La fonte ductile succède à la fonte. Les tuyaux en fonte étaient autrefois fréquemment utilisés dans les services publics municipaux en raison de leur rentabilité et de leur résistance globale. Cependant, ce matériau était également lourd, sujet à la corrosion et relativement cassant. Pour résoudre ces problèmes, la fonte ductile a été introduite dans les années 1940.
Il a été constaté que l'ajout d'alliage de magnésium au fer fondu modifiait considérablement la microstructure du matériau et améliorait ses propriétés mécaniques. Selon la norme ASTM pour la fonte ductile, la composition chimique de la fonte ductile se compose de 3,5 à 3,9 % de carbone et de 2,25 à 3 % de silicium ainsi que de faibles pourcentages de manganèse, de magnésium, de soufre, de phosphore, etc.
La fonte ductile conserve tous les avantages de la fonte tout en améliorant sa résistance et sa ductilité. Ce matériau présente également un rapport résistance/poids élevé, ce qui permet de fabriquer des structures de tuyauterie plus légères.
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En 1947, le britannique H. Morrogh a découvert que lorsque du cérium était ajouté à de la fonte grise hypereutectique, le graphite était sphérique lorsque la teneur dépassait 0,02% en poids. En 1948, APGanganebin et d'autres aux États-Unis ont souligné qu'en ajoutant du magnésium à la fonte puis en inoculant du ferrosilicium, lorsque la teneur résiduelle en magnésium est supérieure à 0,04 % en poids, on obtient du graphite sphérique. Depuis lors, la fonte nodulaire a commencé une production industrielle à grande échelle. L'histoire de l'utilisation des canalisations en fonte ductile remonte à la canalisation d'eau de 21,14 km de la périphérie parisienne de la Seine à Versailles en 1668. 300 ans se sont écoulés. À l'exception de la réparation et du remplacement de certains tuyaux et joints, le corps principal est toujours utilisé aujourd'hui.
L'industrie chinoise des tuyaux en fonte ductile a débuté au début des années 1990 et s'est développée rapidement grâce au soutien solide de la China Town Water Supply Association. Après près de 20 ans d'utilisation pratique, sa sécurité et sa praticité ont été généralement reconnues par l'industrie de l'approvisionnement en eau. La production annuelle a atteint 2,2 millions de tonnes, soit 11 fois celle de 1990. La Chine étant un pays pauvre en eau, sa capacité d'approvisionnement en eau urbaine est manifestement insuffisante à l'heure actuelle et certaines villes souffrent de graves pénuries d'eau. Parmi les 668 villes du pays, il y a plus de 300 villes déficientes en eau, représentant 46% ; plus de 140 villes manquent gravement d'eau, représentant 21%, l'approvisionnement en eau et l'économie d'eau sont en plein essor, les conduites en fonte ductile ont de larges perspectives de développement.
Le tuyau en fonte ductile est une sorte de fonte, un alliage de fer, de carbone et de silicium. Le graphite dans la fonte ductile se présente sous forme de sphéroïdes. Généralement, la taille du graphite est de 6-7. La qualité exige que le niveau de sphéroïdisation du tuyau coulé soit contrôlé pour être de 1 à 3 (taux de sphéroïdisation ≥ 80 %), de sorte que le matériau lui-même est mécanique. Les performances ont été mieux améliorées, avec l'essence du fer et les performances de l'acier. Le tuyau en fonte ductile recuit a une structure métallographique de ferrite plus une petite quantité de perlite, qui a de meilleures propriétés mécaniques. Les tuyaux en fonte ductile sont principalement appelés tuyaux en fonte ductile centrifuges. Il a l'essence du fer, les propriétés de l'acier, d'excellentes performances anti-corrosion, une bonne ductilité, un bon effet d'étanchéité, une installation facile et est principalement utilisé pour l'approvisionnement en eau, la transmission de gaz et le transport des entreprises municipales, industrielles et minières. Huile, etc. C'est le premier choix pour les conduites d'alimentation en eau et a un coût élevé. Par rapport aux tuyaux en PE, les tuyaux à encre ductile sont plus faciles et plus rapides à installer que les tuyaux en PE en termes de temps d'installation, et ont une meilleure pression interne et externe après l'installation ; du point de vue de l'étanchéité à l'air et de la résistance à la corrosion, les tubes d'encre ductile ont une meilleure étanchéité à l'air après l'installation, et une variété de méthodes anti-corrosion peuvent être utilisées pour améliorer les performances anti-corrosion ; du point de vue des performances hydrauliques, étant donné que les spécifications des tuyaux ductiles se réfèrent généralement au diamètre intérieur, les spécifications des tuyaux en PE se réfèrent généralement au diamètre extérieur. Du point de vue des coûts d'installation et de maintenance complets, le tube ductile a une performance de coût supérieure. Le mur intérieur est pulvérisé avec du zinc, du mortier de ciment et des matériaux anticorrosifs.
