tuyaux_flexibles_metalliques
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TUYAUX FLEXIBLESMETALLIQUES
INTRODUCTION
La technologie moderne exige des systèmes de tuyauterie de haute qualité pour le
transport des fluides et des gaz. C’est pourquoi le flexible métallique trouve son
utilisation dans les industries de la construction, la construction navale,
l’aérospatiale, les industries du froid, le conditionnement d’air, le sanitaire et les
systèmes de chauffage, l’industrie chimique et pétrochimique, les centrales
électriques ainsi que dans les raffineries de pétrole.
Il y a deux types de flexibles : les flexibles onduleux et les flexibles agrafés. Les
flexibles onduleux n’ont pas de joint d’étanchéité tandis que les agrafés sontfabriqués à partir de bandes en acier inoxydable et peuvent être munis d’un joint.
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1.1 Les flexibles onduleux
Ces flexibles sont fabriqués à partir de bandes
en acier inoxydables roulées en forme
cylindrique et soudées bout à bout
longitudinalement pour former un tube.
Ensuite les tubes sont ondulés hydrauliquement
pour les flexibles à ondulations parallèles et
mécaniquement pour les flexibles à ondulations
spiralées.
Ondulations parallèlesLes ondulations sont parallèles entre elles et chaque
ondulation est perpendiculaire à l’axe du flexible.
Ondulations spiraléesLes ondulations décrivent une spirale.
Les ondulations des flexibles peuvent être serrées
ou espacées.
Les flexibles à ondulations parallèles présentent un
avantage par rapport aux flexibles à ondulationsspiralées. Les flexibles à ondulations parallèles ne
sont pas sujets à la torsion par variation de pression
causée par les pulsations et les coups de bélier.
La succession des ondulations fait qu’un tube
ondulé est un flexible. Les ondulations seront
comprimées à l’intérieur de la courbure et étirées à
l’extérieur.
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La flexibilité des tubes ondulés est déterminée parla configuration globale des ondulations, à savoir :
a) HAUTEUR DE L’ONDE : la flexibilité
augmente avec des ondulations plus hautes
b)
DISTANCE ENTRE CHAQUE ONDE : la
flexibilité est proportionnelle au nombre
d’ondulations par unité, c'est-à-dire que la
flexibilité augmente avec le nombre d’ondes
par mètre.
c) EPAISSEUR DE LA PAROI : une paroi plus
mince donne une plus grande souplesse mais
ceci est alors au détriment de la résistance à la
pression.d)
FORME DES ONDULATIONS : la forme
oméga (Ω) donne une plus grande flexibilité
que les formes plus droites (∩)
Pour un flexibles, la résistance totale à la pression
est déterminée par l’épaisseur de la paroi du tube
ondulé et par la tresse qui l’enveloppe. Cette tresse
est souvent en acier inoxydable, parfois en acier
zingué (le nombre de tresses peut varier de 1 à 3).
Le tressage absorbe la force de réaction produite par
la pression maximale dans le flexible ainsi que la
pression d’essai et de rupture.
Les flexibles métalliques ondulés sont utilisés pour
absorber les vibrations, la dilatation des conduites,
les déplacements des points de raccordement sur
machines. Nous indiquons ci-après les types de
déplacements que l’on rencontre fréquemment.
Pour un montage adéquat et un bon
fonctionnement, il faut pouvoir déterminer la
longueur exacte du flexible.
1.2 Mouvements
a) Mouvement latéral ou « offset » :
Ce mouvement s’effectue dans 1 plan seulement
L = Longueur effective du flexible
R = Rayon de courbure du flexible
Y = Déplacement latéral
C = Distance entre point fixe et plan du mouvement
Ce qui donne :
L = xRxY 20
C =22
Y L −
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b) Montage en U avec mouvement vertical
D = Mouvement vertical
L = Longueur effective du flexible
R = Rayon de courbure du flexible
2
B = Demi mouvement par rapport à l’axe
B = Mouvement total
L =∏ (R +2
B)
D = 1,5 R +2 B
c) Montage en U avec mouvement horizontal
L = Longueur active du flexible
R = Rayon de courbure du flexible
B = Mouvement total
D1 et D2 = Mouvements verticaux respectifs
L =∏ (R +
2
B)
D1 = 1,5 R +2
B
D2 = 1,5 R +4
Bη
d) VibrationsLe flexible métallique convient parfaitement pour
absorber les vibrations de haute fréquence et faible
amplitude
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e) Mouvement angulaire
L = Longueur active du flexible
R = Rayon de courbure du flexible
α = Déplacement angulaire
L =180
α η Rx
ou
L = 0,01745 x R x α
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1.3 Flexibles type CRS•
Flexible à ondulations parallèles, serrés en acier inoxydable
•
Exécution lourde
• Matériau : tube ondulé en acier inoxydable AISI 321
tresse en acier inoxydable AISI 321
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1.4 Flexibles type CRH•
Flexible à ondulations parallèles, serrés en acier inoxydable
•
Exécution lourde
•
Matériau : tube ondulé en acier inoxydable AISI 316L
tresse en acier inoxydable AISI 321
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1.5 Flexibles type CRB•
Flexible à ondulations parallèles, serrés en bronze
•
Exécution normale
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1.6 Raccords- Tous les raccords, brides et collets sont livrables en acier, en acier inoxydable et en bronze
- Les raccords sont exécutés avec les types de filetage courants comme BSP, BSPT et NPT. D’autres
types de filetages sont livrables. Nous consulter
- Les brides sont conformes aux normes DIN, ASA ou BS
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1.7. Caractéristiques des flexibles RESISTANCE A LA PRESSION
La résistance à la pression d'un flexible métallique
ondulé est obtenue par l'épaisseur de la paroi du tube
et par la tresse qui, la plupart du temps, est en
acier inoxydable. Le nombre de tresses varie de 1 à 3.
