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Caractéristiques des tuyaux acier

Sommaire de la page:

Historique de la normalisation nord américaine
Normes actuelles
Dimensions des tuyaux ASME
Pression admissible
Dimensions des tuyaux gaz norme française
Norme ISO 4200

Voir aussi ...

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
[bar]
AC
c =
0,5 mm

P serv
[bar]
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
L'unité de pression est identique à l'unité de la limite élastique
Diamètre et épaisseur doivent être dans la même unité.

Pour les tubes de forte épaisseur (D_ext / D_int > 1,7) ont préfèrera la relation de Lame.

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 acier Pour 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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