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CONDUITES DE PRESSIONEN MATIERES PLASTIQUES

pour le transport de liquides

91.1 CHOIX DU MATERIAU

1.1.1 Introduction

Dans le secteur des conduites en matires plastiques, les matriaux suivants sont fort utiliss et chacun dans son domainespcifique; savoir: PVC, PVC-C, PE-HD, PP, PP-S, PP-SEL, PVDF, ECTF et ABS. Nous dcrirons de manire approfondiechacun de ces matriaux plastiques, de mme que leurs applications spcifiques.

Une comparaison des caractristiques physiques nous permet dj de faire une premire slection des matriaux.A ce sujet, il faut remarquer que les caractristiques mcaniques des matriaux plastiques dpendent de plusieurs facteursimportants; savoir:- la rsistance aux tempratures- la dure de mise en charge, en raison des caractristiques de fluage- la rsistance la pression- la rsistance aux effets dun produit ou dun environnement corrosif (les eaux uses, les produits chimiques,...)

Etant donn que ces 4 caractristiques sont interdpendantes, la prudence simpose toujours pour valuer les donnes tech-niques disponibles en rapport avec ces caractristiques.

Outre ces critres de base, dautres facteurs peuvent encore tre importants, entre autres:- la rsistance aux intempries- la rsistance aux rayonnements riches en nergie- la convenance aux produits alimentaires- la rsistance au feu- les charges lectrostatiques- la rsistance lusure- la permabilit aux gaz- les normes en matire de scurit- la disponibilit des composants requis- la nature de linstallation: souterraine ou ciel ouvert

Avant daborder les caractristiques spcifiques de chaque matriau plastique, nous examinerons plus en profondeur linflu-ence des principaux critres intervenant dans le choix dune conduite en matire plastique pour le transport de liquides.

1.1.2 Temprature - Rsistance la pression

Indiscutablement, la relation entre la rsistance la pression et la temprature est lun des critres principaux lors du choixdun systme de conduites de pression.Pour le dimensionnement des conduites en matires plastiques, lon se base sur la dfinition exprimentale de la tension tan-gentielle maximale admissible en fonction de la dure dutilisation des tempratures diffrentes.Les graphiques obtenus (voir page suivante) ont t tablis par diffrentes institutions internationales et montrent la tensiontangentielle minimale souhaite laquelle les tuyaux en matires plastiques doivent pouvoir rsister.Le rapport entre lpaisseur, la rsistance la pression du tuyau et la tension tangentielle admissible est valu avec suffi-samment de prcision grce la formule suivante:

(D - s) = p

2 s

o: = tension tangentielle (N/mm2)p = rsistance la pression (N/mm2)D = diamtre extrieur du tuyau (mm)s = paisseur de la paroi du tuyau (mm)

Au moyen de cette formule, les paisseurs des parois ont t standardises pour diffrents diamtres en divers seuils depression: PN (ou ND) 2,5 - 3,2 - 4 - 6 - 10 - 16 - 20 - 25 bars. PN signifie Pression Nominale, ND signifie Nominale Druk.Ces seuils de pression indiquent la rsistance la pression dune srie de tuyaux soumis une temprature de 20C, pourune longvit de 50 ans en cas de transport dun produit neutre tel que leau. Pour dterminer ces seuils de pression, lon sebase sur la tension tangentielle reprise dans les graphiques ci-aprs, corrige par un coefficient de scurit. Ce coefficient estincorpor au calcul afin de tenir compte et parer des charges supplmentaires imprvues qui peuvent survenir dans la pra-tique (pointes de pression, dtrioration de la surface du tuyau, ...).Comme il ressort des graphiques, la tension tangentielle admissible et, par consquent, la rsistance la pression dun tuyauen matire plastique diminuent lorsque la temprature augmente.

1. Conduites de pression en matires plastiques pour le transport de liquides

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PVC PVC-C

PE80 PE100

Ten

sion

tan

gent

ielle

(N

/mm

2 )

Dure sous charge (heures)

11


Les tuyaux en matires plastiques livrs par Vink rpondent aux exigences imposes par les normes internationales, savoir:ISO, DIN, UNI, etc..., en matire de dimensions et de rsistance la pression en fonction de la temprature.

Pour le transport de produits agressifs, un coefficient de scurit doit tre appliqu selon la rsistance chimique du matriauplastique en question.

PP-H PP-R

PVDF ECTFE

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1.1.3 Stabilit chimique

1.1.3.1 Stabilit chimique des matriaux

Le mcanisme des effets chimiques sur les matriaux plastiques diffre fortement de celui qui sopre sur les mtaux. En effet,la structure cristalline fine des mtaux empche la pntration de molcules de gaz ou de liquides dans la matire, ce quiexplique pourquoi les phnomnes de corrosion se produisent la surface.En raison des interstices relativement grands entre les chanes molculaires des matires thermoplastiques, les molculesbeaucoup plus fines des fluides ou des gaz peuvent, selon leurs dimensions, pntrer plus ou moins entre ces chanes pour yformer des gouttelettes microscopiques.

Celles-ci peuvent, dans le cas dune rsistance chimique trop faible de la matire plastique en question, en affecter la structurede plusieurs faons. Ainsi, par exemple, les additifs comme les colorants, les stabilisants, les plastifiants, etc. peuvent tre dis-sous ou bien, il peut se produire une raction chimique qui rompt ou modifie les chanes molculaires ou encore, la matireplastique peut se dissoudre. Le type et le degr de la dgradation cause par voie chimique dpendent dun grand nombre defacteurs. La nature, la concentration et la temprature des produits chimiques prsents sont de premire importance, mais lapression dans les conduites, la charge mcanique, la prsence de lumire naturelle directe, les rayons ultraviolets et les ten-sions lintrieur du matriau peuvent aussi, dans de nombreux cas, jouer un rle trs important.

En raison de la complexit de ces influences, la pratique connat toute une srie de tests de stabilit, tablissant les modifica-tions de volume ou de poids, laffectation des caractristiques mcaniques sous conditions dutilisation, etc.

Lors de lvaluation finale, on distingue gnralement trois degrs :Rsistant: le matriau rsiste aux produits chimiques en question dans une mesure telle, que son emploi est

indiqu.Relativement rsistant : le matriau offre une certaine rsistance aux effets des produits chimiques en question, mais son

emploi requiert une tude de cas; parfois dautres essais simposent. En tout cas, dans de telles applications, la longvit sera rduite.

Non rsistant : lemploi du matriau pour les produits chimiques en question est dconseiller.

1.1.3.2 Stabilit chimique des raccordements

Le collage nest couramment utilis que pour le PVC, le PVC-C et lABS. Pour le PVC, on utilise dans la plupart des cas unecolle ttrahydrofurane (THF), par ex. Tangit , laquelle prsente peu prs la mme stabilit chimique que le PVC.

Comme exceptions, il faut noter:acide sulfurique H2SO4 en concentrations suprieures 70%acide chlorhydrique HCI en concentrations suprieures 25%acide nitrique HNO3 en concentrations suprieures 20%acide fluorhydrique HF toutes concentrations

Pour ces liquides, une colle THF comme le Tangit est relativement rsistante, c..d. que la longvit du collage est rduiteet que par consquent, des fuites peuvent se produire aprs un certain temps. De nombreux tests ont dmontr que la colleDytex, une colle base de chlorure de mthylne, convient bien dans les cas prcits... LABS doit tre coll au moyen dunecolle spciale pour ABS, base de mthylthylctone (MEC). Lemploi dun nettoyant spcial pour lABS est galement requis.

1.1.3.3 Stabilit chimique des joints et membranes

Puisquen pratique, dans toute conduite en matire plastique, on fait galement usage de joints en caoutchouc et de mem-branes, un aperu des caractristiques des matriaux dtanchit les plus courants est certainement sa place ici.


Dnomination Composition Rsistance la tempratureLongue dure C Courte dure C

Caoutchouc naturel Isoprne -30 +90 +120Rsiste seulement aux fluides neutresVieillit assez rapidement

NBR (Perbunan )) Caoutchouc nitrile -30 +90 +130Rsiste bien aux graisses, huiles, essenceRsiste moins bien aux acides oxydants

EPDM (Dutral ) Caoutchouc thylne-propylne -50 +100 +140Rsiste bien la plupart des acides, bases et selsMoins indiqu pour les huiles et les graisses

FPM (Viton ) Caoutchouc fluorlastomre -30 +200 +220Mme champ dapplication que lEPDM, mais convient gnralement pour les huiles et graissesNe rsiste pas aux esters ni aux ctones

CSM (Hypalon ) Polythylne chlorosulfon -40 +100 +140Plus ou moins la mme rsistance que lEPDM

CR (Neoprne ) Caoutchouc poly-2-chlorbutadine -30 +80 +110Rsiste aux acides dilus et aux basesRsistance rduite aux hydrocarbures, esters et ctones

GR/PE Polythylne graphit (dveloppement de FIP) -30 +70 +90Mme stabilit que le Polythylne

PTFE (Teflon ) Polyttrafluorthylne -100 +260 +280Rsiste pratiquement toutes les substances chimiques

PTFE enveloppe Gaine en PTFE sous enveloppe ferme avec -100 +260 +280rembourrage de joint ITC

Une liste dtaille des rsistances chimiques des produits est disponible sur demande.

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1.1.4 Rsistance aux intempries

Du fait de leur excellente rsistance la corrosion, les applications extrieures des matires plastiques ne posent aucun pro-blme au niveau de la rouille, par exemple. Une rserve est cependant mettre en ce qui concerne la rsistance aux rayonssolaires directs (UV).Les conduites en PVC, en PE-HD noir (avec 2 3 % de carbone), en PVDF et en ECTFE sont connues pour leur trs bonnetenue, mme aprs des annes, dans des installations ciel ouvert. Pour le PVC, il faut nanmoins tenir compte dune dco-loration plus ou moins forte et dune lgre diminution de la rsistance aux chocs.Les conduites en PP ncessitent toujours une protection contre les rayons solaires directs. Cela peut notamment se faire parlapport dun revtement (AGRU) ou en prvoyant une isolation supplmentaire du matriau. Toutefois, il est aussi possible deprvenir la corrosion due aux effets des UV ds la conception de la conduite et ce, en augmentant lpaisseur de paroi destuyaux pour compenser la perte prvisible de lpaisseur de paroi. Il faut au moins y ajouter 2 mm.Tout comme le PE, le PP est aussi livrable avec un ajout de noir de carbone. Cette qualit de tuyau rsiste alors trs bien auxultraviolets.Les conduites peuvent, et donc sans ncessit absolue, tre traites avec des peintures base de latex qui adhrent parfaite-ment sur les matires plastiques. Une peinture blanche offre, outre la protection contre les rayons solaires, lavantage de larduction daccumulation de chaleur lintrieur des matriaux. Lors du choix de la peinture, il y a lieu de sassurer de la com-patibilit chimique du matriau vis--vis du solvant contenu dans la peinture.

