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Faculté des Sciences de l’Ingéniorat

Département de Génie Mécanique

MEMOIRE

Présentée en vue de l’obtention du diplôme de MASTER

DOMAINE : Sciences Techniques

FLIERE : Génie Mécanique

SPECIALITE : PRODUCTIQUE MÉCANIQUE

PRESENTE PAR : TADJINE FATEH

DIRECTEUR DE MEMOIRE : MEKHILEF Slimane MCA Université Annaba

DEVANT LE JURY PRESIDENT : BOUCHLAGHEM A. Prof. Université Annaba EXAMINATEURS : MEKHILEF S. Dr Université Annaba NEHAL A. Dr Université Annaba AYAD A. Dr Université Annaba HAIAHEM A. Prof Université Annaba

Année : 2016 / 2017

وزارة التعليم العالي والبحث العلمي

عنابة -باجي مختار جامعة

BADJI MOKHTAR - ANNABA UNIVERSITY UNIVERSITE BADJ MOKHTAR - ANNABA

CONTRIBUTION A L’AMELIORATION DE LA FABRICATION DES TUBES SANS SOUDURE

DEDICACES

Je dédie cette mémoire à….

A ma très chère mère

A mon très cher Père

A notre encadreur Mr : S.Mekhilef

A Tous ceux que nous aimons et qui nous aiment

A tous les membres de ma famille, petits et grands

A tous nos camarades des groupes

Tadjine Fateh

REMERCIEMENT

Nous tenons à exprimer nos plus vifs Remerciements à ALLAH « tout puissant » pour la volantes, la santé et la patience qu’il nous a donné durant toutes ces longues années d’étude pour que nous puissions arriver à ce jour.

Un grand remerciement à tous qui se Sont investis à l’aboutissement de ce projet En leur offrant toutes mes sincères Gratitudes en premier lieu :

Nous tenons à exprimer notre profonde reconnaissance et notre gratitude á notre encadreur Dr : S. MEKHILEF pour ses orientations et ses précieux conseils durant l’élaboration de ce travail.

Mon gratitude la plus profonde s’adresse à monsieur Bourdjiba Soufien, mon encadreur durant le stage au sein de SIDER TSS.

Je tiens à remercier sans exception le personnel de l’unité TSS.

Je remercie l’ensemble des enseignants qui ont contribués à notre formation et surtout les enseignants du département de Génie mécanique.

En fin, nous tenons à exprimer nos remerciements à tous ceux qui ont contribué de près ou de loin à la réalisation de ce travail.

Liste des Figure :

Chapitre Figure Page

Chapitre 1

Figure n° 01 : Plan de masse de la TSS Figure n° 02 : organigramme de TSS. Figure n°3 : Parc L’lingots Figure n° 04 : Four a sole tournante Figure n° 05 : Presse à percer 1200Tonnes Figure n° 06 : Four à plateau Figure n° 07 : Laminoir oblique Figure n° 08 : Train 14’’ Figure n° 09 : Four à Longerons Figure n° 10 : calibreur a 5 cages Figure n° 11 : Dresseuse rotative Figure n° 12 : Contrôle CND (Contrôle Non Destructif) Figure n° 13 : Tronçonneuse Bardons Figure n° 14 : Banc d’épreuve Hydraulique Figure n° 15 : l’atelier de parachèvement Figure n° 16 : filetage d’un tube Figure n° 17 : Filète uses numérique PT Figure n° 18 : Filète uses semi-automatique TS430 Figure n° 19 : Brossage, peinture Figure n° 20 : photo des manchons

2 6 7 7 8 8 9 10 10 10 11 12 12 13 13 15 15 16 16 17

Chapitre 2

Figure n° 21 : schéma de la presse à percer Figure n° 22 : schéma du principe de laminoir à pèlerin Figure n° 23 : schéma du Laminoir continu Figure n° 24 : procédé de trempe des tubes Figure n° 25 : Schéma du principe de dressage des tubes sur dresseuse SHUTTON Figure n° 26 : exemple de joint fileté

20 22 24 26 27 30

Chapitre 3

Figure n° 27 : Caractéristiques de l’outil á tronçonné Figure n° 28 : Caractéristiques de l’outil á tronçonné proposé Figure n° 29 : différence entre une solution conventionnelle et un outil antivibratoire. Figure n° 30 : modèle d’un outil antivibratoire Figure n° 31 : Déformation de l’extrémité arrière de tube Figure n° 32 : la partie ovalie dans un tube

43 48 49 50 50 54

Chapitre Tableau Page

Chapitre 2

Tableau n° 01 : contrôle dimensionnel Tableau n° 02 : méthodes de contrôle des surfaces Tableau n° 03 : les méthodes de contrôle de continuité

33 35 38

Chapitre 3

Tableau n° 04 : historique de consommation d’outil d’un mois Tableau n° 05 : historiques de consommation d’outil d’une année précédente Tableau n° 06 : Les régimes de coupe proposé Tableau n° 07 : Contrôle du ø tubes avant et après trempe (Coté Balais) Tableau n° 08 : Contrôle du ø tubes avant et après trempe (Coté Pavillon) Tableau n° 09 : diamètres tubes (mm) avant trempe : Tableau n° 10 : diamètres tubes (mm) après trempe Tableau n° 11 : diamètres Ø tubes (mm) à chaud après revenu/ calibreur

45 46 47 51 51 52 53 53

SOMMAIRE

Chapitre 1 : présentation de l’Enterprise Sider El hadjar : ................................................................................. 2

1- Introduction .................................................................................................................................................. 2

1-1- Présentation de l’Enterprise Sider El hadjar : ........................................................................................... 3

1.1.1. Historique : ............................................................................................................................................... 3

1.1.2- situation géométrique du complexe : ................................................................................................... 3

1.1.3- Activité du complexe : ........................................................................................................................... 4

1-2- Présentation de l'unité TSS (Tuberie Sans Soudure) : ................................................................................ 4

1.2.1- Arcelor Mittal Tubular Product opère sur quatre continents : ............................................................. 5

1.2.2- Procédé de fabrication : ........................................................................................................................ 5

1.2.3- L’aciérie électrique (ACE) :...................................................................................................................... 5

1.2.4 - Description des installations de la TSS ................................................................................................. 6

1.2.5- Organisation de la TSS : ......................................................................................................................... 6

1.2.6- La TSS se compose de deux ateliers principaux « LAT » ET « PAT » : ................................................... 7

1.3- Finissage :...............................................................................................................................................12

1.3.2- Parachèvement : .................................................................................................................................14

1.3.2.1- Traitements thermiques : .................................................................................................................14

1.3.3- Les filetage réalisés á TSS : .................................................................................................................15

A - Filète uses numériques PT 5 : ..................................................................................................................16

B - Filète uses semi-automatique TS430 : .....................................................................................................16

1.4 - ATELIER DES MANCHONS .....................................................................................................................17

1.4.1- Pour l’atelier des manchons : ...............................................................................................................17

1.4.2- Zone de phosphatation : .......................................................................................................................18

1.4.3- Station de recyclage de l’eau de tuberie sans soudure ........................................................................18

1.5 - CONCLUSION : ......................................................................................................................................18

Chapitre 2 : Généralité sur la production des tubes sans soudure ..................................................................19

2.1 - Production des tubes sans soudure.......................................................................................................19

2.2- Technique de perçage ...........................................................................................................................20

2.2.1- Presse à percer .....................................................................................................................................20

2.3- Technique de laminage (réduction de l’épaisseur) ................................................................................21

2.3.1- Laminoir Pèlerin ...................................................................................................................................22

2.3.2- Presse à filer ..........................................................................................................................................23

2.3.3- Laminoir continu...................................................................................................................................24

2.4- Finissage .................................................................................................................................................25

2.4.1- Traitements thermiques ....................................................................................................................26

2.4.1.1- Trempe .............................................................................................................................................26

2.4.1.2- Revenu .............................................................................................................................................26

2.4.2- Dressage (valable également pour les tubes E R W) ...........................................................................27

2.4.3- Mise à longueur des tubes ..................................................................................................................28

2.4.4- Chanfreinage .......................................................................................................................................29

2.4.5- Filetage ................................................................................................................................................29

3- La qualité des tubes et de leurs accessoires ............................................................................................30

3.1- Notion d'imperfections ...........................................................................................................................30

3.2- Notion de contrôle .................................................................................................................................31

3.2.1- Contrôle individuel ..............................................................................................................................31

3.2.2- Contrôle statistique .............................................................................................................................32

3.2.3- Contrôle par lots ...................................................................................................................................32

3.3- Nature des contrôles .............................................................................................................................32

3.3.1- Les contrôles dimensionnels ...............................................................................................................32

3.3.1.1- Paramètres mesures et moyens .........................................................................................................32

3.3.1.2- Définitions des paramètres ...............................................................................................................33

3.3.2- Les contrôles d’aspect .........................................................................................................................33

3.3.2.1- Notion d’aspect de surface ...............................................................................................................34

3.3.2.2- Contrôle d’aspect et de rugosité .......................................................................................................34

3.3.3- Les contrôles métallurgiques ...............................................................................................................35

3.3.4- Paramètres mesurés et moyens de contrôle .......................................................................................36

3.3.5- Les contrôles de continuité ..................................................................................................................38

3.3.5.1- Paramètres détectés et moyens .......................................................................................................38

3.3.5.2- Les méthodes de contrôle ................................................................................................................38

3.3.6- Contrôle final et examen ultra-sons des extrémités ...........................................................................38

4- Conclusions...................................................................................................................................................41

Chapitre 03 3. 1- Problématique ............................................................................................................................ 42

3.2- Machine de tronçonnage :........................................................................................................... 42

3.3- Analyse l’outil de coupe : ............................................................................................................. 44

3.4- Analyse statistique de la consommation d’arête ......................................................................... 45

3.5- Avantage de l’outil antivibratoire : ............................................................................................... 48

3.5.1- Etude analyse du défaut d’ovalisation : ................................................................................... 49

3.5.1.1- Contrôle Ø avant et après fours ............................................................................................. 51

3.5.1.2- La partie ovalie dans un tube ................................................................................................ 53

3.6- Recherche une formule de trempe ............................................................................................. 53

Présentation générale de l’Enterprise Chapitre 1

2

Chapitre 1 : présentation de l’Enterprise Sider El hadjar

1- Introduction

L’industrie est un facteur dans l’économie du pays et c’est une contrainte importante pour les

progrès du développement elle représente le niveau d’évolutionde la modernité d’un pays.

La nouvelle stratégie industrielle mondiale est Basée sur la haute technologie moderne acquise par des grands constructeurs internationaux.