Il serait tout à fait inutile d'augmenter le nombre
de tresses puisque la paroi du tube doit pouvoir
résister à l'augmentation de pression. Les tresses
absorbent la force de réaction produite par la
pression intérieure du flexible. Ceci explique
pourquoi un flexible ne peut jamais être utilisé
pour un mouvement axial, qui en comprimant la
tresse dans le sens de la longueur, aurait pour effet de
la détendre et la rendrait ainsi incapable de remplir
son rôle de résistance à la pression.
TEMPERATURE DE SERVICE MAXIMUM
A) Pour les flexibles:
Acier inoxydable : AISI 304 L +450°C
13
AISI 304 +450°CAISI 316 L +820°C
AISI 321 +820°C
Bronze +300°C
B) Pour la fixation des raccords
braser : jusque 300° C
braser à l'argent : jusque 600°C
souder à l'arc argon (TIG) : jusque 850°C
FACTEUR DE CORRECTION DE LA
PRESSION
a) Pour des températures plus hautes que 20°C, la
pression de service maximale doit être multipliée
par le facteur de correction correspondant :
Exemple : flexible CRS 1 – diam 1/2’’
- pression de service maximale 106 bar à 20°C
- à 400°C la pression de service maximale est de
106 bar x 0,68 = 72 bar
b) Quand le flexible est soumis à des pulsations,
la pression de service maximale doit être réduite
de moitié
Température Matériaux
C Bronze Acier M 131
205075
100125150175200225
250275300325350375
400500550600650700750
800
68122167
212257302347392437
482527572617662707
752932
10221112120212921382
1472
1,000,940,91
0,880,860,830,810,780,75
------
-------
-
1,000,990,98
0,970,960,920,910,870,86
0,830,800,760,740,700,66
0,52------
-
1,000,950,93
0,900,870,830,820,790,77
0,750,730,720,720,710,71
0,700,480,40
----
-
1,000,970,95
0,930,920,880,860,830,81
0,790,770,750,740,720,70
0,680,610,590,580,550,500,45
0,41
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VITESSE D’ECOULEMENT
Les grandes vitesses d'écoulement doivent être
évitées dans un flexible ondulé car les
ondulations peuvent être affectées par des
phénomènes de résonance qui peuvent
provoquer une fatigue précoce du matériau. La
vitesse admise dépend du fluide et de la tresse.
Dans un flexible sans tresse la vitesse maximum
admise est
•
pour les gaz : 30 m/sec• pour les liquides : 15 m/sec
Pour les flexibles avec tresse, la vitesse
maximum admise est:
• pour les gaz: 50 m/sec.
• pour les liquides : 25 m/sec.
Quand un flexible est placé dans une courbe, les
vitesses d'écoulement doivent être réduites de
50% pour une courbe de 90° et de 25 % pour une
courbe de 45°. Si les valeurs admises sont
dépassées, on doit travailler avec un flexible dediamètre supérieur muni d'un fourreau intérieur.
PERTE DE CHARGE
Par rapport à un tuyau en acier lisse, la perte de
charge dans un flexible ondulé est supérieure
d'environ 100 et dans un flexible agrafé elle est
supérieure d'environ 20%.
Ci-contre une graphique de perte de charge
établie avec l'eau comme fluide dans le cas
d'un flexible en acier inoxydable ondulé.
X = litres par minute
Y = perte de charge par mètre linéaire
Pour un débit de 100 litres par minute à travers un
flexible de 11/4', la perte de charge sera de 0,05 kg/cm
2
par mètre linéaire. Pour calculer la perte de charge
totale il faut multiplier Y par la longueur totale du
flexible.
