Tuyau soudé par fusion électrique (EFW) ASTM A691
Aperçu de base
Une spécification standard pourtube électrique-fusion-soudé en acier au carbone et en acier alliéfabriqué avecmétal d'apport ajouté, fabriqué à partir depression-récipient-plaques de qualité. ASTM A691 est spécialement conçu pourservice à haute-pression à des températures élevées, ce qui le rend essentiel pour les applications de production d'électricité, de processus pétrochimiques et industriels nécessitant des performances à température élevée.
Explication du nom
| Partie | Signification |
|---|---|
| ASTM | ASTM International |
| A691 | Numéro de spécification standard pour les tubes en acier soudés par-fusion-électrique pour un service à haute-pression à haute température |
| Soudé par fusion électrique (EFW) | Processus de fabrication – tuyau formé à partir de plaques et soudé longitudinalement par soudage à l'arc électrique avecmétal d'apport ajouté(à distinguer des restes explosifs des guerres qui n'utilisent aucun métal d'apport) |
Principales caractéristiques du tuyau ASTM A691 EFW
| Fonctionnalité | Description |
|---|---|
| Source matérielle | Fabriqué à partir deplaques de qualité pour récipients sous pression(par exemple, ASTM A204, A387, A537, A299, A387/A387M) |
| Fabrication | Soudé par fusion électrique (EFW)– généralement soudé à l'arc submergé longitudinal avec du métal d'apport ajouté ; soudures réalisées manuellement ou automatiquement par procédé électrique |
| Demande principale | Service haute-pression àtempératures élevées |
| Plage de diamètre | 16 pouces (400 mm) et plusnominalement |
| Épaisseur de paroi | Jusqu'à 3 pouces (75 mm)compris |
| Longueur | Généralement 5,8 à 12 m, avec des options de 6 m, 9 m, 18 m ou personnalisé |
| Focus sur la température | Spécialement conçu pourservice à haute-température |
Terminologie clé : niveau par rapport à la classe
Comprendre la distinction entreGradeetClasseest essentiel pour ASTM A691 :
| Terme | Définition | Exemples |
|---|---|---|
| Grade | Désigne letype de plaque utilisée(analyse de l'acier et niveau de résistance). Indique la composition chimique du matériau de base et les spécifications de la plaque ASTM correspondante. | CM-65, CM-70, CM-75, CMSH-70, CMS-75, CMSH-80, ½ CR, 1CR, 1¼ CR, 2¼ CR, 3CR, 5CR, 9CR, 91 |
| Classe | Désigne trois attributs de fabrication clés :traitement thermique effectué, que ce soit lela soudure est examinée radiographiquement, et si lele tuyau a été testé sous pression . | 10, 11, 12, 13, 20, 21, 22, 23, 30, 31, 32, 33, 40, 41, 42, 43, 50, 51, 52, 53 (voir tableau complet ci-dessous) |
Désignations de qualité et sources de plaques
Le « Grade » dans la norme ASTM A691 correspond aux spécifications spécifiques des plaques des récipients sous pression :
| Qualité du tuyau | Type d'acier | Spécification de la plaque ASTM | Qualité de la plaque |
|---|---|---|---|
| CM-65 | Acier au carbone-molybdène | A204/A204M | A |
| CM-70 | Acier au carbone-molybdène | A204/A204M | B |
| CM-75 | Acier au carbone-molybdène | A204/A204M | C |
| CMSH-70 | Acier au carbone-manganèse-silicium, normalisé | A537/A537M | 1 |
| CMS-75 | Acier au carbone-manganèse-silicium | A299/A299M | - |
| CMSH-80 | Acier au carbone-manganèse-silicium, trempé et revenu | A537/A537M | 2 |
| ½ CR | ½% chrome, ½% acier molybdène | A387/A387M | 2 |
| 1CR | 1% de chrome, ½% d'acier au molybdène | A387/A387M | 12 |
| 1 ¼CR | 1 ¼% de chrome, ½% d'acier au molybdène | A387/A387M | 11 |
| 2 ¼CR | 2 ¼% de chrome, 1% d'acier au molybdène | A387/A387M | 22 |
| 3CR | 3% de chrome, 1% d'acier au molybdène | A387/A387M | 21 |
| 5CR | 5% de chrome, ½% d'acier au molybdène | A387/A387M | 5 |
| 9CR | 9% de chrome, 1% d'acier au molybdène | A387/A387M | 9 |
| 91 | 9% de chrome, 1% de molybdène, vanadium, columbium | A387/A387M | 91 |
Désignations de classe – Tableau de référence complet
