Novelty Steel fournit des composants de tuyauterie tels que des tuyaux, des extrémités de tuyaux, des raccords de tuyauterie, des vannes, des boulons, des joints d’étanchéité et des supports de tuyauterie.
Pour interconnecter divers équipements de process et d’utilités au sein d’une usine de traitement, on utilise une combinaison de composants de tuyauterie, collectivement désignée sous le nom de système de tuyauterie. Chaque composant possède des caractéristiques distinctes, à la fois avantageuses et désavantageuses, et il est crucial de comprendre leurs forces et leurs faiblesses.
1. Introduction
Un système de tuyauterie est composé de divers éléments, chacun ayant une fonction et des caractéristiques différentes. Les composants essentiels nécessaires pour construire un système de tuyauterie comprennent les éléments suivants.
2. Tuyau
Le tuyau sert de connexion principale entre les différentes pièces d’équipement d’une usine de traitement, agissant comme l’artère principale du système de tuyauterie. Bien qu’il soit le composant apparemment le plus simple, il possède des caractéristiques uniques.
Photo 1 : Tuyau en Acier
- Composition des Matériaux des Tuyaux :
- Dans les usines conçues selon le code ASME B31, les tuyaux métalliques sont typiques.
- Les matériaux métalliques comprennent l’acier au carbone, l’acier inoxydable, le duplex, le cuivre
- Les tuyaux non métalliques comme le PVC, l’époxy renforcé de verre ou le plastique renforcé de verre sont autorisés, chacun avec des caractéristiques uniques.
- Identification et Épaisseur de Paroi :
- Identifié par la taille nominale de tuyau (NPS) en unités impériales américaines ou par le diamètre nominal (DN) en unités métriques.
- L’épaisseur de paroi est spécifiée dans des termes tels que poids standard (STD), extra fort (XS), ou double extra schedule (XXS).
- Les tuyaux en acier au carbone et en acier inoxydable ont des schedules spécifiques avec différentes épaisseurs de paroi.
- Méthodes de Production des Tuyaux en Acier :
- Produits par des méthodes sans soudure, soudés longitudinalement ou soudés en spirale.
- Les tuyaux sans soudure et soudés longitudinalement sont les plus courants.
- Tuyaux sans soudure disponibles jusqu’à 24 pouces ; tuyaux soudés longitudinalement spécifiés pour des tailles supérieures à 16 pouces, mais peuvent être fabriqués dans des tailles plus petites.
- Formation des Tuyaux Sans Soudure :
- Formé en faisant passer une billette solide à travers une barre métallique à température élevée.
- Des rouleaux de calibrage façonnent le diamètre extérieur (D.E.), et la taille de la billette détermine le diamètre intérieur (D.I.).
- Les tuyaux sans soudure ont un facteur de qualité (E) de 1,0.
- Formation des Tuyaux Soudés Longitudinalement :
- Créé en roulant des tôles d’acier chaudes dans une section circulaire.
- Les bords du tuyau sont pressés ensemble et soudés.
- Initialement, les tuyaux soudés longitudinalement ont un facteur de qualité (E) de 0,85.
3. Extrémités de Tuyaux
Les extrémités de tuyaux peuvent être fournies sous plusieurs variations ; ce sont les plus couramment spécifiées dans l’ASME B31.
- Tuyau à Extrémité Lisse :
- Une coupe à un angle de 90° perpendiculaire au diamètre extérieur.
- Peut être préparé à nouveau pour des extrémités filetées ou à souder bout à bout.
- Pas de norme pour l’extrémité lisse en raison de sa géométrie simple.
- Extrémités Filetées :
- Géométrie spécifique dépendant de l’épaisseur de paroi, spécifiée dans l’ASME B1.20.1.
- Nécessite un raccord (coupling) avec des filets correspondants pour se connecter à des longueurs de tuyau droit.
- La conception dimensionnelle du raccord complet est couverte par l’ASME B16.11.
- Les filets internes sont régis par l’ASME B1.20.1, couvrant les dimensions et le jaugeage pour les applications d’usage général.
Photo 2 : Extrémités de Tuyaux Filetées
4. Raccords de Tuyauterie
Les composants de raccordement améliorent la fonctionnalité des tuyaux droits, et il est essentiel que les deux présentent une compatibilité à la fois chimique et mécanique au sein d’un système de tuyauterie. Ces composants de raccordement servent à diverses fins dans le système.
