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RÉSUMÉ
Les équipements sous pression sont les réservoirs, les chaudières et autres équipements spéciaux pour l'industrie pétrolière, chimique, etc. Ils sont réalisés en chaudronnerie lourde à partir de tôles épaisses ou fortes. Après une introduction sur la réglementation en vigueur, cet article décrit les différents procédés et machines de formage permettant de fabriquer ces réservoirs métalliques. Il établit les comparaisons permettant de choisir un procédé en fonction des caractéristiques attendues.
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Chaieb JARBOUI : Docteur ingénieur en Génie des matériaux - Ingénieur au pôle d’activité « Production mécanique » du CETIM (Centre technique des industries mécaniques) - Expert matériaux, équipements sous pression et normalisation européenne
INTRODUCTION
L a chaudronnerie lourde concerne essentiellement les constructions soudées d’appareils et d’équipements, avec ou sans pression, réalisés en tôle épaisses ou fortes.
Parmi les principales constructions chaudronnées, on peut citer :
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les récipients et les chaudières terrestres fixes ou semi-fixes ;
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les échangeurs thermiques, les condenseurs, les évaporateurs ;
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la chaudronnerie lourde et spéciale pour les industries pétrolière, pétrochimique, chimique, aérospatiale et nucléaire ;
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les réservoirs fixes ou semi-fixes intransportables à monter sur chantier pour les industries pétrolière, pétrochimique et chimique ou aérospatiales ;
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les réservoirs fixes ou semi-fixes pour liquides et pour gaz (liquéfiés ou non) sous pression ;
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les ensembles ou éléments pour la recherche pétrolière terrestre et offshore.
Dans un deuxième article Équipements sous pression- Règles de fabrication par formage, on étudiera plus particulièrement les règles de fabrication par formage des constructions chaudronnées. Le lecteur trouvera les références bibliographiques en .
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Machines de formage
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3. Procédés et technologie du formage
3.1 Emboutissage
3.1.1 Emboutissage avec serre-flan
L’emboutissage avec serre-flan est principalement utilisé pour la fabrication des fonds bombés. Il est pratiqué à froid pour des épaisseurs pouvant aller jusqu’à 10 mm et à chaud au-dessus de 10 mm.
L’emboutissage des fonds bombés de grand diamètre diffère sensiblement de l’emboutissage profond de pièces cylindriques. Au cours de l’emboutissage de fonds bombés, on risque de voir apparaître des plis ou des bosses dans la zone annulaire sans contact avec l’outillage. Dans cette zone, le métal est soumis à des contraintes tangentielles de compression qui peuvent, dans certaines conditions, conduire à une perte de stabilité du flan. Ce phénomène se produit si le diamètre du fond bombé est supérieur à 80 fois l’épaisseur de la tôle. On peut diminuer ce risque en prenant un rayon de matrice égal à deux fois l’épaisseur de la tôle [1].
Une technique plus difficile à mettre en œuvre consiste à faire varier la pression de serre-flan pendant l’emboutissage afin d’avoir toujours l’effort minimal nécessaire pour prévenir la formation de plis sans entraîner un amincissement local important de la paroi. Les abaques de la figure 2 permettent de déterminer la valeur de la pression de serre-flan nécessaire en fonction de la course du poinçon et des paramètres géométriques du flan et de l’outillage.
D’après ces abaques, on voit qu’une augmentation du diamètre du flan, du rayon de matrice et de la course du poinçon, d’une part, et qu’une diminution du coefficient de frottement, d’autre part, ont pour conséquence une augmentation de la pression de serre-flan nécessaire. L’emboutissage d’un fond en acier inoxydable austénitique demande une valeur de pression de serre-flan supérieure à celle nécessaire à l’emboutissage d’un acier non allié. La variation de la pression de serre-flan au cours de l’emboutissage peut être commandée par une came [2].
On pratique couramment l’emboutissage à froid de pièces jusqu’à 10 mm d’épaisseur. L’épaisseur des pièces embouties...
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