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Caractéristiques des tuyaux acier


Historique de la normalisation nord américaine

Les premières tentatives de normalisation des dimensions des tuyauteries en acier semblent être dues à Robert Briggs qui dirigeait une usine à Philadelphie. Il rédigea en 1862, en pleine guerre civile américaine, un ensemble de caractéristiques pour des tuyauteries en acier, et les proposa aux producteurs environnants. Son but était de contribuer à l'effort de guerre en facilitant l'interchangeabilité des tuyauteries provenant de différents producteurs. Cette première norme de tuyauterie fut nommée Briggs Standards avant de devenir American Standards.
Au commencement, chaque taille de tuyau était produit en une seule épaisseur, qui prit plus tard le nom de Standard (STD). Suivant les besoins des industries utilisatrices, des tubes de plus forte épaisseur furent produit qui prirent le nom de extra strong (XS), puis double extra strong (XXS). Les diamètres externes des tuyaux restaient inchangés.Cette gamme dénommée Iron Pipe Size (IPS) fut étendue en 1927 par l'American Standards Association (ASA) pour permettre d'offrir une progression plus fine des épaisseurs. Le terme schedule (SCH) apparu alors associé à un nombre sans dimension initialement défini comme:
=1000 P/S
avec:
P: pression de service
S: contrainte (strength) admissible
Ainsi, le schedule ne désigne pas directement une épaisseur de paroi, mais plutôt une aptitude du tuyau à résister à la pression. Pour un même "schedule", l'épaisseur de la paroi augmentera avec le diamètre pour tenir compte de l'augmentation de la contrainte sur le métal.
Le principal avantage de ce système est que pour dimensionner un circuit hydraulique comportant des tronçons de différents diamètres mais opérés à même pression, il n'est pas nécessaire de calculer chaque tronçon, mais il suffit de choisir les tubes dans le même schedule quel que soit le diamètre.

Normes actuelles

Pour l'industrie de la chimie, du pétrole et du gaz, les dimensions des tuyaux utilisés sont basés sur la nomenclature nord américaine (ASME B36-10 pour les aciers carbone et ASME B36-19 pour les aciers inoxydables):
 - un diamètre NPS (Nominal Pipe Size) suivi d'un chiffre représentant approximativement le diamètre en pouces (inches)
 - ou bien un diamètre DN (Diamètre Nominal) suivi d'un chiffre représentant approximativement le diamètre en millimètres
 - un schedule (SCH) suivi d'un nombre de 5 à 160
 - si le schedule est suivi de la lettre S (pour stainless steel), il s'applique à de l'acier inoxydable

Une norme internationale ISO4200 existe depuis les années 1970, mais ne semble pas être adoptée par la profession.

Des normes anciennes subsistent telles que la gamme des tuyauteries gaz en France (EN 10255, EN 10216-1, NF A 49141).