- Changement de direction – Coudes de 90∘ et 45∘
- Changement de direction – Té égal
- Réduction de la taille du tuyau
- Réduction de la taille du tuyau et changement de direction – Té réducteur
- Joint de tuyau – Bride, raccord (coupling), union.
- Joints mécaniques – Brides
Pour les projets adhérant au code ASME B31, les raccords de tuyauterie sont fabriqués selon des dimensions normalisées déterminées par leur taille et leur épaisseur de paroi. Ces dimensions cohérentes jouent un rôle crucial pour permettre à un concepteur de tuyauterie de planifier et d’agencer efficacement le système de tuyauterie.
Photo 3 : Raccords de Tuyauterie
Diverses méthodes de soudage peuvent être utilisées pour connecter ces composants de tuyauterie. Ces méthodes comprennent le soudage bout à bout, le soudage à emboîtement ou l’utilisation d’extrémités filetées. De plus, les connexions peuvent être établies par des brides impliquant des boulons et des joints, ou par des joints mécaniques propriétaires tels que ceux fournis par Victaulic et les extrémités à emboîtement.
5. Vannes
Dans un système de tuyauterie, les vannes se distinguent comme les composants les plus complexes. Contrairement aux tuyaux et raccords, les vannes sont composées de multiples éléments, présentant une gamme diversifiée de matériaux et à la fois des pièces statiques (stationnaires) et dynamiques (mobiles). Servant d’élément crucial au sein d’un système de tuyauterie, les vannes, selon leur conception, possèdent la capacité de transporter des liquides, des gaz, des vapeurs et des boues.
De plus, les vannes jouent un rôle essentiel dans le contrôle du flux de processus, remplissant des fonctions telles que le démarrage, l’arrêt, la régulation et la vérification. Leur importance, tant commerciale que fonctionnelle, est souvent sous-estimée dans une usine de traitement. Les vannes couramment utilisées dans les projets adhérant au code ASME B31 comprennent :
- vannes à passage direct (robinets-vannes)
- vannes à soupape (robinets à soupape)
- clapets anti-retour
- vannes à boisseau sphérique
- vannes à boisseau conique
- vannes papillon
- vannes à pincement ou à membrane
- vannes de régulation
- Soupapes de sûreté.
Chacune d’elles peut être classée davantage en fonction de sa conception et de ses matériaux de construction.
Les vannes peuvent être actionnées manuellement par le personnel ou par une source d’alimentation indépendante, qu’elle soit électrique, pneumatique ou hydraulique, en fonction des besoins et de la disponibilité en énergie. Une vanne, étant un élément multicomposant, incorpore à la fois des pièces dynamiques et statiques et peut être construite à partir de matériaux métalliques ou non métalliques. Les vannes remplissent diverses fonctions, telles que :
- démarrer/arrêter le flux (par exemple, vanne papillon comme vanne d’isolement, comme les robinets-vannes, les vannes à boisseau sphérique ou les vannes à boisseau conique)
- réguler le flux (par exemple, vanne papillon comme vanne d’étranglement ou vanne à soupape)
- empêcher le reflux (clapet anti-retour), et contrôler le flux (vanne de régulation)
Les vannes sélectionnées pour les projets du code ASME B31 sont soumises à de nombreuses normes et spécifications internationales. Ces normes couvrent le type de vanne, la conception, la construction, les composants, les dimensions, les essais et le marquage.
Photo 4 : Vannes de Tuyauterie
6. Boulons et Joints d’étanchéité (fixations et étanchéité)
Il est conseillé d’éviter les chemins de fuite potentiels dans un système de tuyauterie chaque fois que possible. Cependant, il y a des cas où leur présence devient nécessaire à des fins de construction et de maintenance. La réalisation d’un joint étanche est faisable lorsque les matériaux appropriés sont sélectionnés, que la méthode de boulonnage est adéquate, que les procédures nécessaires pour créer un joint étanche sont suivies et que du personnel qualifié est disponible.
Le joint bridé boulonné représente une vulnérabilité potentielle dans un système de tuyauterie, et il est crucial de respecter strictement les limites de conception du type de bride et des matériaux de construction pour prévenir tout dysfonctionnement ou fuite. Bien qu’une connexion à bride offre l’avantage d’un assemblage et d’un démontage plus faciles par rapport à un joint soudé, cet avantage dépend de l’étanchéité du joint mécanique.
Photo 5 : Joints de Tuyauterie
Pour assurer un joint satisfaisant, diverses normes internationales abordent les composants individuels essentiels à un joint boulonné, y compris les brides, les joints et les boulons. Un respect strict de ces normes est nécessaire pour que les concepteurs puissent créer des joints boulonnés garantissant l’intégrité mécanique.
