Quelle est la technique de traitement du filetage pour les tuyaux en acier ?

La technologie de traitement des filetages de tuyaux en acier fait référence au processus d'usinage d'un certain motif de dent, pas et cône dans l'extrémité du tuyau en acier par découpe ou déformation plastique (pour créer des filetages). Cela permet la connexion amovible du tuyau en acier avec d'autres composants de pipeline (tels que des vannes, des raccords de tuyauterie et des interfaces d'équipement). Le cœur de cette technologie réside dans le contrôle précis des paramètres géométriques des filetages (tels que l'angle des dents, le pas, le diamètre moyen et la conicité), garantissant ainsi l'étanchéité, la solidité et la fiabilité de la connexion.

1. Principales méthodes de traitement

• Traitement de coupe: La méthode la plus couramment utilisée consiste à utiliser une machine à fileter (électrique ou manuelle) pour entraîner la matrice en rotation, qui coupe ensuite l'extrémité du tuyau en acier pour former des filetages. Cette méthode convient à la plupart des types de matériaux de tuyaux en acier (tels que l'acier au carbone, l'acier inoxydable et les tuyaux galvanisés).
• Déformation plastique :L'extrémité du tube en acier est extrudée à l'aide d'une machine à fileter ou d'une machine à rouler pour faire couler le métal de manière plastique et former des filetages. Cette méthode convient aux matériaux ayant une bonne plasticité (tels que l'acier à faible-carbone), présentant un rendement élevé et une résistance de filetage élevée. Cependant, cela nécessite des normes d’équipement relativement élevées.

2. Paramètres clés du processus

• Profil du fil :Il est divisé en 55 degrés (filetage britannique Whitworth, comme les séries G et R), 60 degrés (filetage américain unifié, comme la série NPT) et métrique 60 degrés (comme la série M). Parmi eux, les filetages de tuyaux adoptent principalement des profils à 55 degrés ou 60 degrés.
• Pas et nombre de dents :Le pas est la distance entre les points correspondants sur le diamètre primitif de deux dents adjacentes. Il est généralement exprimé en nombre de dents par pouce (TPI) (par exemple, un filetage NPT 1/2" a 11 dents par pouce et le pas est d'environ 2,309 mm). 
• Rapport de cône : Les filetages de tuyaux d'étanchéité (tels que les séries NPT et R) ont généralement un rapport de cône de 1:16 (c'est-à-dire que le diamètre change de 1 mm pour chaque 16 mm de longueur), et l'étanchéité est obtenue grâce à ce rapport de cône.
• Fréquence de traitement :Il est déterminé en fonction du diamètre du tuyau. Pour les tuyaux de petit-diamètre (DN15-DN32), ils sont traités deux fois ; pour les tuyaux de diamètre moyen-(DN40-DN50), ils sont traités trois fois ; pour les tuyaux de grand diamètre (DN70 et plus), ils sont traités trois à quatre fois pour garantir des profils de filetage complets et des surfaces lisses.

3. Inspection et contrôle de la qualité
Inspection de la jauge de filetage : utilisez la jauge Go (GO) et la jauge No-Go (NO GO) pour mesurer le diamètre primitif et le pas du filetage. La jauge Go doit être complètement insérée et la jauge No -Go ne doit pas être insérée de plus de 2 tours.

• Qualité des surfaces :Les fils doivent être exempts de fils cassés, de fils désordonnés et de bavures. La rugosité de la surface doit répondre aux exigences (par exemple, Ra inférieur ou égal à 3,2 μm).
• Tolérance d’angle de cône et de diamètre primitif :L'écart de l'angle conique du filetage d'étanchéité doit être inférieur ou égal à 0,05 mm/m et la tolérance du diamètre primitif doit être contrôlée dans une plage extrêmement étroite (par exemple, la tolérance du diamètre primitif de précision de niveau 1 est de 0,01 mm).

Le raccordement fileté des tuyaux en acier est la méthode de raccordement amovible la plus couramment utilisée dans le système de tuyauterie. Son importance réside principalement dans les aspects suivants :

1. Fiabilité de l’étanchéité
En utilisant le cône du filetage (tel que le cône 1:16 du NPT) ou des matériaux d'étanchéité (tels que le ruban d'étanchéité, le fil de chanvre), il peut efficacement empêcher les fuites de fluide. Il convient au transport de fluides à haute-pression, haute-température et corrosifs (tels que le pétrole, le gaz naturel, les matières premières chimiques).