De plus, la crise existante dans le milieu industriel algérien a des nouvelles implications sur les stratégies des Enterprise dans ce domaine, l’Algérie est comme les autre pays du monde, essaye de construire une base industrielle suffisante pour rattraper le retard dans ce domaine qui compte chaque jour des avances extraordinaires.

Tout ça, c’est pour améliorer la qualité du produit, la productivité, le prix de revient et le temps d’exécution etc …….

1.1- Présentation de l’Enterprise Sider El hadjar :

Figure n° 01 : Plan de masse de la TSS

1.1.1. Historique :

L’Enterprise nationale de sidérurgie (ENS) a été criée par la société bônoise sidérurgie (SBS) en

1959 a la mise en application du plan de Constantine criée le 4 septembre 1964, la SNS a été

chargée de construire un complexe sidérurgique à EL HADJAR. En exécution d’une politique

définie et exprimée par le gouvernement.

Les minerais serons achemines par les chemins de fer depuis les mines du L’OUANZA, à 150 km de la cote également sera cheminé depuis le port de Annaba. Issue de la restructuration de la société nationale SNS, l’Enterprise (SNS) par abréviation SIDER a été criée par décret (N 83-628) le 05


3

novembre 1983 et après c’est la création de MITAL STEEL Annaba le 25 juin 2005, et devenir ARCELOR MITAL ANNABA le 06 mars 2007.En 2017, il est devenu le nom du complexe Sider Hajjar

1.1.2- situation géométrique du complexe :

Le complexe sidérurgique d’EL HADJAR situe de 15 km au sud de la ville d’Annaba, il occupe une superficie de 800 hectare qui se repartie en 3 zone :

- Zone 1 : l’atelier de production 300 hectare - Zone 2 : les superficies de stockage 300 hectare - Zone 3 : la surface de service 200 hectare

Le complexe a pour mission de valoriser de minerai de fer national et de fabriquer des demi-produits sidérurgique.

Le complexe a pour ses besoins d’énergie et de fluides est équiper par des dispositifs tel que :

• Trois(3) centrales thermiques d’une capacité totale de 65mW/h

• Quatre(4) centrales à oxygène d’une capacité totale de 3500m3/h

• Trois(3) usines à eau d’une capacité de 28400m3/h

Le complexe dispose au niveau du périmètre du port d’Annaba les installations suivantes :

Un quai sidérurgique équipé de grues dont 5 d’une capacité de 25 tonnes et deux de 40 tonnes.

On distingue trois phase :

1- Une phase allant du démarrage du premier délirer (HFN'1) jusqu'à 1974 ; c'estl'année de mise en service des premières installations du LAF (laminoir réversible)capacité de 400000 tonne d'acier liquide.

2- Une phase dite (Extension des gammes) entre 1974 et 1977, il s'agit de laconstruction de la filière tube sans soudure pour une meilleure sécurité ducomplexe. Il s'agit aussi par un organigramme de produit en tubes à pétrole pourSONATRACH et du laminoir a fils rond.

3. Une phase dite de 2.000.000 de tonnes entre 1978 et 1981 caractérisée parl'installation du haut fourneau de 120 mille tonnes de fonte, et l'extension de lazone produit avec une capacité de 130.000 tonnes d'acier liquide et la création d’une filière produit long d'une capacité de 540.000 tonnes suite à la constructiond'une aciérie a billettes.

Des 1966, la SNS a participé à la création des centres de formation d'ouvriers technicienset argent de maîtrises.

1- Centre de formation ouvrière (4RSS).

2- Centre de formation professionnelle des adultes de (lauriers roses).

3- Centre entreprise de formation de techniciens et agent de maîtrise (CITAM)


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L'ensemble de ces activités est regroupé en 1978 dans un seul centre (CEFOS) crée à 2 Kmde l'usine dans la localité de SIDI AMAR, pour la formation de 1200 ouvriers professionnelscontre maître et techniciens.

1.1.3- Activité du complexe :

L'entreprise nationale de sidérurgique (en SIDER) est charger de :

- La recherche - Le développement - L'exploitation - La production

La distribution des produits relevant de la sidérurgie et de la métallurgie de baseL'élaboration de l'acier et des produits ferreux tel que les zincs, l'aluminium, lecuivre, etc ......... ..

1.2- Présentation de l'unité TSS (Tuberie Sans Soudure) :

C'est une compagnie de droit algérien située dans le site du complexe sidérurgique d'eIHadjar au nord—est de l’Algérie et seul fabricant de tubes sans soudure au Maghreb. Sa missionprincipale est de satisfaire l'industrie du pétrole et du gaz en tube de haute qualité, LinesPipe et Casing des 6 pouces au 14 pouces. Sa capacité annuelle est de 90 000 tonnes.

La Tuberie fut construite en 1976 de façon à donner un débouché supplémentaire à l'acierproduit sur le site d’elHadjar, en fabriquant un produit à forte valeur ajoutée et répondreau besoin du marché Algérien.

En 2006 le groupe ARCILORMITTAL décide de créer une division destinée aux tubes pourdes APPLICATIONS MECANIQUE, ENERGIE ET AUTOMOBILES.

1.2.1- Arcelor Mittal Tubular Product opère sur quatre continents :

L'Europe, l'Afrique, |’Asie et I ’Amérique du nord. Pour répondre aux besoins de ces clientsà travers le monde. La division Tubular Product est la plus diversifiée dans la productiondes tubes à travers le monde, via 21 différentes zones d'exploitation dans 11 pays.

En janvier 2007, la tuberie sans soudure (AMPTA) fut finalisée et rattachée à la division

« TSS » dans le segment énergie.

Depuis son démarrage la Tuberie sans Soudure à produit plus d'un demi-million de tonnesde tubes sans soudure dont la moitié pour le transport des hydrocarbures (pétrole etgaz).

Ces principaux clients sont :

- SONATRACH

- SONELGAZ

- NAFT AL


5

- ALTUMET

- KHANAGAZ.

La tuberie fabrique tous ses tubes sans soudure selon les spécificationsdeAPI (American Petroléum Institute)

Depuis 1986, la TSS a obtenu la reconnaissance de la qualité de ses produits parl'obtention du label < Monogramme API > délivrée par l'institut Américain du Pétrole.

De plus la Tuberie Sans Soudure a été l'une des premières en Algérie à obtenir, en 1999, lacertification ISO 9001.

Les équipements de procès et de contrôles sous remis périodiquement à jour selon lesexigences des spécifications API 5L (pour les Iine pipe) et 5CT (pour les casings et tubing).

1.2.2- Procédé de fabrication :

Les tubes sans soudures sont des produits tubulaires en acier forgé sans ligne de soudure.Ils seront obtenus à partir d'une ébauche cylindrique par un travail du métal à chaud(Laminage) en vue de produire la forme, les dimensions et les propriétés requises.

1.2.3- L’aciérie électrique (ACE) :

L’aciérie électrique (ACE) alimente la TSS en matière (lingots), elle produit deux types delingots :

- Lingots ronds : 190 + 405 mm

- Lingots dodécagonaux : ∅ 300 + 500 mm

Les aciers élaborés répondent aux exigences chimiques de l’API 5L

Les lingots conformes produits par I’ACE sont stockés au parc TSS

1.2.4 - Description des installations de la TSS

Les équipements de production de la 15S sont répartis dans les ateliers suivants :

- Le laminoir à tubes

- Le parachèvement des tubes

- Atelier de fabrication des manchons

- Laboratoires des essais mécaniques (essais de traction et de résilience)

- Laboratoire de métrologie

Ces ateliers sont desservis par les principales installations annexes suivantes :

- Station de pompage

- Station de traitement des eaux

- Sous stations électriques


6

1.2.5- Organisation de la TSS :

Didddddbbbbb

Figure n° 02 : organigramme de TSS.

Direction Générale

Département Investisseme

nt

Départem-ent Qualité

Direction des

opération

Direction COMM

Deux (02) services Etudes Assistante DG en

Communication, Contentieux et

Compliance

Département GRH

Département production

Département Maintenance

Service Programmation

Responsable Expéditions

Responsable Parcs

Service Production

Service Mécanique Electriques

Bureau De Méthodes Entretien

Bureau Technique Entretien

Exécution : Ateliers De Productions

Département

Technique

Département ADG


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La TSS est structurée en tête par une direction générale, elle est composée dequatre Direction, trois départements et plusieurs services, La structure de la TSS peut se schématiser selon l'organigramme suivant

1.2.6- La TSS se compose de deux ateliers principaux « LAT » ET « PAT » :

- laminoir à tubes « LAT » :

- Parc lingot : Où sont stockés les lingots conformes en provenance de l’aciérie.

1- lingot rond : ∅ 190, ∅225 ∅270 ∅ 345.

2- Lingot dodécagonaux ∅300 ; ∅350 ; ∅410 : ∅500.

Figure n° 03 : Parc L’lingots

- Four a sole tournante : capacité 45 T/H, pour chauffage des lingots à unetempérature de 1300o avec une homogénéisation de température.

Figure n° 04 : Four a sole tournante

- Presse à percer de 1200 tonnes : Perçage des lingots en doigts de gants. La presse est

alimentée à partir d'une centrale hydropneumatique.


8

Figure n° 05: Presse a percer 1200Tonnes

- Four a plateau : Pour réchauffage des ébauches presse à une température de 1300°C

Figure n° 06: Four à plateau

- Presse à centrer : elle assure le centrage des lingots ronds qui ne nécessitent pas lepassage par la presse à percer.

- Laminoir oblique : Transformation des lingots ronds ou ébauches creuses produitespar la presse en ébauche percée.


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Figure n° 07 : Laminoir oblique

- Laminoir pèlerins :

Deux trains 8" et un train 14"

Chaque laminoir est composé de trois parties : la cage, l’appareil de présentation etSon chariot ainsi que le circuit des mandrins.

Train 8" :

1- Diamètre produit de 120 à 254 mm

2- Poids ébauche et mandrin : 2100 kg 3- Longueur minimale / maximale : 7,5 à 33 m 4- Epaisseur minimale / maximale : 6 à 26 mm

Train 14" : 5- Diamètre produit 168 à 372 mm

6- Poids ébauche et mandrin 5700 kg 7- Longueur minimale / maximale : 8 à 33 mm 8- Epaisseur minimale / maximale : 6 à 26 mm


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Figure n° 08 : Train 14’’

- Four a longeron : Réchauffage des tubes laminés de longueur maximale 15 m à(850o_875o) haute cadence de production (110 tubes / H)

Figure n° 09 : Four à Longerons

- Calibreur a 5 cages : Calibrage cylindrique de mise à dimension des tubes brutsProduits par laminoir pèlerin 8" et 14".


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Figure n° 10 : calibreur a 5 cages

- Four a longeron avant (LRE) : Réchauffage des ébauches de laminoir pèlerin de longueur maximale : 22m à haute cadence de production.