1.1.5 Rsistance lusure

Sur base de diffrentes expriences, lexcellente rsistance lusure des matires plastiques par rapport aux matriaux tradi-tionnels (bton, acier, ciment dasbeste) a t dmontre plusieurs reprises.De fort bons rsultats ont t obtenus avec, par exemple, le polythylne pour le transport hydraulique de matires solides,dont, entre autres, le carbone et les minerais dans lindustrie minire, le transport de mlanges sable-eau dans les carriresde sable, le transport de mlanges de gypse et dans des travaux de drainage.

La figure ci-dessus donne le rsultat dun test dabrasion, comparant la rsistance lrosion dun tuyau en PE-HD celledun tuyau en acier sous leffet dun mlange sable-eau.Lors des essais, des mlanges respectivement de 7 et 14 % (en poids) de sable quartzite (granulomtrie de 1 2,5 mm) etdeau ont t pomps dans des conduites de diffrents rayons de cintrage.

Conditions des essais:

dimensions du tuyau : 63 x 6 mmvitesse du liquide : 7 m/stemprature : 30C 35Cpression : 1,4 barremplacement du sable mlange 14%: toutes les 45 heures

mlange 7%: toutes les 60 heures.

Le nombre dheures dutilisation avant que le tube ne soit transperc exprime la rsistance labrasion du matriau.La figure qui suit prsente la comparaison entre diffrents matriaux soumis un test quivalent.

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TUYAU EN ACIER

sableRA

YO

N D

E C

INT

RA

GE

TUYAU EN PE-HD

Remarques :

1. Avec un mlange de particules dures jusque 700 g/l, une granulomtrie < 10 mm et une vitesse du fluide en-dessous de 3 m/s, la longvit est acceptable.

2. En gnral, ces tests sont uniquement valables dans le cas de conduites pleines. Dans les autres cas, lusure se concentrera plus dans le fond de la conduite.

3. Pour le transport de matires sches ou abrasives, lemploi des matires plastiques sera plus limit.

1.1.6 Convenance aux produits alimentaires

Dans de nombreux cas, les industries alimentaire et pharmaceutique imposent des conditions toxicologiques particulires auxcomposants des tuyauteries. Et en rgle gnrale, les matriaux PE, PP, PVDF et ECTFE rpondent toujours aux exigencesimposes dans ce domaine. Cependant, contrairement aux PP-H et PP-R, les PP-S et PP-SEL ne conviennent pas aux pro-duits alimentaires.Les tuyaux en PVC sont gnralement fabriqus avec un stabilisateur de Pb; ainsi, une portion extrmement rduite de plombpeut migrer dans la tuyauterie. Un contrle adquat de la production et de la qualit permet de porter cette quantit unniveau totalement ngligeable, autorisant ainsi lusage de ces produits pour la distribution deau potable sans aucun risque.Les conduites de pression en PVC fournies par Vink sont conformes aux prescriptions du Ministre de la Sant Publique.Lorsque les exigences sont encore plus svres, des tuyaux en PVC stabilis ltain peuvent tre livrs.Les raccords et robinets des marques les plus connues sont toujours fabriqus en PVC stabilis ltain.Le PVDF est la matire thermoplastique la plus valable au niveau de la puret du matriau.Les conduites en PVDF de Vink sont ralises en PVDF Solef et prsentent une migration tellement rduite quils convien-nent pour la prparation et le transport deau dminralise trs pure dune rsistance de plus de 18 M.cm. Une documenta-tion dtaille au sujet des tests dextraction et de dgazage peut tre fournie sur demande.Les conduites en PVDF de Vink sont ainsi logiquement utilises dans de trs nombreuses applications dans les secteurs ali-mentaire, pharmaceutique et du traitement de leau.De plus, les tuyaux en matires plastiques prsentent des parois intrieures trs lisses, excluant ainsi toute prolifration debactries. Pour les joints dtanchit et les membranes, le FPM ou le PTFE auront la prfrence.

1.1.7 Charges lectrostatiques

En raison de leur grande rsistance superficielle (1012 1015 ), les matires plastiques connaissent une large applicationcomme isolateurs dans le secteur de llectricit.Par exemple, comme revtements de cbles lectriques, connecteurs ou pour lisolation contre la corrosion lectrochimique.Cette caractristique induit cependant linconvnient de la charge lectrostatique. A partir dune rsistance superficielle 109,la neutralisation des charges (induites par ex. par frottement) na plus lieu, linverse des matriaux grande conductivitlectrique.Lorsquune tension lectrostatique ainsi suscite devient trop grande, des dcharges ont lieu entre les surfaces charge posi-tive et ngative. Ces dcharges, dans certains cas, vont de pair avec un saut dtincelles. Dans les espaces lpreuve dex-plosions ou encore, durant le transport de liquides facilement inflammables ou de gaz, il est donc indispensable de prendre lesprcautions qui savrent tre ncessaires pour viter toute charge lectrostatique.

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Mesures possibles:

- ionisation de lair environnant- augmentation du degr dhumidit de lair (jusqu > 65%)- ligne de mise la terre sur la paroi du tuyau- application de matriaux plastiques conducteurs de llectricit : PVC-EL, PP-SEL,...

Le PP-SEL est un matriau plastique conducteur de llectricit et rsistant aux UV, mais qui ne convient pas au transport deproduits alimentaires ou deau potable, cela de par ladjonction de certains additifs.Pour les applications o la charge lectrostatique pose un grand problme, lindustrie a dvelopp des matriaux plastiquesantistatiques.Cela se fait de 2 faons :1. En mlangeant du graphite la matire plastique; cest le cas du PVC-EL et du PP-SEL. De par cette adjonction de

graphite, ces matriaux seront toujours de couleur noire.2. En pourvoyant les matriaux dune couche conductrice, comme dans le cas du PC, du PMMA et du PVC transparent.

1.1.8 Rsistance au feu

Selon la norme DIN 4102, les matires plastiques se rpartissent dans les classes de rsistance au feu suivantes:- classe B2: matriaux normalement inflammables: PE-HD, PP-H, PP-R- classe B1: matriaux difficilement inflammables: PVC, PVC-C, PP-S, PVDF, ECTFE, PP-SEL.

Ces derniers sont du type autoextinguible, mais la combustion du PVC et du PVC-C dgage des gaz chlors et celle du PVDFdes gaz fluors qui peuvent entraver la lutte contre lincendie.Remarque: le PP-S ne peut tre travaill une temprature suprieure 230C, dfaut de quoi ses proprits ignifugessont altres.

Les conduites plastiques peuvent tre munies de manchons ignifuges lendroit des passages de murs. Le gonflement de lapartie intrieure de ces manchons en cas dincendie, rend la conduite ininflammable et tanche aux gaz de combustion.Certains types de manchons ignifuges se laissent mme encore monter aprs linstallation des tuyauteries.

Tableau: Explicatif des diffrentes normes relatives la rsistance au feu

UnitClasse A1 et A2 IninflammableClasse B1 Difficilement inflammable, autoextinguibleClasse B2 Normalement inflammable, nest pas autoextinguibleClasse B3 Facilement inflammable

Norme UL94Classe V0 Se consume encore durant moins de 10 sec. aprs lextinctionClasse V1 < 30 sec.Classe V2 < 30 sec., goutte en se consumantClasse V3 > 30 sec.

Norme NEN6065Classe 1 Contribue trs faiblement la propagation de la flammeClasse 2 Contribution faibleClasse 3 Contribution moyenneClasse 4 Contribution forteClasse 5 Contribution trs forte

1.1.9 Rayonnement riche en nergie

Les matires thermoplastiques ne sont pas ternellement utilisables dans un environnement riche en rayonnements. Commevaleurs limites, on table sur 6 Mrad pour le PVC et 1 Mrad pour le PE-HD.Les conduites en PE-HD sont utilises depuis trs longtemps dj dans les systmes dvacuation de laboratoires, dinstalla-tions de refroidissement et deaux uses dans les centrales nuclaires. Certaines eaux rejetes contiennent des rayons et .Mme aprs des annes dusage intensif, les conduites en PE-HD ne deviennent pas radioactives et ce, pour autant que lavaleur moyenne des doses de rayons reste infrieure 104 Gray.

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1.1.10 Caractristiques gnrales des matriaux

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Caractristiques Unit Mthode dessai PVC PVC-C PE-HD PE-HD PP-H PP-R PP-S PVDF ECTFE ABS PP-SELPE 80 PE 100 (solef)

PhysiquesDensit 23C kg/dm3 DIN 53479 ~ 1,4 ~ 1,55 ~ 0,95 ~ 0,96 ~ 0,92 ~ 0,91 ~ 0,95 ~ 1,78 ~ 1,68 1.06 1.12

g/cm3 ISO R1183ASTM D792

Mcaniques ( 23C)Rsistance N/mm2 DIN 53455 50 75 24 25 33 21 30 55 31 > 37 29 la traction MPa ISO/R 527

Allongement la % ISO/R 527 40 10 800 600 300 800 - - 200 > 8 25rupture

Rsistance aux chocs kJ/m2 DIN 53453 (23C) pas de pas de pas de pas de pas de pas de pas de pas de pas de ISO 179 rupture rupture rupture rupture rupture rupture rupture rupture rupture - -(tat dessai 2)

Rsistance aux chocs kJ/m2 DIN 53453 2 2 15 17 11 15 11 - - 44 IZOD 4 IZOD lentaille (charpy) ISO 179 (23C)

(tat dessai 2)

Rsistance la flexion N/mm2 DIN 53452 70 120 21 23 43 26 44 94 43 - -M Pa

Module dlasticit N/mm2 DIN 53457 3000 3400 800 1000 1200 800 1200 2000 1700 2100 1000M Pa

Duret shore D DIN 53505 83 - 60 - 63 - 60 - 75 - -

ThermiquesPoint de fusion C microscope- 120-130 - 127-131 128-135 160-165 140-150 158-164 175-178 240 90-106 148Cristalline polariseur

Point de C DIN 53460-B 78 105 67 68-77 90 - 85 147 112 90 80ramollissement Vicat

Temprature de Mini C ISO 306 -10 -10 -30 -10 -10 -10 -40 -75 -40 -10service sans charges Maxi C +60 +90 +70 +100 +100 +100 +140 +170 +60 +100

Conductibilit W/mK DIN 52612 0,16 0,12 0,41 0,40 0,22 0,24 0,22 0,14 0,16 0.20 0.24thermique

Coefficient de mm DIN 52328 0,08 0,07 0,20 0,20 0,16 0,16 0,16 0,12 0,10 0.10 0.15dilatation linaire

Temprature de fusion C - 120-140 165-185 130-140 155-170 150-165 155-170 +/-185 - - -

Electr iquesRsistance DIN 53482 > 1013 - >1014 >1015 >1013 >1013 >1013 >1013 >1015 - 3 x 102superficielle VDE 0303 partie 3

Rsistance mm DIN 53482 > 1015 > 1015 >1018 > 1015 > 1016 > 1016 > 1016 > 5.1014 1015 3.5 . 1016 3 . 102spcifique VDE 0303 partie 3

Limite de rsistivit kV/cm DIN 53481 350 450 700 220-530 800 800 800 100 80 - -VDE0303 partie 2

Constante dilectrique - DIN 53481 3.3 3.4 2.5 2.3 2.3 2.3 9 - - -relative 2.106 Hz VDE 0330 partie 4

Fact. de pertes dilec- - DIN 53483 0.02 - 0.04 0.02 - 0.04 > 5.0 . 10-4 > 5.0 . 10-4 > 5.0 . 10-4 > 5.0 . 10-4 0.03 - - -triques Tan 50 Hz VDE 0303 partie 4

Gnral i tsComportement au feu - DIN 4102 partie 1 B1 B1 B2 B2 B2 B2 B1 B1 - B2 -

UL 94 - VO HB VO

Aptitude au collage - - + + - - - - - - - + -

Temp. de soudage C:- collage bout bout - - - - 200 220 200 220 250 280 - -- soudage emboture - - - - 300 270 270 - 260 - - -


1.1.11 Le PE 80 compar au PE 100

Les dveloppements des processus de polymrisation dans la production du polythylne de haute densit, surtout durant ladernire dcennie, ont rsult en de sensibles amliorations des caractristiques du matriau.

