Tube sans soudure en titane 3Al-2.5V - Inspection et essais

Pour les applications de tubes critiques telles que l'aérospatiale, non seulement le tube doit être de très haute qualité, mais les méthodes d'essai et d'inspection doivent fournir une assurance positive que toutes les exigences de la spécification ont été respectées. Les méthodes d'essai et d'inspection doivent être conformes aux normes industrielles et les mesures doivent être précises et exactes. Pour garantir la qualité des tubes, les spécifications et les méthodes d'essai doivent être clairement définies dans le plan d'assurance qualité et les enregistrements doivent être traçables pour chaque lot de tubes. Ces enregistrements sont conservés pendant de nombreuses années afin d'assurer la traçabilité au cas où des problèmes surviendraient pendant la durée de vie du tube.

FD Titanium a plus de 10 ans d'expérience dans les tubes sans soudure en 3Al-2,5V. Ils répondent aux spécifications AMS4943, AMS4945. Si vous avez des questions ou des exigences, veuillez nous contacter par e-mail ou laisser un message ci-dessous.

Inspection pour Tube 3Al-2.5V

Chaque Chaque tube de chaque lot est inspecté pour s'assurer qu'il respecte les tolérances dimensionnelles, les exigences en matière de finition de surface et l'absence de défauts visuels évidents. Presque toutes les spécifications exigent désormais que chaque tube soit soumis à tous les aspects du processus d'inspection sur toute sa longueur. Ce n'est que dans de rares cas que l'inspection par échantillonnage est utilisée pour les produits de qualité hydraulique.

Inspection visuelle du tube 3Al-2.5V

L'inspection visuelle des tubes est la première étape du processus d'inspection. Il est également effectué juste avant l'emballage pour vérifier une dernière fois le marquage correct, la propreté et les éventuels dommages causés par la manipulation après l'inspection initiale.

Les méthodes d'inspection des dimensions des tubes peuvent être réalisées à l'aide de plusieurs méthodes, notamment : micromètre manuel, jauges d'air, micromètre laser ou contrôle par ultrasons (UT). Le choix de la méthode d'essai dépend de l'importance des dimensions pour l'application du tube. Pour les tubes hydrauliques destinés à l'aérospatiale, où le contrôle des dimensions est important pour les performances du tube ainsi que pour le cintrage et la fixation des raccords, la meilleure méthode est le contrôle tridimensionnel par ultrasons.

Contrôle dimensionnel par ultrasons pour tube 3Al-2.5V

L'utilisation du contrôle dimensionnel par ultrasons permet de balayer toute la longueur du tube selon un schéma en spirale serré. Cela permet de s'assurer que les tolérances dimensionnelles (diamètres et épaisseur de paroi) sont respectées sur l'ensemble du tube. La mesure par micromètre est moins coûteuse que le contrôle dimensionnel par ultrasons, mais elle ne permet qu'un contrôle ponctuel du diamètre extérieur et ne peut mesurer l'épaisseur de la paroi qu'aux extrémités du tube.

Le contrôle des dimensions par ultrasons consiste à faire passer le tube dans un bain d'eau, en spirale entre deux transducteurs opposés. Le diamètre extérieur du tube peut être déterminé grâce à la synchronisation précise des réflexions sur les surfaces extérieures du tube. Les mêmes faisceaux sonores pénètrent également la paroi du tube et en mesurent l'épaisseur, là encore grâce à la synchronisation précise de l'intervalle entre les réflexions sur les deux côtés de la paroi du tube. Un petit microprocesseur dans l'équipement d'inspection soustrait les deux mesures de l'épaisseur de la paroi sur les côtés opposés du tube de la mesure du diamètre extérieur pour obtenir le diamètre intérieur. Les signaux relatifs au diamètre extérieur, au diamètre intérieur et à l'épaisseur de la paroi peuvent être affichés sur un écran CRT et enregistrés sur papier millimétré ou sur disque magnétique. Chez FD Titanium, l'équipement pulvérise automatiquement toute partie du tube qui s'écarte des limites fixées avec une encre colorée indiquant le type d'écart.