- Laminoir réducteur étireur : ensemble de 20 cages, chacune équipée de 3 galets

- Pour petits tubes de diamètre 60.3 à 139.7mm.

- Réduction max du diamètre (20cages) : 60%

- Réduction d’épaisseur : 20%

- Vitesse d’entrée : 0,75 à 1,2m/s

- vitesse de sortie : 3,5m/s

- Epaisseur maximale possible (en fonction de la série et de la nuance).

1.3- Finissage :

- Dresseuse rotative :

Dressage à froid des tubes venant du calibreur.

- Diamètre tube : 140 à 406mm

- Longueur tube : 5à16m

- Épaisseur max : 14mm pour les tubes 339,7 de nuance a J55 ».

Figure n° 11 : Dresseuse rotative

- Dresseuse alternative (petite tubes) :

Diamètres tubes : 60,3 à113, 3 mm

- Control CND (non destructive) :


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1)- Tuboscope (Détection des défauts par la méthode électromagnétique)

2)— Magna à poudre (contrôle visuel).

Figure n° 12 : Contrôle CND (Contrôle Non Destructif)

- Tronçonneuse Bardons : Mise en longueur et coupe des Viroles pour les essais mécaniques

Figure n° 13 : Tronçonneuse Bardons

- Laboratoire d’essais mécanique : Essais de traction et de résilience et de dureté. - Chanfreineuse : Usinage du chanfrein sur les extrémités tubes. - Banc d’épreuve hydraulique : Tous les tubes sont éprouvés à la pression exigée par le règlement de sécurité et par les exigences API


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Figure n° 14 : Banc d’épreuve Hydraulique

Les tubes destinés au parachèvement sont alors pesés et mètres par la bascule prévue à cet effet, et envoyés pour subir les opérations de traitement thermique plus un revenu, et ensuite le filetage des 2 extrémités.

- Produit à la sortie du finissage :

Tubes Casing et tubing expédiés vers le parachèvement à tubes. Tubes Line Pipe et divers (lisses) expédiés vers les clients.

1.3.2- Parachèvement :

Figure n° 15 : l’atelier de parachèvement

(Divisé en deux lignes) Une ligne pour gros tubes (114,3 à 339,7 mm). Une ligne pour petits tubes (60,3 à 114,3 mm).


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Les tubes nécessitant un traitement thermique et une finition aux extrémités passent dans l’atelier en aval qui est l’atelier de parachèvement.

Pour cela, l’atelier dispose de deux fours permettant d’effectuer toutes les opérations de traitement thermique telles que trempe, revenu, écrit ou normalisation.

Le parachèvement possède quatre groupes de machines permettant de réaliser les différents filetages Api, et connexion nobles

Il dispose aussi de toutes les installations de contrôlesnécessaire (c.-à-d. NDT Ultrason) pour satisfaire les exigences des clients.

1.3.2.1- Traitements thermiques :

Four de trempe (capacité 24t/h) Four de revenu (capacité 24t/h). Calibreur à trois cages : Calibrage de mise à dimension par réduction de diamètre et calibrage

cylindrique des tubes (mise au rond). Dresseuse rotative gros tubes (la même que celle du finissage LAT). Dresseuse alternative petits tubes. Four de réchauffage des extrémités à refouler. Presse à refouler et à calibre de 300 tonnes (Tubing et autres).

La fabrication d’un tube de qualité comporte toujours une phase de traitement thermique pour produits destinés au secteur Pétrolier.

Les caractéristiques mécaniques, la ductilité, mais aussi la résistance aux phénomènes de fragilisation par H25 dépend essentiellement du traitement effectué.

Cette opération délicate revête une importance primordiale, et requiert des équipements très perfectionnés comme en témoigne les installations du parachèvement.

Les traitements thermiques réalisés à TSS sont les suivants :

- Normalisation - Normalisation et revenu - Trempe et revenu

- Types de refoulement : EU (Externat up set)

NU (Non Up set) IU (Internal up set)

- Contrôle:

Dimensionnel des extrémités, dur été, aspect extérieur et intérieur, ainsi que le contrôle par ultrason CND (100/400) et PMO (Poste Mobil d’Observation).

- Finition des extrémités

C’est sur la partie filetée que repose la fiabilité d’un tube.


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Les filetages sont réalisés sur des machines de hautes performances, capables de réaliser tous types de filetage.

Toute opération de filetage est suivie d’une protection avec graisse ou d’un traitement de phosphatation pour éviter le grippage.

1.3.3- Les filetage réalisés á TSS : - Filetage API rond court sur les tubes et manchons.

- Filetage API rond long sur les tubes et manchons.

Figure n° 16 :filetage d’un tube

A - Filète uses numériques PT 5 :

Figure n° 17 : Filète uses numérique PT


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B - Filète uses semi-automatique TS430 :

Exécution des filetages sur tubes, Types de filetages API longue court, VAM, NEW VAM et BUTRESS.

Figure n° 18 : Filète uses semi-automatique TS430

- Banc d’épreuve hydraulique de 500 tonnes :

Tubes éprouvés à une certaine pression en fonctions des dimensions et nuances et un temps exigé par le client. Passage tampon : contrôle du diamètre intérieur des tubes sur toute sa longueur.

- Conditionnement et finition du produit :

Brossage, Lavage, Peinture, Pesage, Métrage et Marquage.

- Contrôle MPI :

Dernier contrôle avant expédition. Parc de stockage pour expédition des tubes casing et Tubing.


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Figure n° 19 : Brossage, peinture

1.4 - Atelier des manchons

Figure n° 20 : photo des manchons

1.4.1- Pour l’atelier des manchons :

Tronçonneuse des viroles sur BARDONS. Pré alésage des ébauches manchons pour filetage sur GT150. Cylindrage éventuel des manchons pour les diamètres forts. Filetage (CDM commande Numérique). Formage des bagues (protecteurs). Filetage des protecteurs.

1.4.2- Zone de phosphatation :

Phosphatation des manchons : mettre une couche des phosphates de zinc Huilages des protecteurs.

- Types de filetages :

API FILET ROND, BUTTRESS et VAM. Les manchons et protecteurs sont expédiés vers le parachèvement pour être montés sur les tubes.

1.4.3- Station de recyclage de l’eau de tuberie sans soudure - But de l’installation :

La station de recyclage de l’eau de la tuberie sans soudure assure : L’alimentation des ateliers en eau d’arrosage et de refroidissement. La reprise de cette eau. Sa décantation, filtration, réfrigération et son conditionnement

- Partie essentiel de l’installation :

Dans cette station, on distinguera les petites essentielles suivantes : Circuit d’eau d’arrosage :


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Bâche à eau, pompe, hydro cyclone, décanteurs, filtre, réfrigérant, canaux à battitures, robinetterie et tuyauterie Circuit d’eau de refroidissement fours Bâche à eau, pompes, réfrigérant, filtre, robinetterie et tuyauterie Circuit d’eau de refroidissement moteurs Bâche à eau, pompes, réfrigérant et filtre (commun avec circuit fours) robinetterie et tuyauterie. Circuit d’eau de trempe Bâche à eau, pompe, décanteurs, réfrigérant, robinetterie et tuyauterie Installations annexes Postes de conditionnement, dispositif d’amorçage automatique, fosse de reprise d’eau lavage des filtres 1.5 - CONCLUSION : Couvrant un secteur stratégique en plein développement le marché des tubes sans soudure restera longtemps fortement demandé. Les besoins exprimés par le marché algérien des tubes sans soudure en perpétuelle expansion dépassent largement les capacités pratiques de SIDER TSS. La tuberie sans soudure possède des réels les possibilités et capacités d’adaptation aux besoins du marché en termes de qualité de produit. La tuberie sans soudure a obtenu la certification selon le référentiel ISO 9001 depuis Décembre 1999 et propose depuis 1985 son produit fabriqué sous le monogramme API (American Petroléum Institut). [1]

Généralité sur la production des tubes sans soudure Chapitre 2

19

Chapitre 2 : Généralité sur la production des tubes sans soudure

2.1 - Production des tubes sans soudure

Ainsi que son nom l’indique, le tube sans soudure présente une homogénéité métallurgique parfaite

dans sa section, puisqu’il est issu “en masse d’un lopin d’acier”.

L’utilisation du tube sans soudure se situe donc surtout dans les domaines où les sollicitations

mécaniques ou corrosives sont les plus exigeantes : forages pétroliers, industries mécaniques et

automobiles, appareils sous pression, etc.

Bien qu’un certain nombre de procédés de laminage différents soient utilisés pour lafabrication des

tubes sans soudure, ils obéissent tous au processus général suivant :

- chauffage de l’acier (jusque 1 300 °C) : billettes rondes, carrées ou directement le lingot.

- perçage du bloc (1150 - 1250 °C) : rotatif par poinçonnage ou par enlèvement du métal

à froid.

- laminage (1000 - 1 100 °C) : longitudinal ou hélicoïdal pour obtention de l’épaisseur

De paroi désirée.

- calibrage (800 - 900 °C) : pour définition exacte du diamètre extérieur.

L’ensemble de ces opérations "à la chaude" permet d’obtenir le tube sans soudure brut, dont les

caractéristiques dimensionnelles peuvent être améliorées par l’étirage ou le laminage à froid, ou qui

peut subir un certain nombre d’opérations de parachèvement.

Les usines distinguent trois grandes catégories de produits :

a) les tubes lisses, tubes pour le transport de gaz ou pétrole, tubes pour les industries

mécaniques, tubes chaudières.

b) les tubes filetés : destinés à l’industrie de forage, de qualité mécanique élevée (limite

d’élasticité jusqu’à 1050 N/mm²).

c) les tubes étirent à froid : tubes de précision et de haute qualité, destinés aux chaudières,

industrie mécanique, circuits hydrauliques, etc...


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Les différents procédés pour obtenir un tube étant très nombreux, comme nous allons levoir, et chaque

procédé ayant des exigences plus ou moins sévères pour la qualité de lamatière première, on peut dire

que l’approvisionnement fait appel à toute la gamme deproduits pleins que peut fournir la sidérurgie,

soit en brut de coulée, soit en laminé.

2.2- Technique de perçage

2.2.1- Presse à percer

Le perçage à la presse (figure n° 01) peut se contenter de matières premières de qualité moindre que

le perçage rotatif et de formes variées telles que carré, rond cannelé, octogone, ou rond, et de nuances

pouvant aller jusqu’aux aciers fortement alliés. Mais à cause du flambage et de la déviation de

l’aiguille de perçage, on ne peut guère dépasser un rapport de longueur de lopin/diamètre du mandrin

supérieur à 6, le diamètre du mandrin étant environ la moitié du diamètre du lopin.