2. Force de connexion
La connexion filetée transmet les charges à travers l'engagement des dents, offrant une résistance élevée à la traction et à la torsion, et peut répondre à la pression de service du système de pipeline (par exemple, le carter d'huile peut résister à des dizaines de milliers de tonnes de charge de traction).

3. Facilité d'installation et de maintenance
Les connexions filetées ne nécessitent pas de soudage et le processus d'installation est rapide, ce qui le rend pratique pour la construction sur-site. Dans le même temps, la fonction détachable facilite la maintenance, le remplacement et la rénovation des canalisations, réduisant ainsi les coûts de maintenance.

4. Large applicabilité
Adapté à divers matériaux de tuyaux en acier (acier au carbone, acier inoxydable, tuyaux galvanisés), diamètres de tuyaux (DN15-DN100 et plus) et conditions de travail (eau, gaz, pétrole, produits chimiques), il s'agit d'une méthode de connexion standard dans les domaines de la construction, des machines, du pétrole et de l'industrie chimique.

Les normes internationales pour le traitement des filetages de tuyaux en acier sont principalement formulées par des organisations telles que l'Organisation internationale de normalisation (ISO), l'American Petroleum Institute (API) et le Comité national d'administration de la normalisation de Chine (GB). Voici les normes de base :

1. Normes ISO (reconnues internationalement)

• ISO 7-1 :1994 « Pipe Thread Sealing - Partie 1 : Dimensions, tolérances et marquages ​​» : Spécifie les dimensions, tolérances et marquages ​​pour les filetages de tuyaux d'étanchéité à 55 degrés, y compris « l'ajustement colonne/cône » pour les filetages internes cylindriques (Rp) et les filetages externes coniques (R1), et « l'ajustement cône/cône » pour les filetages internes coniques (Rc) et les filetages externes coniques (R2).
• OIN 228-1:2000 "Filetages de tuyaux d'étanchéité non filetés - Partie 1 : Dimensions, tolérances et marquages" : Cette norme spécifie les dimensions, les tolérances et les marquages ​​pour les filetages de tuyaux non étanches à 55 degrés- (série G), qui sont applicables aux applications à basse-pression et sans-étanchéité (telles que les conduites d'eau et de gaz).

2. Normes API (spécifiques à l'industrie pétrolière)

• Spécification API 5B« Traitement, mesure et inspection des filetages pour tubes, tuyaux et pipelines en acier » : norme faisant autorité dans l'industrie pétrolière, elle stipule les exigences de traitement, de mesure et d'inspection pour les filetages des matériaux de tuyaux de pétrole (tubes, tuyaux, acier de pipeline), y compris les paramètres géométriques et les tolérances pour les filetages spéciaux tels que les filetages ronds (STC) et les filetages trapézoïdaux décalés (BTC).
• APIRP 5A5/ISO 15463:2003« Inspection sur-site des nouveaux boîtiers de tubes, des cylindres d'huile et des tiges de forage-connectées : il complète les-exigences d'inspection sur site de l'API 5B, garantissant la qualité des filetages avant leur installation sur-site.

3. Norme GB (équivalent adopté en Chine)

• GB/T 7306.1-2000« Filetages de tuyaux d'étanchéité à 55 degrés - Partie 1 : Filetages intérieurs cylindriques et filetages extérieurs coniques » : Cette norme adopte la norme ISO 7-1:1994 de manière équivalente et spécifie les dimensions, tolérances et marquages ​​des filetages de tuyaux d'étanchéité à 55 degrés « à ajustement cylindrique/conique ».
• GB/T 7306.2-2000« Filetages de tuyaux d'étanchéité à 55 degrés - Partie 2 : Filetages intérieurs coniques et filetages extérieurs coniques » : Cette norme adopte la norme ISO 7-1:1999 de manière équivalente et spécifie les filetages de tuyaux d'étanchéité à 55 degrés avec « ajustement cône/cône ».
• GB/T12716-2011« Filetage de tuyau conique à 60 degrés » : adoption de la norme ASME B1.20.2M : 2006 comme base de révision. Il spécifie les dimensions, les tolérances et les marquages ​​des filetages de tuyaux coniques à 60 degrés (série NPT) et s'applique aux filetages de tuyaux d'étanchéité standard américains.

