Quelles sont les différences de composition et de performances entre les tubes en acier résistant à l'usure et les tubes en acier ordinaires ?

Définition de base et comparaison d'utilisation
Un tuyau en acier ordinaire fait référence à un tuyau en acier au carbone ou en acier faiblement allié par un processus de laminage à chaud ou à froid, qui est principalement utilisé pour transporter de l'eau, du gaz, du pétrole ou comme élément structurel. Tuyau en acier résistant à l'usure est conçu pour des conditions d'usure élevées basées sur des tuyaux en acier ordinaires. Il présente généralement une résistance élevée à l’usure grâce à une composition d’alliage spéciale, un traitement de surface ou une structure composite. Il convient au transport de produits abrasifs dans les industries minières, métallurgiques, énergétiques, cimentières et autres.

Différence de composition
La composition des tubes en acier ordinaires est relativement simple, principalement à base de fer, avec une teneur en carbone généralement comprise entre 0,1 % et 0,3 %, et parfois une petite quantité de manganèse, de silicium et d'autres éléments sont ajoutés pour améliorer les propriétés mécaniques. Les tubes en acier résistant à l'usure contiennent souvent davantage d'éléments d'alliage, comme une proportion plus élevée de manganèse, de chrome, de molybdène, de nickel, etc. Ces éléments améliorent la résistance à l'usure en formant des phases dures et en améliorant la structure organisationnelle de l'acier. Par exemple, la teneur en manganèse des tuyaux en acier à haute teneur en manganèse résistant à l'usure peut atteindre plus de 11 %, ce qui est propice à la formation d'une structure à la fois résistante et dure ; tandis que certains tuyaux de revêtement résistants à l'usure améliorent la dureté de surface et la résistance à l'usure en soudant une couche de soudure à haute teneur en carbone et en poudre d'alliage dur.

Différences de microstructure
Les tubes en acier ordinaires présentent généralement des structures de ferrite et de perlite, avec une dureté modérée, une bonne ductilité et ténacité, répondant aux exigences de résistance des applications industrielles générales. La structure interne des tubes en acier résistant à l'usure est relativement complexe. Par exemple, l'acier à haute teneur en manganèse formera une fine structure jumelle après traitement à froid, ce qui améliore la résistance à l'usure ; la couche d'alliage à haute dureté (comme le carbure et le nitrure) formée sur la surface des tuyaux résistants à l'usure améliore considérablement la résistance à l'usure, tandis que la matrice maintient une certaine ténacité pour éviter les fissures fragiles. De plus, certains tubes en acier résistant à l'usure adoptent une structure composite bimétallique, avec un tube en acier avec une bonne ténacité à l'intérieur et une couche d'alliage de haute dureté en surface, combinant les avantages des deux.

Comparaison des propriétés mécaniques
La résistance à la traction, la limite d'élasticité et l'allongement des tubes en acier ordinaires répondent aux exigences générales de transport et d'application structurelle. La dureté est généralement comprise entre 150 et 200HBW et il est facile à traiter, à souder et à former. Les tuyaux en acier résistant à l'usure ont une dureté et une résistance à l'usure considérablement améliorées. La dureté de la surface peut atteindre 400HBW ou même plus, et la résistance aux chocs est également spécialement conçue pour s'adapter aux conditions d'usure par impact. En termes de ténacité, les tubes en acier résistant à l'usure utilisent principalement une technologie spéciale de traitement thermique ou de traitement à froid pour garantir qu'ils ont toujours une résistance suffisante aux fissures tout en ayant une dureté élevée pour éviter les risques de sécurité causés par une rupture fragile.