On peut percer en débouchant, cas de l’ébauche pour presse à filer, et pour le pèlerin, ou sans

déboucher : “en doigt de gant” cas de l’ébauche pour banc poussant, ou pour le laminoir oblique du

pèlerin.

Les contraintes du métal principalement de compression, sont moins nocives pour le métal que dans

le cas du STIEFEL, ce qui permet de percer jusqu’aux aciers fortement alliés.

Dans le cas où l’ébauche est obtenue par la presse à percer, l’épaisseur de celle-ci est généralement

encore trop forte pour le laminoir qui donnera l’épaisseur finale du tube ; on passe donc par un

élongateur qui peut être soit un laminoir oblique semblable au perceurdéjà décrit, soit un laminoir

transversal type Assel décrit plus loin.

Figure n° 21 : schéma de la presse à percer


21

2.3- Technique de laminage (réduction de l’épaisseur)

Les divers procédés de fabrication des tubes sans soudure diffèrent surtout au stade du laminage de

la paroi.

On distingue :

- les laminoirs sur mandrins :

Laminage sur mandrin court ;

Dans ce cas, la longueur de l’outil de calibrage est à peine supérieure à celle de la partie travaillante.

Le tube se déplace, le mandrin reste fixe.

Laminage sur mandrin long

Dans ce cas, l’outil de calibrage intérieur est une barre métallique dont la longueur excède

notablement la longueur de la zone de travail à chaud, le mandrin peut éventuellement se déplacer

longitudinalement avec le mouvement de l’ébauche tubulaire.

{STIEFEL automatique }

Courts {Pèlerin }

{Presse à filer } Laminage longitudinal

Longs {Laminoir continu }

{Banc poussant }

{Assel-Transval } Laminage transversal

- Les laminoirs à creux : réducteurs tireurs.

2.3.1- Laminoir Pèlerin

Ces laminoirs sont alimentés en lingots percés à la presse à percer, puis allongés à l’élongateur oblique

type perceur Mannesmann.

Les différentes tailles d’engins couvrent également une large gamme dimensionnelle depuis 89

jusqu’à 419 mm, en des nuances pouvant aller jusqu’aux aciers à 10% de chrome, et aciers inox, et

pour des tubes d’épaisseur moyenne à extrêmement forte.


22

La cage de laminoirs comporte deux cylindres profilés dont la cannelure présente des ouvertures

variables, ces cylindres tournent en sens inverse du mouvement d’avance du produit.

On distingue sur la périphérie du cylindre quatre secteurs correspondant à des sections différentes de

la cannelure :

- un secteur à développement conique qui constitue la zone d’attaque,

- un secteur de développement cylindrique qui constitue la zone de finissage,

- un secteur où la cannelure s’élargit progressivement et qui constitue la zone de sortie,

Figure n° 22 : schéma du principe de laminoir à pèlerin

L’appareil présenté a pour fonction de permettre au produit de suivre la série des mouvements

complexes qui caractérisent le procédé :

- des vérins assurant une avance lente et continue de l’appareil de présentation,

- un cylindre à air comprimé qui tend sans cesse à projeter vers l’avant c’est-à-dire vers les cylindres

de laminage l’ébauche mandrinée,

- une vis dite quart de tour qui tourne le tube de 90° après chaque passe de laminage,

- un mandrin cylindrique solidaire de l’appareil sur lequel est enfilée l’ébauche.


23

Le fonctionnement de cet ensemble peut être ainsi décomposé : les vérins cylindriques entraînent en

avant l’ébauche enfilée sur le mandrin. Lorsque celle-ci entre en contact avec les cylindres, la zone

d’attaque des cannelures happe un morceau de métal qui s’allonge dans la zone de finissage, tandis

que les cylindres en tournant entraînent l’ébauche vers l’arrière et repoussent le piston du cylindre à

l’air. Tant que la partie travaillante de la cannelure est en action, ce mouvement de recul se produit,

dès que se présente la zone de marche à vide, ou fausse cannelure, l’ébauche revient en avant par la

poussée du cylindre à air et la vis quart de tour lui donne une rotation de 90°.

Comme, pendant ce temps, l’appareil de présentation tout entier a légèrement avancé, c’est un

nouveau morceau débauche qui est happé et le mouvement précédent reprend. Les opérations se

répètent jusqu’à ce que l’ébauche soit complètement laminée. On retire alors le mandrin intérieur

qu’on refroidit et qu’on prépare pour une ébauche ultérieure.

Ce procédé est malheureusement relativement lent, et on n’atteint donc que de faibles tonnages

horaires. Par contre, il est très souple au point de vue dimensionnel, il permet une large gamme de

nuances.

2.3.2- Presse à filer

Le principe de la presse à filer est connu et utilisé pour les métaux non ferreux depuis fort longtemps.

Il consiste à appliquer sur un bloc de métal, porté à la température de déformation et placé dans un

cylindre appelé conteneur, muni à une extrémité d’une filière, une pression telle que le métal s’écoule

à travers la filière et se transforme en un produit dont la section a la forme et les dimensions de la

filière.

Une presse à filer se compose essentiellement d’un conteneur fermé à une extrémité par une filière

et, à l’autre extrémité, par un poinçon solidaire d’une presse hydraulique de forte puissance. Pour

fabriquer les tubes par filage, on munit le poinçon d’une aiguille qui formera le diamètre intérieur du

tube.

L’intérêt de la presse à filer est généralement analysé de la façon suivante :

- Gamme très étendue de diamètres et d’épaisseurs. Possibilité d’obtenir des formes spéciales (tubes

à ailettes...)


24

- Toutes les nuances sont justiciables du procédé, le temps de filetage étant très bref, la température

reste sensiblement constante pendant l’opération ; on peut ainsi travailler des aciers à faible palier de

transformation.

- Qualité de peau supérieure, tant intérieure qu’extérieure, défaut d’ovalisation très faible. Bonnes

tolérances de diamètre intérieur et extérieur. Par contre, à épaisseur égale, les tolérances

d’excentration sont en général plus difficiles à maîtriser.

- On peut, avec ce procédé, obtenir de très grandes longueurs dépassant largement 25 m.

2.3.3- Laminoir continu

Le laminoir continu a toujours été caractérisé par des cadences de production rapides et une

importante capacité. Sa gamme de fabrication se situe sur une plage de diamètres qui va de 60 à 300

mm environ.

Figure n° 23 : schéma du Laminoir continu

Les perfectionnements qui lui ont été apportés dans divers pays ont permis d’augmenter encore son

rendement. Il est, dans certaines installations récentes, utilisé comme fournisseur débauches pour un

laminoir réducteur-tireur de grande capacité.

Le produit de départ, un rond laminé, est percé dans un laminoir oblique. L’ébauche obtenue est

ensuite enfilée sur un mandrin long et libre dit “flottant” et passe en une seule opération à travers

une série de cages de vitesses croissantes.


25

Le laminage s’effectue progressivement entre le profil des cannelures et le mandrin intérieur qui se

déplace avec l’ébauche, moyennant un certain glissement. L’ensemble tube / mandrin est ensuite

évacué et on recycle le mandrin après l’avoir séparé de l’ébauche.

Le principe de base du laminoir est celui des procédés de laminage en continu des produits pleins :

le débit du métal étant constant, la variation successive des sections du tube est inversement

proportionnelle à la variation des vitesses d’écoulement du métal. Les cylindres seront donc animés

de vitesses progressivement croissantes.

Les cages sont au nombre de 7 à 9, elles comportent chacune deux cylindres moteurs, et leur axe est

alternativement croisé à 90°.

2.4- Finissage

Les tubes bruts de laminage, d’étirage ou de filage, doivent être parachevés pour être aptes à

l’utilisation.

Le finissage concerne :

- les caractéristiques mécaniques du métal, obtenues par des traitements thermiques appropriés,

- le dressage pour obtenir des tubes droits,

- les mises à longueur = éboutages, tronçonnages, débitages,

- la protection des tubes,

- leur marquage.

Des parachèvements spéciaux peuvent être demandés :

- filetage des extrémités et des manchons. Ces usinages peuvent être galvanisés ou phosphatés,

- façonnage des extrémités pour raccords spéciaux,

- les tubes peuvent être revêtus extérieurement ou intérieurement pour la protection du tube, soit

pour l’écoulement des produits véhiculés.

- les tubes peuvent être mis en forme : cintrages, refoulements pour épaississement, calibrage,

ailettage longitudinal ou transversal, fabrication de coudes, réductions, raccords, essieux.


26

2.4.1- Traitements thermiques

2.4.1.1- Trempe

La trempe consiste à porter l’acier à une certaine température (au-dessus du point AC3 où l’acier est

devenu austénitique, AC3 étant environ 800-850 °C selon la composition) et à le refroidir

brusquement.

Ce refroidissement peut se faire à l’air (trempe à l’air) ou (à l’eau) en projetant de l’eau froide sur le

tube.

La trempe augmente la résistance de l’acier, sa dureté et sa limite élastique. Mais en même temps elle

rend plus fragile, plus cassant, diminue sa résilience et son allongement.

Figure n° 24 : procédé de trempe des tubes

2.4.1.2- Revenu

Le traitement de revenu s’applique après trempe et qui consiste à réchauffer le métal à une

température inférieure à AC1 en vue de former une structure physico-chimique plus proche de l’état

d’équilibre que celle obtenue par la trempe. (La température AC1 est celle où l’austénite commence

à naître). Ce revenu diminue la dureté, la résistance à la traction et la limite élastique ; il accroît la

résilience, accroît l’allongement et élimine en même temps les tensions internes du métal.

Le revenu de détente, appelé aussi stabilisation ou relaxation, a pour but principal, tout en n’entraînant

que de faibles diminutions de dureté, de relâcher plus ou moins complètement les contraintes


27

résiduelles : la limite élastique diminuant (réversiblement) à chaud, les contraintes provoquent

d’infimes réajustements plastiques et disparaissent à la faveur de ces micro déformations.

2.4.2- Dressage (valable également pour les tubes E R W)

Les tubes n’étant pas suffisamment droits après laminage ou étirage, ni après traitements thermiques,

ont besoin d’être dressés. En effet, les opérations successives ont, soit créé dans le tube des tensions,

soit les ont modifiées ou réduites, et ont légèrement modifié la géométrie des tubes et notamment la

rectitude.

Le dressage se fait après refroidissement du tube, il consiste à faire subir au tube des efforts de flexion

de manière à le rendre droit en dépassant sa limite élastique.

Des machines à dresser permettent un dressage en continu en faisant le tube entre deux séries de

galets dont les uns sont moteurs, les autres fous :

- Machines à galets circulaires multiples avec deux séries de galets dans des plans

perpendiculaires.

