Raccordements à bride
Sommaire de la page:
- Classes de pression des brides
- Résistance à la pression
- Types de bride
- Brides à collerette "WELDING NECK"
- Brides à emmancher "SLIP-ON"
- Brides plate tournante "LAP JOINT"
- Brides taraudées "THREADED"
- Brides à emboîtement à souder "SOCKET WELDING"
- Brides porte-orifice
- Bride pleine "BLIND"
- Modes de fabrication
- Matériaux employés
- Types de face de bride
- Faces plates
- Faces surélevées "RF"
- Faces pour joint annulaire "RTJ"
- Usinage de la face de bride
- Types de joints
- Joint plat
- Joint spiralé métalloplastique
- Joint annulaire métallique
- Précautions de montage
- Alignement
- Liaison équipotentielle
- Plus sur le web

- des tuyauteries en elle
- les tuyauteries aux appareils
- et tous les accessoires de tuyauterie (vannes, clapets,...)
Ses avantages principaux sont:
- démontage aisé
- excellente résistance à la pression
Classes de pression des brides
Les brides de raccordement sont essentielles dans la
définition de
la résistance à la pression de l'équipement ou de la tuyauterie. Plus
la pression de service est élevée, plus les brides doivent être
épaisses et le nombre de boulons important.
Différentes classes de
brides sont définies en fonction de leur résistance à la pression.
Dans
la désignation européenne leur nom est composé de "PN" (Pression
Nominale) suivi d'un nombre correspondant approximativement à la
pression maximum
d'utilisation en bar à température ambiante.
Dans la désignation
anglo-saxonne, leur nom est composé d'une valeur de pression en psi ( Pound per Square Inch).
L'usage a simplifié le nom de l'unité de pression et seule l'unité
"pound" notée "lb" ou "lbs" (du latin libra) ou
"#" subsiste. Excepté pour la classe 150, cette valeur
correspond
approximativement à la pression maximum d'utilisation à haute
température (environ 450°C).
Ceci
conduit à ce que la valeur de la classe en pound est environ la moitié
de la valeur de la série en bars, ce qui peut être source de
confusions; par exemple la classe 300# (sous entendu 300 lbs ou psi (21
bars), est équivalente à la série PN50 (50 bars).
Dans les versions les plus récentes des normes américaines le nom des classes ne fait plus directement référence à la pression dans leur nom. Ainsi la classe 150 lbs devient Class 150.
Les tubes et raccordements ont été d'abord standardisés par l'industrie américaine dès les années 1920 par l'ASA (American Standards Associations).
suivant ASME B16.5 EN 1759-1 |
suivant ISO 7005 NF E 29-203 |
suivant EN 1092-1 |
PN2,5 | PN2,5 DN≤4000 |
|
PN6 | PN6 DN≤3600 |
|
PN10 | PN10 DN≤3000 |
|
PN16 | PN16 DN≤2000 |
|
Class 150 | PN20 | |
PN25 | PN25 DN≤1000 |
|
PN40 | PN40 DN≤600 |
|
Class 300 | PN50 | |
PN63 DN≤400 |
||
Class 400 (PN68) ASME seulement |
||
PN100 DN≤350 |
||
Class 600 | PN110 (PN100 NF E 29203) |
|
Class 900 | PN150 | |
PN160 DN≤300 |
||
PN250 DN≤300 |
||
Class 1500 | PN260 (PN250 NF E 29203) |
|
PN320 DN≤250 |
||
PN400 DN≤200 |
||
Class 2500 | PN420 |
La première version de la norme B16.5 qui décrit les
assemblages à bride, fut publiée en
1953 par l'ASA. En 1976 ASA devint ANSI (American National
Standards Institute) puis
en 1982 la révision de cette norme fut confiée à l'ASME (American
Society of Mechanical Engineers). Depuis la première publication en
1953, la norme B16.5 subit différentes révisions connues sous les noms
de ASA B16.5, ANSI B16.5 ou ASME B16.5. Ces normes se sont imposées à
l'Europe à partir de 1945.
En
europe, les brides les plus répendues étaient définies par des normes
DIN 25xx allemandes et BS4504 britaniques. Une transposition pour
l'europe des normes américaines a produit la norme EN 1759-1, de
laquelle
la classe 400 est néanmoins absente. La norme EN
1092-1 décrit des brides typiquement européennes sans équivalent dans
les normes américaines.
La norme ISO 7005, reprise en france par NF
E 29-203, tente une synthèse en reprenant les séries à faible pression
des brides européennes et les classes à pressions élevées des brides
américaines.
Les classes européennes équivalentes aux classes ASME sont souvent désignées par ISO PN xxx pour les distinguer des classes PN sans équivalent ASME. Ceci est particulièrement utile pour éviter toute confusion pour les séries PN100 et PN 250 dont les définitions selon EN 1759-1 et EN 1092-1 sont différentes et non compatibles.
Même si une équivalence existe avec des normes européennes, l'usage persiste de qualifier les brides par:- leur type ou mode d'assemblage avec la tuyauterie, en langue anglaise (welding neck, slip on, ...)
- leur classe de pression en livre (lbs) (150#, 300#)
- leur diamètre en pouces (2", 2"1/2, ...)
Résistance à la pression
La résistance à la pression d'un assemblage à brides dépend de:- son diamètre, son épaisseur et le nombre de boulons utilisés
- la température de travail (plus élevée sera la température, plus faible sera la pression admissible)
- le métal employé et le mode de confection (forgée, moulée, emboutie)