Les caractristiques principales et dterminantes pour une conduite en PE-HD sont:- une extrme longvit- une haute rsistance lentaille- une rsistance suprieure la propagation de fissures- une haute rsistance en milieu agressif

Rsistance la propagation de fissures (RCP = Rapid Crack Propagation): Le phnomne RCP se produit lorsque, dans la structure du plastique, un impact accidentel se propage rapidement sous lac-tion de londe de vibration. Ce phnomne se produit principalement dans les paisseurs de parois plus importantes et debasses tempratures dutilisation.

Dans le cadre de ces dveloppements de la dernire dcennie, on parle surtout de:- 1e gnration de PE-HD- 2e gnration de PE-HD- 3e gnration de PE-HD

Chacune des caractristiques susdites a t amliore fortement (du PE 50/63 -> PE 100).Ces diverses amliorations se sont traduites par un facteur de scurit accru ou par une augmentation de la porte dun pro-jet, c..d. de la pression de service admissible.Ainsi, on a obtenu une diminution de lpaisseur de paroi des tuyaux pour une mme classe de pression.

Afin dviter tout malentendu:- 1e gnration de PE-HD PE MRS63 (= PE 63) ancien PE50- 2e gnration de PE-HD PE MRS80 (= PE 80)- 3e gnration de PE-HD PE MRS100 (= PE 100)

Remarque: MRS = Minimum Required Strenght = Rsistance minimale requise= Rsistance hydrostatique moyenne long terme, diminue dun facteur de scurit

Par rapport la 2e gnration de PE-HD (PE 80), le PE 100 offre les avantages suivants:

Caractristiques Avantages

Une rsistance plus leve aux pressions internes Une paisseur de paroi plus faible suffit, do rduction des cotsde la matire

Une rsistance suprieure la propagation de fissures Une longvit leve, de 50 ans au minimum pour un facteur de scurit de 2,5.

Une plus haute rsistance lentaille Une longvit leve, de 50 ans au minimum pour un facteur de scurit de 2,5.

Le PE 100 peut tre soud avec tous les types de PE-HD actuellement disponibles sur le march, selon les normes DVS.

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1.2 CONCEPTION DE CONDUITES DE PRESSION EN MATIERES PLASTIQUES

1.2.1 Introduction

En guise dintroduction, quelques notions couramment utilises pour la spcification des tuyaux en matires plastiques mri-tent un mot dexplication:

Diamtre extrieur (mm) - D :Gnralement indiqu par D (Du ou OD pour Outside Diameter), il constitue la dimension la plus utilise des tuyaux enmatires plastiques. Lunit est le mm. Le Comit Technique de lOrganisation Internationale de Standardisation (ISO/TC) adfini les diamtres extrieurs des tuyaux en matires plastiques dans la norme ISO R 161. Celle-ci nadmet que destolrances positives.

Diamtre intrieur (mm) - d :Gnralement dsign par d (Di ou ID pour Inside Diameter). Cette indication nest pas standardise. Lunit est le mm.

Diamtre nominal (sans dimension) - DN :Gnralement indiqu par DN (ND ou encore NW). Cest une indication chiffre non dimensionnelle caractrisant les lmentsdune canalisation (tuyaux, raccords, robinets) qui correspondent les uns avec les autres. Pour les conduites de pression enmatires plastiques, le diamtre nominal se rapproche du diamtre intrieur (en mm) des conduites.

Pression nominale (bar) - PN / ND / NP :Gnralement dsigne par PN (ND ou NP pour Nominal Pressure), elle indique la pression de service sous laquelle la con-duite peut tre utilise lors du transport deau 20C. Lunit est exprime en kg/cm (bar).

Epaisseur de paroi - s :Valeur standardise, gnralement dsigne par s (ou encore par e).

Par rapport aux matriaux conventionnels, les conduites en matires plastiques prsentent une surface particulirement lisse.De ce fait, la friction du liquide (gaz) transport sur la paroi intrieure est moindre et par consquent, la perte de pression estrduite. En plus, la pratique a dmontr que laspect lisse des tuyauteries en matires plastiques reste maintenu pendant delongues annes et ce, grce la bonne rsistance labrasion et la rsistance chimique de ces matriaux.Ceci peut mener de diffrentes faons des conomies sur le cot de linstallation. En effet, comme les conduites en matiresplastiques ont une capacit de transport plus leve que celle des conduites en matriaux traditionnels de mme diamtre,des tuyaux plastiques de diamtre infrieur peuvent tre utiliss tout en obtenant une capacit de transport gale perte depression gale.Lorsque le diamtre du tube est maintenu en mme temps quune certaine capacit de transport, la puissance demande lapompe sera moindre du fait des pertes de charges plus faibles.

1.2.2 Perte de pression & dbit

1.2.2.1 Calcul du diamtre du tuyau

Les formules suivantes tablissent la relation entre le diamtre intrieur dun tuyau, le dbit et la vitesse du fluide:

di = 18,8 Q1v

di = 35,7 Q2v

di = diamtre intrieur du tuyau (mm)Q1 = dbit (m

3/h)Q2 = dbit (l/s)v = vitesse du fluide (m/s)

Les valeurs repres pour la vitesse du fluide sont:

v ~ 0,5 - 1,0 m/s pour une conduite daspirationv ~ 1,0 - 3,0 m/s pour une conduite de pression


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1.2.2.2 Dfinition des pertes de pression

Il faut distinguer ici les pertes de pression continues, c..d. celles rsultant de la friction du liquide contre la paroi intrieuredu tube ajoutes celles de la friction des molcules entre elles (la vitesse du liquide ntant pas la mme dans toute la section de la conduite), et les pertes de pression ponctuelles, rsultant dun changement de direction du courant entier oupartiel, par exemple au niveau des raccords, robinets, appareils, etc.La perte de pression dans un systme de conduites peut tre dfinie de la manire suivante:

Ptot = PB + PF + PA + PV

PB = pertes de pression dans les tuyauxPF = pertes de pression dans les raccordsPA = pertes de pression dans les robinetsPV = pertes de pression aux raccordements

1.2.2.3 Pertes de pression dans les tuyaux

Lors du transport de fluides dans des conduites section cylindrique, plusieurs types de courants peuvent se produire.Lessai bien connu dOsborn Reynolds met en vidence que dans le cas de trs faibles dbits, les particules du fluide sedplacent paralllement la paroi selon un courant dit laminaire. Lorsque le dbit augmente, le fluide est constamment misen mouvement de turbulence. Ce type de courant est appel turbulent.Le passage de la phase laminaire la phase turbulente ne dpend pas seulement de la vitesse du liquide, mais galementdu diamtre du passage, de la viscosit et de la densit du fluide. Il est dfini par la valeur Reynolds, qui est une grandeuradimensionnelle tablie par le rapport suivant:

Re = vd = vd v

Re = Valeur Reynolds = densitv = vitesse moyenne du fluide = viscosit absolued = diamtre intrieurv = viscosit cinmatique

Les essais pratiques ont dmontr que le courant est:Laminaire pour RE < 2000Laminaire pour Re > 4000

v = Q = 4QA d2

v = vitesse moyenneQ = dbit en m3/sd = diamtre intrieurA = section en m2

Le calcul des pertes de pression dans des conduites droites se fait, indpendamment de la nature du matriau, sur base dela formule suivante:

p = f l v2 (1)d 2g

l = longueur de la conduite en (m)g = acclration par gravitation 9,81 m/s2

f = facteur de friction, fonction de la valeur Reynolds et de la rugosit relative de la paroi d/k(adimensionnelle).

Pour les courants laminaires, il existe un rapport linaire entre le facteur de friction et la valeur Reynolds, indiqu par le rapport suivant

f = 64 = 64Re vd


Ce rapport transpos la formule (1) permet de calculer la perte de pression en cas de courant laminaire.

p = 32 l v (loi de Poisseuille)d2 g

Dans pratiquement toutes les conduites de pression industrielles, le courant sera cependant turbulent. Dans ce cas, linfluencede la rugosit de la paroi intrieure acquiert une grande importance. Le graphique ci-aprs indique linfluence de la rugosit(K) de la paroi sur le facteur de friction f.

Dans le cas de tuyaux trs lisses, comme ceux en matires plastiques ou en verre, la rugosit de la paroi (K) est tellementinfime (1 7 m) quune bonne ide des pertes de pression est rendue en appliquant le rapport suivant pour le facteur de fric-tion:

f = 0,3164Re

1/4

Par transposition de f dans les quations prcdentes, cela donne la formule de Blaise, valable pour des valeurs Reynoldssitues entre 4.000 et 10.000. Cette formule est reprsente sous forme graphique (voir tableau page suivante) et permet dedfinir les pertes de pression dans les conduites en matires plastiques pour la plupart des applications rencontres dans lapratique. Par la mme occasion, elle offre la possibilit de choisir le diamtre adquat pour une capacit de transport prtablie.

La formule de Colebrook est applicable sans restriction tous les tuyaux et liquides pour des valeurs Re suprieures 4.000.

1 = 2log K + 2,51 f 3,71d Re f

Les valeurs de rugosit absolue K se trouvent dans le tableau ci-dessous.Dans le cas de conduites de petits diamtres (< 110 mm), les joints souds constituent une rsistance de friction suppl-mentaire.Dans une conduite droite avec des distances de raccordement de 5 ou 6 mtres, il faut tenir compte dune perte de pressionsupplmentaire de 3% en cas de soudage bout bout ou de 1 1,5 % en cas de soudage dans lemboture ou dlec-trosoudage, ceci par rapport aux pertes dans une section sans soudure.Pour les diamtres plus grands (> 110 mm), limportance des soudures samenuise rapidement.

