Guide : Tableau de compatibilité des matériaux de tuyauterie
Introduction
Le choix des bons matériaux de tuyauterie est essentiel pour la sécurité, l'efficacité et la longévité des systèmes utilisés dans des industries telles que le pétrole et le gaz, le traitement chimique et l'exploitation minière. Chacune de ces industries opère dans des environnements difficiles, où les tuyauteries doivent résister à des pressions élevées, à des températures extrêmes et à des substances corrosives. Le choix de matériaux incompatibles peut entraîner des pannes, des temps d'arrêt coûteux, des dangers environnementaux et des risques pour la sécurité. Ce guide examine le tableau de compatibilité des matériaux de tuyauterie, les matériaux de tuyauterie les plus utilisés et leur compatibilité avec les raccords, les brides, les vannes et les fixations, garantissant un fonctionnement sans faille dans divers domaines industriels.
1. Aperçu des principaux matériaux utilisés dans les systèmes de tuyauterie
Chaque application industrielle présente des défis uniques et exige des matériaux dotés de propriétés spécifiques pour résister à ces conditions. Vous trouverez ci-dessous une liste des principaux matériaux de tuyauterie et de leurs caractéristiques :
Acier au carbone (ASTM A106): Couramment utilisé dans le pétrole et le gaz pour des applications à température et pression modérées. L'acier au carbone est solide, durable et économique, ce qui le rend adapté aux systèmes de tuyauterie généraux. Cependant, il est sujet à la corrosion sans protection ou revêtement adéquats.
Alliage d'acier au carbone (ASTM A335):Conçus pour un service à haute température, les alliages d'acier au carbone comme P11, P22 et P5 contiennent du chrome et du molybdène, améliorant leur résistance et leur résistance à la corrosion à des températures élevées.
Acier au carbone à basse température (ASTM A333):Adapté aux applications cryogéniques, cet alliage peut maintenir sa ductilité à des températures extrêmement basses, ce qui le rend idéal pour les systèmes GNL, le transport de gaz naturel et le stockage de produits chimiques réfrigérés.
Acier inoxydable (ASTM A312):Les nuances d'acier inoxydable telles que 304, 316 et 347 offrent une excellente résistance à la corrosion, une résistance élevée et une bonne formabilité. Elles sont couramment utilisées dans le traitement chimique, où la résistance à divers produits chimiques est cruciale.
API 5L (X42-X70):Les grades API 5L comme X42, X52 et X70 sont largement utilisés dans l'industrie pétrolière et gazière, en particulier pour les pipelines transportant du pétrole, du gaz et de l'eau sous haute pression. Ces grades sont connus pour leur résistance, leur ténacité et leur soudabilité.
Acier inoxydable duplex et super duplex (ASTM A790):Les aciers inoxydables duplex (UNS S31803, S32205) et super duplex (UNS S32750, S32760) sont connus pour leur résistance supérieure à la corrosion, en particulier dans les environnements riches en chlorures comme les plateformes offshore. Ces matériaux offrent une résistance élevée et une excellente résistance aux piqûres et aux fissures de corrosion sous contrainte.
2. Compatibilité avec les raccords, les brides, les vannes et les fixations
La compatibilité entre les tuyaux et d'autres composants tels que les raccords, les brides, les vannes et les boulons est essentielle pour garantir une connexion sûre, sans fuite et durable. Ci-dessous, nous explorons comment différents matériaux s'associent à ces composants.
2.1 Systèmes de tuyauterie en acier au carbone
Tuyaux:ASTM A106 (Gr A/B/C) est la norme pour les tuyaux en acier au carbone haute température.
Accessoires:Les raccords de tuyauterie en acier au carbone sont généralement conformes à la norme ASTM A234 Gr WPB pour les configurations soudées.
Brides:ASTM A105 est la référence pour les brides en acier au carbone forgé.
Vannes:Les vannes ASTM A216 Gr WCB sont compatibles avec les tuyaux en acier au carbone, offrant durabilité et performances haute pression.
Fixations:Les boulons et écrous ASTM A193 Gr B7 et A194 Gr 2H sont généralement utilisés pour fixer les brides et autres connexions dans les systèmes en acier au carbone.
2.2 Systèmes de tuyauterie en acier allié (service à haute température)
Tuyaux:ASTM A335 (Gr P1, P11, P22) est une norme de base pour les tuyauteries à haute température dans les raffineries et les centrales électriques.