- Dresseuses type Sutton à cylindres hyperboliques où le tube tourne d’un mouvement

hélicoïdal entraîné entre les galets moteurs et des galets fous.

- Dresseuse à 2 galets type VBM ou 3 galets, les deux cylindres rendent le tube droit au

moment de son passage hélicoïdal en le serrant fortement.

Cette dresseuse donne de bons résultats notamment pour la suppression des crochètes d’extrémités,

mais nécessite une forte puissance et est limitée en dimensions.

Figure n° 25 : Schéma du principe de dressage des tubes sur dresseuse SHUTTON


28

2.4.3- Mise à longueur des tubes

Les tubes peuvent être demandés :

- à longueur fixe

- à longueur comprise dans une gamme de longueur

- à longueur quelconque.

Il faut en général ébouter l’extrémité des tubes bruts de laminage ou d’étirage pour éliminer les parties

impropres à l’utilisation.

- pavillon et balai des tubes laminés par procédé Pèlerin

- extrémités avant et arrière des tubes laminés par procédé STIEFEL ou autre

- les soies de tubes étirés, etc.

Cette coupe peut se faire par :

- oxycoupage au chalumeau : manuel ou sur machine,

- tronçonnage rectiligne : des couteaux coupent les tubes (de faible section) fixes, comme avec

un couperet,

- tronçonnage par meules plates qui tournent à grande vitesse, le tube étant fixe (mais diamètre

du tube limite en fonction de celui de la lame) soit tournant sur machine,

- coupe à la molette,

- coupe à la scie : alternative, à ruban, circulaire,

- coupe aux couteaux : avec outils fixes et tubes tournants, avec outils tournants et tubes fixes.

Pour ce dernier cas, les outils sont soit en acier rapide, soit en carbure. Dans le cas des outils fixes et

tubes tournants, les machines doivent être capable d’entraîner les tubes en rotation à grande vitesse

mais la coupe est rapide et possible pour de fortes sections.

Certaines machines peuvent être équipées de deux outils travaillant simultanément. Des outils

supplémentaires peuvent d’autre part effectuer un cassage d’arête et un chanfrein à la demande.

Plusieurs peuvent être effectuées en même temps, quand il s’agit de bagues ou viroles courtes.


29

Mode de coupe

Elle peut se faire :

- soit le tube ne se déplaçant pas longitudinalement, par une opération et dans une machine

spéciale,

- soit le tube étant en cours de fabrication continue (cas des tubes soudes longitudinalement et

en spirale) auquel cas il faut le couper à la volée par un procédé rapide.

2.4.4- Chanfreinage

De nombreux tubes sont assemblés par soudage. Dans le cas d’épaisseurs > 4 mm, il faut chanfreiner

au préalable les extrémités de tubes. Cette opération peut se faire :

- en même temps que la coupe, dans certains cas,

- sur machines spéciales.

Le chanfrein doit laisser un méplat de largeur à peu près constante sur la face, et être exécuté avec un

dispositif spécial, soit en centrant le tube par rapport à l’outil en rotation, soit avec un outil qui “suit”

la face intérieure du tube pour les plus gros diamètres.

Cas de soudage électrique à l’arc.

2.4.5- Filetage

Pour assembler les tubes devant constituer des conduites soit verticales (par exemple : casing dans

les puits de pétrole) soit horizontales (line pipe...) on peut utiliser, en variante du soudage, un aboutage

par filetage mâle et femelle.

Ces filetages sont exécutés :

- avec des filières, à main ou entraînées par un mandrin pour les petits tubes gaz et line pipe,

les tubes étant maintenus fixes dans un étau,

- soit avec des tours à fileter plus ou moins importants selon le diamètre des tubes, ceux-ci

étant entraînés en rotation.


30

Les filetages sont presque toujours coniques pour être rapidement emboîtables et déboitables et

permettre, après vissage, des assemblages sans jeu et éventuellement une application correcte des

lèvres réalisant une étanchéité métal sur métal par déformation et ajustement élastique.

Figure 26 : exemple de joint fileté

3- La qualité des tubes et de leurs accessoires

3.1- Notion d'imperfections

La notion de qualité est indissociable de la notion d’imperfections. Si celles-ci n’existaient pas, les

produits seraient parfaits et le contrôle inutile. Malheureusement, la réalité est différente.

Par suite de variations inévitables de la fabrication, tout paramètre de qualité est caractérisé par une

certaine dispersion. Pour tenir compte de cet état de fait, des tolérances ou des seuils ont été fixés en

accord avec le client et la fabrication, et consigné dans des cahiers des charges, spécifications ou

normes. Lorsque les limites ainsi fixées sont dépassées, le produit n’est plus conforme et présente

des imperfections qui peuvent être :

- à rejeter : repliure de laminage, épaisseur insuffisante, mauvaise nuance,

- à réparer : (au sens le plus large) cela signifie aussi bien la réparation d’une paille à la meule que

le remaniement d’un lot (traitement, par exemple),

- l’élimination d’une imperfection entraîne parfois l’apparition d’une autre imperfection.

Exemple : le meulage d’une paille peut conduire à une sous-épaisseur.


31

- les paramètres de continuité dont le contrôle dépend d’un seuil donnent lieu à des imperfections

acceptables lorsque ce seuil n’est pas dépassé.

Exemple : Défauts de surface de profondeur inférieurs à 5% de l’épaisseur nominale (seuil à 5%).

La notion d’imperfection étant liée à celle de qualité est donc toute relative. Une imperfection de

surface, par exemple, peut être une cause de rebut pour un tube de vérins hydrauliques, alors qu’il

serait sans importance pour un tube de chauffage central. On ne peut donc pas parler d’imperfection

sans préciser la qualité de référence.

3.2- Notion de contrôle

Il peut paraître normal d’appliquer le contrôle individuel à une production de pièces très coûteuses

(tubes inox) ou bien à de petites séries. Mais on peut se demander si ce mode de contrôle est aussi

adapté à de grandes séries, les frais augmentant avec le nombre de pièces contrôlées.

Lorsqu’on peut espérer une certaine régularité dans la qualité d’une production en grande série, le

contrôle statistique est tout indiqué.

Enfin, il est courant d’utiliser le contrôle par lots. Sans avoir la rigueur du contrôle statistique, ce

mode de contrôle se justifie lorsque le paramètre envisagé est peu dispersé par rapport à la tolérance

(analyse chimique, caractéristiques mécaniques d’une coulée, diamètre des tubes après calibrage...).

De plus, et par opposition au contrôle individuel, il s’impose lorsque le contrôle est destructif : il n’est

évidemment pas question, par exemple, de mesurer la pression d’éclatement de toutes les bouteilles

fabriquées.

3.2.1- Contrôle individuel

Il est nécessaire :

- lorsque la dispersion du paramètre à contrôler est bien plus grande que la tolérance : il s’agit alors

d’un tri,

- lorsque le phénomène est parfaitement aléatoire, un petit nombre de causes influent fortement sur

la variabilité du paramètre et rendent le contrôle statistique impossible.

Il est impératif :


32

- lorsqu’il s’agit de paramètres qui mettent en cause la sécurité et dont la défaillance peut avoir des

conséquences humaines et matérielles importantes.

3.2.2- Contrôle statistique

Son application principale est le contrôle de fabrication où il met bien en évidence toute dérive

(décalage de moyenne) ou toute perturbation anormale (variation de la dispersion).

Il s’agit alors d’un contrôle “aux mesures” permettant de régler correctement la machine (laminoir,

calibreur, soudeuse, etc.).

3.2.3- Contrôle par lots

Son champ d’application recouvre pratiquement tous les contrôles destructifs, qu’il s’agisse de

destruction totale de pièces (éclatements de bouteilles) ou de prélèvements en extrémités des tubes

pour le contrôle, par exemple, de paramètres métallurgiques.

3.3- Nature des contrôles

Réalisation, utilisation, mort de la pièce, ces trois étapes de la vie d’un tube mettent donc en jeu 4

grands types de contrôles :

- les contrôles dimensionnels

- les contrôles d’aspect

- les contrôles métallurgiques

- les contrôles de continuité

3.3.1- Les contrôles dimensionnels

3.3.1.1- Paramètres mesures et moyens

- Le tableau fixe les paramètres et les moyens de contrôle adaptés.


33

Tableau n° 01 : contrôle dimensionnel

Quoi contrôler Avec quoi contrôler

Epaisseur Diamètre extérieur Diamètre intérieur Ovalisation Périphérie Longueur Rectitude Chanfrein Filetage

Micromètre - Palmer — Calibre — Mesureur US (Ultrasons) Calibre - Bagues - Mètre – Circomètre Sphère - Circomètre - Tampon - Mètre Calibre - Bagues - Mètre Mètre souple - Circomètre Mètre - Décamètre - Cellules photoélectriques Cordeau — Règle Calibre - Fausse équerre graduée Calibres et compas de mesure de la conicité du pas, de la hauteur de filetage.

Excentration d’un refoulement Extrémité Profondeur d’un coup, d’un meulage poids

Comparateur Equerre Calibre et jeu de cales - Mesureur US Bascule

3.3.1.2- Définitions des paramètres

- Dimension minimale : c’est la dimension au-dessous de laquelle on ne peut pas descendre.

- Dimension maximale : c’est la dimension au-dessus de laquelle la pièce risque de ne plus

être interchangeable, ou trop lourde ou encore trop chère.

- Tolérance en moins : c’est la différence entre la dimension minimale et la dimension

nominale.

- Tolérance en plus : c’est la différence entre la dimension maximale et la dimension nominale.

Elle s’exprime comme la tolérance en moins.

- Dimension moyenne : c’est la valeur

𝒅𝒊𝒎𝒆𝒏𝒔𝒊𝒐𝒏 𝒎𝒂𝒙𝒊 + 𝒅𝒊𝒎𝒆𝒏𝒔𝒊𝒐𝒏 𝒎𝒊𝒏𝒊

𝟐

La dimension moyenne peut être différente de la dimension nominale.

3.3.2- Les contrôles d’aspect

L’état de surface des tubes affecte notamment, en se bornant à quelques faits connus de longue date,

le frottement des fluides et la régularité de leur écoulement relatif, la résistance aux efforts alternés,


34

la tenue à la corrosion, l’adhérence des revêtements, la transmission de chaleur et l’échauffement, le

pouvoir réfléchissant, le frottement de roulement et de glissement etc.).

Il importe donc de pouvoir évaluer ou mesurer un état de surface ou une rugosité.

3.3.2.1- Notion d’aspect de surface

La surface d’un métal comporte une couche plus ou moins épaisse dont la structure est différente de

celle du métal interne.

