Pour que les systèmes de tuyauterie soient sûrs, efficaces et durables dans des secteurs comme le pétrole et le gaz, la chimie, la production d’énergie et le traitement de l’eau, les raccords métalliques doivent être de la bonne dimension.
Bien que cela paraisse simple, le dimensionnement des raccords est souvent source d’erreurs en raison des dimensions nominales, des normes différentes et des variations de gamme.
Concepts de base relatifs aux dimensions des tuyaux et des raccords
Compréhension raccord de tuyauterie métallique Le choix des tailles commence par la reconnaissance que la plupart des systèmes de tailles sont nominaux, et non littéraux.
Dimensions nominales et réelles
Les dimensions des tuyaux et des raccords sont généralement désignées par une taille nominale, qui sert d’identifiant standardisé plutôt que de mesure précise. Par exemple, le diamètre extérieur d’un tuyau de « 2 pouces » ne mesure pas exactement 2 pouces. Cette désignation nominale permet d’assurer la cohérence des dimensions, quels que soient les matériaux, l’épaisseur des parois et la pression nominale.
Relation entre les dimensions des tuyaux et des raccords
Les raccords de tuyauterie métallique sont dimensionnés en fonction du diamètre nominal du tuyau, et non de son diamètre réel. Ceci garantit un alignement correct des raccords tels que les coudes, les tés et les réducteurs, quel que soit le diamètre du tuyau, pourvu que le diamètre nominal soit identique.
Systèmes métrique et impérial
À l’échelle mondiale, deux principaux systèmes sont utilisés :
- NPS (diamètre nominal des tuyaux) :Système basé sur le pouce, principalement utilisé en Amérique du Nord
- DN (Diamètre nominal) :Système métrique utilisé internationalement
Bien que les valeurs NPS et DN soient souvent appariées (par exemple, NPS 2 ≈ DN 50), il ne s’agit pas de conversions directes mais d’équivalents standardisés.
Dimensions clés utilisées dans les raccords de tuyauterie métallique
Plusieurs paramètres dimensionnels définissent la manière dont un raccord de tuyauterie se connecte, s’aligne et fonctionne.
Diamètre nominal (NPS / DN)
Le diamètre nominal est la désignation de taille normalisée utilisée pour les tuyaux et les raccords. Il garantit la compatibilité entre les composants même lorsque l’épaisseur de paroi varie.
Diamètre extérieur (DE)
Le diamètre extérieur correspond au diamètre extérieur réel mesuré du tuyau. Pour un diamètre nominal donné, le diamètre extérieur reste constant quelle que soit la norme, ce qui en fait une référence essentielle pour le raccordement, la fabrication et l’alignement.
Diamètre intérieur (DI)
Le diamètre intérieur se calcule comme suit :
DI = DI − (2 × épaisseur de paroi)
Comme l’épaisseur de la paroi varie en fonction du programme, le diamètre intérieur varie également, ce qui affecte directement le débit et la vitesse d’écoulement.
Épaisseur de paroi
La résistance mécanique et la pression admissible d’un tuyau sont déterminées par son épaisseur. Les raccords de tuyauterie doivent avoir une épaisseur égale ou supérieure à celle du tuyau afin de garantir son intégrité structurelle.
Dimensions centre-à-extrémité et face-à-face
Ces dimensions définissent la longueur physique des raccords :
- Du centre vers la fin :Distance entre l’axe du raccord et l’extrémité de la connexion
- Face à face :Distance entre deux faces de raccordement (couramment pour les raccords à brides)
Épaisseur des parois et paramètres des tuyaux
L’épaisseur de la paroi est indiquée par un nombre entier sans dimension appelé « schedule ». Plus la pression nominale est élevée et plus les parois sont épaisses, plus le numéro de « schedule » est élevé.
Programmes de tuyauterie courants
| Calendrier | Application typique |
| École 10 | Systèmes basse pression et résistants à la corrosion |
| Sch 20 | services industriels légers |
| Sch 40 | Tuyauterie industrielle à usage général |
| Sch 80 | Applications à haute pression |
| Sch 160 | Pression et température extrêmes |
Impact sur les raccords
Bien que le diamètre extérieur reste constant, les raccords doivent être fabriqués en fonction de l’épaisseur de paroi du tuyau. Les raccords à souder bout à bout, en particulier, doivent présenter des épaisseurs de paroi compatibles afin de garantir une soudure correcte et une répartition optimale des contraintes.
Explication des tableaux de dimensions standard des tuyaux
Les tableaux de dimensions des tuyaux constituent la base dimensionnelle pour le choix des raccords. Ces tableaux établissent la correspondance entre les dimensions nominales et les épaisseurs de paroi réelles, les diamètres intérieurs et les diamètres extérieurs.
Tableau 1 : Conversion NPS–DN (tailles courantes)
| NPS (pouce) | DN (mm) | Diamètre extérieur (mm) |
| 1/2 | 15 | 21,34 |
| 1 | 25 | 33,40 |
| 2 | 50 | 60,33 |
| 4 | 100 | 114,30 |
| 6 | 150 | 168,28 |
| 8 | 200 | 219,08 |
| 12 | 300 | 323,85 |
| 24 | 600 | 609,60 |
Ce tableau met en évidence une réalité importante : les valeurs DN sont des nombres nominaux arrondis, tandis que les diamètres extérieurs suivent des normes impériales ou métriques précises.