Tableau : Rugosit absolue K (mm) de tuyaux en diffrents matriaux

Matriau K (mm)

PVDF (Agru) 0,0002 -/- 0,0004PP / PE 0,001 -/- 0,007PVC 0,005 -/- 0,007Acier sans joints souds 0,05Acier soud (nouveau) 0,05 -/- 0,1Acier soud (ancien) 0,15 -/- 0,2Bton 0,2 -/- 0,3Ciment 0,3 -/- 0,007RFV renforc de fibres de verre 0,03 -/- 0,06

21


courantlaminaire

zone detransition

courantturbulent Facteur de friction f en fonction de la valeur Reynolds et de la rugosit de paroi relative

22


Nomogramme de Blaise

1.2.2.4 Pertes de pression dans les raccords

Dans le cas de courants turbulents, les pertes de pression dans les raccords peuvent tre calcules au moyen de la formulesuivante:

p = v22g

o est le facteur de perte de pression, en fonction de la forme et des dimensions du raccord. Ce facteur a t tabli demanire exprimentale pour une grande gamme de raccords.

Valeur pour les courbes

rd

1 1,5 2 4 6

15 0,03 0,03 0,03 0,03 0,0330 0,07 0,07 0,07 0,07 0,0745 0,14 0,11 0,09 0,08 0,07560 0,19 0,16 0,12 0,10 0,0990 0,21 0,18 0,14 0,11 0,09

Valeur pour les coudes

10 1,5 30 45 60 90

0,013 0,042 0,134 0,236 0,471 1,13

Branchements et adductions sur conduites

Perte de pression dans le branchement p2 = 2 v2 2g

23


Ce tableau indique pour les raccords standards FIP en PVC, la longueur de tuyau droit avec la perte de pres-sion correspondante

Perte de pression dans la conduite droite p1 = 1 v2 2g

Q2 = dbit dviQ = dbit ajout

Valeur pour les branchementsQ2 0 0,2 0,4 0,6 0,8 1,0Q

2 0,96 0,88 0,89 0,96 1,10 1,29 = 901 0,05 -0,08 -0,04 0,07 0,21 0,35 d1 = d22 0,9 0,66 0,47 0,33 0,29 0,35 = 451 0,04 -0,06 -0,04 0,07 0,02 0,33 d1 = d2

Valeur pour les adductions

Q2 0 0,2 0,4 0,6 0,8 1,0Q

2 -1,04 -0,4 0,1 0,47 0,73 0,92 = 901 0,06 -0,18 0,3 0,4 0,5 0,6 d1 = d22 -0,9 -0,37 0 0,22 0,37 0,38 = 451 0,05 -0,17 -0,18 0,05 -0,20 -0,57 d1 = d2

Valeur pour les rductions progressives

= (0,15 ... 0,20) 1 - (A1) 2A2

= 6,5 ... 10

1.2.2.5 Pertes de pression dans les robinets

Afin de pouvoir exprimer la capacit dcoulement dans les robinets, un facteur conventionnel a t imagin. Ce coefficientdcoulement Kv donne le nombre de m3 deau 10C passant durant une heure dans une vanne compltement ouverte etdonnant une chute de pression de 1 bar (105 N/m2).Dautres coefficients dcoulement usuels, dfinis en diffrentes conditions exprimentales ou exprims en dautres unitssont Cv, f, Kv100, Av.Les facteurs de conversion pour les diffrents coefficients dcoulement sont repris dans le tableau ci-dessous.

Le rapport entre la perte de pression et le facteur dcoulement est tabli par lquation suivante:

p = S ( Q )2Kv

S = poids spcifique du liquide transport par rapport celui de leau 15CKv = coefficient dcoulement en m3/heure/barQ = dbit en m3/heurep = perte de pression en bars

24


X Cv Kv Kv100 f Av

Cv 1 0,865 14,28 0,84 24 x 10-6

Kv 1,156 1 16,50 0,96 28 x 10-6

Kv100 0,07 0,06 1 0,068 1,68 x 10-6

f 1,2 1,038 17,13 1 29 x 10-6

Av 41,67 x 103 35,72 x 103 59,52 x 103 34,5 x 103 1

(x = multiplier)

Tableau: Valeur Kv100 des diffrents types de robinets en L/min.

D 16 20 25 32 40 50 63 75 90 110DN 10 15 20 25 32 40 50 65 80 100

Robinet bille VK 80 200 385 770 1100 1750 3400Vanne membrane VM 34 70 135 205 365 460 780 1200 1600Robinet sige inclin VV 47 110 205 375 560 835 1300 1950 2600 3500Filtre RV 24 40 70 103 188 255 410 650 1050 1700

Pour le calcul du coefficient global dcoulement de robinets monts en srie, les formules suivantes sont dapplication:

n robinets monts en srie :

1 = 1 + 1 + 1 + ... + 1 K

2v(total) K

2v(1) K

2v(2) K

2v(3) K

2v(n)

n robinets monts en parallle

Kv(total) = Kv(1) + Kv(2) + Kv(3) + ... + Kv(n)

25


1.2.2.6 Pertes de pression aux raccordements

Un calcul exact est ici impossible faire, du fait que le raccordement et le type de montage sont toujours diffrents (soudage,raccordement par boulons, brides, etc.).Pour plus de scurit, on augmente de 3 5 % la valeur des pertes de charges dj calcule.

26


Diagramme des pertes de pression en fonction du dbit pour plusieurs valeurs Kv100

Perte de pression dans les robinets

Db

it en

l/m

in

Perte de pression

1.2.3 Dilatation

1.2.3.1 Adaptation la dilatation thermique

Comme il apparat, les matires plastiques ont une dilatation thermique sensiblement suprieure celle des mtaux. Lors dela conception des conduites, il est donc indispensable de tenir compte des effets de la dilatation et du retrait.

La dilatation des conduites en matires plastiques est facilement dfinie au moyen de la formule ci-aprs:

= L x x T

L = dilatation (mm) = longueur de la conduite (m) == coefficient de dilatation thermique (mm/mC) T = diffrence de temprature (C)

La diffrence de temprature introduire dpend de la temprature minimale et maximale du fluide, de la tempratureambiante minimale et maximale et de la temprature au moment de linstallation ( la pose).

La dilatation est dfinie par T = T maxi. - T inst.Le retrait est dfini par T = T inst. - T mini.T inst. = temprature du matriel lors de linstallation

Dans certains cas, linfluence de lenvironnement devient importante (par ex. conduites proximit de sources de chaleur).

Afin de compenser la dilatation des conduites en matires plastiques, il peut tre fait usage de fixations rigides, de compensa-teurs de dilatation, de courbes et de lyres.

1.2.3.2 Fixations rigides

Cette mthode est peu applique aux conduites des processus industriels. Elle consiste fixer les conduites de faon ceque les forces axiales rsultant de la dilatation thermique du matriau soient absorbes (ceci est rendu possible par le moduledlasticit relativement peu lev des matires plastiques) sans que les conduites puissent flamber.Cette mthode est certainement dconseille comme solution standard pour les tuyaux extruds, du fait que de fortes ten-sions peuvent se produire dans la paroi, pouvant aller jusqu dpasser la pression et/ou la tension maximale admissibles dumatriau donn, ou encore, produire une fatigue excessive du matriau en cas de fortes variations de la temprature.

27


0.017

0.08

0.10 0.10

0.12

0.16

0.20

0.0220.012

Acier Cu Al PVC ABS ECTFE PVDF PP PE-HDPVC-C PE-LD

PE-MD

mm/mC

1.2.3.3 Compensateurs de dilatation

Les compensateurs de dilatation sont des composants spciaux absorbant le mouvement qui rsulte de la dilatation de la con-duite. Ils sont trs efficaces dans les conduites soumises de frquentes variations de la temprature.Les compensateurs de dilatation sont toujours monts entre deux points dancrage. Via les colliers de guidage, toute dilatationentre les colliers dancrage est guide vers les compensateurs (voir figure ci-dessous).

Les forces axiales dveloppes par la dilatation sur les colliers dancrage sont calcules comme suit:

1. Forces axiales de raction dues la dilatation thermique.Celles-ci se dterminent par la formule:

F = A E

F = force axiale due la dilatation thermique (N)A = section du tuyau = (D2 - d2) (mm2)

4(D = diamtre extrieur)(d = diamtre intrieur)

E = module dlasticit (N/mm2) = coefficient de dilatation thermique (m/mC) = variation de temprature (C)

2. Forces de pression interne dues la pression lintrieur de la conduite. Ici vaut la formule:

F = A1 p

F = force axiale dua la pression interne (N)A1 = section intrieure du tuyau = d2 (mm2)

4p = pression interne dans la conduite (N/mm2)

3. Les compensateurs doivent aussi pouvoir absorber les retraits des systmes de conduites, retraits causs par des tempratures infrieures celles existant lors de linstallation. Cest pourquoi il est souvent ncessaire dinstaller un compensateur comprim au pralable. La longueur de cette prcompression peut tre calcule comme suit:

L* = R T inst. - T miniT maxi - T mini

L* = longueur de prcompression (mm)R = retrait estim (mm)T inst = temprature linstallation (C)T min. = temprature minimale (C)T max. = temprature maximale (C)

Raccordements coulissantsCe type de compensateur comprend un cylindre et un piston dont le mouvement coulissant respectif permet de compenser ladilatation thermique dune conduite.Ces compensateurs prsentent lavantage de permettre un coulement libre (donc de faibles pertes par friction) et dabsorberdes mouvements relativement importants (100 460 mm).Ces compensateurs peuvent galement compenser les torsions des conduites. Ils sont cependant dconseiller lorsquil y a risque de cristallisation ou de sdimentation du fluide transport et, par ailleurs,ne peuvent absorber les mouvements angulaires. Ds lors, un support de guidage appropri est indispensable.Les compensateurs coulissants ncessitent un entretien rgulier et approfondi du fait des joints dtanchit et de guidage.Lors de linstallation, il y a lieu de tenir compte de la temprature ponctuelle pour dfinir la distance de rglage des raccorde-ments coulissants.La plage de la dilatation totale doit tre rpartie sur la dilatation possible (dtermine par = T maxi - T inst.) et le retrait(dtermin par = T inst. - T mini).

28


Tableau: Dimensions en mm pour une voie de dilatation LD = 100 mm

DN Lmaxi Lmini

75 490 39090 180 550 450

200 355 590 610 490 510400 800 610 660 510 560

Remarque: il est galement possible dutiliser des manchons de dilatation ou des manchons dembotement.

Raccordements flexiblesLa dilatation peut galement tre absorbe par linsertion dlments flexibles dans la conduite.

