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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
  •  - 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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