La « Classe » détermine les exigences en matière de traitement thermique, d'examen radiographique et d'essai de pression. Le système de numérotation des classes suit un modèle logique oùle premier chiffre indique le type de traitement thermique, et lele deuxième chiffre indique le niveau d'inspection :
| Classe | Traitement thermique sur tuyau | Radiographie (Section 9) | Test de pression (Section 8.3) | Application typique |
|---|---|---|---|---|
| 10 | Aucun | Non | Non | Non-critique, basse-pression |
| 11 | Aucun | Oui | Non | Vérification de l'intégrité de la soudure sans test de pression |
| 12 | Aucun | Oui | Oui | Commun pour un service-soudé avec inspection complète |
| 13 | Aucun | Non | Oui | Pression-testée uniquement |
| 20 | Soulagement du stress | Non | Non | Soulagement des contraintes pour la stabilité dimensionnelle |
| 21 | Soulagement du stress | Oui | Non | Détente grâce à l'examen des soudures |
| 22 | Soulagement du stress | Oui | Oui | Le plus courant pour les services de soulagement du stress- |
| 23 | Soulagement du stress | Non | Oui | Détente avec test de pression uniquement |
| 30 | Normalisé | Non | Non | Affinage des grains |
| 31 | Normalisé | Oui | Non | Normalisé avec examen des soudures |
| 32 | Normalisé | Oui | Oui | Commun pour un service normalisé |
| 33 | Normalisé | Non | Oui | Normalisé avec test de pression uniquement |
| 40 | Normalisé et trempé | Non | Non | Propriétés mécaniques améliorées |
| 41 | Normalisé et trempé | Oui | Non | Propriétés améliorées grâce à l'examen des soudures |
| 42 | Normalisé et trempé | Oui | Oui | Traitement thermique complet et inspection |
| 43 | Normalisé et trempé | Non | Oui | Propriétés améliorées avec test de pression |
| 50 | Trempé et revenu | Non | Non | Résistance maximale |
| 51 | Trempé et revenu | Oui | Non | Résistance maximale avec examen des soudures |
| 52 | Trempé et revenu | Oui | Oui | Résistance maximale avec inspection complète |
| 53 | Trempé et revenu | Non | Oui | Résistance maximale avec test de pression |
Remarque 1 :La sélection des matériaux doit être effectuée en tenant compte de la température de service. À titre indicatif, la spécification A20/A20M peut être consultée.
Remarque 2 :La logique de numérotation des classes :Premier chiffre(10-50)=type de traitement thermique ;Deuxième chiffre(0,1,2,3)=niveau d'inspection (0=aucun, 1=RT uniquement, 2=RT + hydrotest, 3=hydrotest uniquement).
Paramètres de traitement thermique
| Qualité du tuyau | Spécification ASTM | Après-chaleur de soudage-plage de température de traitement (soulagement du stress) degré F [degré] | Température de normalisation max sauf indication contraire degré F [degré] | Température de trempe max sauf indication contraire degré F [degré] | Température de trempe degré min F [degré] |
|---|---|---|---|---|---|
| CM-65/70/75 | A204/A204M | 1100-1200 [590-650] | 1700 [925] | - | - |
| CMSH-70 | A537/A537M | 1100-1200 [590-650] | 1700 [925] | - | - |
| CMS-75 | A299/A299M | 1100-1200 [590-650] | 1700 [925] | - | - |
| CMSH-80 | A537/A537M | - | - | 1700 [925] | 1100-1250 [590-675] |
| ½ CR, 1CR, 1¼CR | A387/A387M | 1100-1375 [590-745] | 1850 [1010] | 1700 [925] | 1150-1375 [620-745] |
| 2¼CR, 3CR | A387/A387M | 1200-1400 [650-760] | 1850 [1010] | 1700 [925] | 1250-1400 [675-760] |
| 5CR | A387/A387M | 1200-1400 [650-760] | 1850 [1010] | 1650 [900] | 1300-1400 [705-760] |
| 9CR | A387/A387M | 1325-1375 [715-745] | - | - | 1325-1375 [715-745] |
| 91 | A387/A387M | 1350-1420 [730-770] | 1900-2000 [1040-1095] | 1900 minutes [1040 minutes] | 1350-1440 [730-780] |
Note:L'acier 9CR est un acier durcissable à l'air-, retenant parfois l'austénite jusqu'à une température proche de la température atmosphérique. Une bonne pratique consiste à laisser l'acier refroidir à 150 degrés F ou moins avant de soumettre l'acier à un traitement de revenu ou à un traitement thermique post-soudage.
