Analyse des processus de formage et des performances mécaniques des coudes en alliage de titane

Alliage de titaneLa qualité du formage des coudes est essentielle à la sécurité, à la fiabilité et à la durée de vie du système de pipelines. Sa limite d'élasticité élevée, son taux d'élasticité élevé, sa plage de déformation plastique étroite et sa sensibilité élevée à la température à la contamination par O, N et H limitent les processus de formage traditionnels.

 

 

 

Le titane et les tubes titane en stock

 

(I) Processus de formage par soudage

• Soudage segmenté (taille de crevette) : Comprend le soudage à plusieurs-sections, nécessitant peu d'équipement et une capacité pour les coudes-de grand diamètre. Cependant, il comporte de nombreuses soudures, est facile à concentrer, présente une mauvaise résistance à la corrosion, est sujet aux fuites et a une courte durée de vie.

 

• Soudage de plaques de presse: Réduit le nombre de cordons de soudure et améliore légèrement la résistance à la corrosion mais comporte toujours des risques de soudage. Il n'est utilisé qu'en petites quantités pour les pipelines d'urgence ou non-critiques.

 

(II) Processus de formage par emboutissage

• Marquage à froid : Convient à la production de petits-diamètres,-à parois minces et de petits-lots, offrant des processus simples et à faible coût. Ses défauts comprennent un retour élastique important, une réduction de l'épaisseur de la paroi et un plissement de la surface.

 

• Marquage à chaud : Adaptable aux coudes à paroi épaisse-et à diamètre moyen-, assurant une bonne qualité de formage. Le risque réside dans une oxydation facile due à une protection thermique inappropriée, ce qui affecte les performances.

 

(III) Processus de formage par extrusion à chaud

• Noyau du processus: Basé sur le principe du volume constant pendant la déformation métal-plastique, le mandrin contrôle la déformation et le métal comprimé dans l'arc intérieur s'écoule vers la zone d'expansion du diamètre pour assurer une épaisseur de paroi uniforme. Les coudes ont un aspect lisse, une précision dimensionnelle élevée et peuvent être produits en continu par lots.

 

• Former des points clés: L'ébauche de tuyau est dans un état de contrainte de compression axiale/radiale et de tension circonférentielle, avec une déformation concentrée dans le ventre. Le contrôle de la température de chauffage, de la vitesse de poussée et des paramètres du mandrin peut éviter des défauts tels qu'une épaisseur de paroi inégale, des plissements et des fissures.

 

• Réalisations des applications: Le processus développé par le Northwest Institute for Nonferrous Metal Research peut produire des coudes sans soudure d'un diamètre maximum de φ219, dont les performances sont conformes à la norme ASTM B363-95, résolvant les inconvénients du formage par soudage et par emboutissage.

 

(IV) Processus de formage par coulée

• Défauts: Sujet à la porosité, aux cavités de retrait et aux inclusions ; Une épaisseur de paroi supérieure ou égale à 5 mm est incompatible avec les canalisations conventionnelles ; la surface rugueuse augmente la résistance de transmission.

 

• Lacunes: La résistance à la corrosion est inférieure à celle de l'alliage de titane corroyé et le coût est relativement élevé.

 

(V) Autres procédés de formage spéciaux

• Extrusion à froid : Convient aux coudes de haute-précision et de petit-diamètre, présentant un bel aspect, une précision dimensionnelle élevée et une épaisseur de paroi uniforme. Les exigences en matière de moules et d'ébauches de tuyaux sont élevées, ce qui entraîne des coûts élevés.

 

• Formage à chaud du mandrin: Capable de produire des coudes de différents diamètres, réalisant une expansion et une flexion synchrones pendant le chauffage et le poussage, nécessitant un traitement thermique et un usinage ultérieurs.

 

• Méthode UO : Les plaques de titane sont pressées en forme, en se concentrant sur des coudes de grand-diamètre et à paroi épaisse-, adaptés aux conditions de travail dans lesquelles les ébauches de tuyaux ne peuvent pas être utilisées.

 

 

(I) Influence sur les propriétés mécaniques

• Formage par soudage: Les cordons de soudure sont faibles ; les grains grossiers dans la zone affectée par la chaleur-entraînent une baisse des performances ; les contraintes résiduelles sont susceptibles d'induire des fissures par corrosion sous contrainte.

 

• Formage par estampage: L'écrouissage entraîne une dureté accrue et une diminution de la ténacité ; L’accumulation de retour élastique lors de l’estampage à froid provoque des contraintes résiduelles, affectant la stabilité structurelle.

 

• Formage par extrusion à chaud: Une déformation uniforme à chaud affine la structure et le traitement thermique élimine les contraintes, obtenant ainsi une uniformité mécanique optimale. La résistance est la même que celle du métal de base et le taux d'allongement est supérieur ou égal à 15 %, répondant aux exigences des principaux pipelines.

 

(II) Influence sur la résistance à la corrosion

• Soudage: Un film d'oxyde discontinu et des défauts dans les cordons de soudure entraînent une mauvaise résistance à la corrosion et des fuites de corrosion faciles.

 

• Estampillage: Les défauts de surface endommagent le film d'oxyde, aggravant la corrosion locale.

 

• Extrusion à chaud: La protection contre les gaz inertes empêche l'oxydation, ce qui donne un film d'oxyde intact et une surface lisse. La résistance à la corrosion est la même que celle du métal de base, s'adaptant aux conditions de travail à forte corrosion ; une épaisseur de paroi uniforme peut empêcher la corrosion sous contrainte et prolonger la durée de vie.

 

(III) Influence sur la stabilité dimensionnelle

• Soudage segmenté (taille de crevette) : Les erreurs cumulatives dues au soudage à plusieurs-sections provoquent des angles et des courbures inégaux, rendant l'installation difficile.

 

• Formage par estampage: Le retour élastique entraîne des écarts dimensionnels, nécessitant un façonnage augmentant les coûts.

 

• Formage par extrusion à chaud: Un contrôle précis de la forme par le mandrin garantit que les tolérances dimensionnelles sont conformes à HG/T3651-1999 et ANSI B16.9, avec une excellente adaptabilité d'installation.

 

 

• Sélection du processus

Pour les pipelines clés résistants à la corrosion-, les coudes sans soudure par extrusion à chaud sont préférables.

L'extrusion à froid est utilisée pour les coudes en petits-lots, de haute-précision et de petit-diamètre.

Le soudage des plaques de presse peut être utilisé en petites quantités pour des scénarios non-critiques/d'urgence.

Les coudes à souder segmentés (taille de crevette) sont interdits.

 

• Optimisation des performances

Optimisez les paramètres de travail à chaud grâce à la simulation numérique pour améliorer la précision.

Améliorez la technologie de protection contre l'oxydation.

Intégrez le formage et le traitement thermique pour améliorer la qualité et l’efficacité.

 

• Contrôle de qualité

Conformez-vous à la norme HG/T3651-1999 et mettez en œuvre un contrôle complet du processus pour garantir un fonctionnement sûr.

 

Le groupe Ruihang, en tant que fabricant professionnel, fournit des produits en titane et en alliage de titane de haute -qualité. Pour plus de détails, veuillez nous contacter par e-mail :Sam.Rui@bjrh-titanium.com