Procédé de fabrication : percé creux par rapport à formé et soudé
La différence fondamentale entre les tubes en acier sans soudure et les tubes soudés réside dans leurs méthodes de fabrication. Le tube sans soudure est fabriqué à partir d’une billette ronde pleine en acier, chauffée puis percée à l’aide d’un mandrin afin de former une enveloppe creuse, suivie d’un laminage et d’un étirage pour obtenir le diamètre et l’épaisseur de paroi souhaités — le tout sans aucune soudure. Ce procédé produit un tube doté d’une microstructure uniforme et de propriétés mécaniques cohérentes sur toute sa circonférence. Le tube soudé, en revanche, est issu d’une bande ou d’une tôle d’acier plate, formée en cylindre par laminage, puis les bords adjacents sont assemblés par soudage par résistance électrique à haute fréquence (ERW), par soudage au laser ou par soudage à l’arc immergé (SAW). La soudure est ensuite traitée thermiquement et inspectée. Cette différence fondamentale se traduit par des caractéristiques de performance distinctes : le tube sans soudure offre une résistance supérieure à la pression et une meilleure tenue en fatigue grâce à l’absence d’une éventuelle zone faible liée à la soudure, tandis que le tube soudé assure une meilleure constance dimensionnelle, une finition de surface plus lisse et un coût inférieur, notamment pour les grands diamètres.
Domaines d'application : utilisation sous haute pression par rapport à l'utilisation fluide et structurelle à faible coût
Les tubes sans soudure constituent le choix privilégié pour les applications critiques, à haute pression et à haute température, où l’intégrité de la soudure pourrait poser problème. Ils dominent le secteur pétrolier et gazier pour les tubages de fond de puits, les tubes de production et les colonnes montantes offshore (API 5L, ASTM A106), ainsi que le domaine de la production d’énergie pour les tubes de chaudière et les collecteurs de surchauffe (ASTM A335). Ils sont également essentiels dans les systèmes hydrauliques, les réacteurs chimiques et les circuits de tuyauterie des centrales nucléaires. Les tubes soudés, en revanche, sont utilisés dans la grande majorité des applications de transport de fluides et d’applications structurelles où les pressions sont modérées. Les tubes soudés par résistance électrique (ERW) (ASTM A53, API 5L) constituent la norme pour la distribution de gaz naturel, les conduites d’alimentation en eau, les systèmes de protection incendie et les circuits de plomberie CVC. Les tubes soudés longitudinalement (LSAW) ou en spirale (SSAW) de grand diamètre sont employés pour le transport longue distance de pétrole et de gaz, les prises d’eau et les pieux. Dans le domaine de la construction, les profilés creux soudés (HSS) (ASTM A500) servent de colonnes, de treillis et de structures spatiales grâce à leur excellent rapport résistance/poids et à leur aspect épuré.
Directives relatives aux coûts, à la disponibilité et à la sélection
Du point de vue économique, le tube soudé est généralement 20 à 30 % moins coûteux que le tube sans soudure pour des dimensions équivalentes, en raison de sa production continue et à haut volume à partir de bobines. Il est également disponible dans une gamme plus étendue de diamètres (jusqu’à 80 pouces ou plus) et d’épaisseurs de paroi, tandis que le tube sans soudure est généralement limité à des diamètres inférieurs à 26 pouces en raison des contraintes liées aux laminoirs de perçage. Toutefois, le tube sans soudure offre une fiabilité supérieure en service acide (environnements contenant du H₂S) et sous chargement cyclique, où les soudures pourraient constituer des sites d’initiation de fissures. Lors du choix entre ces deux types de tubes, les ingénieurs doivent prendre en compte les facteurs suivants : la pression nominale requise (tube sans soudure pour des pressions supérieures à 10 MPa ou en cas de fatigue élevée), le diamètre (tube soudé pour des diamètres supérieurs à 24 pouces), la sensibilité au coût (tube soudé pour les applications courantes), ainsi que les exigences réglementaires (par exemple, la norme ASME B31.3 autorise généralement les deux types, mais peut imposer des niveaux d’inspection plus stricts pour les tubes soudés). Pour la plupart des applications dans le bâtiment, l’alimentation en eau et les usages à basse pression, le tube soudé constitue un choix économique et techniquement pertinent. Pour les environnements à forte contrainte, à haute température ou corrosifs, le tube sans soudure offre la marge de sécurité nécessaire.
