Applications industrielles des tubes en titane

Applications industrielles des tubes en titane

Pendant la Titanium Europe Conference 2018 tenue du 15 au 16 mai à Séville en Espagne, Brian Mercer, directeur de la division Tube Products and International Sales & Marketing d'AMETEK Specialty Metal Products a présenté un article sur les applications industrielles des tubes en titane.

Au nom de Fine Tubes, société britannique du groupe AMETEK Specialty Metal Products, M. Mercer a présenté le savoir-faire et la longue expérience de l'entreprise dans la fabrication des tubes en alliage de titane de hautes précision et performance pour diverses applications critiques. Les tubes en titane sans soudure Fine Tubes sont utilisés dans les systèmes hydrauliques d'avions, les usines de traitement chimique, les composants de systèmes de forage offshore, les équipements maritimes et sous-marins, ainsi que les implants médicaux. Fine Tubes est aussi membre de l'International Titanium Association (ITA), organisatrice de la Titanium Europe Conference.

Comparé à d'autres métaux, le titane présente des caractéristiques particulièrement intéressantes pour de nombreux secteurs d'activité :

Sa densité est inférieure de 60 % à celle des alliages d'acier et de nickel.
Dans sa forme alliée, sa résistance mécanique est supérieure à celle des aciers inoxydables austénitiques et ferritiques.
Sa résistance à la corrosion est exceptionnelle, dépassant celle des aciers inoxydables dans la plupart des environnements.
Et il est amagnétique.
Ses propriétés thermiques sont excellentes, avec un point de fusion supérieur aux alliages d'acier.
Il est aussi étirable à froid.

Il n'est donc pas surprenant que le titane soit rentable dans une gamme étendue d'applications.

En tant que fabricant spécialisé de produits à hautes spécifications, Fine Tubes produit des tubes en longueurs droites et sans soudure en titane commercialement pur (Ti CP) de Grades 1 et 2 et de Grades 5 et 9, soit Ti 6Al/4V et Ti 3Al/2.5V respectivement.

Le Ti 3AI/ 2.5V est un alliage de type quasi-alpha, alpha-bêta, parfois désigné par le terme « half-6-4 ». Il offre une résistance mécanique supérieure de 20 à 50 % à celle du titane CP à des températures élevées et ambiantes. Il est beaucoup plus facile à étirer à froid que le Ti 6AI/4V. Il peut être thermiquement traité et soudé comme les grades CP, et offre une excellente résistance à la torsion et à la corrosion. Grâce à ses avantages, le Ti 3Al/2.5V est largement utilisé par les avionneurs, sous forme de tubes pour les systèmes hydrauliques, et en feuille pour la fabrication des panneaux en nid d’abeille. Ses autres applications incluent les implants médicaux et dentaires ainsi que les équipements sportifs.

Le Ti 6Al/4V est le plus utilisé des alliages de titane alpha-bêta, représentant plus de 50 % de l'utilisation totale de ce métal. Il est habituellement utilisé à l’état recuit, à des températures d’utilisation ne dépassant pas 400°C (750°F). Nettement plus résistant que le Ti CP, le Ti 6Al/4V présente les mêmes propriétés thermiques et de dureté (à l’exclusion de la conductivité thermique) et accepte des traitements thermiques similaires. Il est largement utilisé dans les moteurs d'avions militaires, les turbines, les équipements de forage offshore et les implants chirurgicaux.

Du point de vue de la fabrication, grâce à ses caractéristiques physiques, telles que le rapport résistance-poids, la biocompatibilité, le module de Young (ou l'élasticité), et la résistance à la corrosion, le titane est un choix évident. Cependant, les clients recherchent le plus souvent une solution à un problème spécifique, plutôt qu'un profil métallurgique. Convaincre le client qu'un fabricant peut fournir cette solution nécessite des données techniques et commerciales qui expliquent comment ce fabricant appliquera les différents processus requis. Ces processus incluent le conditionnement, le soudage, l'usinage, le polissage, le formage superplastique, et bien d'autres, pour convertir la matière première, un grade spécifique d'alliage de titane/ titane, en un produit répondant aux applications techniques les plus exigeantes.

Fine Tubes et Superior Tube, sa société sœur basée aux États-Unis, en ont donné des preuves indiscutables. Dans plusieurs secteurs et applications, les projections annoncent que la demande en tubes de titane bénéficiera de taux de croissance élevés. Les applications sont très variées, allant des tubes hydrauliques, capables de résister à des pressions de 5 000 psi, aux valvules cardiaques artificielles.  Mais cette croissance n'est pas sans obstacles potentiels.

Sans investissement supplémentaire dans la capacité de production, les limites de la capacité actuelle pourraient induire des délais de production inacceptables. Les progrès réalisés dans les super-alliages au nickel pourraient rivaliser avec les avantages du titane, tout comme plusieurs autres matériaux, technologies et processus concurrentiels. Les applications incluent, par exemple, le perçage profond pour des applications médicales et offshore, la fibre de carbone des équipements sportifs, les commandes de vol électriques des avions, pour n'en citer que quelques-uns.

Ceci dit, l'avenir semble prometteur pour les entreprises qui continuent d'investir dans les capacités requises pour travailler le titane et qui continuent d'écouter, de comprendre et de répondre aux besoins exacts de leurs clients. La résistance à la corrosion, la biocompatibilité et la malléabilité du titane renforceront sa demande à long terme dans les domaines de l'aérospatiale, les sports, les usines de désalinisation, les centrales nucléaires, les centres de traitement chimique et les hôpitaux.

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