Dimensions des tuyaux ASME

NPS
DN
D ext
SCH Epaiss
mm
Diam
interne
mm
P serv
AC
c =
0,5 mm
P serv
AC
c =
3 mm
1/8"
6
10,29 mm
10S 1,24 7,80 165
STD/40/40S 1,73 6,83 294
XS/80/80S 2,41 5,46 494
1/4"
8
13,72 mm
10S 1,65 10,41 201
STD/40/40S 2,24 9,25 320
XS/80/80S 3,02 7,67 493
3/8"
10
17,15 mm
10S 1,65 13,84 159
STD/40/40S 2,31 12,52 263
XS/80/80S 3,20 10,74 414
1/2"
15
21,34 mm
5S 1,65 18,03 126
10S 2,11 17,12 183
STD/40/40S 2,77 15,80 268
XS/80/80S 3,73 13,87 399 35
160 4,75 11,84 542 156
XXS 7,47 6,40 914 526
3/4"
20
26,67 mm
5S 1,65 23,37 100
10S 2,11 22,45 145
STD/40/40S 2,87 20,93 221
XS/80/80S 3,91 18,85 331 44
160 5,56 15,54 519 204
XXS 7,82 11,02 778 449
1"
25
33,40 mm
5S 1,65 30,10 80
10S 2,77 27,86 166
STD/40/40S 3,38 26,64 215
XS/80/80S 4,55 24,31 313 83
160 6,35 20,70 475 225
XXS 9,09 15,21 731 464
1"1/4
32
42,16 mm
5S 1,65 38,86 63
10S 2,77 36,63 130
STD/40/40S 3,56 35,05 180 7
XS/80/80S 4,85 32,46 264 83
160 6,35 29,46 366 176
XXS 9,70 22,76 613 401
1"1/2
40
48,26 mm
5S 1,65 44,96 55
10S 2,77 42,72 113
STD/40/40S 3,68 40,89 163 13
XS/80/80S 5,08 38,10 241 85
160 7,14 33,99 363 196
XXS 10,16 27,94 558 373
2
50
60,33 mm
5S 1,65 57,02 44
10S 2,77 54,79 90
STD/40/40S 3,91 52,50 139 19
XS/80/80S 5,54 49,25 211 86
160 8,74 42,85 361 226
XXS 11,07 38,18 478 335
2"1/2
65
73,03 mm
5S 2,11 68,81 52
10S 3,05 66,93 84
STD/40/40S 5,16 62,71 158 58
XS/80/80S 7,01 59,00 227 122
160 9,53 53,98 323 214
XXS 14,02 44,98 510 389
3"
80
88,90 mm
5S 2,11 84,68 42
10S 3,05 82,80 69
STD/40/40S 5,49 77,93 139 57
XS/80/80S 7,62 73,66 202 118
160 11,13 66,65 312 222
XXS 15,24 58,42 450 353
3"1/2
90
101,60 mm
5S 2,11 97,38 37
10S 3,05 95,50 60
STD/40/40S 5,74 90,12 127 56
XS/80/80S 8,08 85,45 188 114
4"
100
114,30 mm
5S 2,11 110,08 33
10S 3,05 108,20 53
STD/40/40S 6,02 102,26 119 56
XS/80/80S 8,56 97,18 177 112
120 11,13 92,05 238 170
160 13,49 87,33 296 226
XXS 17,12 80,06 389 315
5"
125
141,30 mm
5S 2,77 135,76 38
10S 3,40 134,49 49
STD/40/40S 6,55 128,19 105 54
XS/80/80S 9,53 122,25 160 107
120 12,70 115,90 220 166
160 15,88 109,55 283 226
XXS 19,05 103,20 347 289
6"
150
168,28 mm
5S 2,77 162,74 32
10S 3,40 161,47 41
STD/40/40S 7,11 154,05 96 54
XS/80/80S 10,97 146,33 156 112
120 14,27 139,73 208 163
160 18,24 131,75 273 226
XXS 21,95 124,38 336 288
8"
200
219,08 mm
5S 2,77 213,54 24
10S 3,76 211,56 35 4
20 6,35 206,38 65 32
30 7,04 205,00 73 40
STD/40/40S 8,18 202,72 86 53
60 10,31 198,45 111 77
XS/80/80S 12,70 193,68 139 105
100 15,09 188,90 168 133
120 18,26 182,55 206 171
140 20,62 177,83 236 200
XXS 22,23 174,63 256 220
160 23,01 173,05 266 230
10"
250
273,05 mm
5S 3,40 266,24 25
10S 4,19 264,67 32 7
20 6,35 260,35 52 26
30 7,80 257,45 65 39
STD/40/40S 9,27 254,51 79 52
XS/60/80S 12,70 247,65 111 84
80 15,09 242,87 133 106
100 18,26 236,52 164 136
120 21,44 230,17 195 167
140 25,40 222,25 234 206
160 28,58 215,90 266 237
12"
300
323,85 mm
5S 3,96 315,93 25 4
10S 4,57 314,71 30 9
