Une plaque tubulaire d’échangeur de chaleur a deux rôles : reprendre la différence de pression entre calandre et faisceau, et résister au fluide corrosif avec lequel elle est en contact. C’est pourquoi les plaques tubulaires sont fabriquées de trois façons – en alliage massif, plaquées par explosion (base en acier et couche d’alliage résistant à la corrosion) ou rechargées par soudage – et le bon choix dépend de l’épaisseur, du diamètre, du fluide de procédé et du matériau des tubes.
Trois façons de fabriquer une plaque tubulaire
| Alliage massif | Plaquée par explosion | Rechargée par soudage | |
|---|---|---|---|
| Construction | Un seul alliage | Base en acier + tôle d’alliage liée | Base en acier + couches d’alliage soudées |
| Idéale pour | Plaques minces, petits diamètres, alliages bon marché | Épaisseurs moyennes à très fortes, tout diamètre, alliages coûteux | Pièces petites ou complexes, réparations, piquages |
| Surface en alliage | Composition complète | Composition de laminage complète, sans dilution | Dilution du fer dans les premières couches |
| Planéité / déformation | Bonne | Planéité à 1 mm/m près (Shockwave) | L’apport de chaleur peut déformer ; usinage supplémentaire |
| Épaisseurs typiques | Jusqu’à quelques dizaines de mm | Base 10–500 mm, placage 1–50 mm (Shockwave) | Quelques mm de rechargement par passe |
| Facteur de coût | Poids d’alliage | Acier de base + fine couche d’alliage | Heures de soudage, couches, usinage |
Pour une comparaison détaillée des procédés de fabrication, voir plaquage par explosion, par laminage ou rechargement.
Choisir le matériau de base
- Tôle : SA516 Gr. 60/70 ou P265GH / P355GH pour la plupart des échangeurs de raffinerie, de chimie et de production d’énergie.
- Pièces forgées : SA266 ou SA350 LF2 (basse température) pour les plaques tubulaires épaisses et les conceptions intégrées.
- Haute température / hydrogène : aciers Cr-Mo comme SA387 Gr. 11 ou 22, ou les pièces forgées équivalentes.
La base est choisie pour sa résistance, sa température d’emploi et sa soudabilité à la calandre ou à la boîte ; elle n’est pas en contact avec le fluide côté tubes lorsque la plaque est plaquée de ce côté.
Choisir la couche de placage
| Couche de placage | Service typique |
|---|---|
| Inox 304L / 316L | Échangeurs de raffinerie et de chimie, réchauffeurs d’eau alimentaire |
| Duplex 2205 / super duplex 2507 | Réfrigérants à eau de mer, flux chlorurés |
| Titane Gr. 1 / Gr. 2 | Condenseurs à eau de mer, dessalement, PTA et chlore-alcali |
| Alliages de nickel 625, 825, C-276 | Gaz acide, service H2S, chimie agressive |
| Cupronickel 90/10 / 70/30 | Condenseurs et réfrigérants à eau de mer |
La couche de placage correspond en général au matériau des tubes, afin de pouvoir les y souder – voir soudage tube-plaque tubulaire sur plaques tubulaires plaquées. Toutes les combinaisons que nous fabriquons sont sur la page combinaisons de matériaux.
Points de conception à fixer tôt
- Épaisseur : l’épaisseur de la plaque tubulaire résulte du calcul à la pression (TEMA et ASME Section VIII ou EN 13445), réalisé par le concepteur de l’échangeur.
- Épaisseur de placage : surépaisseur de corrosion plus surfaçage, rainures de joint et profondeur de la soudure tube-plaque. Quelques millimètres sont courants ; des couches plus épaisses sont utilisées pour les soudures de résistance et les faces usinées.
- Faces plaquées : une face (côté tubes) ou les deux si les deux fluides sont corrosifs.
- Forme : disques ou rectangles, avec ou sans débord pour boulonnage ou soudage à la calandre.
- Essais : classe de qualité de liaison par ultrasons (voir contrôle par ultrasons ASTM A578) et, si l’échangeur est traité thermiquement, essais de liaison après un cycle simulé.
Quand une plaque tubulaire plaquée est-elle préférable ?
En règle générale, plus la plaque tubulaire est épaisse et grande et plus l’alliage est coûteux, plus une plaque plaquée est économique par rapport à l’alliage massif : l’alliage n’est qu’une fine couche et l’acier reprend les charges. Le plaquage par explosion convient aussi aux plaques de remplacement pour les arrêts, car il ne dépend pas des calendriers de laminage. Le rechargement par soudage reste une bonne solution pour les petites pièces, les formes particulières et les réparations locales.
Shockwave fournit des plaques tubulaires plaquées par explosion avec des épaisseurs de base de 10 à 500 mm, des placages de 1 à 50 mm et des pièces uniques jusqu’à 50 tonnes, livrées planes à 1 mm/m près et contrôlées à 100 % par ultrasons. Plus d’informations sur notre page plaques tubulaires plaquées, ou envoyez votre plan via notre page de contact.
Questions fréquentes
En quels matériaux sont faites les plaques tubulaires ?
En acier au carbone ou faiblement allié (SA516, P265GH/P355GH, pièces forgées SA266 ou SA350, aciers Cr-Mo) pour la base résistante, et en alliage résistant à la corrosion côté fluide : inox, duplex, titane, alliages de nickel ou cupronickel – en massif, plaqué par explosion ou rechargé par soudage.
Quelle différence entre plaque tubulaire plaquée et massive ?
Une plaque tubulaire massive est d’un seul alliage. Une plaque plaquée a une base en acier qui reprend la pression et une fine couche d’alliage liée qui résiste à la corrosion, ce qui économise alliage et coût sur les plaques épaisses.
Rechargement ou plaquage par explosion pour les plaques tubulaires ?
Le plaquage par explosion donne sur les grandes plaques tubulaires une couche d’alliage non diluée, plane et uniforme de toute épaisseur. Le rechargement convient aux petites pièces ou complexes et aux réparations, mais ajoute apport de chaleur, dilution du fer et déformation.
Quelle épaisseur de placage pour une plaque tubulaire ?
Suffisante pour la surépaisseur de corrosion, le surfaçage, les rainures de joint et la soudure tube-plaque. Quelques millimètres sont courants ; Shockwave fournit des placages de 1 à 50 mm.
Quel matériau de plaque tubulaire pour l’eau de mer ?
Le titane, le duplex ou super duplex et le cupronickel sont les placages habituels des échangeurs et condenseurs refroidis à l’eau de mer, généralement assortis au matériau des tubes.
Rédigé par Joeri Hofstede, PDG de Shockwave Metalworking Technologies — spécialistes du soudage par explosion sous vide depuis 1985.