En fonction du type dapplication, on peut faire usage de systmes soufflet ou de tuyaux flexibles.Les compensateurs soufflet comprennent une ou plusieurs vagues dun matriau flexible (en gnral du caoutchouc ou duPTFE).Par rapport aux compensateurs coulissants, les compensateurs soufflet prsentent comme avantages majeurs: dune part,labsence de joints (moins de risques de fuites) et dautre part, le fait de pouvoir absorber tant les dplacements axiaux (lorsde la dilatation ou du retrait des conduites) que les mouvements latraux et/ou angulaires.

29

Raccordement coulissant PE/PP

1. Cylindre

2. Joints

3. Collier de support et de serrage

4. Ecrou de serrage

5. Piston

Compensateur soufflet en PTFE


Voie de dilatationVoie de dilatation

Soudure bout bout

mouvementlatral

Linconvnient dun compensateur soufflet est sa capacit dabsorption latrale assez rduite (+/- 5 50 mm).Pour cette raison, ces compensateurs sont souvent utiliss comme charnires, ce qui leur permet dabsorber des dilatationsplus importantes.

Les compensateurs soufflet en caoutchouc sont trs frquemment utiliss pour labsorption des vibrations dans une con-duite.Labsorption des vibrations produites par des pompes, par ex. au moyen dun compensateur en caoutchouc, est en tout castoujours conseiller.

Tableau: Montage de soufflets de dilatation

Diam. tuyau X1 (cm) X2 (cm)

16 6,5 (1) 12,8 (1)20 8,0 (1) 16,0 (1)25 10,0 20,0

32 12,8 25,540 16,0 32,050 20,0 40,063 25,0 40,575 30,0 60,090 36,0 72,0

110 44,0 88,0125 50,0 100,0140 56,0 112,0160 64,0 128,0180 72,0 144,0200 80,0 160,0225 90,0 180,0

30

Compensateur souflet en caoutchouc


mouvementlatral

mouvement angulaire

mouvementaxial

Pour viter le flambage des tuyaux, il est recommand de respecter les distances maximales prconises entre les colliers deguidage.

Puisque les forces axiales rsultant de la dilatation des tuyauteries plastiques sont relativement faibles, il faut, lors du choixdun compensateur soufflet, tenir compte de la rsistance la compression du compensateur choisi; cette valeur est ren-seigne par le fournisseur.

Le montage dun flexible en caoutchouc entre deux sections du tuyau constitue une faon simple de compenser la dilatationthermique.

Une vrification du rayon de cintrage maximal admissible, de la rsistance aux agents chimiques, la temprature et lapression est videmment indispensable pour un choix adquat du type de flexible.

1.2.3.4 Changements de direction et lyres

Grce la flexibilit des tuyaux en matires plastiques, la dilatation et le retrait thermiques peuvent tre absorbs par lescourbes des installations. Il faut cependant choisir judicieusement les emplacements des colliers et ancrages, afin de rduireau minimum les tensions. Le principe est clairement illustr par le croquis ci-aprs.

Selon la Din 16928, la distance a peut tre calcule au moyen de la formule:

a = c L D

c = facteur du matriauL = dilatation ou retrait (mm)D = diamtre extrieur du tuyau (mm)

31


raccordement du tuyau en caoutchouc

collier de serrage

point dancragepartie de la conduits coulissante

tuyau flexible

Tableau: Valeurs c valables pour une temprature de montage de +/- 20C

Lors de variations thermiques conscutivesMatriau 0C 10C 30C 40C 60C

PVC 30 33 39 42 -PE 16 17 23 28 -PP 23 25 29 31 40

Lors dune variation thermique uniqueMatriau 0C 10C 30C 40C 60C

PVC 25 27 32 32 -PE 12 12 16 17 -PP 18 18 20 20 24

Pour des installations sans pression (ventilation, vacuation), la formule reste valable lorsque c est remplac par c = 0,71 c.2

Pour les branchements de linstallation qui nont pas t bloqus, le tuyau branch doit pouvoir bouger librement sur une mmedistance.

Lorsque linstallation prsente un nombre insuffisant de changements de direction permettant dabsorber les mouvements dedilatation, des lyres peuvent y tre prvues, comme indiqu au croquis ci-dessous.

Ici aussi, a peut tre calcul au moyen de la formule ci-aprs, condition de remplacer L par L .2

Les distances recommandes entre les colliers de fixation (X1 et X2) sont donnes dans le tableau Montage des soufflets dedilatation. Lorsque cette mthode est utilise, il faut surtout sassurer que la conduite nest pas bloque dans le sens de ladilatation. Les forces absorber par les points dancrage sont calcules comme indiqu au paragraphe 1.2.3.3 Compensateursde dilatation.

32


1.2.4 Supports

Les supports sont essentiellement destins soutenir une conduite. Lors du choix du type et des emplacements de colliers, ilfaut non seulement tenir compte des charges statiques (poids propre du tuyau + fluide) mais galement des mouvements dedilatation et de retrait (paragraphe 1.2.3.1 Absorption de la dilatation thermique), ainsi que de la compensation des contrainteshydrauliques issues des changements de sens ou de dclrations abruptes du fluide dans le tuyau.

1.2.4.1 Distance entre supports

Les distances doivent tre dfinies de faon telle que, dans les conditions de travail donnes, dune part, les tensions de flexion et de pression supplmentaires qui se produisent dans un tuyau en cas de flchissement soient limites au minimum,et, dautre part, que le flchissement reste suffisamment rduit pour viter la formation de dpts lendroit de la flexion ou lastagnation du liquide lors de la vidange dune conduite (risque par exemple en cas de gel).

Les colliers ne peuvent en aucun cas introduire une tension ponctuelle supplmentaire un endroit du matriau. Cela sous-entend que le support doit tre adapt la forme des tuyaux.Les bords aigus sont toujours proscrire.

Le flchissement et la distance entre les supports peuvent tre calculs sur base du module dlasticit et dune constante dumatriau, en fonction de la temprature et du temps (voir graphique, page suivante), et via la formule:

f = t P L4

E I

f = flchissement en mmP = charge statique par unit de longueur (poids du tuyau + poids du fluide) exprim en N/mm (**)L = distance entre supports en mmE = module dlasticit en N/mm2 (voir graphique, page suivante)I = moment dinertie en mm4 (*)t = coefficient de flchissement (voir tableau avec symboles, page suivante)

(*) I = (D4 - d4)64

D = diamtre extrieur du tuyau (mm)d = diamtre intrieur du tuyau (mm)

(**) Poids tuyau/m (kg/m)Poids fluide/m = d2 (kg/m)

4 = densit (kg/m3)d = diamtre intrieur du tuyau (m)

33


Le risque de stagnation ou de dpts peut tre vit en donnant ausystme une pente suprieure au flchissement maximal

Tableau

Symbole Dsignation t

Tuyau collier fixe 0,0026

Tuyau support 0,013

Tuyau fix dun ct et support glissant de lautre 0,0054

Tuyau bute axiale dun ct 0,125

34

Module dlasticit en fonction de la temprature (essai de courte dure selon DIN 53457) pour diffrentes conduites en matires plas-tiques valeur T conforme aux normes DIN.

Remarque:Modules dlasticit longue chance 20C (10 annes)PVC 1500 N/mm2 PP 300 N/mm2

PE-HD 200 N/mm2 PVDF 1200 N/mm2


Mod

ule

E

Temprature

Tableau: Distances entre colliers pour tuyaux en PVC - PN 10 -PN 16

Tableau: Distances entre colliers pour tuyaux en PE 80 (PE 100) - PN 10

35

D (mm) Distance entre colliers (cm)20C 30C 40C 50C 60C

16 75 60 * * *20 85 70 50 * *25 90 75 55 * *32 100 85 65 50 *40 110 100 80 60 *50 125 115 95 70 *63 140 130 110 85 5575 150 140 120 95 6090 165 155 135 105 70

110 185 175 155 120 80140 215 205 185 160 110160 225 215 200 170 130225 250 240 225 200 160

D Distance entre colliers (cm)(mm) 20C 30C 40C 50C 60C

16 50 45 45 40 3520 57 55 50 45 4025 65 60 55 55 5032 75 75 65 65 5540 90 85 75 75 6550 105 100 90 85 7563 120 115 105 100 9075 135 130 120 110 10090 150 145 135 125 115

110 165 160 150 145 130125 175 170 160 155 140140 190 185 175 165 150160 205 195 185 175 160200 230 220 210 200 190225 245 235 225 215 205250 260 250 240 230 210280 275 265 255 240 220315 290 280 270 255 235355 310 300 290 275 255400 330 315 305 290 270


Tableau: Distances entre colliers pour tuyaux en PPH - PN 10

Tableau: Distances entre colliers pour tuyaux en PVDF

36

D Distance entre colliers (cm)(mm) 20C 30C 40C 50C 60C 70C 80C

16 65 62 60 57 55 52 5020 70 67 65 62 60 57 5525 80 77 75 72 70 67 6532 95 92 90 87 85 80 7540 110 107 105 100 95 92 8750 125 122 120 115 110 105 10063 145 142 140 135 130 125 12075 155 150 145 140 135 130 12590 165 160 155 150 145 140 135

110 185 180 175 170 160 150 140125 200 195 190 180 170 160 150140 210 205 200 190 180 170 160160 225 220 210 200 190 180 170200 250 240 230 220 210 200 190225 265 255 245 235 225 215 200250 280 270 260 250 240 230 215280 295 285 275 265 255 245 230315 315 305 295 285 270 260 245355 355 325 315 300 285 275 260400 355 345 335 320 305 290 275


Tableau: Distances entre colliers pour tuyaux en ECTFE

Dimensions tuyau Distance maxi entre colliers (cm)(mm) +20C +90C

20 x 1,9 75 5525 x 1,9 80 6032 x 2,4 90 6540 x 2,4 100 7050 x 3,0 110 8063 x 3,0 120 9090 x 4,3 140 105

110 x 5,3 155 120160 x 7,7 190 145

Le support doit tre conu de faon ce que les robinets restent facilement maniables et accessibles pour la maintenance. Encas de forte dilatation thermique, il est conseill de monter des colliers dancrage directement proximit de la vanne, afin deprotger le corps de la vanne contre la charge mcanique produite par la dilatation.Pour les composants de conduites plus lourds, tels que les robinets, les pompes et les appareils de rglage, un support sup-plmentaire doit toujours tre prvu.

Remarques:1. Les distances entre colliers reprises ci-avant sont valables lors du transport dun fluide ayant une densit de 1 g/cm3

(kg/dm3).