Accessoires:Les raccords en acier allié fabriqués selon la série ASTM A234 WP offrent une bonne soudabilité et correspondent aux tuyaux de la série P.
Brides:ASTM A182 Gr F11 ou F22 sont courants pour les matériaux de bride, selon la qualité du tuyau.
Vannes:Pour les alliages haute température, les vannes ASTM A217 Gr WC6 ou WC9 offrent des performances fiables.
Fixations:ASTM A193 Gr B7 avec écrous A194 Gr 2H est une combinaison typique pour les applications en acier allié.
2.3 Acier allié basse température
Tuyaux:ASTM A333 (Gr 6 et 3) pour les applications jusqu'à -45°C, souvent utilisées dans des environnements cryogéniques.
Accessoires:ASTM A420 Gr WPL6 et WPL3 sont des raccords basse température compatibles avec les tuyaux A333.
Brides:Les brides ASTM A350 Gr LF2/LF3 sont utilisées en conjonction avec des tuyauteries à basse température.
Vannes:Les vannes ASTM A352 Gr LCB ou LC3 sont conçues pour un service à basse température.
Fixations:Les boulons ASTM A320 Gr L7 et les écrous A194 Gr 7 garantissent des connexions durables à basse température.
2.4 Systèmes de tuyauterie en acier inoxydable
Tuyaux:L'acier inoxydable austénitique, comme l'ASTM A312 Gr TP304 et TP316, est idéal pour les systèmes résistants à la corrosion.
Accessoires:Les raccords ASTM A403 (WP304/WP316) sont largement utilisés avec les tuyaux en acier inoxydable pour les applications chimiques et marines.
Brides:Les brides ASTM A182 Gr F304/F316 complètent les matériaux des tuyaux.
Vannes:Les vannes A182 Gr F304/F316 sont très résistantes aux fluides corrosifs, ce qui les rend adaptées aux usines chimiques et aux environnements offshore.
Fixations:Les boulons ASTM A193 Gr B8/B8M avec écrous A194 Gr 8/8M conviennent aux assemblages en acier inoxydable, garantissant une résistance à la corrosion.
2,5 grades API 5L pour les pipelines de pétrole et de gaz
Tuyaux:Les nuances API 5L X42, X52, X65 et X70 offrent une résistance, une flexibilité et une ténacité élevées pour les oléoducs et gazoducs, en particulier dans les applications onshore et offshore.
Accessoires:Les raccords à haut rendement, tels que ASTM A860 Gr WPHY (42-70), correspondent à la résistance des tuyaux API 5L.
Brides:Les brides ASTM A694 Gr F42 à F70 conviennent aux canalisations haute pression.
Vannes:Les vannes API 6D et ASTM A216 Gr WCB/WC6 sont la norme dans ces environnements haute pression.
Fixations:Les boulons conformes à la norme ASTM A193 Gr B7 et les écrous conformes à la norme ASTM A194 Gr 2H garantissent des connexions sécurisées à haute pression.
2.6 Systèmes en acier inoxydable duplex et super duplex
Tuyaux:Les tuyaux en acier inoxydable duplex (UNS S31803/S32205) et super duplex (UNS S32750/S32760) sont très résistants à la corrosion générale et localisée dans les environnements chlorés, ce qui les rend idéaux pour la production pétrolière offshore et les usines de dessalement.
Accessoires:Les raccords ASTM A815 Gr WP31803 et WP32750 offrent une résistance à la corrosion et une résistance mécanique équivalentes.
Brides:Les brides ASTM A182 Gr F51/F53 sont standard pour les systèmes duplex.
Vannes:Les vannes duplex, telles que ASTM A182 Gr F51/F55, offrent une résistance supérieure aux piqûres.
Fixations:Les boulons ASTM A193 Gr B7/B8M à haute résistance et les écrous ASTM A194 Gr 7/8M sont couramment utilisés.