- Surface calaminée

- Surface brute de chaude (présence de calamine adhérente)

- Surface recuite

La structure de la calamine de recuit dépend de l’adhérence de la calamine de départ.

- La calamine peut être adhérente ou non.

- Surface grenaillée, sablée, décapée.

- Surface glacée, polie, usinée.

3.3.2.2- Contrôle d’aspect et de rugosité

- Méthodes de contrôle :

Le tableau fixe les méthodes de contrôle.


35

Tableau n° 02 : méthodes de contrôle des surfaces

type de surface Nature de contrôle Méthode de contrôle

Calaminé Brossé-Décapée- Grenailler-Sablée Glacée- Poile Usinée Peint

Contamination Contamination Rugosité Rugosité Contamination - Couleur

Visuelle - chimique Visuelle – visuelle et tactile - chimique Appareils à palpeurs Visuelle et tactile- Appareils à palpeurs-Appareils optiques Visuelle

- Méthodes visuelles et /ou tactiles

On dispose de reproductions métalliques des états de surfaces réelles produits par divers procédés

d’élaboration et ayant, pour un même procédé, des valeurs différentes d’états de surfaces.

- Méthode chimique

Permet de contrôler la contamination d’une surface. Apres dégraissage, on applique sur la surface à

contrôler une solution de sulfate de cuivre à l’aide d’une éponge ou d’un chiffon.

Les parties contaminées (salissures, calamine...) restent sombres, les parties propres se recouvrent

d’une pellicule de couleur cuivre.

- Appareils à palpeurs (analogue au tourne-disque)

Ces appareils sont du type mécanique, les mouvements du palpeur sont alors amplifiés

mécaniquement ; ou électroniques, les mouvements du palpeur sont alors amplifiés électriquement.

3.3.3- Les contrôles métallurgiques

- Ils permettent de contrôler les propriétés des tubes (soudabilité, résistance, fragilité,

corrosion...) et de s’assurer ainsi qu’ils répondent aux normes de la clientèle.


36

- Ils permettent de vérifier la conformité des tubes aux spécifications des clients.

- Ils permettent de trouver la cause de certains incidents.

- Ils permettent de contrôler l’éventuelle dérive des paramètres de production.

- Ils permettent de déterminer l’influence, sur les propriétés des métaux, des variations de

composition chimique et des divers modes de fabrication et de transformation.

3.3.4- Paramètres mesurés et moyens de contrôle

- Analyse chimique :

On peut utiliser la chimie classique ou analytique mais également des appareillages plus complexes :

- spectrographes

- polarographies

- Caractéristiques mécaniques

- Traction :

L’essai consiste à rompre, par extension, une éprouvette portant 2 repères en vue de la détermination

de la charge de rupture ; de la limite élastique et de l’allongement.

- Résilience : L’essai consiste à rompre, en un seul coup, une éprouvette préalablement entaillée en

son milieu et à mesurer l’énergie absorbée par la rupture.

Les deux facteurs fragilisant : entaille et vitesse modérée d’impact se trouvent ici réunis.

La courbe de transition représente la variation de la résilience en fonction de la température de l’essai.

- Fatigue ou endurance :

L’essai consiste à rompre une éprouvette ou une pièce sous des efforts inférieurs à leur charge de

rupture et même, éventuellement, à leur limite élastique si l’effort est répété un nombre suffisant de

fois.

- Dureté :


37

L’essai consiste à imprimer, dans le métal, sous une charge déterminée, un pénétrateur de forme

déterminée (bille, pyramide, cône) et à mesurer ensuite les dimensions de l’empreinte.

- Aplatissement,

- pliage,

- évasement,

- cintrage

- Caractéristiques thermiques

- Trempabilité :

Cet essai consiste à déterminer l’épaisseur de trempe pour une section donnée et une température de

trempe donnée.

- Dilatomètre :

L’observation des variations de dilatation d’une éprouvette en fonction de la température permet de

déterminer les températures ou points critiques de l’acier. Ces points critiques permettent de définir :

. La température de recuit

. Le point de Curie

. Le point de revenu

- Caractéristiques micro et macrographiques

- Autres essais. : D’autres essais sont généralement utilisés selon les caractéristiques à mesurer.

Parmi ces essais, on peut citer :

- l’essai de traction à chaud

- essais de compression, flexion, torsion, cisaillement, emboutissage, usure, forgeabilité.

- mesure des températures

- essais de corrosion

- essais de vieillissement etc.


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3.3.5- Les contrôles de continuité

Une pièce est dite continue quand elle ne présente pas de changement brusque de structure conduisant

à la non-conformité de celle-ci.

On entend par changement brusque des imperfections telles que pailles, dédoublures, criques, fissures

et tapures, soufflures, inclusions, etc. de dimensions supérieures à celles décrites dans les

spécifications.

3.3.5.1- Paramètres détectés et moyens

Le tableau fixe les paramètres et les méthodes de contrôle.

Tableau n° 03 : les méthodes de contrôle de continuité

Quoi contrôler Avec quoi

A- Imperfections de la matière - les imperfections de surface Pailles. Criques, tapures, fissures, griffes... - les imperfections internes . Dédoubleurs, inclusions, soufflures, criques, tapures, fissure ... B - imperfections physiques - manque de limite élasticité de résistance

- Contrôle visuel

Télévision, épreuve hydraulique, ressuage magnétoscopie, ultrasons.

- Ultrasons

Rayons X, rayons & appareils électromagnétique, épreuve hydraulique

- Epreuve hydraulique

3.3.5.2- Les méthodes de contrôle

- Contrôle visuel

C’est ce que l’on appelle aussi “la visite” ou “le contrôle d’aspect”. Ce contrôle intéresse toute la

surface du tube : surface extérieure et surface intérieure. Il se fait à l’oeil et ne permet donc de déceler

que des imperfections débouchant en surface.

- caméra


39

C’est un contrôle visuel automatisé. Il permet, de plus, de contrôler des produits difficilement

contrôlables à l’œil surface intérieure de tubes de petit diamètre.

- Epreuve hydraulique

La pression est calculée en fonction de la limite élastique du métal de la façon suivante :

𝑝 =200 𝑒. 𝑡. 𝑘

𝐷

- P = pression d’épreuve en bars

- e = épaisseur en millimètres (épaisseur nominale ou minimale)

- t = limite élastique minimale en hectobar ou en deca-Newton par mm2

- k = coefficient généralement égal à 0,90.

- D = diamètre extérieur nominal du tube en millimètres.

- Ressuage (contrôle exceptionnel) : Un liquide d’imprégnation à grand pouvoir mouillant et de

couleur appropriée pénètre dans les faibles cavités. Après un temps nécessaire pour obtenir une

pénétration suffisante, on essuie l’excédent de liquide, puis on dépose sur la surface de la pièce une

poudre ou une pâte avide d’eau (talc par exemple) dite revêtement de détection qui, en quelque sorte,

aspire le liquide de pénétration et se colore de la même teinte que ce liquide.

C’est une méthode volumétrique qui ne peut détecter que des imperfections de volume notables et

débouchant en surface. Ce procédé est principalement employé pour les tubes sans soudure. On lui

préfère la magnétoscopie.

- Magnétoscopie (contrôle exceptionnel) : Cette méthode ne s’applique naturellement qu’aux

matériaux magnétiques. C’est un cas particulier d’un groupe de méthodes non destructives basé sur

la perturbation d’un champ magnétique par une imperfection. Les lignes de force sont matérialisées

par une poudre magnétique. Toute imperfection provoque une déviation des lignes de force, donc une

modification de l’arrangement de la poudre magnétique. Dans les cas favorables, on détecte des

imperfections de quelques centièmes de millimètre d’épaisseur. Le courant de magnétisation doit être

d’environ 400 A par centimètre de diamètre apparent de la pièce à contrôler. La largeur de

l’imperfection doit correspondre à la grosseur des particules de poudre. on ne détecte que des

imperfections débouchant en surface ou très peu profondes (1 mm maxi)


40

- Méthodes électromagnétiques (non applicables aux gros tubes) : Méthode des lignes de force.

On magnétise la pièce (comme en magnétoscopie) et on détecte la déviation des lignes de force au

moyen d’une sonde (pick up).

- Méthodes par courants de Foucault : Les courants de Foucault apparaissent dans la masse d’un

corps conducteur magnétique ou non lorsqu’il est soumis à un champ magnétique variable. La

présence d’une imperfection modifie l’intensité des courants de Foucault.

- Les ultrasons : Les sons audibles sont utilisés depuis très longtemps pour le contrôle des matériaux

(détection des fissures dans les poteries, les essieux de la S N C F...) Les sons audibles sont des

vibrations élastiques de fréquence allant de 15 à 20 000 hertz environ. Les ultrasons sont des

vibrations inaudibles de fréquence supérieure à 20 000 hertz.

- Base de la méthode : Toute imperfection située dans le faisceau ultrasonore engendré dans une pièce,

va empêcher la propagation de ces ultrasons.

- Sensibilité de détection des imperfections : On détecte des imperfections de l’ordre de 1 mm² de

surface.

- les rayons X et gamma : Ces rayons X et gamma peuvent traverser les pièces métalliques et

impressionner des plaques photographiques.

- Base de la méthode : On utilise une méthode par transparence donnant l’ombre des imperfections.

Les rayons qui traversent une forte épaisseur subissent un affaiblissement plus grand que ceux

traversant une épaisseur identique ou plus faible, dans un matériau moins absorbant. On peut ainsi

déceler :

- une sous-épaisseur

- une surépaisseur

- une cavité ou une inclusion

- Sensibilité de détection des imperfections : On détecte des imperfections de l’ordre de 1% de

l’épaisseur de la pièce à contrôler.

3.3.6- Contrôle final et examen ultra-sons des extrémités


41

Ce dernier contrôle comporte toutes les vérifications dimensionnelles : diamètre, épaisseur,

ovalisation, rectitude et aspect général du tube, chanfreins d’extrémités. Acceptés, les tubes sont

dirigés vers les postes de contrôles des agents du client, puis pesés et mesurés et, après vérification

de la fiche individuelle où toutes les opérations de contrôle ont été inscrites, envoyés pour expéditions.

“La chaîne à tubes” qui vient d’être décrite est capable de respecter toutes les conditions, souvent

draconiennes, des cahiers des charges actuellement en vigueur. D’autre part, l’automatisme y a été

poussé aussi loin que possible pour confier à l’homme le travail intelligent de réglage, de conduite et

de contrôle des machines. On notera encore la part très importante des opérations de contrôle suivant

pas à pas les différentes phases de fabrication.