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1.8 Tuyaux métalliques agrafés I. Tuyaux flexibles d’aspiration avec ou sans joint
d’étanchéité type SA ou S
Ce sont des tuyaux métalliques flexibles à simple
agrafage pour l’aspiration des poussières, des
copeaux, pour l’évacuation des fumées etc.
- Tuyau flexible en acier zingué
en acier inox AISI 321
en aluminium
- Joint : caoutchouc jusque 80°C
coton jusque 130°C
fibre de verre jusque 350°C
- Type SA : avec joint
- Type S : sans joint
Equipement standard :
•
raccord en acier ou en acier inoxydable brasé
au flexible
Diamètre en mmRayon minimal
de courbure
en mm
Poidskg/m
Intérieur Extérieur S SA S SA
1319
25
283235
384144
4750
5457
6063
6670
7680
8385
899295
100115
125150175
200225
250300
1723
29
333740
484750
5457
6164
6770
7478
8488
9194
9799
103
108123
134159185
210235
261312
7085
85
105140155
155175175
175195
195210
210230
230230
245245
260290
300315320
330335
350390420
665750
8901090
100120
125
130100225
225250250
250275
275300
300330
330330
350350
380410
430450460
470480
500560600
9501050
12801550
0,210,26
0,35
0,420,470,58
0,700,780,82
0,961,12
1,901,42
1,501,60
1,752,10
2,902,40
2,502,65
2,702,802,90
3,003,80
4,405,409,20
10,7512,10
13,8016,60
0,260,35
0,48
0,580,840,92
1,001,121,27
1,391,55
1,621,74
1,861,94
2,002,65
3,203,60
3,753,90
4,104,254,40
4,505,10
6,108,4011,30
15,0016,30
19,3024,10
• raccord de serrage en acier ou en acier
inoxydable
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Type S Type SA
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DiamètreDiamètre
extérieur
Rayonminimal
decourbure
Pressionde
service
Pression
d’essai
Pressionde
rupture
Poids
pouce mm mm mm bar bar bar kg/m
3/4
11 1/4
1 1/22
2 1/23
3 1/24
56
8
1012
19
2532
3850
6575
90100
125150
200
250300
24
3038
4457
7184
96112
138163
215
266317
200
250250
305350
375455
535635
800900
1140
15201850
30
2821
1818
1613
1111
119
6
54
45
4232
2727
2420
1616
1613,5
9
7,56
120
11284
7272
6452
4444
4436
24
2016
0,87
1,121,54
2,102,80
3,754,50
6,108,50
10,8012,60
18,60
21,6024,70
II. Flexibles de refoulement
Ces tuyaux métalliques flexibles sont à double
agrafage avec joint en fibre de verre serti étanche et
sont utilisés pour le transport de vapeurs, huiles,
résines, goudron, bitume, air comprimé, eau etc.
- Tuyau flexible en acier zingué
en acier inoxydable
- Joint en fibre de verre
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Raccordement
1) embout fileté mâle
au moyen d’un joint serti
• matériau : acier ST 37 ou acier inoxydable
• type de filetage : BSPT ou NPT
Diam A B C D
15 1/2’’ 15 30 53
20 3/4’’ 20 38 63
25 1’’ 25 44 7832 1 1/4’’ 33 50 88
40 1 1/2’’ 40 64 93
50 2’’ 50 73 112
65 2 1/2’’ 66 92 117
80 3’’ 80 109 122
Possibilités de raccordement
• raccord union
• bride fixe en ASA ou en DIN
•
bride folle en ASA ou en DIN
2) Raccord union femelle trois pièces
•
matériau : laiton
•
type de filetage : BSP, BSPT, NPT ou API
Diam A B C D
8 1/4’’ 8 19 25
10 3/8’’ 10 23 31
15 1/2’’ 15 32 32
20 3/4’’ 21 38 43
25 1’’ 26 46 46
32 1 1/4’’ 31 50 50
40 1 1/2’’ 39 67 65
50 2’’ 50 77 70
3) Raccord union mâle trois pièces
•
matériau : laiton
• type de filetage : BSP, BSPT, NPT ou API
Diam A B C D
8 1/4’’ 8 19 26
10 3/8’’ 10 23 31
15 1/2’’ 15 32 32
20 3/4’’ 21 38 43
25 1’’ 26 46 4632 1 1/4’’ 31 50 50
40 1 1/2’’ 39 67 65
50 2’’ 50 77 70
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1.9 Flexibles pour liquides réfrigérants
Usage : ce type de flexible est raccordé directement à des foreuses, scies, fraiseuses, tours, pour permettre la
circulation des huiles de forage et des liquides réfrigérants.
Puisque le flexible est muni intérieurement d’un revêtement synthétique, le fluide transporté s’écoule vers
l’extérieur sous forme d’un jet continu sans turbulence.