La détection des défauts est effectuée par l'unité de recherche ultrasonique, car le plus grand défaut admissible de la surface extérieure est beaucoup trop petit pour être vu visuellement et la surface intérieure doit également être scannée. Les défauts admissibles doivent avoir une profondeur inférieure à 0,002 in (0,05 mm) et une longueur inférieure à 0,060 in (1,5 mm). La recherche de défauts s'effectue de la même manière que le contrôle dimensionnel par ultrasons et peut être effectuée simultanément. Cependant, la recherche de défauts utilise quatre transducteurs : deux dans le sens longitudinal, un dans chaque direction le long du tube, et deux dans le sens circonférentiel autour du tube, également dans chaque direction.

L'équipement ultrasonique est étalonné par rapport à un "étalon", c'est-à-dire une section de tube comportant des encoches d'une taille spécifiée produites par usinage par décharge électrique. Ces entailles dans l'étalon produisent une réflexion sonore qui est mesurée par l'équipement. L'amplitude de ces réflexions standard constitue la base de l'acceptation ou du rejet du tube. Dans le cas de la recherche de défauts, la trajectoire en spirale est disposée de manière à ce que 100 % de la surface et du volume du tube soient balayés par des ondes sonores dans les quatre directions. La quantité de son réfléchi par un défaut dans le tube est comparée à la réflexion de l'encoche dans l'étalon et toute indication supérieure au niveau établi est marquée par le jet d'encre pour être enlevée lors de l'étape de coupe à longueur. Les tubes peuvent être inspectés par ultrasons pour vérifier leurs dimensions et leurs défauts à des vitesses allant jusqu'à 100 mètres par heure, en fonction de la taille du tube. Les tubes présentant de petits défauts de surface ou des écarts par rapport aux limites dimensionnelles peuvent parfois être retravaillés pour corriger la situation, puis être entièrement réinspectés avant d'être acceptés.

Essais de lots pour Tube 3Al-2.5V

Les échantillons destinés aux essais destructifs sont prélevés dans le lot, conformément à la spécification. Une grande variété de méthodes d'essai est utilisée pour déterminer la conformité aux exigences. La fréquence d'échantillonnage varie en fonction de l'essai et de la taille du lot, mais en général deux ou trois échantillons de chaque lot sont testés pour déterminer la conformité.

Chimie pour Tube 3Al-2.5V

L'analyse chimique des lots se limite généralement aux gaz interstitiels : oxygène, azote et hydrogène. Les autres éléments d'alliage et les impuretés sont déterminés sur des échantillons prélevés sur le lingot à partir duquel le tube a été produit.

Essai de traction pour Tube 3Al-2.5V

Les essais de traction longitudinale réalisés à température ambiante sont les essais mécaniques les plus courants. Cet essai permet de déterminer la résistance ultime à la traction, la limite d'élasticité décalée de 0,2 % et l'allongement à la rupture. Le respect strict des exigences en matière de vitesse de déformation est essentiel pour obtenir des valeurs correctes dans cet essai. La limite d'élasticité augmente sensiblement avec l'augmentation de la vitesse de déformation. L'allongement observé lors d'un essai de traction diminue à mesure que le diamètre du tube testé diminue, si la longueur de la jauge, généralement de 2 pouces (50 mm), ne diminue pas également. La plupart des spécifications ne reconnaissent pas l'effet de ce rapport d'élancement et spécifient la même valeur d'allongement pour tous les diamètres de tube. D'autres spécifications, telles que l'AMS 5561, spécifient des valeurs différentes pour des diamètres différents. Une autre approche consiste à laisser la valeur d'allongement constante mais à varier la longueur de jauge utilisée pour la déterminer. Dans ce cas, la valeur de la longueur de jauge est généralement égale à quatre fois le diamètre du tube. Le rapport d'élancement est reconnu dans l'ASTM E-8 où la longueur de la jauge par rapport au diamètre de l'échantillon est maintenue à quatre. Les tubes de grand diamètre peuvent être testés à l'aide d'une éprouvette de traction découpée dans la paroi du tube, conformément à la norme ASTM E-8. Les éprouvettes de ce type donnent une mesure précise de la résistance ultime et de la limite d'élasticité, mais présentent des valeurs d'allongement bien inférieures à celles que le même tube présentera si la section transversale complète est testée.

