Description courte
Produit:Tube en acier sans soudure à basse température à 3,5 % de nickel – ASTM A334 Grade 3 (UNS K12021 / 3,5Ni), étiré à froid, normalisé et refroidi à l'air pour tubes en acier au carbone et en acier allié sans soudure et soudés destinés à être utilisés à basse température.
Description courte du produit :Womic Steel Group dispose de capacités de production en série éprouvées pour les tubes sans soudure extra-longs de petit diamètre en acier 3,5 % de nickel (25 mm de diamètre extérieur, 2 mm d'épaisseur et 22 m de longueur unitaire), conformes aux exigences de ténacité à basse température de la norme ASTM A334 Grade 3 jusqu'à -101 °C. Cette ligne de production permet de s'affranchir des importations historiques de tubes 3,5 % de nickel de petit diamètre et extra-longs. Cet acier offre une excellente ténacité à l'entaille et une ductilité remarquable à des températures aussi basses que -150 °F (-101 °C), ce qui en fait un matériau essentiel pour les terminaux GNL, les unités de craquage d'éthylène, les usines de séparation d'air et les projets polaires.
Diamètre extérieur de 10 mm à 610 mm (laminé à chaud), épaisseur de paroi de 1,5 mm à 25,4 mm, longueurs simples jusqu'à 24 m. Plage de diamètre extérieur de précision étiré à froid : 6 mm à 89 mm, avec des tolérances dimensionnelles serrées aussi faibles que ±0,10 mm.
Contient environ 3,5 % de nickel, avec une composition à faible teneur en carbone et à haute teneur en nickel afin d'améliorer considérablement la ténacité à basse température et de prévenir la fragilisation à -101 °C. Composition typique : C ≤ 0,19 %, Mn 0,31-0,64 %, Si 0,18-0,37 %, Ni 3,18-3,82 %, P ≤ 0,025 %, S ≤ 0,025 %.
L'acier 3.5Ni (ASTM A334 Grade 3) se situe entre l'acier standard basse température Grade 6 (-45 °C) et l'acier haut de gamme à 9 % de nickel Grade 8 (-196 °C). Il constitue la solution la plus économique pour la plage de températures de service de -50 °C à -101 °C.
Conforme aux normes ASTM A334/A334M, ASME SA334, ASTM A333/A333M Grade 3, ainsi qu'aux normes ASTM/ASME, PED et NACE MR0175 (sur demande).
Tuyauterie auxiliaire des terminaux de réception de GNL, unités de déshydrogénation du propane (PDH), craqueurs d'éthylène, unités de séparation d'air et systèmes de tuyauterie des plateformes offshore pour les régions polaires.
Groupe sidérurgique WomicNous sommes un fabricant spécialisé et exportateur mondial de tubes sans soudure basse température, de tubes de précision de petit diamètre et de tubes sans soudure extra-longs. Forts de plus de 20 ans d'expertise en étirage à froid, nous proposons désormais nos tubes sans soudure 3.5Ni pour une utilisation à -101 °C, disponibles pour les commandes en gros. Nous fournissons des certificats d'usine, des contrôles ultrasoniques et hydrostatiques à 100 %, une identification positive des matériaux et des rapports d'inspection dimensionnelle complets avec traçabilité par coulée. L'inspection par un organisme tiers (SGS/BV/DNV/TÜV) est acceptée. Nous offrons des prix compétitifs et une livraison rapide.
Section 1 : Contexte – Pourquoi des tubes sans soudure 3,5Ni à -101°C ?
Depuis les années 1930, date à laquelle les États-Unis ont mis au point le premier acier à 3,5 % de nickel pour les applications à basse température (normalisé ultérieurement sous les normes ASTM A334/A334M et A333/A333M), l'Europe et le Japon ont également développé leurs propres nuances d'acier à 3,5 % de nickel. Ces matériaux ont été largement utilisés dans les unités de craquage d'éthylène, le transport de GPL/GNL, les usines d'engrais, la transformation du caoutchouc et la gazéification du charbon.
L'acier 3,5Ni est un acier faiblement allié à faible teneur en carbone et en nickel (environ 3,5 %). Grâce à un traitement thermique de normalisation ou de normalisation et revenu, il présente une microstructure stable de ferrite et de bainite ainsi qu'une excellente résilience à basse température. Matériau reconnu internationalement et largement utilisé pour les appareils à pression et les systèmes de tuyauterie fonctionnant dans des environnements à très basse température (jusqu'à -101 °C), il est aujourd'hui largement employé.