Ce mode de construction permet de courber le flexible dans toutes les positions désirées.
Exécution
•
paroi intérieure : matière synthétique lisse•
paroi extérieure : flexible agrafé chromé sans joint
•
raccordement : d’un côté : filet mâle fixe BSP
de l’autre côté : éjecteur cônique
Dimensions
Dia
mètr
e
nom
inal
mm
Raccor
dement
pouce
Dia
mètr
e de
pass
age
Ray
on
mini
mal
de
cour bure
Longueurs (mm)
4 1/8’’ 4 60
2
5
0
3
2
0
4
0
0
5
0
0
4 1/4’’ 4 60
2
5
0
3
2
0
4
0
0
5
0
0
6 3/8’’ 6 80
2
5
0
3
2
0
4
0
0
5
0
0
8 1/2’’ 8 90
3
2
0
4
0
0
5
0
0
6
3
0
6
3
0
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1.10 Instructions de montage des flexiblesmétalliques
Il faut effectuer correctement le stockage et le
montage des flexibles et éviter les erreurs
d'utilisation. Ci-après quelques exemples de
montages corrects et incorrects.
1.
La distance entre les deux points de
raccordement et la longueur exacte du flexible
conditionnent un bon montage. Une longueur
insuffisante du flexible risque d'entraîner une
rupture à l'endroit du raccord.
2.
Il est conseillé de raccorder un flexible à
l'outillage par l'intermédiaire d'une courbe. On
évitera ainsi la rupture à l'emplacement du
raccord.
3. Pour un montage en U horizontal, la partie
supérieure du U doit être supportée par un
rouleau.
4.
Pour un montage en U vertical, le flexible
devra être monté de telle façon que la force de
courbure ne s'exerce pas dans le flexible. La
distance entre les deux points de raccordement
devra être assez grande pour avoir un rayon de
courbure supérieur au minimum admissible.
5.
Dans le cas d'un mouvement latéral de trop
forte amplitude, le flexible sera trop courbé à
l'endroit des raccords et la tresse pourrait se
détériorer; la résistance à la pression ne sera plus assurée. Pour cela il serait préférable de
prendre un montage en U vertical.
6.
Les sens de mouvement du flexible doivent
s'effectuer dans le même plan, sinon des
torsions peuvent se produire.
7.
On doit éviter que la torsion provoque une
rupture du flexible.
8. On fera attention que, pour un mouvement
angulaire, les points de raccordement et le sensdu mouvement soient dans le même plan.
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1.11. Montages spéciaux pour flexibles en acierinoxydable
a) Flexible en L (dog leg)
Ceci est un montage spécial où les deux flexibles
sont montés l'un à l'autre en équerre par
l'intermédiaire d'une courbe de 90°. Les raccords
sont toujours des brides folles ou des raccords
union pour assurer un bon montage sans torsion.
Avec ce montage on peut rattraper les
mouvements ou les vibrations dans deux plans.
Applications moteurs et compresseurs.
b) Flexible à double paroi
Le montage consiste
1) d'un flexible intérieur en acier inoxydable dans
lequel le fluide est transporté et
2) d'un flexible extérieur en acier inoxydable pour
le réchauffement ou le refroidissement par eau,
vapeur, huile ou gaz.Application type : le transport des résines,
matières plastiques, huiles et bitumes.
c) Flexibles chauffés électriquement
Il y a deux types de flexibles
1) Les flexibles pour basses températures jusque
80°C qui sont entourés de bandes électriques
chauffantes et qui sont en même temps munis
d'une isolation électronique et thermique.
2) Pour les températures élevées, les flexibles sont
chauffés par des bandes avec résistances
électriques chauffantes qui doivent être munis
d'une isolation thermique. La température est
réglée par thermostat. On trouve des applications
types dans les procédés de fabrication où
interviennent des fluides pouvant se cristalliser ou
coaguler. On les utilise jusqu'à des températures de
500°C.
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d) Flexibles avec isolation
Les flexibles sont isolés pour éviter les pertes de
chaleur ou pour isoler des fluides froids. Les
flexibles sont isolés par:
fibres de verre
caoutchouc cellulaire
fibres céramiques, ceci pour des
températures élevées.L'isolation peut être recouverte d'une tresse en acier
inoxydable pour éviter la détérioration de l'isolant.
e) Flexibles avec protection extérieure
Les flexibles en acier inoxydable peuvent être
protégés extérieurement par un flexible agrafé type
SA ou S ou en acier inoxydable.
f) Flexibles doublés intérieurement d'un tube en
PTFE
Ceci pour augmenter la résistance chimique. Les
avantages du flexible en acier inoxydable sont
conservés : solidité mécanique, sécurité au feu,
résistance à la corrosion et à l'abrasion.