2. Pour le calcul des distances entre supports, on a tenu compte dun flchissement maximal entre 2 supports (ou colliers) de L (PE, PP) et L (PVC, PVDF, ECTFE).500 300

3. Avec dautres paliers de pression, pour le PE et le PP, on peut tenir compte des facteurs de correction suivants:PN 3,2 - 25%PN 6 - 9%PN 16 + 7%

4. Dans le cas de fluides possdant une densit comprise entre 1,0 g/cm3 et 1,25 g/cm3, il faut diminuer de 4% la distance entre les colliers

5. Le calcul des distances entre supports de tuyaux en PP-R peut tre bas sur les valeurs du PP-H diminues de 25 %.

37


1.2.4.2 Types de colliers

Colliers dancrage ou points de support fixes

Les points dancrage ou de support fixes sont utiliss pour amortir les forces rsultant de la dilatation ou du retrait thermiqueou encore, de charges hydrauliques en cas de contrainte statique ou dynamique, et pour diriger le mouvement de dilatation.Les contraintes hydrauliques se prsentent aux sections o des changements de direction se produisent et o le diamtre dela conduite se rduit. Il y a donc lieu de soutenir ces endroits en premire instance. Le graphique indique la contraintehydraulique par pression statique dans diffrents raccords.

Rservoirs, appareils, passages de sols et de parois, ... sont les endroits les plus indiqus pour raliser des fixations, mais,bien souvent, plusieurs points dancrages supplmentaires sont prvoir ailleurs sur les conduites.Pour bon nombre de systmes de fixation, il peut tre fait usage de certains lments de connexion, comme par ex. lesbrides. Les ancrages fixs directement sur les tuyaux doivent tre de telle nature quils ne peuvent endommager la paroi dutuyau (manchette en matire plastique dans le collier mtallique, ...).

Les points dancrage doivent tre suffisamment solides pour rsister aux forces rsultant de la dilatation thermique et de lapression intrieure de la conduite.

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Dans le cas dun ancrage fixe, une certaine force est induite; appele CONTRAINTE AU POINT FIXE (Fvp).

Fvp = A.Ec.

A = surface de la paroi du tuyau (mm2)Ec = module de rtraction (N/mm2) = dilatation contre

de par - la dilatation sous leffet des diffrences de tempraturela pression interne du fluide- la gonflement de la conduite

peut tre considr de la manire suivante:- dilatation sous linfluence de la temprature:

= T

= coefficient de dilatation linaire (1/C)T = diffrence maximale entre tempratures (C)

- pression interne du fluide

= (0,1) P (1-2)Ec (da

2- 1)

di2

P = pression de service (bar) = coefficient de rtraction (POISSON: 0,4 pour thermoplastiques)Ec = module de rtraction (N/mm2)da = diamtre extrieur (mm)di = diamtre intrieur (mm)

- gonflement du tuyau

= 0,025 - 0,040

Dans ce cas, un ancrage fixe nest pas automatiquement conseiller du fait du flchissementlocalis de la matire du tuyau.

Dans les installations de conduites fixes, il faut toujours effectuer le contrle relatif aux distances entre supports.On calcule la longueur critique de flambage LKN. Si LKN est infrieur aux distances entre supports reprises dans les tableaux, ilfaut appliquer LKN. Le calcul de LKN tient compte dun coefficient de scurit 2.

LKN = 3,17 JR AR

LKN = longueur critique de flambage (mm)JR = moment dinertie (mm4) = dilatation contre (-)AR = surface de paroi du tuyau (mm2)

A des tempratures plus leves, il y a lieu dencore rduire LKN de 20%.

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Colliers de guidage

Les colliers de guidage sont utiliss comme supports pour les tuyaux soumis des dilatations et des retraits.Ces colliers nautorisent que la dilatation axiale de la conduite. Du fait que ces colliers doivent permettre au tuyau de bouger,ils ne peuvent prsenter des arrtes vives ni enserrer trop fortement les tuyaux.Les systmes mtalliques seront revtus, de prfrence, par une couche de glissement en matire plastique.Quelques types de colliers de guidage sont reprsents ci-aprs.

Un support continu efficace et relativement peu coteux peut tre ralis au moyen de caniveaux de cbles. En plus dunmontage simple, les conduites sont solidement soutenues et larrangement ordonn; autre avantage, les caniveaux peuventtre utiliss pour dautres applications.

Ci-dessous, quelques exemples de supports.

40



41

1.2.5 Coups de blier

Les coups de blier sont produits par londe de pression qui se propage dans la conduite lorsque la vitesse du fluide estbrusquement augmente ou rduite. En cas de ralentissement subit dun liquide, lnergie cintique du fluide en mouvementest transforme en nergie potentielle (ou vice versa en cas dacclration), suscitant une onde de pression (pression positiveet ngative) par linteraction du liquide frein (ou acclr) et llasticit de la paroi du tuyau.

Cette onde de pression se dplace le long de la paroi une vitesse c et fait alternativement gonfler et rtrcir le tuyaujusqu labsorption de toute lnergie prsente et lamortissement de londe de pression.

c = 1

(1 + (D - 2) 1)K s E

c = vitesse de propagation de londe de pression = densitK = module de compressionD = diamtre extrieur du tuyaus = paisseur de paroi du tuyauE = module dlasticit du tuyau

Le changement de pression peut, en ngligeant les pertes dues la friction, tre calcul au moyen de la formule deJoukowsky:

Joukowsky: +/- p = c vg

p = diffrence de pression en m de colonne H2Og = constante de gravit (m/s2)v = modification de la vitesse (m/s)

Laugmentation de pression (pression positive) cause par les coups de blier doit tre additionne la pression statiqueprsente pour tablir la rsistance la pression dune conduite.La baisse de pression (pression ngative) cause par les coups de blier doit tre soustraite de la pression statique pourtablir la rsistance la dpression de la conduite.

Les causes principales de coups de blier sont les suivantes:- ouverture ou fermeture rapide de vannes manuelles ou automatiques- dsamorage soudain dune pompe (par ex. panne de courant)- amorage subit dune pompe surdimensionne- fermeture rapide de clapets de refoulement.

Le risque de coups de blier peut tre limit de plusieurs faons:- rduction de la vitesse dcoulement- dimensionnement correct des conduites et des pompes- ajustement du temps douverture et de fermeture des vannes- montage de rducteurs de coups de blier

Ds quune onde de pression se dclenche, elle provoque dans la conduite un mouvement de va-et-vient du fluide, defrquence rgulire et avec perte progressive de force et de vitesse jusqu sa disparition et ce, de par linertie et la friction.En rgle gnrale, on admet une augmentation maximale de la pression de 50% (lon sen tient souvent 15%) de la pressiontotale dans la conduite avant le coup de blier.

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Exemple:

Pression statique P = 3 barsVitesse du liquide V = 2,5 m/sLongueur de la conduite L = 200 mTemps de fermeture de la vanne T = 2 s

A partir de V = 2,5 - lon tire une ligne horizontale vers L = 200. De l, une perpendiculaire vers T = 2. A cet endroit, la ligne horizontale donneune pointe de pression (surpression) de 13 bars. Le tuyau requis devra donc rsister au moins 13 + 3 = 16 bars.

Vitesse du liquide m/s

Surpressionbars

1.2.6 Vacuum (dpression) - Pression extrieure

Dans certains cas, les conduites de pression sont soumises la dpression (charge de flambage):- placement au fond de leau ou immerges ou sous le niveau du sol- conduites travaillant sous vacuum (applications en dpression)

La surpression critique sous leffet de la charge de flambage peut se calculer via la formule:

Pk = 10 Ec ( s )3

4 (1 - 2) rm

Pk = surpression critique (bar)Ec = module de rtraction (voir tableaux) (N/mm2) = coefficient de Poisson (-)

0,4 pour les thermoplastiquess = paisseur de paroi (mm)rm = rayon moyen du tuyau (mm)

La charge critique de flambage y affrente k peut tre calcule comme suit

k = Pk rms

k = charge critique de flambage (N/mm2)Pk = surpression critique (N/mm2)rm = rayon moyen du tuyau (mm)s = paisseur de paroi du tuyau (mm)

En gnral, lon tient encore compte dun coefficient de scurit de 2 3.

Tableau: Charge de flambage admissible (dpression) pour le PP-H, PP-R et PE80 en bars.Ces valeurs sont valables pour leau.

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SDR41 SDR 33 SDR17,6 SDR 11Srie 20 Srie 16 Srie 8,3 Srie 5PN 2,5 PN 3,2 PN 6 PN 10

C Longvit- PP-H PP-R PE80 PP-H PP-R PE80 PP-H PP-R PE80 PP-H PP-R PE80

20 1 0,080 0,060 0,040 0,170 0,125 0,090 1,11 0,83 0,60 5,15 3,80 2,7510 0,060 0,050 0,035 0,130 0,110 0,070 0,86 0,73 0,47 3,95 3,35 2,2025 0,055 0,050 0,030 0,120 0,110 0,065 0,78 0,70 0,43 3,65 3,25 1,95

30 1 0,070 0,050 0,035 0,150 0,110 0,070 0,96 0,71 0,47 4,45 3,30 2,2010 0,055 0,045 0,030 0,115 0,100 0,060 0,75 0,64 0,39 3,50 2,95 1,8025 0,050 0,045 0,025 0,110 0,095 0,055 0,71 0,61 0,35 3,30 2,85 1,65

40 1 0,060 0,045 0,025 0,130 0,095 0,055 0,83 0,62 0,37 3,85 2,85 1,7010 0,050 0,040 0,020 0,105 0,090 0,050 0,68 0,57 0,32 3,15 2,65 1,5025 0,045 0,040 0,020 0,100 0,085 0,045 0,64 0,55 0,29 2,95 2,55 1,35

50 1 0,050 0,040 0,020 0,110 0,080 0,045 0,73 0,53 0,29 3,40 2,45 1,3510 0,045 0,035 0,015 0,095 0,075 0,040 0,61 0,49 0,25 2,85 2,30 1,1525 0,040 0,035 0,015 0,090 0,075 0,035 0,57 0,48 0,23 2,65 2,20 1,10

60 1 0,045 0,035 0,015 0,100 0,070 0,035 0,64 0,47 0,23 2,95 2,15 1,0510 0,040 0,030 - 0,085 0,065 - 0,55 0,43 - 2,55 2,00 -25 0,035 0,030 - 0,080 0,065 - 0,52 0,42 - 2,40 1,95 -

70 1 0,040 0,030 0,010 0,085 0,060 0,025 0,57 0,41 0,18 2,65 1,90 0,8010 0,035 0,025 - 0,075 0,055 - 0,49 0,37 - 2,25 1,70 -25 0,030 0,025 - 0,070 0,055 - 0,46 0,36 - 2,15 1,65 -

80 1 0,035 0,025 - 0,075 0,050 - 0,50 0,34 - 2,30 1,60 -10 0,030 0,020 - 0,065 0,045 - 0,44 0,31 - 2,00 1,45 -

95 1 0,030 0,020 - 0,065 0,040 - 0,41 0,27 - 1,90 1,25 -10 0,025 0,015 - 0,055 0,035 - 0,35 0,23 - 1,65 1,05 -

1.2.7 Rayon de courbure

A 20C, il faut tenir compte des rayons de courbure minimum admissibles ci-aprs

PVC 300 x Du

PE-HD & PP

Classe de pression PE-HD PP

2,5 50 x Du 75 x Du

3,2 40 x Du 60 x Du

4 30 x Du 45 x Du

6 20 x Du 30 x Du

10 20 x Du 30 x Du

Remarques:Du = diamtre extrieur

A 0C, lon doit augmenter les valeurs donnes avec le facteur 2,5.

