tuyaux flexibles metalliques

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TUYAUX FLEXIBLES
METALLIQUES
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 sont
fabriqués à partir de bandes en acier inoxydable et peuvent être munis d’un joint.
1
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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 parallèles
Les ondulations sont parallèles entre elles et chaque
ondulation est perpendiculaire à l’axe du flexible.
Ondulations spiralées
Les 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 ondulations
spiralées. 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.
2
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La flexibilité des tubes ondulés est déterminée par
la 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=
20 xRxY
C=
L2 − Y
2
3
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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
B
= Demi mouvement par rapport à l’axe
2
B = Mouvement total
B
)
2
B
D = 1,5 R +
2
L = ∏ (R +
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
B
)
2
B
D1 = 1,5 R +
2
ηB
D2 = 1,5 R +
4
L = ∏ (R +
d) Vibrations
Le flexible métallique convient parfaitement pour
absorber les vibrations de haute fréquence et faible
amplitude
4
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e) Mouvement angulaire
L = Longueur active du flexible
R = Rayon de courbure du flexible
α = Déplacement angulaire
L=
η Rx α
180
ou
L = 0,01745 x R x α
5
__________________________________________________________________________________
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
6
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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
7
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1.5 Flexibles type CRB
•
•
Flexible à ondulations parallèles, serrés en bronze
Exécution normale
8
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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
9
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10
__________________________________________________________________________________
11
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12
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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.
1.7. Caractéristiques des flexibles
Température
C
20
50
75
100
125
150
175
200
225
250
275
300
325
350
375
400
500
550
600
650
700
750
800
68
122
167
212
257
302
347
392
437
482
527
572
617
662
707
752
932
1022
1112
1202
1292
1382
1472
Matériaux
Bronze
Acier
M
131
1,00
0,94
0,91
0,88
0,86
0,83
0,81
0,78
0,75
-
1,00
0,99
0,98
0,97
0,96
0,92
0,91
0,87
0,86
0,83
0,80
0,76
0,74
0,70
0,66
0,52
-
1,00
0,95
0,93
0,90
0,87
0,83
0,82
0,79
0,77
0,75
0,73
0,72
0,72
0,71
0,71
0,70
0,48
0,40
-
1,00
0,97
0,95
0,93
0,92
0,88
0,86
0,83
0,81
0,79
0,77
0,75
0,74
0,72
0,70
0,68
0,61
0,59
0,58
0,55
0,50
0,45
0,41
TEMPERATURE DE SERVICE MAXIMUM
A) Pour les flexibles:
Acier inoxydable :
AISI 304 L +450°C
AISI 304 +450°C
AISI 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
13
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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 de
diamètre 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/cm2
par mètre linéaire. Pour calculer la perte de charge
totale il faut multiplier Y par la longueur totale du
flexible.
14
__________________________________________________________________________________
1.8 Tuyaux métalliques agrafés
Diamètre en mm
Intérieur
13
19
25
28
32
35
38
41
44
47
50
54
57
60
63
66
70
76
80
83
85
89
92
95
100
115
125
150
175
200
225
250
300
Extérieur
17
23
29
33
37
40
48
47
50
54
57
61
64
67
70
74
78
84
88
91
94
97
99
103
108
123
134
159
185
210
235
261
312
Rayon minimal
de courbure
en mm
S
SA
70
100
85
120
85
125
105
130
140
100
225
155
225
155
250
175
250
175
250
175
275
195
275
195
300
210
300
210
330
230
330
230
330
230
350
245
350
245
380
260
410
290
430
300
450
315
460
320
470
330
480
335
500
350
560
390
600
420
950
665
1050
750
1280
890
1550
1090
Poids
kg/m
S
0,21
0,26
0,35
0,42
0,47
0,58
0,70
0,78
0,82
0,96
1,12
1,90
1,42
1,50
1,60
1,75
2,10
2,90
2,40
2,50
2,65
2,70
2,80
2,90
3,00
3,80
4,40
5,40
9,20
10,75
12,10
13,80
16,60
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
• raccord de serrage en acier ou en acier
inoxydable
SA
0,26
0,35
0,48
0,58
0,84
0,92
1,00
1,12
1,27
1,39
1,55
1,62
1,74
1,86
1,94
2,00
2,65
3,20
3,60
3,75
3,90
4,10
4,25
4,40
4,50
5,10
6,10
8,40
11,30
15,00
16,30
19,30
24,10
15
__________________________________________________________________________________
Type S
Type SA
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
Diamètre
pouce
3/4
1
1 1/4
1 1/2
2
2 1/2
3
3 1/2
4
5
6
8
10
12
mm
19
25
32
38
50
65
75
90
100
125
150
200
250
300
Diamètre
extérieur
mm
24
30
38
44
57
71
84
96
112
138
163
215
266
317
Rayon
minimal
de
courbure
mm
200
250
250
305
350
375
455
535
635
800
900
1140
1520
1850
Pression
de
service
Pression
d’essai
Pression
de
rupture
Poids
bar
30
28
21
18
18
16
13
11
11
11
9
6
5
4
bar
45
42
32
27
27
24
20
16
16
16
13,5
9
7,5
6
bar
120
112
84
72
72
64
52
44
44
44
36
24
20
16
kg/m
0,87
1,12
1,54
2,10
2,80
3,75
4,50
6,10
8,50
10,80
12,60
18,60
21,60
24,70
16
__________________________________________________________________________________
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
15
20
25
32
40
50
65
80
A
1/2’’
3/4’’
1’’
1 1/4’’
1 1/2’’
2’’
2 1/2’’
3’’
B
15
20
25
33
40
50
66
80
C
30
38
44
50
64
73
92
109
D
53
63
78
88
93
112
117
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
8
10
15
20
25
32
40
50
A
1/4’’
3/8’’
1/2’’
3/4’’
1’’
1 1/4’’
1 1/2’’
2’’
B
8
10
15
21
26
31
39
50
C
19
23
32
38
46
50
67
77
D
25
31
32
43
46
50
65
70
3) Raccord union mâle trois pièces
• matériau : laiton
• type de filetage : BSP, BSPT, NPT ou API
Diam
8
10
15
20
25
32
40
50
A
1/4’’
3/8’’
1/2’’
3/4’’
1’’
1 1/4’’
1 1/2’’
2’’
B
8
10
15
21
26
31
39
50
C
19
23
32
38
46
50
67
77
D
26
31
32
43
46
50
65
70
17
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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
4
Raccor
dement
pouce
Dia
mètr
e de
pass
age
Ray
on
mini
mal
de
cour
bure
1/8’’
4
60
4
1/4’’
4
60
6
3/8’’
6
80
8
1/2’’
8
90
Longueurs (mm)
2
5
0
2
5
0
2
5
0
3
2
0
3
2
0
3
2
0
3
2
0
4
0
0
4
0
0
4
0
0
4
0
0
5
0
0
5
0
0
5
0
0
5
0
0
6
3
0
6
3
0
18
__________________________________________________________________________________
1.10 Instructions de montage des flexibles
métalliques
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 sens
du mouvement soient dans le même plan.
19
__________________________________________________________________________________
1.11. Montages spéciaux pour flexibles en acier
inoxydable
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
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.
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.
20
__________________________________________________________________________________
d) Flexibles avec isolation
e) Flexibles avec protection extérieure
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.
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.
21