Processus de fabrication
Les tuyaux ASTM A691 EFW sont fabriqués selon le processus suivant :
Préparation de l'assiette :Les tôles d'acier de qualité pour appareils sous pression sont sélectionnées en fonction de la nuance requise (A204, A387, A537, A299, etc.).
Formation:Les plaques sont façonnées en forme cylindrique à l’aide de rouleaux de formage.
Soudage:Le joint longitudinal est soudé à l'aide deprocédé de soudage par fusion électriqueavecmétal d'apport ajouté– cela distingue les EFW des ERW (qui n’utilisent aucun métal d’apport). Les soudures peuvent être réalisées manuellement ou automatiquement par procédé électrique.
Renfort de soudure :Les joints soudés doivent avoir un renforcement positif au centre de chaque côté de la soudure. Le contour doit être lisse et le métal déposé doit être fondu doucement et uniformément dans la surface de la plaque.
Traitement thermique :Appliqué selon la classe spécifiée (détensionnement, normalisation, trempe et revenu, etc.) .
CND et tests :Examen radiographique (lorsque spécifié par la classe), essais hydrostatiques (lorsque spécifié par la classe), essais de traction et de flexion.
Finition:Préparation des extrémités (plaines, biseautées), élimination des imperfections de surface par meulage ou usinage.
Tableau de comparaison : ASTM A691, ASTM A672 et ASTM A671
Ces normes complémentaires partagent la même approche de fabrication mais s'appliquent à différentes plages de température :
| Aspect | ASTMA691 | ASTMA672 | ASTMA671 |
|---|---|---|---|
| Température de service | Températures élevées | Températures modérées | Températures atmosphériques et basses |
| Objectif principal | Résistance à haute-température, résistance au fluage, capacité à haute-pression | Résistance aux températures élevées, service modéré | Résistance aux basses-températures, propriétés aux chocs |
| Notes typiques | Alliages Cr-Mo (1¼CR, 2¼CR, 5CR, 9CR, 91), série CM | B60, B65, B70 (basés sur A515) | CC60, CC65, CC70 (basés sur A516) |
| Applications courantes | Conduites de vapeur à haute-température, réchauffeurs de raffinerie, chaudières électriques | Tuyauterie externe de la chaudière, lignes de traitement à température modérée | Tuyauterie de procédé à basse-température, GNL, service froid |
| Sélection des matériaux | Conçu pour un service soutenu à température élevée | Conçu pour un service à température modérée | Conçu pour une résistance à basse-température |
Exigences en matière de tests et d'inspection
Selon la classe sélectionnée, les canalisations ASTM A691 subissent :
| Type d'essai | But | Applicabilité |
|---|---|---|
| Essai de tension | Vérifier l'élasticité et la résistance à la traction | Tous les tuyaux |
| Essai de pliage | Vérifier la ductilité et l'intégrité de la soudure | Tous les tuyaux |
| Examen radiographique (RT) | Détecter les défauts de soudure – sur toute la longueur de chaque soudure | Obligatoire pour les classes avec « 1 » ou « 2 » comme deuxième chiffre |
| Essai hydrostatique | Preuve de fuite-étanchéité | Obligatoire pour les classes avec « 2 » ou « 3 » comme deuxième chiffre |
| Test de pression | Vérifier le confinement de la pression | Exigences par classe |
| Inspection des surfaces | Détecter et supprimer les imperfections inacceptables | 100% |
Applications courantes
Les tuyaux ASTM A691 EFW sont largement utilisés dans :
| Industrie | Applications |
|---|---|
| Production d'énergie | Conduites de vapeur à haute-température, tuyauterie externe de la chaudière, connexions du surchauffeur |
| Pétrochimie et Raffinage | Tuyauterie de procédé à haute-température, réchauffeurs de raffinerie, tuyauterie de craquage catalytique |
| Pétrole et gaz | Pipelines à haute-pression et-température (HPHT), installations de traitement |
| Traitement chimique | Lignes de traitement pour-services chimiques à haute température |
| Industriel | Systèmes de tuyauterie industrielle-haute pression nécessitant une capacité à températures élevées |
Disponibilité de taille typique
| Paramètre | Gamme |
|---|---|
| Diamètre extérieur | 16" (400 mm) à 60" (1500 mm)+nominalement |
| Épaisseur de paroi | Jusqu'à 3" (75 mm)standard |
| Longueur | 5,8-12 m standard, jusqu'à 18 m disponible |
| Fin Fin | Extrémités lisses, extrémités biseautées pour le soudage |
| Conditions de livraison | Comme spécifié par classe (détensionné, normalisé, normalisé et revenu, trempé et revenu) |
Lignes directrices pour la sélection des classes