• Usinabilité
Les tuyaux en fonte ductile peuvent être pliés ou coupés sans produire d'effets brise-copeaux. La teneur en silicium et en graphite de la fonte ductile offre une résistance à la flexion, à la lubrification et à l'abrasion pendant la fabrication. Par rapport aux tubes en acier, les tubes en fonte ductile présentent plusieurs avantages lors de l'usinage, notamment une productivité plus élevée, une durée de vie prolongée de l'outil, une vitesse de broche plus rapide et un coût de fonctionnement réduit.
• Sécurité et fiabilité
D'autres matériaux de pipeline, tels que le PVC, peuvent subir des défaillances catastrophiques en raison du mouvement du sol et des pressions élevées. Pour les conduites d'eau potable, cette défaillance présente un risque de contamination de l'eau potable. Les conduites d'eaux usées rompues peuvent également contaminer le milieu environnant.
Les tuyaux en fonte ductile sont connus pour leur résistance exceptionnelle à la traction, à la flexion et aux chocs. Les tuyaux construits à partir de ce matériau sont généralement fabriqués avec une résistance à la traction minimale de 60 000 psi, une limite d'élasticité de 30 000 psi et un allongement minimum de 10 %. Ces forces, combinées à des épaisseurs de paroi standard, permettent aux pipelines en fonte ductile de résister aux mouvements du sol dus au soulèvement, au tassement et à l'activité sismique.
Les tuyaux en fonte ductile ont également une résistance à l'éclatement exceptionnelle, ce qui leur permet de résister à des surpressions soudaines à haute pression, telles que des coups de bélier.
• Résistance à la corrosion
Diverses études et tests sur le terrain confirment que la longévité et la résistance à la corrosion des tuyaux en fonte ductile dépassent celles de la fonte. Selon un rapport de l'American Water Works Association (AWWA), la durée de vie d'un tuyau en fonte ductile devrait être supérieure à 100 ans. Cela dure plus longtemps que tout autre matériau de canalisation utilisé dans les infrastructures d'eau et d'eaux usées.
En revanche, les tuyaux en acier et les cylindres en béton reposent sur des revêtements externes collés, par exemple, du mortier de ciment pour la résistance à la corrosion. Lorsque des revêtements collés sont utilisés, tout dommage au revêtement peut exposer la surface du tuyau, ce qui le rend sensible à la corrosion. Les tuyaux en fonte ductile, en revanche, sont intrinsèquement résistants à la corrosion dans la plupart des environnements.
Dans les environnements extrêmement difficiles, les tuyaux en fonte ductile peuvent être enfermés dans du polyéthylène pour un meilleur contrôle de la corrosion.
• Installation facile
En raison de sa flexibilité et de sa résistance, l'installation de tuyaux en fonte ductile est plus facile et moins coûteuse que les autres matériaux de tuyaux. Par exemple, la résistance et la flexibilité des tuyaux en fonte ductile permettent de les installer avec des spécifications d'assise et de remblai moins strictes.
D'autres matériaux de tuyauterie, comme le PVC, le béton et l'argile, nécessitent des spécifications de remplissage et d'assise rigoureuses pour minimiser le tassement et le fluage à long terme. Bien que les tuyaux en acier possèdent également une ductilité, ils peuvent également nécessiter des entretoises supplémentaires et un support de sol externe lors de l'installation.
De plus, comme les tuyaux en fonte ductile sont usinables, ils peuvent être facilement coupés, percés et directement taraudés sur le terrain.
• Rentabilité
Les tuyaux en fonte ductile standard ont également des diamètres internes plus grands que les autres matériaux de tuyaux standard. De plus, la texture de la surface interne du tuyau reste constante même après de nombreuses années de service.
Ces facteurs contribuent à une capacité de débit accrue et constante, ainsi qu'à une perte de charge plus faible. Par conséquent, l'énergie nécessaire aux pompes pour surmonter ces pertes est également relativement faible. Par conséquent, les tuyaux en fonte ductile peuvent également réduire les coûts globaux des services publics et prolonger la durée de vie des équipements de pompage.
• Entretien facile
En raison de la durabilité supérieure des tuyaux en fonte ductile, l'entretien requis est négligeable. En cas de fuite, des manchons de tuyau peu coûteux peuvent être utilisés comme forme de réparation, éliminant ainsi le besoin de remplacer complètement le tuyau.
• Durabilité
Enfin, les tuyaux en fonte ductile sont écologiques et recyclables. Ils peuvent être produits à partir de fer récupéré à partir de déchets d'acier recyclés, de bâtiments démolis ou d'autres sources.
Étant donné que les tuyaux eux-mêmes sont également entièrement recyclables, ils ne produisent aucun déchet net. Cette recyclabilité réduit finalement la contamination de l'environnement et les émissions de dioxyde de carbone.
Cela s'ajoute aux avantages environnementaux d'assurer une gestion appropriée des déchets tout en facilitant la distribution et l'élimination de l'eau et des eaux usées, respectivement.
En raison de ses avantages environnementaux, économiques et sociaux, les tuyaux en fonte ductile ont obtenu la certification SMaRT de « l'Institute for Market Transformation to Sustainability (MTS) ». Il s'agit du seul tuyau sous pression disponible pour obtenir une telle certification à ce jour.
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