Les différences dans les techniques de traitement des filetages entre les différents systèmes standard résident principalement dans des aspects tels que l'angle du profil des dents, la conicité, la méthode d'accouplement et les scénarios applicables. Voici les principales différences :

1. Différence des angles de profil des dents

• Impérial (ISO 7-1, GB/T 7306) :Dispose d'un angle de filetage de 55 degrés, dérivé du filetage impérial Whitworth, adapté aux régions telles que l'Europe et l'Asie.
• Métrique (API 5B, GB/T 12716) :Présente un angle de filetage de 60 degrés, dérivé du filetage standard métrique, adapté aux régions productrices de pétrole telles que l'Amérique du Nord et le Moyen-Orient.

2. Différence d'angle de cône

• Filetage de tuyau scellé impérial (ISO 7-1, GB/T 7306): La conicité du filetage extérieur conique (R1, R2) est de 1:16 (le diamètre change de 1 mm pour chaque longueur de 16 mm), permettant ainsi l'étanchéité grâce à la conicité.
• Filetages de tuyaux scellés métriques (API 5B, GB/T 12716): La conicité des filetages coniques des tuyaux (NPT) est également de 1:16, mais le profil du filetage est plus raide (60 degrés contre 55 degrés) et convient à des pressions nominales plus élevées (par exemple, la pression de service du carter d'huile peut atteindre plusieurs milliers de livres par pouce carré).

3. Différences dans les méthodes de coopération

• Filetages de tuyaux d'étanchéité impériaux :Ils sont divisés en « ajustement colonne/cône » (filetage intérieur cylindrique Rp et filetage extérieur conique R1) et « ajustement cône/cône » (filetage intérieur conique Rc et filetage extérieur conique R2). Parmi elles, « l’ajustement colonne/cône » est la méthode d’étanchéité la plus couramment utilisée.
• Filetage de tuyau scellé métrique :Utilise uniquement un « ajustement cône/cône » (filetage interne conique et filetage externe conique), permettant d'obtenir une étanchéité grâce au cône du filetage, sans avoir besoin de matériaux d'étanchéité supplémentaires (tels que du ruban adhésif).

4. Différences dans les scénarios applicables

• OIN 7-1, GB/T 7306 :Applicable aux pipelines civils et industriels à basse-pression et température normale-(tels que les pipelines d'eau, de gaz, de climatisation), ainsi qu'à certains pipelines de produits chimiques. 
• API 5B :Spécialement conçus pour les canalisations souterraines de l'industrie pétrolière et gazière (telles que les tubages et les tubings), ces canalisations sont soumises à des pressions extrêmement élevées (jusqu'à plus de 1 000 bars), des températures et une corrosion (telle que le sulfure d'hydrogène et le dioxyde de carbone). La résistance et les performances d’étanchéité des filetages de ces tuyaux sont bien supérieures à celles des tuyaux ordinaires.

5. Différences d’équivalence standard

• GB/T 7306.1-2000est une adoption équivalente de la norme ISO 7-1:1994 (le contenu technique est totalement le même, avec seulement des modifications éditoriales), facilitant l'entrée des produits chinois sur le marché international. 
• GB/T12716-2011 et ASME B1.20.2M:2006 : Adopté avec des modifications (en conservant les technologies caractéristiques chinoises, telles que des méthodes de test simples pour la production nationale-à petite échelle), mieux adapté aux caractéristiques matérielles de la Chine (telles que la plasticité de l'acier à faible-acier au carbone).

La technologie de traitement du filetage des tuyaux en acier est la technologie de base pour connecter les systèmes de canalisations. Sa qualité affecte directement les performances d’étanchéité, la solidité et la fiabilité du système. Les normes internationales (telles que ISO 7-1, API 5B, GB/T 7306) fournissent des spécifications unifiées pour le traitement des filetages. Les différences entre les différentes normes résident principalement dans l'angle du profil du filetage, la conicité, la méthode de correspondance et les scénarios applicables. Dans les applications pratiques, le type de filetage et la norme appropriés doivent être sélectionnés en fonction des conditions de travail (pression, température, fluide) pour garantir la sécurité et l'économie de la connexion.