L’obtention d’un joint mécanique étanche impliquant une face de bride, un joint et un boulonnage est réalisable lorsque les domaines suivants et les normes internationales pertinentes sont examinés attentivement :
- Conditions de conception de pression et de température du fluide interne : S’assurer que le joint est conçu pour résister aux conditions de pression et de température du fluide interne telles que spécifiées dans les normes pertinentes.
- Conditions environnementales externes : Tenir compte de l’environnement externe auquel le joint sera exposé et choisir des matériaux et des méthodes capables de résister à ces conditions.
- Conception de la face de bride : Adhérer aux normes appropriées pour la conception de la face de bride afin d’assurer la compatibilité et une étanchéité adéquate.
- Matériau de la bride : Sélectionner les matériaux de bride conformément aux normes internationales, en tenant compte des exigences spécifiques de l’application.
- Type de joint et matériaux de construction : Choisir le type de joint et les matériaux appropriés en fonction du fluide, de la température et des conditions de pression. Suivre les normes pertinentes pour la sélection des joints.
- Matériau des fixations (boulon et écrou) : Se conformer aux normes spécifiant les exigences de matériau pour les boulons et les écrous afin de s’assurer qu’ils répondent aux critères de résistance et de résistance à la corrosion nécessaires.
- Lubrifiant de boulonnage : Utiliser un lubrifiant de boulonnage approprié qui est compatible avec les matériaux utilisés et qui répond aux normes de l’industrie.
- Procédure de boulonnage – tension de couple et séquence de serrage : Suivre les procédures normalisées pour la tension de couple et la séquence de serrage pour obtenir un serrage correct et prévenir les fuites.
- Main-d’œuvre qualifiée : S’assurer que le personnel impliqué dans l’assemblage du joint est qualifié et compétent dans les procédures énoncées par les normes internationales.
En abordant ces aspects et en adhérant aux normes internationales pertinentes, la probabilité d’obtenir un joint mécanique étanche est considérablement augmentée. Cela favorisera l’intégrité et la fiabilité du système de tuyauterie.
7. Supports de Tuyauterie
La sélection précise et rentable des supports pour un système de tuyauterie pose souvent des défis de divers degrés, allant de mineurs à critiques. Il est crucial de faire de la sélection appropriée des supports un objectif primordial tout au long des phases de conception et de construction.
Photo 6 : Supports de Tuyaux
Afin de minimiser ou de prévenir les problèmes de support de tuyauterie, une attention particulière doit être accordée aux considérations de support pendant la phase de conception de l’agencement de la tuyauterie. La connaissance par le concepteur de la tuyauterie des problèmes de support, des pratiques établies, ainsi que des composants de support de tuyauterie disponibles dans le commerce et de leurs applications revêt une importance significative.
Une conception efficace des supports de tuyauterie commence par une conception et un agencement de tuyauterie bien pensés. Il est recommandé d’utiliser la structure environnante pour des points logiques et pratiques de support, d’ancrage, de guidage ou de retenue. La tuyauterie doit être acheminée pour laisser suffisamment d’espace à ces points pour l’utilisation de composants appropriés. Dans le cas de lignes parallèles, à la fois verticales et horizontales, un espacement suffisant doit être maintenu pour accueillir des fixations de tuyaux indépendantes pour chaque ligne.
Des spécifications de support de tuyauterie spécifiques au projet doivent être formulées pour garantir un support adéquat dans toutes les conditions opérationnelles et environnementales, en tenant compte de la pente, de la dilatation, de l’ancrage et de la protection de l’isolation. Une solide compréhension des pratiques standard, des usages de l’industrie, des différents types et fonctions des supports standard disponibles dans le commerce, ainsi que la connaissance de leurs avantages et limitations peuvent grandement contribuer à atteindre les résultats souhaités.
L’investissement financier dans le système de support est généralement éclipsé par la valeur considérablement plus élevée des tuyaux, vannes et raccords qui nécessitent un support. Négliger d’allouer suffisamment de temps à la conception, à l’approvisionnement et à la fabrication des supports peut entraîner des retards coûteux lors du montage et nécessiter l’utilisation de supports temporaires.
8. Conclusion
Ces composants, qu’ils soient sous pression ou non, s’assemblent pour constituer les éléments d’un système de tuyauterie. Malgré les différences de valeur commerciale et de disponibilité entre les différents composants, chacun est d’égale importance pour garantir le fonctionnement sûr et efficace du système de tuyauterie.
