Tendances de la production de tubes hydrauliques en période de pénurie, partie I

Les conduites de pression hydrauliques conventionnelles utilisent une extrémité à simple évasement et sont généralement fabriquées selon SAE-J525 ou ASTM-A513-T5, des matériaux difficiles à se procurer auprès de sources nationales. Les équipementiers à la recherche de fournisseurs nationaux peuvent remplacer les tubes fabriqués selon la spécification SAE-J356A et scellés avec un joint torique facial, illustré ici. Fabrication Tru-Line.

Note de l'éditeur: Cet article est le premier d'une série en deux parties sur le marché et la production de conduites de transport de fluides pour les applications haute pression. La partie I traite de l'état des bases d'approvisionnement nationales et étrangères des produits conventionnels. La partie II traite des détails d'un produit moins conventionnel pour ce marché.

La pandémie de COVID-19 a provoqué un changement inattendu dans de nombreuses industries, y compris la chaîne d'approvisionnement des tubes en acier et les processus de fabrication des tubes. De fin 2019 à aujourd'hui, le marché du tube a connu des changements qui ont été extrêmement perturbateurs pour les opérations d'usine et de logistique. Et un problème qui mijotait depuis longtemps a été mis sous les feux de la rampe.

Le travail est beaucoup plus important que jamais. La pandémie est une crise humaine, et l'importance de la santé a modifié l'équilibre entre vie professionnelle et loisirs pour la plupart, sinon pour tous. La population de travailleurs qualifiés a été réduite par les départs à la retraite, l'incapacité pour certains travailleurs de reprendre d'anciens emplois ou d'en trouver de nouveaux dans la même industrie et de nombreux autres facteurs. Au début de la pandémie, la pénurie de main-d'œuvre concernait principalement les soins de santé, le commerce de détail et d'autres industries qui dépendaient d'emplois de première ligne, tandis que le personnel de fabrication était en congé ou avec des heures de travail considérablement réduites. Aujourd'hui, les fabricants ont de la difficulté à recruter et à retenir des employés, y compris des opérateurs expérimentés d'usines de fabrication de tubes et de tuyaux. La fabrication de tubes est en grande partie un travail manuel de cols bleus nécessitant des efforts acharnés dans des environnements non climatisés. Porter un équipement de protection individuelle supplémentaire (c'est-à-dire un masque) pour atténuer l'infection et le respect de règles supplémentaires, telles que le maintien d'une distance de 6 pieds. distance linéaire des autres, augmente le stress dans un travail qui a déjà de nombreuses sources de stress.

La disponibilité de l'acier et le coût de l'acier brut ont également changé pendant la période pandémique. L'acier est le composant le plus coûteux pour la plupart des tubes. En règle générale, l'acier représente 50 % du coût par pied linéaire de tube. Le prix de l'acier laminé à froid aux États-Unis jusqu'au quatrième trimestre 2020 était à une moyenne sur trois ans d'environ 800 $/tonne. À la fin de 2021, les prix étaient hors des graphiques à 2 200 $ la tonne.

Compte tenu de ces deux facteurs qui ont changé pendant la période pandémique, comment les entreprises du marché du tube peuvent-elles réagir ? Quel effet ces changements ont-ils sur la chaîne d'approvisionnement des tubes et quels conseils utiles sont disponibles pour sortir l'industrie de cette crise ?

Il y a de nombreuses années, un surintendant chevronné d'une usine de tubes a résumé le rôle de son entreprise dans l'industrie : « Nous ne faisons que deux choses ici : nous fabriquons des tubes et nous les vendons. Cette perspective est précieuse pour tout dirigeant de fabrication de tubes surchargé par trop de réunions, trop de distractions, trop de facteurs qui diluent les valeurs fondamentales d'une entreprise, ou la crise de l'heure (ou toutes à la fois, ce qui est souvent le cas).

Il est important d'atteindre et de maintenir le contrôle en se concentrant sur ce qui est important : les facteurs qui affectent la fabrication et la vente de tubes de qualité. Si les efforts d'une entreprise ne se concentrent pas sur ces deux activités, il est temps de revenir à l'essentiel.