20 6,35 311,15 44 22
30 8,38 307,09 59 37
STD/40S 9,53 304,80 68 46
40 10,31 303,23 74 52
XS/80S 12,70 298,45 93 70
60 14,27 295,30 105 83
80 17,48 288,90 131 108
100 21,44 280,97 163 140
120 25,40 273,05 195 172
140 28,58 266,70 222 198
160 33,32 257,20 262 238
14"
350
355,60 mm
5S 3962,40 347,68 23 4
10S 4,78 346,05 29 9
10 6,35 342,90 40 20
20 7,92 339,75 51 31
STD/30 9,53 336,55 62 42
40 11,13 333,35 73 53
XS 12,70 330,20 84 64
60 15,09 325,42 101 81
80 19,05 317,50 130 109
100 23,83 307,95 165 144
120 27,79 300,02 195 174
140 31,75 292,10 225 203
160 35,71 284,18 256 234
16"
400
406,40 mm
5S 4,19 398,02 22 5
10S 4,78 396,85 25 8
10 6,35 393,70 35 17
20 7,92 390,55 44 27
STD/30 9,53 387,35 54 37
XS/40 12,70 381,00 74 56
60 16,66 373,08 98 80
80 21,44 363,52 128 110
100 26,19 354,03 159 141
120 30,96 344,47 190 172
140 36,53 333,35 227 208
160 40,49 325,42 254 235
18"
450
457,20 mm
5S 4,19 448,82 19 4
10S 4,78 447,65 22 7
10 6,35 444,50 31 15
20 7,92 441,35 39 24
STD 9,53 438,15 48 32
30 11,13 434,95 57 41
XS 12,70 431,80 65 50
40 14,27 428,65 74 58
60 19,05 419,10 100 84
80 23,83 409,55 127 111
100 29,36 398,48 159 142
120 34,93 387,35 191 175
140 39,67 377,85 219 202
160 45,24 366,73 253 236
20"
500
508,00 mm
5S 4,78 498,45 20 6
10S 5,54 496,93 24 10
10 6,35 495,30 28 14
STD/20 9,53 488,95 43 29
XS/30 12,70 482,60 59 45
40 15,09 477,82 70 56
60 20,62 466,75 98 84
80 26,19 455,63 126 112
100 32,54 442,93 159 144
120 38,10 431,80 188 173
140 44,45 419,10 222 206
160 50,01 407,97 252 236
22"
550
558,80 mm
5S 4,78 549,25 18 6
10S 5,54 547,73 22 9
10 6,35 546,10 25 13
STD/20 9,53 539,75 39 27
XS/30 12,70 533,40 53 40
60 22,23 514,35 96 83
80 28,58 501,65 125 112
100 34,93 488,95 155 142
120 41,28 476,25 185 171
140 47,63 463,55 216 202
160 53,98 450,85 247 233
24"
600
609,60 mm
5S 5,54 598,53 20 8
10/10S 6,35 596,90 23 12
STD/20 9,53 590,55 36 24
XS 12,70 584,20 49 37
30 14,27 581,05 55 43
40 17,48 574,65 68 56
60 24,61 560,37 98 86
80 30,96 547,67 125 112
100 38,89 531,83 159 146
120 46,02 517,55 190 177
140 52,37 504,85 218 205
160 59,54 490,52 250 237
26"
650
660,40 mm
10 7,92 644,55 27 16
STD 9,53 641,35 33 22
XS/20 12,70 635,00 45 34
28"
700
711,20 mm
10 7,92 695,35 25 15
STD 9,53 692,15 31 21
XS/20 12,70 685,80 42 32
30 15,88 679,45 53 43
30"
750
762,00 mm
5S 6,35 749,30 18 9
10/10S 7,92 746,15 23 14
STD 9,53 742,95 29 19
XS/20 12,70 736,60 39 30
30 15,88 730,25 49 40
32"
800
812,80 mm
10 7,92 796,95 22 13
STD 9,53 793,75 27 18
XS/20 12,70 787,40 36 28
30 15,88 781,05 46 37
40 17,48 777,85 51 42
34"
850
863,60 mm
10 8,74 846,12 23 15
STD 9,53 844,55 25 17
XS/20 12,70 838,20 34 26
30 15,88 831,85 43 35
40 17,48 828,65 48 40
36"
900
914,40 mm
10 7,92 898,55 20 12
STD 9,53 895,35 24 16
XS/20 12,70 889,00 32 25
30 15,88 882,65 41 33
40 19,05 876,30 49 42
42"
1050
1066,80 mm
STD 9,53 1047,75 20 14
XS/20 12,70 1041,40 28 21
30 15,88 1034,29 35 28
40 19,05 1028,70 42 36

