En 2003, la norme a été révisée et renommée NACE MR0175/ISO 15156, « Industries du pétrole et du gaz naturel — Matériaux utilisés dans les environnements contenant du H₂S lors de la production de pétrole et de gaz ».
2. Limites de composition chimique :
Teneur en soufre : Pour les produits sans soudure, la teneur en soufre ne doit pas dépasser 0,01 % ; pour les produits laminés (tôles d’acier), elle ne doit pas dépasser 0,003 % ; pour les produits forgés, elle doit être inférieure à 0,025 %. La réduction de la teneur en soufre dans l’acier permet d’accroître sa résistance à la corrosion sous contrainte par les sulfures.
– Teneur en phosphore : Généralement, la teneur en phosphore doit être ≤ 0,020 %. Une teneur excessive en phosphore peut réduire la ténacité et la résistance à la corrosion de l’acier. – Teneur en carbone : La teneur en carbone doit généralement être ≤ 0,10 %. Une teneur en carbone trop élevée augmente la dureté de l’acier et réduit sa ténacité, le rendant moins résistant à la fissuration par corrosion sous contrainte due aux sulfures.
- Teneur en nickel : La teneur en nickel dans l’acier au carbone et l’acier faiblement allié est inférieure à 1 %. Une teneur en nickel excessivement élevée peut accroître la sensibilité de l’acier à la fissuration par corrosion sous contrainte due aux sulfures.
3. Propriétés mécaniques et dureté.
Dureté : La dureté de l’acier au carbone et de l’acier faiblement allié ne doit pas dépasser 22 HRC (dureté Rockwell). Les pièces forgées conformes à la norme ASTM A105 ne doivent pas dépasser 187 HBW (dureté Brinell) ; pour les aciers WPB et WPC conformes à la norme ASTM A234, la dureté ne doit pas dépasser 197 HBW (dureté Brinell). La dureté maximale de la zone de soudure ne doit pas dépasser 250 HV (dureté Vickers) ou 22 HRC (dureté Rockwell).
- Résistance : La résistance à la traction et la limite d'élasticité doivent être conformes à celles des tubes en acier courants, conformément aux normes en vigueur, et doivent satisfaire aux exigences en matière de propriétés mécaniques dans des conditions de service réelles.
4. Traitement thermique et processus de fabrication.
Le matériau de base doit être un acier non usinable et avoir subi l'un des traitements thermiques suivants : laminage à chaud (acier au carbone uniquement), recuit, normalisation, normalisation et revenu, austénitisation, trempe et revenu. L'acier au carbone et l'acier faiblement allié doivent subir un traitement thermique de détente (à au moins 595 °C) après laminage, forgeage à froid ou tout autre procédé de fabrication entraînant une déformation permanente des fibres externes supérieure à 5 %. Toutefois, les raccords de canalisation écrouis à froid conformes aux normes ASTM A53 B, ASTM A106 B, API 5L X42 ou équivalentes ne nécessitent pas de traitement thermique si la déformation à froid ne dépasse pas 15 % et la dureté ne dépasse pas 197 HBW.
Troisièmement, l’intégration des tubes en acier ASME SA-106Gr.B avec la norme NACE MR0175.
1. Ajustement de la composition chimique : Pour répondre à la norme NACE MR0175, les tubes en acier ASME SA-106Gr.B doivent encore réduire les teneurs en soufre et en phosphore et contrôler les teneurs en éléments tels que le carbone et le nickel afin d'améliorer la résistance à la fissuration par corrosion sous contrainte due aux sulfures.
2. Vérification des propriétés mécaniques : Les propriétés mécaniques du tuyau en acier, telles que la résistance à la traction, la limite d'élasticité, l'allongement et la ténacité à basse température, sont vérifiées par des essais de traction et d'impact pour assurer la stabilité dans les environnements contenant du H₂S.
3. Contrôle de la dureté : La dureté du tuyau en acier est strictement contrôlée pour garantir qu'elle ne dépasse pas 22 HRC (dureté Rockwell) afin de réduire le risque de fissuration par corrosion sous contrainte due aux sulfures.
4. Optimisation du traitement thermique et du procédé de fabrication : Conformément à la norme NACE MR0175, le tube en acier subit un traitement thermique approprié (recuit, normalisation et revenu) afin d’éliminer les contraintes internes, d’ajuster la dureté et d’améliorer la microstructure. Parallèlement, le procédé de fabrication est optimisé pour éviter toute déformation excessive lors de l’usinage et réduire la concentration des contraintes.
Date de publication : 23 septembre 2025