Tableau 2 : Dimensions typiques des barres Schedule 40 et Schedule 80 (Exemple)
| NPS | Calendrier | Épaisseur de paroi (mm) | Diamètre intérieur approximatif (mm) |
| 2 | 40 | 3,91 | 52,5 |
| 2 | 80 | 5,54 | 49,3 |
| 6 | 40 | 7.11 | 154.1 |
| 6 | 80 | 10,97 | 146,3 |
Ces différences illustrent comment le diamètre intérieur diminue significativement avec des épaisseurs plus importantes, même si le diamètre extérieur reste constant.
Raccords de tuyauterie métallique : types et considérations de taille
Coudes (45°, 90° et 180°)
Les coudes sont parmi les raccords les plus utilisés car ils permettent de modifier la direction du flux. Les critères de dimensionnement comprennent le diamètre nominal, le diamètre nominal et le rayon de courbure.
Le rayon de courbure de l’axe des coudes à grand rayon est 1,5 fois supérieur au diamètre du tuyau. Le rayon de courbure des coudes à petit rayon est égal au diamètre nominal du tuyau. Les coudes à grand rayon réduisent les pertes de charge et les turbulences, ce qui les rend préférables pour les systèmes où le débit est critique.
Les coudes doivent correspondre au diamètre extérieur et à l’épaisseur du tuyau pour garantir l’alignement des soudures et la régularité interne.
Tés et croix
Les tés divisent ou combinent les flux. Les tés égaux ont le même diamètre nominal à toutes leurs sorties, tandis que les tés réducteurs ont un diamètre de branchement plus petit.
Le dimensionnement des tés de réduction exige une attention particulière. Le diamètre extérieur de la branche doit correspondre à celui du tuyau correspondant, et les transitions d’épaisseur de paroi doivent être conformes aux normes afin d’éviter les concentrations de contraintes.
Les raccords en croix sont moins courants en raison des problèmes de déséquilibre de flux et de contraintes, mais suivent des principes de dimensionnement similaires.
Réducteurs
Les réducteurs servent à raccorder des tuyaux de diamètres différents. Les réducteurs concentriques sont généralement utilisés sur les lignes verticales et conservent un axe central commun. Afin d’éviter les poches d’air, les réducteurs excentriques sont préférables sur les lignes horizontales et présentent une face plane.
Les réducteurs sont dimensionnés en indiquant d’abord la taille de la grande extrémité, suivie de celle de la petite extrémité, ainsi que le diamètre.
Raccords, unions et bouchons
Les manchons raccordés permettent d’assembler deux tuyaux de même diamètre, tandis que les manchons réducteurs permettent d’assembler des tuyaux de diamètres différents. Les bouchons obturent les extrémités des tuyaux. Le choix de la taille dépend du diamètre nominal du tuyau et du type de raccordement ; les raccords filetés et à souder présentent des exigences dimensionnelles différentes.
Types de connexion et leurs implications en matière de taille
Raccords filetés
Les raccords filetés utilisent des filetages normalisés tels que NPT, BSPP et BSPT. Le diamètre du tuyau, et non le diamètre extérieur du filetage, est appelé diamètre nominal. Une mauvaise identification des normes de filetage est une cause fréquente de fuites et de défaillances d’assemblage.
Raccords à souder bout à bout
Les raccords à souder bout à bout sont dimensionnés en fonction du diamètre extérieur et de l’épaisseur du tuyau. L’angle de chanfrein, la face de fond et l’alignement de l’alésage sont des paramètres dimensionnels critiques définis par les normes.
Raccords à souder par emboîtement
Dans les raccords à souder par emboîtement, on utilise un logement fraisé pour l’insertion du tuyau. La qualité de la soudure dépend du jeu et de la profondeur d’insertion. Ces raccords sont généralement utilisés dans les systèmes à haute pression et de petit diamètre.
Raccordements à brides
Le diamètre nominal du tuyau et la classe de pression déterminent les dimensions des brides. L’entraxe des trous de fixation, les dimensions de la face surélevée et l’épaisseur varient selon la pression nominale. L’alésage de la bride doit être aligné avec le diamètre intérieur du tuyau pour un écoulement optimal.
Normes mondiales de dimensions des raccords de tuyauterie
Les différentes régions utilisent des normes dimensionnelles différentes, mais toutes visent l’interchangeabilité.
Les normes ASME prédominent en Amérique du Nord et dans de nombreux projets internationaux. Les normes ISO fournissent des équivalents métriques utilisés dans le monde entier. Si les normes JIS sont largement utilisées au Japon, les normes DIN sont plus courantes en Europe.
Bien que la compatibilité des diamètres extérieurs permette souvent de mélanger les composants, les séries d’épaisseurs de paroi et les tolérances diffèrent. Les ingénieurs doivent toujours vérifier la compatibilité dimensionnelle et ne pas se fier uniquement aux marquages de taille nominale.
Applications industrielles et gammes de tailles typiques
| Application industrielle | Gamme de tailles typiques | Barème/Évaluation commun | Caractéristiques clés du matériau |
| Pétrole et gaz | 2″–48″ | Sch 40 / 80 / 160 | Acier au carbone à haute résistance, acier allié pour haute pression |
| Traitement chimique | 1″–24″ | Sch 10 / 40 | Acier inoxydable résistant à la corrosion et alliages spéciaux |
| centrales électriques | 2″–36″ | Taille 40 / 80 / XXS | Aciers alliés à haute température et matériaux résistants au fluage |
| Traitement de l’eau | ½″–48″ | Sch 10 / 40 | Large choix de matériaux pour une meilleure résistance à la corrosion et un rapport coût-efficacité optimal |