Tubes haute pression

En matière de pression de service, les tubes de cuivre répondent largement aux besoins exprimés par le marché du chauffage et du sanitaire mais, dans certaines applications de réfrigération, les pressions requises peuvent être extrêmes. Ainsi, l'utilisation du gaz CO2 dans les machines frigorifiques requiert des pressions de service allant jusqu'à 120 bars. Afin d'augmenter la tenue mécanique du cuivre pour obtenir des tubes utilisables dans ces conditions, il est possible de lui adjoindre, en faible quantité, d'autres éléments qui vont permettre le durcissement dit structural du matériau. Ce durcissement structural peut être obtenu par addition de fer (2,3 %) et de phosphore (0,03 %) : des traitements thermiques adaptés permettent la formation de composés intermétalliques (deux atomes de fer et un atome de phosphore : Fe2P) qui vont contribuer à renforcer la structure métallique de base du cuivre. La comparaison des données mécaniques de base entre le cuivre et le cuivre au fer / phosphore démontre les gains considérables qui peuvent ainsi être obtenus par ces additions d'éléments en très faible proportion :

 

 

Cuivre

Cuivre fer / Phosphore

Etat métallurgique

Recuit

Écroui

Recuit

Écroui

Résistance mécanique (Rm)

220 MPa

290 MPa

300 MPa

550 MPa

Limite élastique (Rp0,2)

60 MPa

240 MPa

140 MPa

510 MPa

 

Si l'on applique la formule de calcul de la pression maximale admissible à un tube de cuivre additionné de fer et de phosphore en 12 x 1 à l'état recuit (dans ce cas σ = 110 / 1,5 = 73,3 MPa), on obtient alors une pression d'utilisation de 146 bars soit un gain de plus de 80 % par rapport à du cuivre pur.

 

 

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