Au fur et à mesure que la pandémie se déroulait, la demande de tubes est tombée à presque zéro dans certains secteurs. Les usines automobiles et les entreprises d'autres secteurs jugées non essentielles ont été fermées. Pendant un certain temps, de nombreux acteurs de cette industrie ne fabriquaient ni ne vendaient de tubes. Le marché du tube n'a continué que pour quelques entreprises essentielles.

Heureusement, les gens vaquaient à leurs occupations. Certaines personnes ont acheté des congélateurs supplémentaires pour s'approvisionner en produits alimentaires. Un peu plus tard, le marché du logement a décollé, et lorsque les gens achètent une maison, ils achètent souvent quelques ou plusieurs nouveaux appareils, de sorte que les deux tendances ont soutenu la demande de tubes de petit diamètre. Le secteur de l'équipement agricole a commencé à revenir, de plus en plus de propriétaires souhaitant de petits tracteurs ou des tondeuses à rayon de braquage zéro. Ensuite, les marchés automobiles ont redémarré, bien qu'à un rythme plus lent en raison de la pénurie de puces et d'autres facteurs.

Figure 1. SAE-J525 et ASTM-A519 sont établis, des substituts conventionnels pour SAE-J524 et ASTM-A513T5. La principale différence est que SAE-J525 et ASTM-A513T5 sont soudés plutôt que sans soudure. Les difficultés d'approvisionnement telles que les délais de livraison de six mois ont créé une opportunité pour deux autres produits tubulaires, SAE-J356 (livré en longueurs droites) et SAE-J356A (livré sous forme de bobine), qui répondent à bon nombre des mêmes exigences que les autres produits.

Le marché a changé, mais les orientations sont les mêmes. Rien ne vaut l'accent mis sur la fabrication de tubes et leur vente en fonction des exigences du marché.

Lorsqu'une opération de fabrication est confrontée à des coûts de main-d'œuvre plus élevés et à des ressources internes fixes ou en baisse, la question « fabriquez-le ou achetez-le » se pose.

La fabrication d'un produit de tube brut de soudage nécessite des ressources prodigieuses. Refendre l'acier à large bande en interne est parfois un avantage économique, en fonction du volume et des profils de production des usines. Cependant, le refendage en interne peut être un handicap si l'on considère les besoins en main-d'œuvre, les besoins en capital pour l'outillage et le coût de l'inventaire à large bande.

D'un côté, le refendage de 2 000 tonnes par mois peut conduire à détenir 5 000 tonnes de matière première en acier en stock, ce qui mobilise beaucoup de liquidités. D'un autre côté, l'achat d'acier refendu à la largeur dans le cadre d'un accord juste à temps utilise très peu d'argent. En fait, cela peut retarder la mise de fonds, étant donné que le producteur de tubes peut négocier des conditions de crédit avec la maison de refendage. Chaque tuberie est unique à cet égard, mais on peut dire sans se tromper que presque tous les producteurs de tubes ont été touchés par la pandémie de COVID-19 en ce qui concerne la disponibilité de main-d'œuvre qualifiée, le coût de l'acier et les flux de trésorerie.

La même chose peut être dite pour la production de tubes elle-même, selon les circonstances. Une entreprise qui possède une vaste chaîne de valeur ajoutée pourrait choisir de se retirer de l'activité de fabrication de tubes. Plutôt que de fabriquer le tube, puis de le plier, de l'enduire et de fabriquer des sous-ensembles et des assemblages, il peut être judicieux d'acheter le tube et de se concentrer sur les autres activités.

De nombreuses entreprises qui produisent des ensembles hydrauliques ou des ensembles de transport de fluides automobiles possèdent des laminoirs à tubes captifs. Certaines de ces usines sont maintenant des passifs plutôt que des actifs. Les consommateurs de l'ère de la pandémie ont tendance à moins conduire et les prévisions de ventes de véhicules sont très éloignées des niveaux d'avant la pandémie. Le marché automobile est associé à des mots négatifs comme les fermetures, les déclins sévères et les pénuries. Aucun ne laisse présager de changement positif dans la situation de l'approvisionnement dans un proche avenir pour les équipementiers automobiles et leurs fournisseurs. Il convient de noter la présence croissante de véhicules électriques sur ce marché qui ont moins de composants de groupe motopropulseur en tubes d'acier.