Différence de résistance à l'usure
Le principal avantage des tubes en acier résistant à l'usure réside dans la résistance à l'usure de leur surface ou de l'ensemble de leurs matériaux. Lorsque des tuyaux en acier ordinaires transportent des fluides hautement abrasifs tels que du sable et des scories, la paroi du tuyau s'use facilement et rapidement, ce qui raccourcit la durée de vie. Les tuyaux en acier résistant à l'usure peuvent résister efficacement à l'usure mécanique, à l'usure par impact et à l'usure par corrosion en renforçant la composition du matériau ou la conception de la structure composite, ce qui peut prolonger la durée de vie du pipeline et réduire la fréquence de maintenance et de remplacement. Surtout dans des conditions à haute teneur en particules solides, les tuyaux en acier résistant à l'usure présentent une grande durabilité.

Comparaison de la résistance à la corrosion
Les tuyaux en acier ordinaires n'ont généralement pas de conception spéciale de résistance à la corrosion et sont facilement affectés par les substances corrosives telles que l'humidité, l'acide et l'alcali présents dans le milieu. Ils doivent être protégés par des mesures de protection externes telles que des revêtements et des doublures. Les tuyaux en acier résistant à l'usure utilisent des éléments en alliage pour améliorer la résistance à la corrosion du corps. Par exemple, l'ajout d'éléments tels que le chrome et le nickel peut améliorer la résistance à l'oxydation et à la corrosion ; tandis que certains tuyaux composites en céramique résistant à l'usure remplissent la double fonction de résistance à l'usure et de résistance à la corrosion grâce à des matériaux composites. Mais en général, le principal objectif de conception des tubes en acier résistant à l'usure reste la résistance à l'usure, et la résistance à la corrosion doit être sélectionnée en fonction des matériaux et des conditions d'application spécifiques.

Différences dans les processus de fabrication
Les tubes en acier ordinaires sont principalement produits par des procédés traditionnels tels que le laminage à chaud, le laminage à froid et le soudage. Le processus est relativement mature et le coût est faible. Les tubes en acier résistant à l'usure peuvent utiliser une variété de procédés spéciaux, tels que le laminage à froid de l'acier à haute teneur en manganèse, le formage par étirage, le processus de coulée centrifuge pour produire une couche d'alliage de haute dureté, le processus de surfaçage pour former une couche de soudure résistante à l'usure sur la surface de la paroi du tuyau, ou la technologie des tuyaux composites bimétalliques pour combiner la couche d'alliage résistant à l'usure avec la matrice résistante. Ces processus sont complexes et nécessitent des équipements et des technologies élevés, et le cycle de production et les coûts sont également augmentés en conséquence.

Différences dans les scénarios d'application
Les tuyaux en acier ordinaires sont largement utilisés dans les pipelines de transport général, les supports structurels, les pièces mécaniques et d'autres domaines, et conviennent aux environnements à faible usure moyenne. Les tuyaux en acier résistant à l'usure sont conçus pour des conditions de travail difficiles avec une usure élevée et un impact élevé, telles que le transport de sable minier et de gravier, les pipelines de cendres de centrales électriques, le transport de boues métallurgiques, les systèmes de transport de ciment, etc. Le choix de tuyaux en acier résistant à l'usure peut prolonger efficacement le cycle de fonctionnement de l'équipement et réduire les pertes dues aux temps d'arrêt et les coûts de maintenance causés par la fréquence de remplacement des pipelines.

Considérations économiques
Les tubes en acier ordinaires sont relativement bon marché en raison de leur processus de production simple et du faible coût des matières premières, et conviennent aux occasions où la résistance à l'usure n'est pas requise. Les tuyaux en acier résistant à l'usure ont considérablement augmenté les coûts de fabrication et les prix unitaires plus élevés en raison de l'ajout d'éléments en alliage et de l'utilisation de processus spéciaux. Cependant, du point de vue de la durée de vie globale et des coûts de maintenance, les tuyaux en acier résistant à l'usure présentent de meilleurs avantages économiques dans les environnements à forte usure, ce qui peut réduire les temps d'arrêt et le gaspillage de matériaux causés par un remplacement fréquent.