Aciers pour tuyaux de canalisation
Avantages : Haute résistance, poids et capacité d’économie de matériaux
Application typique : tuyaux de grand diamètre pour le transport de pétrole et de gaz
Effet du molybdène : empêche la formation de perlite après le laminage final, favorisant une bonne combinaison de résistance et de durabilité à basse température
Depuis plus de cinquante ans, le moyen le plus économique et le plus efficace de transporter du gaz naturel et du pétrole brut sur de longues distances consiste à utiliser des conduites en acier de grand diamètre. Ces gros tuyaux ont un diamètre de 20″ à 56″ (51 cm à 142 cm), mais varient généralement de 24″ à 48″ (61 cm à 122 cm).
Alors que la demande mondiale d’énergie augmente et que de nouveaux gisements de gaz sont découverts dans des endroits de plus en plus difficiles et éloignés, le besoin d’une plus grande capacité de transport et d’une sécurité accrue des pipelines détermine les spécifications et les coûts de conception finale. Les économies en croissance rapide comme la Chine, le Brésil et l’Inde ont encore stimulé la demande de gazoducs.
La demande de tuyaux de grand diamètre a dépassé l'offre disponible dans les canaux de production traditionnels qui utilisent des tôles lourdes dans les tuyaux UOE (U-forming O-forming E-xpansion), entraînant des goulots d'étranglement au cours du processus. Par conséquent, la pertinence des tubes en spirale de grand diamètre et de gros calibre produits à partir de bandes chaudes a considérablement augmenté.
L'utilisation d'aciers faiblement alliés à haute résistance (HSLA) a été établie dans les années 1970 avec l'introduction du procédé de laminage thermomécanique, qui combinait des micro-alliages avec du niobium (Nb) et du vanadium (V). et/ou du titane (Ti), permettant des performances de résistance plus élevées. de l'acier à haute résistance peut être produit sans avoir recours à des processus de traitement thermique supplémentaires coûteux. En règle générale, ces premiers aciers tubulaires de la série HSLA étaient basés sur des microstructures de perlite-ferrite pour produire des aciers tubulaires jusqu'à X65 (limite d'élasticité minimale de 65 ksi).
Au fil du temps, le besoin de tubes plus résistants a conduit à des recherches approfondies dans les années 1970 et au début des années 1980 pour développer une résistance de X70 ou plus en utilisant des conceptions en acier à faible teneur en carbone, dont beaucoup utilisent le concept d'alliage molybdène-niobium. Cependant, avec l'introduction de nouvelles technologies de traitement telles que le refroidissement accéléré, il est devenu possible de développer des résistances plus élevées avec des conceptions d'alliages beaucoup plus épurées.
Néanmoins, lorsque les laminoirs ne sont pas capables d'appliquer les vitesses de refroidissement requises sur la table de sortie, ou ne disposent même pas de l'équipement de refroidissement accéléré nécessaire, la seule solution pratique consiste à utiliser des ajouts sélectionnés d'éléments d'alliage pour développer les propriétés souhaitées de l'acier. . Le X70 étant devenu le cheval de bataille des projets de pipelines modernes et la popularité croissante des tubes de canalisation en spirale, la demande de tôles épaisses et de bobines laminées à chaud rentables produites à la fois dans les laminoirs Steckel et dans les laminoirs à chaud conventionnels a considérablement augmenté au cours des dernières années. années.
Plus récemment, les premiers projets à grande échelle utilisant un matériau de qualité X80 pour des canalisations longue distance de grand diamètre ont été réalisés en Chine. De nombreuses usines fournissant ces projets utilisent des concepts d'alliage impliquant des ajouts de molybdène basés sur les développements métallurgiques réalisés dans les années 1970. Les conceptions en alliage à base de molybdène ont également fait leurs preuves pour les tubes plus légers de diamètre moyen. La force motrice ici est une installation efficace des conduites et une fiabilité opérationnelle élevée.
Depuis leur commercialisation, la pression de fonctionnement des gazoducs est passée de 10 à 120 bars. Avec le développement du type X120, la pression de service peut encore être augmentée jusqu'à 150 bars. Des pressions croissantes nécessitent l’utilisation de tuyaux en acier avec des parois plus épaisses et/ou des résistances plus élevées. Étant donné que le coût total des matériaux peut représenter plus de 30 % du coût total d'un pipeline pour un projet terrestre, la réduction de la quantité d'acier utilisée grâce à une résistance plus élevée peut entraîner des économies significatives.