Les broyeurs à tubes captifs sont généralement construits à partir de conceptions personnalisées. C'est un avantage dans leur objectif - fabriquer des tubes pour une application spécifique - mais un inconvénient dans les économies d'échelle. À titre d'exemple, considérons une tuberie conçue pour fabriquer un produit de 10 mm de diamètre extérieur pour un programme automobile connu. Ce programme garantit la configuration basée sur le volume. Plus tard, un programme beaucoup plus petit est ajouté pour un autre tube qui a le même diamètre extérieur. Le temps passe, le programme initial expire et l'entreprise n'a pas assez de volume pour justifier le deuxième programme. L'installation et les autres coûts sont tout simplement trop élevés pour le justifier. Dans ce cas, l'entreprise doit tenter de sous-traiter cet article si elle peut trouver un fournisseur compétent.

Bien sûr, les calculs ne s'arrêtent pas au seuil. Les étapes de finition telles que le revêtement, la coupe à longueur et l'emballage ajoutent un peu de coût. On dit souvent que le coût caché le plus important dans la fabrication du tube réside dans la manutention. Déplacer les tubes de l'usine vers le stockage, puis les récupérer du stockage et les charger sur une table pour la coupe de longueur finale, puis disposer les tubes en couches pour s'assurer que les tubes sont introduits un par un dans la machine de découpe - toutes ces étapes nécessitent de la main-d'œuvre. Ce coût de la main-d'œuvre peut échapper à l'attention des comptables, mais il est là sous la forme d'un opérateur de chariot élévateur supplémentaire ou d'une personne supplémentaire dans le service d'expédition.

Figure 2. Les chimies de SAE-J525 et SAE-J356A sont presque identiques, ce qui contribue à la capacité de ce dernier à se substituer au premier.

Les tubes hydrauliques existent depuis des millénaires. Les Égyptiens ont martelé des lignes de cuivre il y a plus de 4 000 ans. Des lignes de bambou ont été utilisées en Chine à l'époque de la dynastie Xia, environ 2000 avant JC Plus tard, des systèmes de plomberie romains ont été construits à partir de tubes de conduit en plomb, un sous-produit du processus de fusion de l'argent.

Transparent. Le tube en acier sans soudure moderne a fait ses débuts en Amérique du Nord en 1890. La matière première de ce processus, de 1890 à aujourd'hui, est une billette ronde solide. L'innovation dans la coulée continue dans les années 1950 a entraîné la conversion des tubes sans soudure des lingots à la matière première en acier à faible coût de l'époque, la billette brute de coulée. Les tubes hydrauliques étaient alors, et sont toujours, fabriqués par étirage à froid du creux sans soudure produit par ce procédé. Il est classé par la Society of Automotive Engineers comme SAE-J524 et par l'American Society for Testing and Materials comme ASTM-A519 sur le marché nord-américain.

La production de tubes hydrauliques sans soudure a tendance à être un processus à forte intensité de main-d'œuvre, en particulier pour les petits diamètres. Il consomme beaucoup d'énergie et nécessite beaucoup d'espace.

Soudé. Dans les années 1970, le marché a changé. Après près de 100 ans de domination du marché des tubes en acier, sans soudure a glissé. Il a été renversé par des tubes soudés, qui se sont avérés adaptés à de nombreuses applications mécaniques sur les marchés de la construction et de l'automobile. Il a même revendiqué un territoire sur une terre autrefois sacrée, le domaine des tubes de pétrole et de gaz.

Deux innovations ont contribué à cette évolution du marché. L'un concernait la coulée continue de brames qui permettait aux aciéries de produire efficacement des bandes plates de haute qualité en gros volumes. L'autre a fait du soudage par résistance électrique à haute fréquence un procédé viable pour l'industrie des tubes et tuyaux. Le résultat a été un nouveau produit : des tubes soudés aussi performants que sans soudure, disponibles à un coût inférieur à celui de produits sans soudure comparables. Un tel tube est encore fabriqué aujourd'hui et classé comme SAE-J525 ou ASTM-A513-T5 sur le marché nord-américain. Parce que le tube est étiré et recuit, c'est un produit gourmand en ressources. Ces processus ne sont pas aussi exigeants en main-d'œuvre et en capital que les processus transparents, mais les coûts qui leur sont associés restent substantiels.