Pression admissible

La pression admissible est calculée par la relation de Barlow utilisée par les différentes normes tant américaine (ASME B31.1) qu'européenne (EN 13480-3) avec différents coefficients de sécurité.

P = 2S.E.t/(D-2Yt)
avec:
P: pression admissible
S: limite d'élasticité de l'acier réduite d'un facteur défini par les normes
D: diamètre du tube
t: épaisseur du tube
E: coefficient de joint
Y: =0,4 si t<D/6

Lors du choix du type de tube il est nécessaire d'anticiper une perte d'épaisseur possible par corrosion au cours de la vie de l'installation. La norme américaine recommande une surépaisseur minimum de 0,5mm. L'expérience suggère d'adopter une surépaisseur de 3mm.

Les valeurs dans le tableau sont établies pour de l'acier carbone à température ambiante et des surépaisseurs de 0,5 et 3mm pour corrosion.

Correction de la pression admissible pour des tuyau en acierPour d'autres matériaux ou d'autres températures, appliquer le facteur de correction lu sur les graphiques ci-contre.Correction de pression admissible pour des tuyau en acier

Dimensions des tuyaux gaz norme française

DN
mm
DN
in
Diam
ext
mm
Epaiss
mm
Diam
int
mm
 tarif 1 | tarif 3 | tarif 10 | tarif 19
Tube gaz EN 10255 (tarif 1)
8 1/4 13,5 2,0 9,5
10 3/8 17,2 2,0 13,2
15 1/2 21,3 2,3 16,7
20 3/4 26,9 2,3 22,3
25 1 33,7 2,9 27,9
32 1"1/4 42,4 2,9 36,6
40 1"1/2 48,3 2,9 42,5
50 2 60,3 3,2 53,9
60 2"1/4 70,0 3,2 63,6
65 2"1/2 76,1 3,2 69,7
80 3 88,9 3,2 82,5
90 3"1/2 101,6 3,6 94,4
100 4 114,3 3,6 107,1
125 5 139,7 4,5 130,7
Tube gaz EN 10255 (tarif_3)
8 1/4 13,5 2,3 8,9
10 3/8 17,2 2,3 12,6
15 1/2 21,3 2,6 16,1
20 3/4 26,9 2,6 21,7
25 1 33,7 3,2 27,3
32 1"1/4 42,4 3,2 36
40 1"1/2 48,3 3,2 41,9
50 2 60,3 3,6 53,1
60 2"1/4 70,0 3,6 62,8
65 2"1/2 76,1 3,6 68,9
80 3 88,9 4 80,9
90 3"1/2 101,6 4 93,6
100 4 114,3 4,5 105,3
125 5 139,7 4,5 130,7
Tubes gaz EN 10216-1 (tarif 10)
- - 26,9 2,3 22,3
25 - 33,7 2,6 28,5
- - 38,0 2,6 32,8
32 - 42,4 2,6 37,2
- - 44,5 2,6 39,3
40 - 48,3 2,6 43,1
- - 54,0 2,6 48,8
- - 57,0 2,9 51,2
50 - 60,3 2,9 54,5
60 - 70,0 2,9 64,2
65 - 76,1 2,9 70,3
80 - 88,9 3,2 82,5
90 - 101,6 3,6 94,4
100 - 108,0 3,6 100,8
100 - 114,3 3,6 107,1
125 - 133,0 4 125
125 - 139,7 4 131,7
150 - 159,0 4,5 150
150 - 168,3 4,5 159,3
150 - 193,7 5,4 182,9
200 - 219,1 6,3 206,5
200 - 244,5 6,3 231,9
250 - 273,0 6,3 260,4
300 - 323,9 7,1 309,7
350 - 355,6 8 339,6
- - 368,0 8 352
400 - 406,4 8,8 388,8
- - 419,1 10 399,1
Tubes soudés NF A 49-141 (tarif 19)
- - 26,9 2 22,9
- - 30,0 2,3 25,4
- - 33,7 2,3 29,1
- - 38,0 2,6 32,8
- - 42,4 2,6 37,2
- - 44,5 2,6 39,3
- - 48,3 2,6 43,1
- - 54,0 2,6 48,8
- - 57,0 2,9 51,2
- - 60,3 2,9 54,5
- - 70,0 2,9 64,2
- - 76,1 2,9 70,3
- - 88,9 3,2 82,5
- - 101,6 3,6 94,4
- - 108,0 3,6 100,8
- - 114,3 3,6 107,1
- - 133,0 4 125
- - 139,7 4 131,7
- - 159,0 4,5 150
- - 168,3 4,5 159,3


Tubes dits tarif 1
Tubes en acier soudé selon EN 10255, filetable, éprouvé à 50 bars. Pour tout usage courant:
- de -10 à +110°C
- pour pression de service ≤ 16 bars à température ambiante en tube lisse (Pserv ≤10 bars si fileté)
Tubes dits tarif 3
Tubes en acier sans soudure selon EN 10255, filetable, éprouvé à 60 bars. Pour tous usages courants:
- de -10 à +110°C
- pour pression de service ≤ 16 bars à température ambiante en tube lisse (Pserv ≤10 bars si fileté)
Tubes dits tarif 10
Tubes en acier sans soudure laminé à chaud selon EN 10216-1, éprouvé à 60 bars, pour transport de vapeur, de gaz, d'air comprimé, d'eau surchauffée
- de -10 à +300°C
- pour des pressions de service déterminées selon les codes de calcul applicables.
Tubes dits tarif 19
Tubes en acier soudés selon NF A 49-141, éprouvés à 60 bars, pour transport de vapeur, de gaz, d'air comprimé, d'eau surchauffée
- de -10 à +200°C
- pour pression de service ≤ 36 bars à température ambiante ou ≤30 bars à 200°C


Norme ISO 4200

Dans le but d'harmoniser les dimensions des tuyauteries utilisées dans les différents pays, l'organisme international de normalisation ISO à mis sur pied la norme ISO4200. Elle décrit les diamètres et épaisseurs des tubes de DN6 à DN2500 pour 9 classes de pression (de A à I) sur le même principe que les schedules américains. Ainsi dans une même classe de pression, les épaisseurs croissent avec le diamètre.

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