Les courbes ci-dessus sont données à titre d'illustration pour les brides forgées en acier carbone. Se rapporter aux normes pour plus de précision et pour d'autres matériaux.
Types de bride
Brides à collerette "WELDING NECK"
La bride à collerette à souder en
bout a une
forme
destinée à transférer la contrainte au tuyau, pour réduire la
contrainte à la base de la bride. Elle se reconnait à
son collet et sa transition douce de
l'épaisseur de la bride à l'épaisseur de paroi de tuyau. Cette
transition la rend particulièrement résistante aux contraintes
répétées occasionnées par exemple par les dilatations de lignes ou
autres efforts variables. On peut considérer que cet assemblage est
aussi résistant qu'un assemblage de tube bout à bout. Elle est
préférée pour les services sévères sous des
conditions de haute pression, haute ou basse température, et pouvant
fluctuer entre de larges limites.
Brides à emmancher "SLIP-ON"
Brides plate tournante "LAP JOINT"
Elle doit être employée avec un élément de tube muni d'une collerette. La combinaison des deux rend son coût supérieur à une bride à collerette soudée équivalente. La résistance à la pression d'un tel assemblage est équivalent à celle d'une bride "slip on", et sa résistance à la fatigue est très inférieure à celle d'une bride à collerette soudée. Leur usage pour les services sous contrainte sévère doit être évité. Elle est principalement utilisée pour les services nécessitant de fréquents démontages pour inspection ou nettoyage, et où la possibilité de tourner la bride facilite l'alignement. La bride elle-même n'étant pas en contact avec le fluide procédé, elle peut être réalisée en acier carbone mons coûteux, alors que la collerette est réalisée en matériau plus noble.
Brides taraudées "THREADED"
La
bride à visser est un dispositif économique faisant gagner du temps,
utilisé dans différentes applications industrielles. Le
passage est fileté pour s'accorder à un filetage externe sur le tuyau.
Cette bride n'est pas recommandée pour les services générant des
contraintes surtout si celles-ci sont cycliques ou subissant des
variations de température importante.Son principal avantage
est de pouvoir être
assemblée au tuyau sans avoir à souder, la rendant adaptée à
une
utilisation sous très haute pression à température atmosphérique et
dans les zones hautement explosives, où la soudure est dangereuse.
Brides à emboîtement à souder "SOCKET WELDING"
La
bride à emboîtement à souder est conçue pour des applications de petit
diamètre et haute pression à la condition qu'une double soudure interne
et externe soit effectuée. Elle est similaire à la bride à emmancher à
souder en ce qui concerne la fabrication, mais elle est dotée d'une
meilleure résistance à la fatigue, lorsqu'elle est installée avec une
soudure
interne. Contrairement
à la bride à emmancher, l'abrasion de la soudure interne pour obtenir
un aspect lisse, peut être réalisée sans affecter la face de la bride,
et ne demande donc pas de surfaçage ultérieur. Si seule la soudure
externe est effectuée, cette bride doit être réservée aux applications
à faible pression. Elle n'est pas autorisée au delà de la Class 1500
par la norme B16.5.
Brides porte-orifice

Les
brides à prises de pression sont utilisées avec une plaque à orifice
placée entre les deux, pour
mesurer le débit de liquide et de gaz. Comparées à des brides
à collerette à souder en bout ou des
brides à emmancher à souder dont elles reprennent les caractéristiques,
elle sont équipées en plus de trous taraudés, radiaux
dans la bride circulaire pour la connexion de l'indicateur et de
boulons additionnels pour faciliter la séparation des brides pour
l'inspection du diaphragme.
Bride pleine "BLIND"