Tableau de compatibilité des matériaux de tuyauterie
| Matériel | Tuyaux | Accessoires | Brides | Vannes | Boulons et écrous |
| Acier Carbone | A106 Groupe A A106 Groupe B A106 Gr.C |
A234 WPA A234 WPB A234 WPC |
A105 | A216 WCB | A193 Groupe B7 A194 Gr.2H |
| Alliage d'acier au carbone haute température | A335 P1 A335 P11 A335 P12 A335 P22 A335 P5 A335 P9 A335 P91 A225 P92 |
A234 WP1 A234 WP11 A234 WP12 A234 WP22 A234 WP5 A234 WP9 A234 WP91 A234 WP92 |
A182 F1 A182 F11 A182 F12 A182 F22 A182 F5 A182 F9 A182 F91 A182 F92 |
A217 WC1 A217 WC11 A217 WC12 A217 WC22 A217 WC5 A217 WC9 A217 WC91 A217 WC92 |
A193 Groupe B7 A194 Gr.2H |
| Acier au carbone basse température | A333 Gr.6 A333 Gr.3 A333 Gr.1 |
A420 WPL6 A420 WPL3 A420 WPL1 |
A350 LF6 A350 LF3 A350 LF1 |
A352 LC6 A352 LC3 A352 LC1 |
A320 Gr.L7 A194 Gr.7 |
| Acier inoxydable austénitique | A312 TP304 A312 TP316 A312 TP321 A312 TP347 |
A403 WP304 A403 WP316 A403 WP321 A403 WP347 |
A182 F304 A182 F316 A182 F321 A182 F347 |
A182 F304 A182 F316 A182 F321 A182 F347 |
A193 Groupe B8 A194 Gr.8 |
| Tube de canalisation API 5L | API 5L X42 API 5L X46 API 5L X52 API 5L X56 API 5L X60 API 5L X65 API 5L X70 |
A860 WPHY 42 A860 WPHY 46 A860 WPHY 52 A860 WPHY 56 A860 WPHY 60 A860 WPHY 65 A860 WPHY 70 |
A694 F42 A694 F46 A694 F52 A694 F56 A694 F60 A694 F65 A694 F70 |
API 6D A216 WCB |
A193 Groupe B7 A194 Gr.2H |
| Acier inoxydable duplex | A790 UNS S31803 A790 UNS S32205 |
A815 WP31803 A815 WP32205 |
A182 F51 A182 F60 |
A182 F51 A182 F60 |
A193 Groupe B7 A194 Gr.7 |
| Acier inoxydable super duplex | A790 UNS S32750 A790 UNS S32760 |
A815 WPS32750 A815 WPS32760 |
A182 F53 A182 F55 |
A182 F53 A182 F55 |
A193 Groupe B8M A194 Gr.8M |
3. Considérations clés pour le choix des matériaux
Température:Les applications à haute température nécessitent des matériaux capables de conserver leurs propriétés mécaniques à des températures élevées, comme l'ASTM A335 pour les alliages d'acier ou les aciers inoxydables duplex A790.
Environnement corrosif:Les applications offshore et de traitement chimique impliquent une exposition à des substances hautement corrosives telles que les chlorures, les acides et les alcalis. L'acier inoxydable, les alliages duplex et super duplex offrent une excellente résistance à ces environnements.
Pression:Les environnements à haute pression, tels que les pipelines de pétrole et de gaz, nécessitent des matériaux tels que les grades API 5L associés à des raccords, vannes et fixations à haut rendement.
Résilience à basse température:Les systèmes cryogéniques ou réfrigérés, tels que ceux qui manipulent du GNL, nécessitent des matériaux comme l'ASTM A333 qui conservent leur résistance à basse température.
4. Conclusion
Dans les secteurs du pétrole et du gaz, de la transformation chimique et de l'exploitation minière, le choix des matériaux appropriés pour les systèmes de tuyauterie est un aspect essentiel de la fiabilité et de la sécurité du système. La compréhension de la compatibilité entre les tuyaux, les raccords, les brides, les vannes et les fixations garantit la durabilité et les performances de l'ensemble du système. En utilisant des matériaux tels que les aciers inoxydables API 5L, ASTM A106, A335, A312 et duplex, vous pouvez adapter les bons composants à vos exigences opérationnelles spécifiques, garantissant ainsi la longévité et minimisant les temps d'arrêt dus à la corrosion ou aux défaillances mécaniques.
Lors de la sélection des matériaux, consultez toujours des experts en matériaux et des ingénieurs pour évaluer les besoins précis de votre application, en tenant compte de la pression, de la température, de l'exposition à la corrosion et des contraintes mécaniques.