1.2.8 Conduites souterraines

Les conduites en matires plastiques se comportent fort bien en cas de mise sous terre. Elles sont en effet insensibles lacorrosion engendre par les courants vagabonds ou encore par lagressivit du sol.La socit Vink vous conseillera, sans engagement de votre part, sur le choix du matriau et de lpaisseur des parois desconduites souterraines.Pour ce faire, vous navez qu nous retourner, dment complt, le formulaire (selon ATV 127) ci-dessous.

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1. Gnralits: Type de travail :Chantier :Demandeur :

2. Tuyaux: Matriau :Diamtre extrieur. (mm) :Diamtre nominal. (mm) :Diamtre intrieur. (mm) :Epaisseur de paroi (mm) :

3. Sol:

4. Installation / donnes de montage:

dans une jete dans un foss ou tranche

- Recouvremant gravier au-dessus tuyau (mini 2 x Du) H = (m)- Largeur de tranche B = (m)- Pente = ()

Zone 1 2 3 4

Catgorie de sol G (1,2,3,4)

Nature du sol (sable, argile, graviers, glaise)

Poids (kN/m3)

Densit Procter (%)

Module E du fond (EB) (N/mm2)


Informations complmentaires:

Point 1 : GnralitsPour faciliter la finalit dun projet

Point 2 : TuyauxLe plus important est le choix du matriau (PVC, PE, PP, ...)Les dimensions des tuyaux sont le plus souvent dj dtermines.

Point 3/4 : Nature du sol + donnes dinstallationIl existe plusieurs catgories de sols selon ATV 127

Lors du calcul du module de dformation du sol, lon tiendra compte des zones suivantes:

E1 = Recouvrement du dessus du tuyau E2 = Type de recouvrement

E3 = Nature du terrain le long du foss E4 = Type de terrain sous la tranche (terrain existant)

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5. Charges:

Terre dchets/immondices

- Hauteur du recouvrement H = (m)

- Poids B = (kN/m3)- Charge superficielle F = (kN/m2)

Charges dues au trafic de surface

AucuneLKW 12SLW 30SLW 60

6. Conditions dutilisation des conduites:

A. Egouttage par gravitation:Temprature de service: T = (C)% passant, si conduite de drainage: AE = (%)

B. Conduite dvacuation sous pression:Temprature de service: T = (C)Pression de service: p = (bar)

Catgorie Charge Angle de Module de dformation EB (N/mm2)

gB friction interne sous diverses densits Proctor (%)

(kN/m3) DPR85 90 92 95 97 100

G1 20 35 2,0 6 9 16 23 40G2 20 30 1,2 3 4 8 11 20G3 20 25 0,8 2 3 5 8 13G4 20 20 0,6 1,5 2 4 6 10


Point 5 : ChargesPar charges sur le tuyau, lon veut dire:- pour un foss: du fond jusquau dessus du tuyau- pour une jete: hauteur de lamoncellement de terre au-dessus du tuyau

Point 6 : Conditions dutilisation- pour chaque application, bien spcifier les conditions dutilisation exactes!

1.2.9 Mise en service des conduites

Lors de la mise en service de conduites de pression en matires plastiques, il faut tenir compte des directives gnrales de laDIN 4279. A temprature ambiante, les rgles suivantes sont dapplication:

PN < 10 bars test de pression 1,5 x PNPN > 10 bars test de pression PN + 5 bars

Le test de pression est effectu durant au moins une heure.Durant le test de pression, il faut toujours tenir compte dun refoulement de pression du fait de llasticit du matriau plastique et/ou des influences de la temprature.

0,5 bar/heure pour le PVC0,8 bar/heure pour le PP et le PVDF0,1 bar/5 min. pour le PE-HD

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1.3 PRESCRIPTIONS DE MONTAGE

1.3.1 Introduction

Dans les constructions en matires plastiques, il peut se prsenter que certaines techniques de montage ne soient pasidales, voire mme impossibles appliquer, soit par manque de place ou encore de par la complexit de la structure parexemple. Le choix entre les techniques de collage et de soudage ou les raccordements mcaniques varie donc dun cas lautre.La rsistance mcanique du raccordement, la rsistance aux variations de la temprature, la rsistance aux produits chi-miques agressifs, etc. ont un impact sur le choix de la technique retenir.

Le choix de la technique de montage dpend:- des impositions en matire de construction- de la rsistance souhaite des raccordements- du type de matire plastique retenu- de la disponibilit des appareillages adquats- des conditions dutilisation- du prix de revient des raccordements

1.3.2 Le collage

Un collage nest possible quentre matriaux plastiques polaires, comme le PVC, le PVC-C et lABS. Mme si la technique decollage est simple, il faut nanmoins tenir compte de certains facteurs essentiels.

Choix de la colle- En fonction des tolrances dimensionnelles du raccordement.

La colle Tangit est une colle de bourrage qui permet de raliser de bonnes connexions prsentant au dpart un jeu dimen-sionnel pouvant aller jusqu 0,8 mm entre le tuyau et le raccord. Mme dans un raccord press qui ne prsente quau minimum 0,2 mm de jeu, elle donne une connexion parfaite.Pour les applications o lcart est encore infrieur, lutilisation de la colle Dytex (*) est indique.

- En fonction de la rsistance chimiqueLa colle Tangit convient pour pratiquement tous les produits convenant au PVC, lexception de certaines concentrationsdacides.Pour celles-ci, la colle Dytex doit tre utilise; savoir: H2SO4 concentrations > 70%

HCl concentrations. > 25%HNO3 concentrations. > 20 %HF tous les concentrations

Prparation du tuyau et du raccordScier les tuyaux perpendiculairement et biseauter les extrmits selon le schma repris la page suivante. Bien nettoyer lessurfaces encoller et ce, en utilisant le nettoyant Tangit ou de lalcool brler sur un chiffon ou du papier non pelucheux,non abrasif ou color.

Procdure de collage

Collage avec Tangit

Tangit est fourni prt lemploi et ne peut tre dilu. Bien remuer. Appliquer la colle au moyen dune brosse ou dun pinceau,dabord sur le raccord dans le sens radial puis sur lextrmit du tuyau dans le sens axial. Lapplication doit tre consquenteet rgulire et doit se faire endans les 45 secondes afin dviter un schage prmatur de la surface encolle. Lors du traite-ment de diamtres suprieurs 75 mm, lopration devra, de ce fait, tre effectue par 2 personnes en mme temps.

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d L Sm

16 14 1.520 16 1.525 19 3.032 22 3.040 26 3.050 31 3.063 38 5.075 44 5.090 51 5.0

110 61 5.0125 69 5.0140 76 5.0160 86 5.0180 96 5.0200 106 5.0225 119 5.0250 131 5.0

Emboter les deux pices lune dans lautre immdiatement aprs lapplication de la colle et sans tourner les lments encol-ls. Enlever tout de suite la colle superflue au moyen de papier-crpe et nutiliser aucun nettoyant pour cette opration.Aucune charge mcanique ne peut tre exerce sur le raccordement durant environ les 10 minutes suivantes.Temps de schage : voir tableau ci-dessous.

Collage avec Dytex

Enduire les surfaces coller (extrmit du tuyau + face intrieure du manchon) de diluant Dytex, jusqu ce quelles deviennent molles (tester au moyen de longle). Appliquer la colle Dytex dans le sens axial et laisser scher pendant 30secondes. Si durant le test prcdant le collage, il sest avr que le tuyau et le raccord ne serraient pas suffisamment, 2 ou 3couches de colle Dytex peuvent tre appliques.Avant dajouter une couche supplmentaire, il faut que la couche prcdente soit sche (attendre au moins 30 secondes).Aprs application et schage de la colle, enduire nouveau les deux surfaces de diluant Dytex pour les ramollir et ensuite, yapposer une nouvelle couche de colle.Emboter le tuyau et le raccord lun dans lautre et sans les tourner. Une rsistance trs nette doit se faire sentir. Sur le borddu raccord, une bavure uniforme de colle doit se former. Cet excdent de colle devra tre soigneusement enlev.

Temps de schage

Temprature Diamtre Temps de schage durant lequel Pause Pause avantambiante extrieur mm un ajustement est possible avant montage mise en service

suprieure 25C jusqu 63 1/2 minute 10 minutes par 1 bar : 1/4 heure partir de 75 1 minute 15 minutes par 1 bar :1/2 heure

entre 10-25C jusqu 63 1 minute 20 minutes par 1 bar : 1/2 heure partir de 75 2 minutes 30 minutes par 1 bar : 1 heure

infrieure 10C jusqu 63 2.5 minutes 60 minutes par 1 bar : 1 heure partir de 75 5 minutes 90 minutes par 1 bar : 2 heure

En cas durgence (rparation), les valeurs du tableau ci-dessus peuvent tre diminues, toutefois en acceptant un risque plus grand.En cas dassemblage sous pression, au 1/4 des valeurs mentionnes ci-dessus.Pour un jeu de 0-0,3 mm, la 1/2 des valeurs mentionnes ci-dessus.Pour un jeu suprieur 0,3 mm, les valeurs du tableau restent dapplication.

48


Quantit requise de colle et nettoyant Quantit requise de colle, de diluant et de nettoyant Dytex

Tangit en kg, pour 100 collages en kg, pour 100 collagesDiam. du tuyau colle nettoyant colle diluant nettoyant

16 0.35 0.1020 0.3 0.1525 0.4 0.2032 0.5 0.3540 0.7 0.4550 0.9 0.6063 1.3 0.75 1.1 1.1 0.7575 1.8 0.80 1.5 1.5 0.8090 2.4 0.90 2.1 2.2 0.90

110 3.3 1.20 2.9 3.5 1.20125 3.8 1.40 3.4 4.4 1.40140 4.8 1.80 4.5 6.1 1.80160 6.8 2.80 7.2 10.0 2.60180 7.9 3.90200 9.1 5.30225 11.5 7.40250 12.8 8.20

En-dessous de 10C, le collage est dconseiller en raison du ralentissement de la raction de polymrisation basse tem-prature.Temps de schage: voir tableau la page prcdente.

Remarques gnrales- pinceaux, brosses et autres outils peuvent tre nettoys avec un diluant ou un dgraissant.- aprs utilisation, les rcipients de colle, dgraissant et diluant doivent immdiatement tre referms pour viter toute

vaporation des solvants.- linhalation des vapeurs de solvants est nocive et doit par consquent tre vite dans la mesure du possible. Conformment

aux prescriptions de scurit en la matire, les travaux de collage doivent se faire dans des espaces ventils.