4- Conclusions

Les services des contrôles interviennent à trois stades :

- à la réception des matières

- contrôle de l’aspect et des dimensions

- contrôle d’analyse chimique et des caractéristiques mécaniques pour chaque coulée ou lot

- contrôle de structure : toutes les tôles sont contrôlées unitairement aux ultra-sons

- repérage des ébauches par report du numéro de coulée et d’un numéro d’ordre.

- En cours de fabrication

Par des contrôles statistiques ou unitaires suivant les besoins, au niveau des divers stades

Opératoires :

- contrôles des cycles thermiques éventuels

- contrôle dimensionnels et d’aspect

- contrôle des soudures (visuel, ressuage, R.X ou ultra-sons)

- épreuve hydraulique.

Les résultats des contrôles successifs sont enregistrés sur des fiches individuelles et Collectives. Un

dépouillement statistique journalier permet une action rapide et efficace sur les conditions de


42

fabrication et assure le maintien d’un haut niveau de qualité, tout en réduisant au minimum les rebuts

de fabrication.

- avant expédition une vérification des caractéristiques mécaniques et éventuellement

chimiques. Ces vérifications sont effectuées dans le métal de base et la soudure.

Notons que la fabrication de qualité passe également par :

- l’élaboration et le suivi des procédures de contrôle et de fabrication

- la rigueur des circuits administratifs

- la formation du personnel. [2]

Solution des problèmes posés Chapitre 3

42

3. 1- rappel des Problèmes posés La phase de tronçonnage et chanfreinage se situent en fin de parcours de la réalisation des

tubes pour ses raisons nous allons mettre en cause toutes les phases précédentes à savoir le

forage qui n’assure pas une constance de l’épaisseur des tubes et les traitements thermiques.

Lors du stage, nous avons suivi avec attention l’opération de tronçonnage et on est arrivé au

constat visuel suivant :

Les tubes tournent avec un léger voilage, ce voilage provoque un balourd malgré le bon

serrage et la robustesse de la machine ce qui traduit des vibrations

3.2- Machine de tronçonnage : [3] Rôle de la machine de tronçonnage á BARDONS :

Des opérations très importantes dans le processus de fabrication des tubes :

1) Découper les bouts des tubes suivant les indications du contrôleur.

2) Ebavurer l’intérieur des tubes pour permettre le contrôle du ∅ intérieur

3) Ebavurer les viroles pour les essais mécaniques.

- Caractéristiques de l’outil á tronçonné

L’outil se compose d’un corps en acier et d’une partie active en carbure brasé avec des angles

spécifiques selon le schéma suivant :


43

Figure n° 27 : Caractéristiques de l’outil á tronçonné


44

3.3- Analyse l’outil de coupe : - l’outil est conçu avec une cassure de l’arête tranchante d’un angle de 10° de chaque côté ce

qui donne à l’outil un nez pointu et qui engendre sa fragilité suite à son avance

perpendiculaire à l’axe du tube (usinage orthogonale)

- les différents tubes sont conçu de quatre nuances de matériaux : une nuance dure, une

nuance mi dur et deux nuances doux, mais ce qui a été constaté au niveau de l’atelier c’est

qu’ils utilisent le même matériau de coupe pour l’ensemble (carbure P25 et P30).

Après le traitement thermique le dressage et le calibrage les tubes prennent une direction vers

la machine tronçonneuse à BARDANS afin de dresser les bouts des tubes et de les chanfreiner

(tronçonner la longueur male formée signalée par le contrôleur)

Le problème constaté lors de la réalisation de ces opérations c’est la surconsommation

excessive de l’outil de coupe. Plusieurs tentatives ont été mené par le service technique de

l’entreprise à savoir le changement des angles de coupe, la matière de la partie active, les

paramètres du régime des coupe… toutes ses tentatives n’arrivent pas à solutionner le

problème

Les vibrations et le voilage des bouts des tubes participent favorablement à la perte de l’arrête

tranchante de l’outil à tronçonner à plaquette brasée en carbure P25 et P30

3.4- Analyse statistique de la consommation d’arête


45

Pour répondre à toutes ces questions nous avons procédé à ce qui suit :

1) faire une étude statistique de consommation des plaquettes voire tableaux

Tableau n° 04 : historique de consommation d’outil d’un mois

Ratio théorique = 60 coupes/outil

Ratio réalisé en 1 mois = 2934 coupes/116 outil

Ce qui correspond à une moyenne de : 25,29 coupes /outil

Conclusion : Ratio très insuffisant (plus de 50%de perte). [3]

Tro

nçon

neus

e a

BA

RD

ON

S 3

16

Nombre de coupe

Consommation d’arête

104 4 78 2 119 4 41 2 126 6

179 6 173 7 292 7 237 7 237 8

152 7 210 7 111 4 284 7 127 8

17 2 80 2 109 9 156 8 102 9

Totale 2934 116


46

Tableau n° 05 : historiques de consommation d’outil d’une année précédente :

Janv Fév Mars Avr Mai Juin Nb opération

867

2439

846

2321

2971

3034

Nb outil

21

81

49

93

91

116

Ratio 41.28

30,11

17,26

24,95

32,64

26,15

Juillet Aout Sep Oct. Nov. Déc. Nb opération

172

929

3879

2708

2863

Gre

ve

Nb outil

27

31

100

84

97

Ratio 6,37

29,96

38

32,23

29,23

Ratio théorique = 60 coupes/outil

Ratio totale d’une année = 28,04 coupes /outil

Conclusion : Ratio très insuffisant (plus de 50% de perte). [3]

À travers ces résultats statistiques, et des investigations auprès du personnel travaillant sur la

machine, on est arrivé on a une même conclusion c’est que le phénomène de

surconsommation est provoqué par les vibrations.

Ces vibrations sont liées en grande partie au phénomène d’ovalisation (balourd).

Dans ce cas on suggère deux solutions pour l’outil de coupe :

1ere solution : on propose une nouvelle configuration de l’outil de coupe avec deux nuances

pour les différents tubes. (Figure n° 28)

- Pour les tubes en acier dur et mi-dur trempé : plaquette brasé en carbure P25

- Pour les tube en acier doux trempé : plaquette brasé en acier rapide ou (barre affuté)

- avec la proposition d’un tableau de régime de coupe. (Voir tableau 06)


47

Figure n° 28 : Caractéristiques de l’outil á tronçonné proposé

Tableau n° 06 : Les régimes de coupe proposé

TUBE ∅ 168,3 (6’’ 5/8) TUBE ∅ 177,8 (7’’) Nuances P110 N80-K55 J55-X42 GrB P110 N80-K55 J55-X42 GrB Dureté dur mi-dur doux doux dur mi-dur doux doux

V (m/mn) 70 80 90 90 70 80 90 90 Rot Broche tr/mn

132 151 170 170 125 143 161 161

Avance mm/tr

0,2 0,3 0,4 0,4 0,2 0,3 0,4 0,4

TUBE ∅ 219,1 (8’’5/8) TUBE ∅ 244,5 (9’’5/8) Nuances P110 N80-K55 J55-X42 GrB P110 N80-K55 J55-X42 GrB V (m/mn) 70 80 90 90 70 80 90 90 Rot Broche tr/mn

101 116 130 130 91 104 117 117

Avance mm/tr

0,2 0,3 0,4 0,4 0,2 0,3 0,4 0,4

TUBE ∅ 273 (10’’3/4) TUBE ∅ 323,8 (12’’3/4) Nuances P110 N80-K55 J55-X42 GrB P110 N80-K55 J55-X42 GrB V ( m/mn) 70 80 90 100 70 80 90 90 Rot Broche tr/mn

81 93 104 116 68 78 88 88

Avance mm/tr

0,2 0,3 0,4 0,4 0,2 0,3 0,4 0,4

TUBE ∅ 339,7 (13’’3/8) TUBE ∅ 355,6 (14’’) Nuances P110 N80-K55 J55-X42 GrB P110 N80-K55 J55-X42 GrB V( m/mn) 70 80 90 100 70 80 90 90 Rot Broche tr/mn

65 75 84 93 65 75 84 84

Avance mm/tr

0,2 0,3 0,4 0,4 0,2 0,3 0,4 0,4


48

2eme solution : on propose un outil de coupe avec un système antivibratoire.

Un système antivibratoire est constitué d’un porte-outils conçus pour réduire les vibrations

grâce à un système antivibratoire intégré.

3.5- Avantage de l’outil antivibratoire : [4] Les porte-outils peuvent aussi contribuer à augmenter considérablement la productivité et la

qualité des états de surface. Les vibrations limitent souvent la production des machines car

elles obligent à réduire la vitesse de coupe, l'avance et la profondeur de coupe. Avec des outils

antivibratoires les paramètres peuvent être augmentés, le process est plus sûr, il y moins de

vibrations, les tolérances sont plus serrées, les états de surface sont meilleurs et les débits

copeaux sont bien plus élevés. Au total, le coût de la pièce est réduit.

Le corps des outils antivibratoires comporte un système pré-réglé qui absorbe les vibrations. Il

consiste en une masse dense suspendue entre des blocs de caoutchouc. L'ensemble baigne

dans de l'huile afin d'augmenter l'effet antivibratoire.

Figure n° 29 : différence entre une solution conventionnelle et un outil antivibratoire.

Il est important de respecter les limites indiquées sur l’outil (charge, température, vitesse de

rotation, porte-à-faux minimum/maximum et pression) :

• La limite de température est destinée à protéger les éléments en caoutchouc du système

antivibratoire


49

• La limite de température dépend du type de produit ; elle est indiquée sur le corps de l'outil,

par ex. 75-120°C (167-248 F)

Le système antivibratoire comporte une masse dense soutenue par des blocs de caoutchouc.

Figure n° 30 : modèle d’un outil antivibratoire

3.5.1- Etude analyse du défaut d’ovalisation : [3] Dans cette partie on a essayé d’étudier l’influence de la trempe sur la forme du tube pour cela

on a pensé à faire des contrôles de défaut d’ovalisation avant et après la trempe et après le

revenu sur les deux bouts du tube, les relevés expérimentaux sont portés sur les tableaux xxx


50

Figure n° 31 : Déformation de l’extrémité arrière de tube

Tableau n° 07 : Contrôle du ø tubes avant et après trempe (Coté Balais)

Avant trempe Après trempe

N° TUBES

ø Axe Vertical

ø Axe Horizontal Ovalisation

ø Axe Vertical


1 274,4 273,9 0,5

2 274,3 274,1 0,2 275 ,3 272,2 3,1

3 273,6 274,1 0,5 273,6 274 0,4

4 274,1 274,1 0 274,2 273,3 0,9

5 273,8 274,2 0,4 274,4 273,5 0,9

6 274,2 273,5 0,7 273,2 273,9 0,7

7 273,7 273,5 0,2 274,6 272,9 1,7

8 274,1 273,7 0,4 273,7 273,9 0,2

9 275 274,6 0,4 273,7 274,1 0,4

10 274 274,3 0,7 273,9 274,1 0,2

Tableau n° 08 : Contrôle du ø tubes avant et après trempe (Coté Pavillon)

Avant trempe Après trempe

N° TUBES

ø Axe Vertical


ø Axe Vertical


1 274,2 274,4 0,2 273,9 275,1 1,2

2 274,3 273,9 0,4 273,5 274,9 1,4

3 274,4 273,9 0,5 274,3 273 1,3

4 273,7 274 0,3 273,5 274 0,5

5 274,3 273,8 0,5 272,2 275,5 3,3

6 274,4 274 0,4 272,6 275,3 2,7

7 273,9 274,3 0,4 274,9 273,4 1,5

8 274,4 273,5 0,9 274,1 274,8 0,7


51

9 274,1 273,8 0,3 273,6 273,9 0,3

10 273,9 274 0,1 273,8 274,1 0,3

Tableau récapitulatif du contrôle du diamètre (ø tubes) à froid (secteur finissage) et après

l’opération de trempe avant four de revenu.