En Chine, la production industrielle de tôles et de pièces forgées en acier 3,5Ni est mature et fiable depuis de nombreuses années, démontrant d'excellentes performances techniques et une grande rentabilité. Cependant, l'offre de tubes sans soudure, notamment de tubes 3,5Ni de petit diamètre et de grande longueur, reste limitée.
Pour combler ce manque dans le secteur, Womic Steel a mis en place une ligne de production dédiée, s'appuyant sur ses compétences clés en matière de fabrication de tubes sans soudure à basse température, de production de précision de petits diamètres et de technologie d'étirage à froid de tubes extra-longs. Après un développement de procédé systématique et une validation sur plusieurs lots, nos tubes sans soudure extra-longs en acier 3,5Ni (diamètre extérieur : 25 mm ; épaisseur : 2 mm ; longueur : 22 m) sont entrés en production de masse. Le premier lot a été livré en avril à un important fabricant d'équipements russe. Ces tubes seront utilisés dans le cadre d'un projet situé dans le cercle polaire arctique russe.
Des tests accrédités au niveau national ont confirmé que tous les indicateurs de performance clés – y compris la ténacité à l’impact Charpy à basse température de -101 °C, les propriétés de traction à température ambiante, la précision dimensionnelle et la finition de surface – répondent pleinement aux exigences de la norme ASTM A334 Grade 3 et sont pleinement comparables aux niveaux avancés internationaux.
Section 2 : Analyse comparative des nuances – Choisir l’acier basse température approprié
Les tubes sans soudure en acier fortement allié destinés aux environnements à basse température comprennent principalement les nuances 3, 4, 6, 7, 8, 9 et 11 de la norme ASTM A333/A334. Parmi celles-ci, les nuances 3, 4, 7 et 8 sont les plus couramment utilisées pour les applications à basse température moyenne et sévère. Le choix du matériau approprié dépend de la température minimale de service requise, de la pression de service et du budget.
Le tableau ci-dessous présente une comparaison détaillée des principales nuances d'acier basse température, incluant leurs températures d'utilisation, leurs propriétés mécaniques (résistance à la traction et limite d'élasticité) et leurs principales applications. Cette comparaison permettra de mieux situer l'acier 3,5Ni (ASTM A334 Grade 3) sur le marché par rapport aux autres matériaux.
Tableau : Comparaison des nuances d’acier basse température ASTM A333/A334
| Indication de niveau | Température minimale de service | Contenu Ni | Résistance à la traction (min) | Limite d'élasticité (min) | Élongation | Type et principales applications |
|---|---|---|---|---|---|---|
| 6e année | -45°C (-50°F) | ≤0,5% | ≥415 MPa | ≥240 MPa | ≥30% | Acier au manganèse à faible teneur en carbone. Grade le plus courant et le plus économique. Traitement de l'eau, réfrigération générale, canalisations en climat froid. |
| Grade 3 (3,5Ni) | -101°C (-150°F) | 3,18-3,82% | ≥450 MPa | ≥240 MPa | ≥30% (L) / ≥20% (T) | Acier à 3,5 % de nickel. Solution économique pour une plage de températures de -50 °C à -101 °C. Applications : unités de déshydrogénation du permanganate de sodium (PDH), usines d’éthylène, unités de séparation d’air, pipelines arctiques. |
| 4e année | -101°C (-150°F) | ≤0,5% | ≥415 MPa | ≥240 MPa | ≥30% | Acier au carbone calmé. Structure matricielle contenant une faible quantité de ferrite. Ténacité à basse température limitée par rapport à l'acier 3,5Ni. |
| 7e année | -73°C (-100°F) | 2,0-2,5% | ≥450 MPa | ≥240 MPa | ≥30% | Acier à 2,5 % de nickel. Option intermédiaire entre le grade 6 et le grade 3. |
| Niveau 8 (9Ni) | -196°C (-320°F) | 8,4-9,6% | ≥690 MPa | ≥515 MPa | ≥22% | Acier à 9 % de nickel. Excellente ténacité à très basse température. Tuyauterie principale de GNL (-162 °C). |
| Niveau 11 (Haute résistance) | -196 °C. Similaire à Gr.8 | Similaire à la classe de 8e. | Similaire à la classe de 8e. | Similaire à la classe de 8e. | Similaire à la classe de 8e. | Fabriqué à partir d'acier calmé de haute qualité, utilisé pour les composants critiques fonctionnant à très basse température. |
Section 3 : Composition chimique – Contrôle rigoureux pour la conformité à la norme ASTM A334 Grade 3
S'appuyant sur une solide expérience dans la production de tôles d'acier 3,5Ni et de tubes sans soudure laminés à chaud, Womic Steel a défini des plages de composition chimique rigoureusement contrôlées, spécifiquement adaptées au procédé d'étirage à froid de tubes de petit diamètre. Ceci garantit une ténacité supérieure à basse température tout en préservant la stabilité du procédé d'étirage à froid.