Essai de pliage pour Tube 3Al-2.5V

Un essai de pliage exigeant que le tube soit plié à 180 degrés autour d'une matrice pour produire une forme en U avec un rayon central trois fois supérieur au diamètre du tube est l'exigence habituelle. Aucune fissure ou ovalisation excessive du tube dans la zone courbée n'est autorisée. Ce test nécessite un outillage très spécialisé pour chaque taille de tube à cintrer. Des matrices pour former la courbure et des mandrins pour soutenir l'intérieur du tube pendant la courbure sont nécessaires pour chaque taille de tube à tester. Un jeu excessif entre le tube et le mandrin produira de mauvais cintrages. Dans certains cas, des mandrins spéciaux à bille ou à anneau sont nécessaires pour réaliser les cintrages requis. La lubrification est également importante, tout comme la technique et l'outillage. Le test est effectué sur un équipement du même type que celui utilisé pour le cintrage des tubes hydrauliques.

Test d'évasement pour Tube 3Al-2.5V

Un essai d'évasement est souvent spécifié lorsqu'une extrémité en forme de cône est formée à l'extrémité de l'échantillon de tube. L'exigence habituelle est qu'une expansion d'un certain diamètre soit accomplie avec un angle de cône donné sans évidence de fissure lorsque l'échantillon est vu à un grossissement de 5X. Les configurations d'évasement développées pour l'acier ou l'aluminium ont été référencées dans les premières spécifications du titane. Cependant, les configurations prises par le titane lorsqu'il est évasé sur un cône étaient en fait assez différentes de celles de l'acier ou de l'aluminium à cause de la forte anisotropie des tubes en alliage de titane. Le rayon à la racine du cône d'évasement doit être plus grand pour s'adapter au comportement anisotrope du titane. Le test d'évasement est l'une des exigences où l'épaisseur de la paroi doit être prise en compte lors de l'établissement des exigences. L'évasement peut être accompli par une variété de techniques et d'équipements, chacun faisant une évaluation différente de la ductilité en vertu de la façon dont le métal est déformé en produisant l'évasement. Les raccords de type évasé n'étant plus très utilisés, l'essai est d'un intérêt limité, bien qu'il fasse encore partie de nombreuses spécifications.

Test d'aplatissement pour Tube 3Al-2.5V

Un essai d'aplatissement est également utilisé comme indice de ductilité. Dans ce cas, une section transversale complète du tube ou une demi-section est aplatie entre des plaques parallèles jusqu'à ce qu'une dimension spécifiée entre les plaques soit atteinte. Dans ce cas également, le critère d'acceptation est l'absence de fissures lorsqu'elles sont observées avec un grossissement de 5 à 20X. Cet essai, comme l'essai d'évasement, présente des problèmes d'exécution et d'interprétation. Le tube ne reste pas toujours en contact avec les plaques parallèles lorsqu'il est aplati, mais a tendance à former une courbure inverse au centre de la section, comme le montre la figure 7-5. Des fissures se forment dans cette région et il est courant de mettre fin à l'aplatissement lorsque la courbure inverse commence à se produire. Les tubes aux parois relativement épaisses sont particulièrement sujets au phénomène de pliage inversé. La lubrification et la préparation des bords des échantillons fendus affectent également fortement les résultats de cet essai, car elles modifient les schémas de déformation dans l'échantillon de tube.

Essais sous pression pour Tube 3Al-2.5V

L'épreuve de résistance à la pression est une autre exigence courante pour les tubes hydrauliques. Dans ce test, un échantillon de la tuyauterie est mis sous pression interne afin de produire une contrainte dans la tuyauterie bien supérieure à celle rencontrée en service. Après la mise sous pression, l'échantillon est examiné pour détecter les boursouflures ou autres signes localisés de céder. L'éclatement au cours de l'essai constitue manifestement un échec. Une variante de cet essai, dans laquelle le tube est pressurisé jusqu'à la rupture et la pression de rupture ou la contrainte de rupture calculée est enregistrée, est moins fréquemment utilisée. Là encore, lorsqu'il s'agit d'éprouvettes à parois épaisses, les pressions peuvent être limitées à environ 20 000 psi (138 MPa), car les simples raccords d'extrémité ne supportent pas des pressions plus élevées.