Les constatations s sont comme suites :

1)- Sur le côté balais :

- Ovalisation apparaisse grande (3.3) mm enregistré sur le tube N°2

- Sur le tube N° 7 ; une ovalisation de 1.7mm

- Sur les autres, une ovalisation varie entre (0.2 à 0.9) mm

2)- Sur le côté pavillon :

- Ovalisation de 3.3mm sur le tube N°5

- Ovalisation de 2.7mm sur le tube N° 6

- Sur le tube N° 7 une ovalisation égale à 1.5mm

- Les autres tubes ; ovalisation varie entre (0.3 à 1.4) mm

- L’ovalisation sur le côté pavillon est plus remarquable que le côté balais

Par ailleurs, le contrôle à chaud après calibreur est plus au mois acceptable avec présence du

diamètre fort (le contrôle du ø extérieur par pied coulisse a montré que plusieurs tubes.

3.5.1.1- Contrôle Ø avant et après fours

Tableau n° 09 : diamètres tubes (mm) avant trempe :

AR Ovalisation (mm) N° TUBES Ø Min Ø Max

1 273,4 273,7 0,3

2 273,2 273,8 0,6

3 273,7 273,9 0,2

4 273,3 273,7 0,4

5 273,4 273,6 0,2


52

Tableau n° 10 : diamètres tubes (mm) après trempe

AR Ovalisation

AV Ovalisation

(mm)

T°sortie FT

début, fin N° TUBES Ø Min Ø max Ø Min Ø max

1 272,2 276,1 3,9 274,8 276 1,2 905, 880

2 270,7 277,9 7,2 273,9 274,3 0,4 911, 880

3 270,5 277,8 7,3 270,9 276,2 5,3 899, 879

4 272,1 277,2 5,1 272,5 274,2 1,7 888, 862

5 270,1 278,6 8,5 272 275,2 3,2 905, 884

Tableau n° 11 : diamètres Ø tubes (mm) à chaud après revenu/ calibreur

N° TUBES Ø Min Ø max Ovalisation

1 274,5 276,8 2,3

h2 273,9 277,3 3,4

4 274,9 277,3 2,4

Constatations :

1 / Diamètre tubes avant four de trempe s’avère bon avec une très faible ovalisation

(Voir Tableau 09)

2 / Diamètre tubes après four de trempe s'avère mauvais avec une très large ovalisation

(Voir Tableau 10)

3 / Diamètre à chaud sortie calibreur tendance vers le fort avec une ovalisation importante

(voir Tableau 11)

4 / Une légère chute de température entre l'avant et l'arrière de tube sortie four de trempe

(≈ 10°)


53

Figure n° 32 : la partie ovalie dans un tube

3.5.1.2- La partie ovalie dans un tube - Déformation de l’extrémité arrière de tube. Et ce. Juste après trempe générant une

ovalisation importante (Voir Figure 32)

Engendrant des coupes importantes s'est apparu au démarrage du GP

- Un plan d'action fut tracé en collaboration avec les structures concernées. Et ce. Afin

d’atténuer ce phénomène. [3]

Après vérification des paramètres du four de trempe et la machine de trempe on constater que

la machine de trempe c'est la cause du phénomène de l’ovalisation. Pour cette raison on a

pensé aux paramètres de trempe c’est-à-dire chercher une formule de trempe susceptible de

répondre à toutes ces interrogations.

3.6- Recherche une formule de trempe Les vitesses de trempe sont données par la formule suivante VT= 500/P Kg/m

Partant de l’hypothèse que la masse trempée par heure est constante.


54

Le Bilan thermique signifie que : Quantité de calories prise par l’eau = quantité de calories

cédée par le tube

Quantité de calories prise par l’eau :

Dq = x D x (°t - °e) dt

= 3.14

D = diamètre du tube en m

= conductance moyenne par unité de surface

°t = température moyenne du tube en C°

°e = température de l’eau loin du tube C°

Quantité de calories cédée par le tube :

Dq = .e (D - e ) δ.c.d

e = épaisseur du tube

δ =densité du tube

.e (D - e ) = section du tube

c= chaleur spécifique du tube en kcal/Kg°c

Dq = x D x (°t - °e) dt = .e (D - e ) δ.c.d

d D = x x dt

(°t - °e) e (D - e ) δ . c

D Log (°t - °e) = x x t + Constante

e (D - e) δ. C -

Pour t = o ° = °t=0 température du tube


55

Juste avant la trempe, c’est –à dire AC3+50°

Par exemple : Constante = - Log (°t=0 - °t)

D Log (°t - °e) = x x t - Log (°t=0 - °t)

e (D - e) δ. c

Pour un acier donné, l’état de trempe ou la qualité de trempe peut être caractérisée

par la vitesse de refroidissement du point AC3, début de transformation au point

MS; température à laquelle la température de l’austénite en martensite commence.

D Log (AC3 - °e)= x x t AC3 - Log (°t=0 - °t)

e (D - e) δ. c

D Log (MS - °e)= x x t MS - Log (°t=0 - °t)

e (D - e) δ. C (AC3 - °e) D Log = x x tAC3 MS

(MS - °e) e (D - e ) δ . c

t (AC3 MS) = tMS – t AC3

Pour un acier donné d’après les courbes de refroidissement, on peut connaître

la vitesse critique de refroidissement et donc le t (AC3 MS) qui est une constante

pour cet acier.

° AC3


56

Vitesse critique MS de trempe t AC3 tMS Log t Pour un acier donné (AC3 - °e) Log = Constante si °e = Constante

(MS - °e)

Liaison vitesse de trempe et temps t AC 3 MS

L

t AC 3 MS = L est la longueur pendant laquelle il faut comte tenue

VT de la vitesse de trempe atteindre le début de

Transformation pour les jupes de trempe. L = constante

. L D Soit Z = VT = . Z (AC3 - °e) e (D – e ) δ. c. Log (MS - °e)

VT en m/min D en mm e en mm z 118

Pour un acier donné, la vitesse de trempe est proportionnelle à la surface

extérieure du tube et inversement proportionnelle à son poids métrique, en effet :

D δ z S δ Z VT = = e (D- e) Pkg/m


57

La formule générale de trempe est :

. L D

VT = .

(AC3 - °e) e (D – e)

δ. c. Log

(MS - °e)

VT : proportionnelle à la surface extérieure du tube

VT : inversement proportionnelle au poids métrique du tube

(AC3 - °e)

VT : inversement proportionnelle à Log

(MS - °e)

Influence de la température de l’eau :

(AC3 - °e) . L D VT. Log = .

(MS - °e) δ. c e (D- e)

Plus °e est petit, plus VT est grand donc plus la cadence de trempe peut être élevée.

VT


58

MS °e

Influence de la température de sortie four : D - Log ( - ) = t - Log (0- ) e (D- e) δ. C D - Log (MS- ) = t MS - Log (0- ) e (D- e) δ. c D - Log (AC3- ) = t AC3 - Log (0- ) e (D- e) δ. C T AC3MS = t MS AC3 0 t AC3 t MS 0 AC3 MS

En théorie pure, le temps t AC3MS est indépendant de la température 0

De sortie du four si l’équipement de trempe n’était pas limité en longueur.

Il faut que t AC3 soit le plus court possible 0 le plus prêt possible d’AC3.

NB : Dans toute cette recherche, nous n’avons pas considéré la longueur du tube qui est une

longueur finie.

Il existe donc deux problèmes celui de la tête du tube et celui de la queue du tube.

En trempe continue, une section de tube a à l’avant d’elle une section de tube plus froide et à

l’arrière de cette section, une section plus chaude.

C’est l’équilibre de cet ensemble qui définie la vitesse de trempe.

La tête du tube n’a pas de section froide à l’avant d’elle et peut donc échanger des calories par

cette section donc un refroidissement plus rapide qu’au corps du tube.

La queue du tube n’a pas de section chaude à l’arrière d’elle et peut échanger des calories par

cette section.

L’eau en plus dans certains cas peut entrer dans le tube et le refroidir par l’intérieur.


59

HS dge AC3

dq dqc dq

dqe = quantité de calories prise par l’eau.

dq = quantité de calories prise par la section froide.

dqc = quantité de calories reçue de la section chaude.

dq = quantité de calories cédée par le tube.

Après le contrôle des tubes lors de processus de traitement thermique et en particulier avant le

four de revenue, nous avons constaté qu’il y a un problème d’ovalisation de l’extrémité des

tubes.

Pour pouvoir mettre en évidence le défaut d’ovalisation des tubes nous avons contrôler un

certain nombre de tubes avant et après la trempe. [4]

Conclusion :

La réalisation de ce mémoire m’a permis d’acquérir certaines connaissances dans l’analyse des

phénomènes a paraissant l’ors de la réalisation des tubes sans soudure.

L’étude réalisé m’a permis de proposer quelque solution :

- Nouvelle nuance d’outil de coupe.

- Nouvelle configuration de l’outil de coupe afin de minimiser les cassure d’arête.

- Proposition de nouveau régime de coupe.

- Un régime de traitement thermique afin de minimiser le défaut d’ovalisation.

Ses solutions contribuent à l’obtention de la qualité de fabrication des tubes sans soudure et

d’accroitre a élevé la production et diminuer les pertes de production.

Référence Bibliographique :

[1] : documentation technique du complexe sédurigique Sider d’el hajar (unité TSS) « service

maintenance, bureau des méthodes, service électrique, la direction générale ».

[2] : étude technico-économique du secteur des tubes et tuyaux en Algérie revue

[3] : bureau technique Sider TSS

[4] : http://www.sandvik.coromant.com

[5] : aciers, tubes et pièces de forme document sider

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