La sélection de la classe appropriée dépend des exigences du service :
| Conditions de service | Classe recommandée | Raisonnement |
|---|---|---|
| Service général à haute-température et haute-pression | 22 | Le stress soulagé grâce à une inspection complète –le plus courant pour de nombreuses applications |
| Service critique à haute-température | 32 ou 42 | Normalisé ou normalisé et revenu pour le raffinement du grain et des propriétés améliorées |
| Exigences de résistance maximale | 52 | Trempé et revenu avec inspection complète |
| Comme-service soudé avec inspection complète | 12 | Comme-soudé avec RT et hydrotest |
Avantages du tuyau ASTM A691 EFW
| Avantage | Description |
|---|---|
| Capacité de grand diamètre | Peut produire des tuyaux beaucoup plus grands que les capacités sans soudure ou ERW |
| Murs épais | Convient aux applications à haute-pression nécessitant une épaisseur de paroi importante (jusqu'à 3 pouces standard) |
| Options en acier allié | Large gamme de nuances d'alliages Cr-Mo disponibles pour un service à haute-température (1¼CR, 2¼CR, 5CR, 9CR, 91) |
| Performances à haute température | Spécialement conçu pour les applications-à haute température |
| Capacité haute pression | Conçu pour un service-haute pression |
| Options de contrôle qualité | Le système de classes permet de faire correspondre le niveau d'inspection à la criticité du service |
| Fabrication à partir de plaque | Permet l'utilisation de matériaux de qualité pour récipients sous pression avec des propriétés certifiées |
Notes de sélection importantes
1. Sélection des notes par application
Série CM :Aciers au carbone-molybdène pour service général à haute-température
Qualités Cr-Mo (1¼CR, 2¼CR, 5CR, 9CR) :Pour les applications de plus en plus exigeantes résistantes aux-températures élevées et à la corrosion-
91e année :Acier avancé 9Cr-1Mo-V pour les applications à ultra-haute température nécessitant une résistance au fluage supérieure
2. Logique de sélection de classe
Le système de numérotation des classes facilite la sélection :
Premier chiffre= traitement thermique : 10 (tel que-soudé), 20 (détensionnement), 30 (normalisé), 40 (normalisé et revenu), 50 (trempé et revenu)
Deuxième chiffre= inspection : 0 (aucune), 1 (RT uniquement), 2 (RT + hydrotest), 3 (hydrotest uniquement)
Sélections les plus courantes pour le service à haute-température :
Classe 22 :Soulagé, entièrement inspecté –standard pour de nombreuses applications-à haute température
Classe 32 :Normalisé, entièrement inspecté – lorsque le raffinement du grain est nécessaire
Classe 42 :Normalisé et trempé, entièrement inspecté – pour des propriétés améliorées à-température élevée
3. Considérations relatives à la température
ASTM A691 est spécifiquement destinéservice à haute-température
Différentes qualités ont des limites de température maximale différentes – consultez les codes applicables
Pour les températures très élevées, des alliages Cr-Mo (5CR, 9CR, 91) sont nécessaires
4. Conformité aux codes
Code ASME : souvent adopté pour les applications du code des chaudières et des appareils sous pression
Consultez les codes de construction applicables (ASME B31.1 Power Piping, B31.3 Process Piping) pour connaître les facteurs d'acceptation et de conception.
5. Assurance qualité
Certificat de test en usine : généralement requis pour les applications critiques
S'assurer que tous les tests requis (RT, hydrotest) par classe spécifiée sont documentés
Vérifier que le traitement thermique a été effectué conformément aux exigences des spécifications
À retenir : Tuyau ASTM A691 EFWest lespécification standard pour les tubes en acier au carbone et en acier allié de grand-diamètre, soudés électriquement-fusion-fabriqué à partir de plaques de qualité pour récipients sous pression pourservice à haute-pression à des températures élevées. Il se distingue par sonGrade(indiquant le matériau de la plaque, par exemple 2¼CR de l'A387 Grade 22 pour un service à température élevée) etClasse(indiquant le traitement thermique et le niveau d'inspection, par exemple, classe 22 pour les contraintes - soulagées par radiographie et hydrotest) . Ce tuyau est indispensable pourapplications de production d'énergie, de pétrochimie et de processus industrielsnécessitant de grands diamètres, des parois épaisses et des performances fiables à haute-température. La spécification la plus courante pour un service à haute-température et haute-pression estASTM A691 2¼CR Classe 22 .