| Élément | ASTM A334 Gr.3 (Max/Requis) | Cible de conception en acier Womic | Analyse réelle de la poche de coulée en acier Womic |
|---|---|---|---|
| Carbone (C) | ≤0,19% | 0,06 – 0,09% | 0,07% |
| Silicium (Si) | 0,18 – 0,37% | 0,18 – 0,33% | 0,24% |
| Manganèse (Mn) | 0,31 – 0,64% | 0,45 – 0,60% | 0,51% |
| Phosphore (P) | ≤0,025% | ≤0,010% | 0,004% |
| Soufre (S) | ≤0,025% | ≤0,005% | 0,001% |
| Nickel (Ni) | 3,18 – 3,82% | 3,30 – 3,70 % | 3,40% |
*La combinaison d'une faible teneur en carbone (C ≤ 0,19 %), de teneurs ultra-faibles en phosphore et en soufre (P ≤ 0,025 %, S ≤ 0,025 %) et d'un ajout précis de nickel de 3,18 à 3,82 % élimine le risque de fragilisation à basse température à -101 °C, tout en respectant les exigences chimiques et mécaniques de la norme ASTM A334 Gr.3 et en assurant une excellente aptitude au formage à froid lors du processus d'étirage.*
Section 4 : Propriétés mécaniques – Conformité validée à la norme ASTM A334, grade 3
Les propriétés mécaniques ont été testées à la fois sur le tube mère (épaisseur totale de la paroi) et sur le tube fini (surface) après un traitement thermique identique, avec des échantillons prélevés dans le lot de production régulier.
Propriétés de traction à température ambiante
| Propriété | Exigence ASTM A334 Gr.3 | Womic Steel Réel (Production régulière) |
|---|---|---|
| Limite d'élasticité (décalage de 0,2 %) | ≥240 MPa | 330 – 360 MPa |
| Résistance à la traction | ≥450 MPa | 520 – 550 MPa |
| Allongement (longitudinal) | ≥30% | 32 – 36% |
| Allongement (transversal) | ≥20% | 26 – 30% |
| Dureté (HB) | ≤190 | 160 – 175 |
Structure métallographique
Après un traitement thermique de normalisation à ≥845°C suivi d'un refroidissement à l'air, le tube fini présentait une microstructure fine de ferrite + bainite avec une taille de grain d'environ ASTM n° 10 (grain très raffiné), ce qui contribue à une ténacité supérieure à basse température.
Résistance aux chocs Charpy à basse température -101 °C
Comme il est impossible, selon les pratiques courantes, de réaliser des essais de résilience directe sur le tube à paroi mince fini (25 x 2 mm) (éprouvette trop petite), Womic Steel a utilisé des échantillons de tubes mères du même numéro de coulée, les a soumis au même traitement thermique normalisé que les tubes finis, puis les a usinés en éprouvettes Charpy à entaille en V de dimensions réduites (2,5 x 10 x 55 mm). Des essais de résilience ont ensuite été menés à une température encore plus basse de -117 °C, inférieure à la température de conception de -101 °C, afin de démontrer une marge de sécurité suffisante.
| Température d'essai | Échantillon 1 | Échantillon 2 | Échantillon 3 | Exigence ASTM (sous-dimension de 2,5 mm) |
|---|---|---|---|---|
| -117°C | 32J | 33J | 35J | Moyenne minimale ≥ 5 J ; unique ≥ 4 J |
Les résultats des tests d'impact dépassent largement les exigences minimales de l'ASTM, démontrant la ténacité exceptionnelle du matériau à basse température avec une marge de sécurité substantielle au-delà de la température de service nominale de -101 °C.