Depuis les années 1990 jusqu'à aujourd'hui, une grande partie des tubes de conduites hydrauliques consommés par le marché intérieur, qu'ils soient sans soudure et étirés (SAE-J524) ou soudés et étirés (SAE-J525), étaient importés. Cela était probablement le résultat d'un écart important dans le coût de la main-d'œuvre et de la matière première de l'acier entre les États-Unis et les pays exportateurs. Ces produits étaient disponibles auprès de producteurs nationaux au cours des 30 à 40 dernières années, mais ils n'ont jamais été en mesure de s'imposer comme des acteurs dominants sur ce marché. Le coût favorable des produits importés était un obstacle trop élevé à surmonter.

Marché actuel. Au fil des ans, la consommation du produit sans soudure, étiré et recuit, J524, a diminué. Il est toujours disponible et il a sa place sur le marché des conduites hydrauliques, mais si le produit soudé, étiré et recuit, J525, est facilement disponible, les équipementiers choisissent souvent J525.

La pandémie a frappé et le marché a encore changé. L'offre de main-d'œuvre, d'acier et de logistique dans le monde a chuté à peu près aussi rapidement que la demande d'automobiles susmentionnée. Il en va de même pour la fourniture de tubes hydrauliques J525 importés. À la lumière de ces événements, le marché intérieur semble être prêt pour un autre changement de marché. Est-il prêt pour un autre produit, qui demande moins de main-d'œuvre que les tubes soudés, étirés et recuits ? Il en existe un, même s'il n'est pas couramment utilisé. C'est SAE-J356A, et il répond aux exigences de nombreuses applications hydrauliques (voirFigure 1).

Les spécifications publiées par SAE ont tendance à être courtes et simples en ce que chacune ne définit qu'un seul procédé de fabrication de tubes. L'inconvénient est que J525 et J356A ont un chevauchement considérable dans les tailles, les propriétés mécaniques et d'autres informations, de sorte que les spécifications ont tendance à semer la confusion. De plus, le J356A, un produit enroulé utilisé pour les conduites hydrauliques de petit diamètre, est une variante du J356, un produit de longueur droite principalement destiné à la fabrication de tubes de conduite hydraulique de grand diamètre.

Figure 3. Bien que les tubes soudés et étirés à froid soient considérés par beaucoup comme supérieurs aux tubes soudés et calibrés à froid, les propriétés mécaniques des deux tubes sont comparables. Remarque : Les valeurs impériales en PSI sont des conversions douces des spécifications, qui sont des valeurs métriques en MPa.

Certains ingénieurs considèrent le J525 comme supérieur dans les applications hydrauliques à haute pression, telles que celles utilisées dans les équipements lourds. J356A est moins connu, mais il s'agit également d'une spécification de transport de fluide à haute pression. Parfois, l'exigence de formage final fait la différence : J525 n'a pas de cordon de soudure ID et J356A est contrôlé par flash et a un cordon de soudure ID mineur.

Les matières premières ont des caractéristiques similaires (voirFigure 2 ). Les différences très mineures dans la composition chimique concernent les propriétés mécaniques requises. Pour obtenir certaines propriétés mécaniques, telles que la résistance à la rupture lorsqu'il est étiré ou la résistance ultime à la traction (UTS), la chimie de l'acier ou le traitement thermique est limité pour produire un certain résultat.

Les types de tubes ont un ensemble similaire de paramètres de propriétés mécaniques, ce qui les rend interchangeables pour de nombreuses applications (voirfigure 3 ). En d'autres termes, si l'un n'est pas disponible, il est probable que l'autre puisse répondre à l'exigence. Personne n'a besoin de réinventer la roue ; l'industrie dispose déjà d'un jeu de roues robuste et équilibré.