Test de propreté pour Tube 3Al-2.5V

Les tests de propreté exigeant qu'un échantillon du tube fini soit divisé en deux dans le sens de la longueur, puis qu'une moitié soit attaquée à l'acide pour être comparée à l'autre moitié telle que fabriquée, est un test courant de contamination de surface. Ce test rappelle l'époque où les fours à vide n'étaient pas aussi fiables que les fours à vide actuels pour ce qui est de l'absence d'oxydation pendant le traitement thermique.

Rapport de déformation contractile (CSR) pour Tube 3Al-2.5V

L'influence profonde de la texture cristallographique sur les propriétés des tubes rend cette propriété très importante, comme nous l'avons vu à la section 5. La détermination du CSR est un test relativement nouveau qui est maintenant utilisé pour spécifier la texture dans les spécifications des produits. Le rapport de déformation contractile, ou CSR, est déterminé par des mesures minutieuses effectuées sur une éprouvette de traction. L'échantillon est enduit d'une encre de mise en page et des lignes circonférentielles sont tracées dans l'encre à des intervalles d'un pouce. Des lignes longitudinales sont tracées à des intervalles de 90 degrés pour orienter les mesures de diamètre. La distance entre les anneaux circonférentiels est soigneusement mesurée à 0,0005 pouce (0,01 mm) près. Les diamètres sont mesurés à 0,0001 pouce (0,0025 mm) près. L'échantillon est ensuite soumis à une contrainte dans une machine de traction jusqu'à un allongement de 4 %. Après avoir retiré l'échantillon de la machine d'essai, les mesures sont répétées. La précision du traçage des lignes et des mesures est essentielle pour obtenir des résultats reproductibles. La figure 7-6 illustre un dispositif permettant de tracer et de mesurer l'échantillon. Un micromètre laser est un moyen très pratique et précis de déterminer le diamètre moyen de l'échantillon. Les mesures de diamètre doivent être effectuées à 0,0001 pouce (0,0025 mm) près, car c'est cette mesure qui a le plus d'effet sur la valeur du CSR composé. Les mesures effectuées à l'aide d'un micromètre manuel ordinaire ne sont pas suffisamment précises pour ce test. Le rapport de déformation contractile est la déformation plastique dans le sens circonférentiel divisée par la déformation plastique dans le sens de l'épaisseur. La déformation circonférentielle est mesurée directement par la variation du diamètre, mais la variation de l'épaisseur de la paroi est trop faible et difficile à mesurer avec précision ; elle est donc calculée à partir des déformations longitudinale et circonférentielle et de l'hypothèse que le volume de l'éprouvette reste constant. La méthode d'essai CSR est spécifiée dans la norme AS 4076.

Essais métallurgiques pour Tube 3Al-2.5V

La microstructure du matériau du tube est parfois spécifiée soit comme une taille de grain conformément à l'ASTM E-112, soit simplement comme un test pour identifier les gros grains stabilisés alpha, indiquant une contamination par l'oxygène. Les tubes en alliage de titane travaillés à froid et détendus ont une microstructure complexe qui ne se prête pas à l'évaluation par rapport aux tableaux de taille de grain de l'ASTM ou aux méthodes alternatives largement utilisées pour d'autres matériaux. La structure du tube est allongée à cause du travail à froid et complique l'interprétation. Si la structure est une propriété importante, il convient d'établir un ensemble de structures standard comparatives pour s'assurer que les caractéristiques souhaitées sont obtenues.

Choix des tests pour Tube 3Al-2.5V

Le choix des essais qui reflètent correctement les exigences de service de l'application est une tâche complexe, car de nombreuses combinaisons peuvent être spécifiées. Il est évident qu'en augmentant la résistance spécifiée, on réduit la ductilité. La ductilité, telle qu'elle est mesurée par l'essai de traction, l'essai d'évasement et l'essai d'aplatissement, est très différente. Chacun représente la ductilité dans une direction différente. Le titane est un matériau anisotrope et la fabrication des tubes accentue cette caractéristique. Les propriétés mécaniques sont très différentes dans le sens longitudinal et dans le sens circonférentiel. Les exigences en matière d'essais doivent être adaptées à l'application finale afin d'obtenir des tubes aux performances optimales. Trop souvent, cet aspect a été négligé dans l'ingénierie d'approvisionnement, où une seule spécification est utilisée pour de nombreuses applications très différentes. Une grande variété de propriétés peut être fournie dans les tubes en titane lorsque les besoins de l'application sont portés à la connaissance du fabricant de tubes.