Modes de fabrication
Les brides peuvent être fabriquées par forgeage ou moulage. Dans les deux cas, une finition par usinage est nécessaire. Les principales différences sont:- le forgeage est plus coûteux à réaliser
- le moulage permet de produire des profils plus complexes
- les brides moulées sont réservées aux applications à faible pression
- les brides forgées utilisent un acier à plus faible teneur en carbone, offrant de meilleures propriétés mécaniques et présentant une meilleure soudabilité.
Matériaux employés
A l'exception des brides tournantes, les brides ont le plus souvent une partie en contact avec le fluide procédé; comme pour le tube, un matériau résistant doit être sélectionné.De plus, le matériau constitutif des brides doit tenir compte des conditions de température du procédé. L'acier carbone ne peut être employé que pour les températures proches de l'ambiante et jusqu'à 400°C environ. Pour des températures supérieures, il est trop ductile, et pour des températures trop basses il est trop fragile.
Les principaux aciers employés pour les brides forgées sont:
Conditions de service | Nuances d'acier pour brides forgées |
---|---|
températures modérées | aciers carbone |
<230°C, PN20 et 50 | SA-181, SA-350 LF6 |
<400°C, PN100 et sup | SA-105 |
basses températures | |
>-46°C | acier calmé SA-350 LF1 |
>-100°C | acier à 3,5% Ni SA-350 LF3 |
cryogénie | aciers inox Cr-Ni 18-8 |
>-268°C | 304, 304L, 316, 316L, 347 |
hautes températures | aciers Cr-Mo |
-30 à 470°C (temporairement 590°C) |
SA-182 F1 |
<620°C | SA-182 F12 |
-30 à 590°C | SA-182 F22 |
-30 à 650°C | SA-182 F5, F9, F91 |
<815°C | aciers inox Cr-Ni 18-8 F304, F316, F347, F321 |
Types de face de bride
Faces plates
Réservé aux services à basse pression, elles ne sont généralement pas utilisées pour des classes supérieures à 150lbs (PN20).Faces surélevées "RF"
- de 1,6 mm pour les tuyauteries Class 300 et moins
- de 6,4 mm pour les tuyauteries Class 600 et plus
Faces pour joint annulaire "RTJ"
Plus complexes à fabriquer que les brides à faces RF, elles sont réservées aux applications à haute pression (>PN100). Elles nécessitent pour la mise en place du joint de pouvoir suffisamment écarter les brides.L'étanchéité est assurée par le contact métal/métal. Le joint peut être de section ovale ou octogonale.
Faces à simple emboîtement "M&F"
Emboîtement large ou étroit
Faces à double emboîtement "T&G"
Usinage de la face de bride
Stock finish
- Les rainures sont faites avec un outil arrondi laissant une empreinte dont le fond est arrondi
- Spiral serrated
- Surface striée par une rainure en forme de spirale réalisé avec un outil pointu laissant une empreinte anguleuse
- Concentric serrated
- Surface striée par des rainures en cercles concentriques
- Smooth finish
- Etat de surface lisse permettant l'utilisation d'un joint plat ou spiralé
- Cold water finish
- Etat de surface poli comme un miroir autorisant une étanchéité par contact métal contre métal.
Types de joints
Si l'étanchéité n'est pas assurée par le contact direct des surfaces métalliques, un joint est inséré entre les brides.Joint plat

Joint spiralé métalloplastique

Joint annulaire métallique

Le métal dont il constitué doit être plus tendre que celui de la bride. Les joints de section octogonale assurent une meilleure étanchéité et peuvent être utilisés aussi bien avec des brides dont la gorge est arrondie qu'avec celles dont la gorge est à fond plat.
Précautions de montage
Alignement
Pour garantir l'étanchéïté de l'assemblage, les brides doivent être convenablement alignées avant la mise en place des boulons. De plus, pour les machines tournantes (pompes, compresseur,...); les efforts que font subir des tuyauteries mal alignées sur le corps de ces machines peuvent induire des déformations et des usures prématurée de certains coposants (garnitures, paliers, ...).
- le parallèlisme des brides
- l'écartement
- le désaxage
La norme ASME 31.3 propose des limites acceptables pour les tuyauteries de procédés.
La norme API 686
Ecartement
Les brides doivent être espacées de la distance juste nécessaire pour glisser le joint.Parallèlisme
La distance séparant les brides est mesurée aux deux extrémités d'un diamètre. L'écart de mesure ne doit pas dépasser 1mm pour 200m de diamètre (ASME 31.3). Une tolérance plus faible encore est requise par l'API pour la connexion aux machines tournantes, à 0,25mm pour les tuyauteries jusqu'à 10" de diamètre et 0,75mm pour les tuyauteries >30".Désaxage
Le désaxage des trous pour le passage des boulons ne doit pas excéder 3mm (ASME). Le boulon doit toujours pouvoir être déplacé librement sans interférence avec la bride.Liaison équipotentielle
Les tuyauteries véhiculant des liquides non conducteurs de l'électricité (hydrocarbures, solvants, ...) peuvent se charger en électricité statique durant leur écoulement et générer des étincelles de décharge.Pour l'éviter, les tronçons de tuyauteries doivent être reliés électriquement entre eux. Ceci peut être assuré par le contact des boulons de maintien des brides, mais la qualité du contact électrique ne peut être garantie; de la peinture, de la graisse ou de la corrosion peuvent parfois empêcher la conduction électrique.
Les tronçons de tuyauterie doivent donc être équipé, pour chaque raccordement par brides, d'un conducteur dédié (une tresse métallique, boulonné à ses extrémités aux deux éléments raccordés.
Plus sur le web
- www.wermac.org
- Un blog en anglais animé par un professionnel de l'industrie chimique et pétrochimique
- Norme EN 1902-1
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- Norme EN 1759-1
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- Norme ISO 7005-1
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- Norme ASME B16.5
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