Tendances de la production de tubes hydrauliques en période de pénurie, partie II

May 16, 2023

Wynn Kearns, Indiana Tube Corp.

Note de l'éditeur : cet article est le deuxième d'une série en deux parties sur le marché et la production de conduites de transport de fluides de petit diamètre pour les applications haute pression. La première partie traitait de l’état de l’offre nationale de produits conventionnels pour ces applications, qui est limitée. La deuxième partie traite de deux produits non conventionnels pour ce marché.

Deux types de tubes hydrauliques soudés spécifiés par la Society of Automotive Engineers (SAE-J525 et SAE-J356A) partagent une origine commune, tout comme leurs spécifications écrites. La bande d'acier plate est fendue à la largeur et transformée en tube par profilage. Une fois les bords de la bande polis par un outillage à rouleaux à ailettes, le tube est chauffé par soudage par résistance électrique à haute fréquence et forgé entre des rouleaux de pression pour réaliser le cordon de soudure. Après le soudage, la bavure OD est retirée par un outil fixe, généralement en carbure de tungstène. Le flash d'identification est retiré par un outil fixe ou contrôlé à une hauteur maximale conçue.

Cette description du processus de soudage est générique et de nombreuses petites différences de processus existent dans la fabrication réelle (voir Figure 1). Néanmoins, les deux ont de nombreuses caractéristiques mécaniques en commun.

Les ruptures de tubes, et les modes de défaillance en général, peuvent être classées sous charges de traction ou charges de compression. Dans la plupart des matériaux, la rupture sous tension se produit à une valeur de contrainte inférieure à celle en compression. Autrement dit, la plupart des matériaux sont beaucoup plus résistants en compression qu’en traction. Le béton en est un exemple. Il est assez résistant en compression, mais à moins qu'il ne soit coulé avec un réseau interne de barres d'armature (barre d'armature), il se sépare assez facilement. Pour cette raison, l'acier est testé sous charge de traction pour déterminer sa résistance ultime à la traction (UTS). Les trois spécifications des tubes hydrauliques ont une exigence similaire : un UTS de 310 MPa (45 000 PSI).

Étant donné que les tubes sous pression nécessitent une capacité à résister à la pression hydraulique, un calcul séparé et un test destructif, un test d'éclatement, peuvent être nécessaires. Un calcul peut déterminer la pression d'éclatement ultime théorique, qui prend en compte l'épaisseur de la paroi, l'UTS du matériau et le diamètre extérieur. Puisque le tube J525 et le tube J356A peuvent avoir la même dimension, la seule variable est l'UTS. Fournissant une valeur de traction commune, 50 000 PSI, la pression d'éclatement prévue est de 0,500 x 0,049 pouces. Le tube est le même pour les deux produits : 10 908 PSI.

Bien que les calculs prédisent des résultats identiques, une différence dans l’application pratique concerne l’épaisseur réelle de la paroi. Sur le J356A, les bavures de soudure ID sont contrôlées à une dimension maximale, basée sur le diamètre du tube, comme indiqué dans les spécifications. Pour le J525, un produit dont la bavure a été retirée, le processus de décapage par bavure réduit souvent intentionnellement le diamètre intérieur d'environ 0,002 po, ce qui entraîne un amincissement localisé de la paroi au niveau de la zone de soudure. Bien que l'épaisseur de la paroi soit complétée par un écrouissage ultérieur, les contraintes résiduelles et l'orientation des grains peuvent différer de celles du matériau de base, et l'épaisseur de la paroi peut être légèrement plus fine qu'un tube comparable spécifié comme J356A.

Cela peut en fait créer un scénario de pression d'éclatement plus faible pour le J525 que pour le J356A.

En fonction de l'utilisation finale du tube, le flash ID doit être retiré ou aplati (ou lissé) pour éliminer le chemin de fuite potentiel, principalement pour une forme d'extrémité évasée à paroi unique. Bien qu'il soit communément admis que le J525 a une identification fluide et ne présente donc aucun risque de fuite, il s'agit d'une idée fausse. Un tube J525 peut développer des stries ID dues à un travail à froid inapproprié, entraînant une fuite au niveau de la connexion.

L'élimination des bavures commence par cisailler (ou rayer) le cordon de soudure du mur ID. L'outil de décapage, fixé sur un mandrin soutenu par des rouleaux, se trouve à l'intérieur du tube juste après le poste de soudage. Pendant que l'outil de décapage retire le cordon de soudure, les rouleaux roulent par inadvertance sur des morceaux de projections de soudure, les forçant à pénétrer dans la surface du diamètre intérieur du tube (voir Figure 2). Ceci constitue un problème pour les tubes légèrement traités tels que les tubes biseautés ou adoucis.