Tubes en acier pour chaudières haute pressionLes tubes en acier sans soudure, composante essentielle des aciers spéciaux, sont des matériaux clés dans des secteurs tels que la production d'énergie thermique, la pétrochimie et le nucléaire. Leurs performances sont directement liées à la sécurité des équipements et à l'efficacité énergétique dans les environnements à haute température et haute pression. Avec les ajustements de la structure énergétique et la modernisation des technologies industrielles de mon pays, la demande du marché et les normes techniques relatives aux tubes en acier sans soudure pour chaudières haute pression connaissent de profondes mutations. Cet article analysera ces tubes sous différents angles : caractéristiques techniques, situation actuelle du secteur, applications et perspectives d'avenir.
Premièrement, Caractéristiques des matériaux et normes techniques des tubes en acier sans soudure pour chaudières haute pression
Les tubes en acier sans soudure pour chaudières haute pression doivent fonctionner de manière stable et durable à des températures supérieures à 600 °C et à des pressions supérieures à 30 MPa. Ils doivent donc posséder trois propriétés essentielles : la résistance au fluage (résistance à la déformation à haute température), la résistance à l’oxydation (prévention de la corrosion par les gaz à haute température) et la stabilité microstructurale. Actuellement, les matériaux les plus utilisés sont des aciers alliés tels que le 12Cr1MoVG et le 15CrMoG. Les alliages de chrome-molybdène-vanadium améliorent la résistance à la chaleur grâce au renforcement par solution solide et au renforcement par précipitation. Les matériaux de pointe internationaux, tels que les aciers ASTM A335 P91/P92, offrent des contraintes admissibles supérieures de plus de 30 % à celles des matériaux traditionnels, permettant ainsi une réduction de 20 % de l’épaisseur des parois des chaudières et une réduction significative du poids des équipements. Les principales entreprises nationales maîtrisent l’ensemble du processus de production : coulée continue de billettes rondes → laminage à chaud et perçage → laminage à froid et calibrage → traitement thermique. En particulier, la technologie ACC (refroidissement accéléré) utilisée lors du laminage à chaud permet de contrôler la taille des grains au-delà du niveau 8, augmentant ainsi la résistance aux chocs des tubes en acier de 50 %. Selon des informations sectorielles de juillet 2025, un tube en acier HR3C destiné aux chaudières ultra-supercritiques, produit par une entreprise nationale, a passé avec succès un test de fonctionnement continu de 168 heures, démontrant une résistance à l'usure à 650 °C supérieure à 120 MPa, ce qui représente une avancée majeure pour mon pays dans le domaine des technologies ultra-supercritiques à 700 °C.
Deuxièmement, le contexte du marché et les défis liés à la chaîne d'approvisionnement des tubes en acier sans soudure pour chaudières haute pression.
Actuellement, la demande mondiale annuelle de tubes pour chaudières haute pression s'élève à environ 5 millions de tonnes, dont 45 % proviennent de la Chine. Trois grands pôles industriels se sont développés en Chine : le delta du Yangtsé, la région de Bohai et le Sud-Ouest. Cependant, le secteur est confronté à deux contradictions structurelles majeures : premièrement, les produits haut de gamme restent fortement dépendants des importations. Les tubes en acier T92 d'une entreprise japonaise représentent 70 % du marché intérieur des centrales électriques supercritiques. Deuxièmement, l'approvisionnement en matières premières est soumis à des contraintes externes. La dépendance de la Chine vis-à-vis des sources étrangères pour les métaux stratégiques tels que le nickel et le chrome atteint respectivement 85 % et 90 %. Depuis le deuxième trimestre 2025, le coût des tubes en acier pour chaudières haute pression a augmenté de 18 % par an en raison de la flambée des prix internationaux du ferromolybdène.
Troisièmement, applications innovantes et percées de pointe dans le domaine des tubes en acier sans soudure pour chaudières haute pression
Dans le secteur des nouvelles énergies, les tubes en acier pour chaudières haute pression trouvent de nouvelles applications :
1. Production d'énergie solaire concentrée : Les systèmes de stockage de chaleur à sels fondus des centrales solaires à concentration de type tour nécessitent des tuyaux en acier inoxydable 321H, qui doivent résister à la corrosion par les sels fondus à 565 °C. Des essais sur le terrain menés dans le cadre du projet de Dunhuang de 100 MW montrent que le taux de corrosion annuel des tuyaux en acier produits localement dans des conditions de cyclage thermique a chuté à 0,12 mm/an, se rapprochant ainsi des normes internationales.
2. Équipements pour l'énergie hydrogène : La tuyauterie résistante à la pression des unités de production d'hydrogène par électrolyse de l'eau est désormais fabriquée en acier inoxydable duplex 2205, dont le seuil de corrosion sous contrainte par les ions chlorure est trois fois supérieur à celui de l'acier inoxydable 304. 3. Énergie nucléaire de quatrième génération : Les conduits d'hélium des réacteurs à gaz à haute température nécessitent des matériaux capables de conserver leur résistance à 850 °C. Un institut de recherche a mis au point un tube en acier allié GH3535 qui a fait l'objet d'une validation technique.
Quatrièmement, les perspectives de développement futur des tubes en acier sans soudure pour chaudières haute pression
Pour atteindre les objectifs du « double carbone », l’industrie des tubes en acier pour chaudières haute pression doit réaliser des percées dans trois dimensions :
1. Ingénierie génétique des matériaux : Création d’une base de données composition-procédé-performance. Par exemple, une entreprise développe actuellement un « Système de conception intelligent pour le microalliage du vanadium » afin d’optimiser de nouvelles formules qui concilient coût et performance.
2. Surveillance de la sécurité des services : Un institut de recherche promeut une technologie de contrôle non destructif par micro-ondes capable de détecter des fissures internes jusqu'à 0,5 mm de profondeur, avec une sensibilité quatre fois supérieure à celle des contrôles ultrasoniques traditionnels.
3. Modèle d'économie circulaire : Le programme de recyclage des tubes d'acier d'une entreprise est un exemple à suivre. En ajustant la composition, elle recycle les tubes d'acier de chaudières usagés en acier de construction, atteignant un taux d'utilisation du métal de 92 %.
Avec les progrès technologiques en matière de production d'énergie ultra-supercritique jusqu'à 700 °C et la croissance exponentielle du secteur de l'hydrogène, les tubes en acier sans soudure pour chaudières haute pression devraient connaître une nouvelle ère d'innovations. Les entreprises qui anticipent l'innovation en matière de matériaux, la fabrication intelligente et les services couvrant l'ensemble du cycle de vie devraient dominer les futures transformations du secteur. Quant aux utilisateurs finaux, outre le prix, ils devront également prendre en compte des indicateurs plus approfondis, tels que la résistance à la traction des tubes en acier et le ratio d'investissement en R&D du fournisseur, lors de leurs achats. Ces éléments seront essentiels pour garantir le fonctionnement sûr et durable des équipements.
Date de publication : 5 août 2025