Section 5 : Processus de fabrication – Étirage à froid et traitement thermique optimisés pour les tubes extra-longs de petit diamètre
Womic Steel produit des tubes sans soudure basse température en acier 3.5Ni grâce à un procédé de fabrication entièrement industrialisé, spécifiquement optimisé pour les produits de petit diamètre, extra-longs et à finition de surface de haute qualité :
- Fusion au four à arc électrique + raffinage en poche + dégazage sous vide :Garantit des teneurs extrêmement faibles en hydrogène, en oxygène et en azote, ainsi qu'un contrôle chimique strict (P ≤ 0,005 %, S ≤ 0,001 %).
- Coulée continue + laminage de la fleur :Produit des tubes creux de haute qualité de surface avec une excellente salinité interne.
- Piercing tendance (Piercing en croix) :Les billettes sont chauffées dans un four à poutre mobile et percées en coquilles creuses à parois épaisses à des températures de laminage optimisées ; l'excentricité est minimisée.
- Pilgering à froid / Dessin à froid– Passes multiples (avec recuit intermédiaire) : Cette étape est essentielle pour obtenir des tubes ultra-longs. Pour une dimension finale de 25 x 2 mm, le procédé nécessite généralement trois passes d’étirage à froid contrôlées avec précision, chaque passe induisant un écrouissage du matériau. Entre chaque passe, les tubes subissent un recuit intermédiaire afin de restaurer leur ductilité et d’éviter les fissures d’écrouissage.
- Recuit de mise en solution (normalisation) :Réalisé dans un four à atmosphère contrôlée à ≥845°C, suivi d'un refroidissement à l'air pour soulager les contraintes de travail à froid et affiner la microstructure.
- Lissage :Le redressage par rouleaux de précision garantit une tolérance de rectitude de ≤1,5 mm par mètre.
- Découpe à longueur et finition des extrémités :Les scies à tronçonner volantes permettent d'obtenir une grande précision ; les extrémités sont ébavurées ou biseautées selon les besoins.
- Contrôles non destructifs à 100 %, essais hydrostatiques et marquage :Chaque tube est testé par ultrasons, par courants de Foucault et sous pression avant l'emboutissage final à faible contrainte.
- Dimension finale atteinte :24,96 – 25,05 mm de diamètre extérieur × 2,04 – 2,16 mm d'épaisseur × 22 m de longueur. Rugosité de surface intérieure et extérieure ≤ 1,4 μm Ra, conforme à la qualité des tubes d'échangeur de chaleur de grade 1 selon la norme NB/T 47019.1-2021 (finition de surface submicrométrique).
Section 6 : Contrôle et essais de qualité – Vérification complète des performances
Chaque lot de production de tubes sans soudure basse température 3.5Ni est testé conformément aux normes ASTM A334/A334M:2021.
Certificats :Certificat d'essai en usine selon la norme EN 10204 Type 3.1. Le type 3.2 avec témoin tiers (SGS/BV/DNV/TÜV) est disponible sur demande.
Cohérence d'un lot à l'autre :Womic Steel conserve des registres détaillés pour chaque numéro de coulée et chaque lot, assurant une traçabilité complète de chaque tube fini.
Section 7 : Applications – Où les tubes 3.5Ni ASTM A334 Grade 3 excellent
Les tubes sans soudure basse température 3.5Ni sont conçus pour un fonctionnement fiable à long terme dans la plage de service de -45°C à -101°C, comblant l'écart entre le matériau standard de grade 6 et le matériau de grade 8 à 9 % de Ni, plus coûteux.
Le tube 3.5Ni constitue le choix de matériau le plus rentable pour la plage de température comprise entre -50°C (Grade 6) et -196°C (9% Ni Grade 8), ce qui en fait la solution privilégiée pour la majorité des applications pétrochimiques à basse température.
Section 8 : Pourquoi choisir l'acier Womic pour les tubes sans soudure basse température 3.5Ni ?
Foire aux questions (FAQ)
Contactez Womic Steel
Pour toute demande de renseignements, assistance technique ou pour demander un devis pour vos besoins spécifiques en tubes basse température 3.5Ni selon la norme ASTM A334 Grade 3 (ou autres grades basse température), veuillez nous contacter directement.
Date de publication : 24 juin 2026