Dimensions recommandes des brosses et pinceaux

Pour tuyau de D Pinceau / brosse

6 - 16 mm > 3 mm20 - 25 mm > 10 mm32 - 63 mm > 20 mm75 - 250 mm 30 x 5 mm

50 x 10 mmou > 30 40 mm

Remarque :Des informations en matire de scurit concernant Tangit et Dytex (colles et nettoyants) sont disponibles sur demande.

1.3.3 Le soudage

1.3.3.1 Introduction

Le soudage est la technique de raccordement la plus courante pour les conduites en PE-HD, PP, PVDF et ECTFE. En cas desoudage, il y a lieu de tenir compte de trois paramtres importants:

la tempraturela dure de chaque oprationla pression

Pour le montage des conduites de pression, les techniques de soudage les plus utilises sont:le soudage bout boutle soudage dans lemboturellectrosoudage

Le principe du soudage des matriaux plastiques repose sur une relation chaleur-pression. La chaleur est ncessaire pourrendre le matriau suffisamment plastique et la pression, pour permettre le soudage par fusion des surfaces rchauffes.

49


1.3.3.2 Le soudage bout bout

Le soudage bout bout est la technique de soudage la plus utilise pour les conduites en PE, PP, PVDF et ECTFE. Leprincipe de cette technique de soudage repose sur le rchauffage dune extrmit du tuyau et/ou du raccord (qui dans ce casont le mme diamtre) sur un lment chauffant plat. Par ce procd de rchauffage, les faces souder du tuyau et du rac-cord deviennent plastiques et par la pression avec laquelle ces surfaces sont appliques sur llment chauffant, se cre unbourrelet de soudage. Aprs un certain temps, les deux pices souder sont retires de llment chauffant et leurs faces souder sont appliques sous pression lune contre lautre, ce qui engendre le soudage durant le refroidissement.Lon atteint un facteur de soudage de 80 100 % sur une soudure bien effectue. Pour obtenir un facteur de soudage lev,les facteurs suivants sont dterminants:

- des surfaces souder nettes et sadaptant parfaitement- la temprature de soudage- la pression de prchauffage- le temps de chauffage- le temps de transition- la pression de soudage- le temps de refroidissement

Instructions pour le soudage bout bout- Installer la machine souder et monter les clames de serrage des tuyaux et/ou raccords pour le diamtre requis.- Ajuster la temprature de soudage adquate de llment chauffant.- Serrer les tuyaux et/ou raccords dans la machine et aligner ceux-ci dans le mme axe.- Amener la fraiseuse de la machine entre les extrmits souder et fraiser uniformment sous une lgre pression.- Dgager la fraiseuse et vrifier si les extrmits sajustent parfaitement. Au besoin, rpter lopration jusqu obtenir une

fente maximale de 0,5 mm.- Nettoyer la surface chauffante au MEC ou laide dalcool brler.- Vrifier la temprature de llment chauffant.- Placer llment chauffant entre les deux pices et appliquer celles-ci avec la pression de prchauffage adquate.- Lorsque le bourrelet qui se forme atteint la hauteur indique dans le tableau des soudages bout bout des tuyaux et rac

cords en matires plastiques, la pression est leve, tandis que les pices souder restent encore appliques sur llment chauffant pendant un certain temps (= temps de chauffage).

- Aprs ce temps de chauffage, llment chauffant est retir rapidement et les deux pices souder sont presses lune contre lautre. La pression exercer est indique au tableau en question et doit tre obtenue progressivement.

- Laisser refroidir la soudure (durant le temps indiqu au tableau)- Lever la pression exerce par la machine.- Dmonter les parties soudes.- Si les travaux ont lieu en plein air, llment chauffant doit tre protg du vent ventuel.

Prsentation schmatique des diffrents stades du soudage bout bout

50


Calcul de la pression de soudage spcifiqueDans la plupart des cas, la pression spcifique rgler la machine est spcifie en bars ou en kg (tableau). Afin de pouvoir appliquer la pression ncessaire, il faut au pralable calculer la force de soudage selon les formules ci-aprs:

Surface souder A = (d2u - d

2i) . (mm2) avec : du = diamtre extrieur (mm)

4 di = diamtre intrieur (mm)

Force de soudage F = p spcifique . A (N)9.81

Paramtres du soudage bout bout de matriaux plastiques

Pression (N/mm2) Temprature (C)

PE 80 0.15 200 - 210

PP-H 0.10 195 - 205PP-R

PVDF 0.13 225 - 235

ECTFE 0.08 - 0.09 275 - 285

Soudage bout bout du PE-HD

Paroi Bourrelet Chauffage Transition Pression Refroidissementmm mm sec. sec. sec. min.

2.0 - 3.9 0.5 30 - 40 4 4 - 6 4 - 54.3 - 6.9 0.5 40 - 70 5 6 - 8 6 - 107.0 - 11.4 1.0 70 - 120 6 8 - 10 10 - 16

12.2 - 18.2 1.0 120 - 170 8 10 - 15 17 - 2420.1 - 25.5 1.5 170 - 210 10 16 - 20 25 - 3228.3 - 32.2 1.5 210 - 250 12 21 - 25 33 - 4034.5 - 38.7 2.0 250 - 300 14 26 - 30 40 - 4740.2 - 45.5 2.5 300 - 350 16 31 - 35 48 - 5546.2 - 53.9 2.5 400 - 450 18 36 - 40 56 - 6355.2 - 61.6 3.0 450 - 500 20 45 - 50 64 - 70

Soudage bout bout du PP


2.0 - 3.9 0.5 30 - 65 4 4 - 6 4 - 64.3 - 6.9 0.5 65 - 115 5 6 - 8 6 - 127.0 - 11.4 1.0 115 - 180 6 8 - 10 12 - 20

12.2 - 18.2 1.0 180 - 290 8 10 - 15 20 - 3020.1 - 25.5 1.5 290 - 330 10 16 - 20 30 - 4028.3 - 32.2 1.5 330 - 440 12 21 - 25 40 - 5034.7 - 40.2 2.0 440 - 490 14 26 - 35 50 - 6041.0 - 50.0 2.5 490 - 550 16 36 - 45 60 - 70

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Soudage bout bout du PVDF


2.4 - 3.5 0.5 40 - 70 4 3 - 6 4 - 63.5 - 5.5 0.5 70 - 90 5 4 - 8 6 - 85.5 - 10.0 1.0 90 - 120 6 6 - 10 8 -12

10.0 - 15.0 1.5 120 - 150 8 8 - 12 12 - 16

Soudage bout bout du ECTFE

Diam. x Paroi Bourrelet Chauffage Pression Refroidissementmm mm sec. sec. min.

20 x 1.9 12 4 5 325 x 1.9 15 4 5 332 x 2.4 18 4 5 340 x 2.4 20 4 5 450 x 3.0 25 4 5 563 x 3.0 25 4 5 590 x 4.3 30 4 5 6

110 x 5.3 40 4 5 7160 x 7.7 50 4 5 10

Evaluation du bourrelet de soudage - Source : DVS 2202, partie 1 et DVS 2206

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Prsentation schmatique des diffrents stades de soudage dans lemboture

1.3.3.3 Le soudage dans lemboture

Cette technique est utilise pour des conduites faible diamtre (jusqu D = 125 mm maxi) en PE, PP et PVDF. En principe,cette mthode consiste chauffer la surface extrieure de lextrmit du tuyau et la surface intrieure du manchon du raccordau moyen dun lment chauffant et demboter les deux pices ramollies.Jusquau D = 40 mm, lopration peut se faire manuellement. Pour des diamtres suprieurs, il est ncessaire dutiliser unemachine permettant de serrer les tuyaux et raccords.

Instructions pour le soudage dans lemboture- Placer le manchon et le mandrin du diamtre souder sur llment chauffant.- Nettoyer le manchon et le mandrin au MEC ou lalcool brler en utilisant du papier non peluchant, non abrasif, ni color.- Rgler le thermostat la temprature adquate.- Biseauter les tuyaux coups perpendiculairement selon les donnes du tableau.- Sil nest pas prvu de bute sur la soudeuse, il faut marquer la profondeur du manchon sur le tuyau. En cas de soudure

manuelle, un marquage axial sur le tuyau et sur le raccord est ncessaire, car ceux-ci ne peuvent tourner lun par rapport lautre durant lembotement.

- Nettoyer le tuyau et le raccord au MEC ou lalcool vers sur du papier non peluchant, non abrasif, ni color.- Contrler la temprature du manchon et du mandrin.- Emboter simultanment le tuyau dans le manchon et le raccord sur le mandrin, tout en tenant compte de la profondeur

requise.- Respecter le temps de chauffe indiqu au tableau.- Dgager le tuyau et le raccord des lments chauffants et les insrer lun dans lautre sans mouvement rotatif, jusqu la

profondeur indique par le marquage ou la bute. Respecter le temps de transition indiqu.- Laisser refroidir la soudure lair durant le temps de refroidissement indiqu au tableau.- Ne jamais refroidir leau ou laide dautres liquides.

D 16 20 25 32 40 50 63 75 90 110Sm 2 3L 13 15 16 18 20 23 26 30 34 40

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Soudage dans lemboture du PE-HD et PP - PN 10

Diamtre extrieur Epaisseur de paroi Temps de chauffe Refroidissementmm mm sec. min.

16 2.0 5 220 2.0 5 225 2.3 7 232 3.0 8 440 3.7 12 450 4.6 18 460 5.8 24 675 6.9 30 690 8.2 40 6

110 10.0 50 8125 11.4 50 8

Temps de transition 16 25 : 4 sec.32 50 : 6 sec.63 90 : 8 sec.

110 125 : 10 sec.

Soudage dans lemboture du PE et PP PN 6

Diamtre extrieur Epaisseur de paroi Temps de chauffe Refroidissementmm mm sec. min.

75 4.3 15 690 5.1 22 6

110 6.3 30 8125 7.1 30 8


110 125 : 10 sec.Source : DVS 2207, partie 1

Temprature de soudage

Mat. plastique Temprature

PE-HD 250 - 270CPP 250 - 270C

Source : DVS 2207, partie 11

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Soudage dans lemboture du PVDF

Diamtre extrieur Epaisseur du paroi Temps de chauffe Refroidissementmm mm sec. min.

16 1.5 3 320 1.9 3 325 1.9 4 332 2.4 5 340 2.4 6 450 2.9 8 563 3.0 10 675 3.6 12 690 4.3 15 8

110 5.3 20 10


110 125 : 10 sec.Source : Agru

Temprature de soudage

Mat. plastique TempraturePVDF 260 - 270C

Source : DVS 2207, partie 15

Evaluation de la soudureSource DVS 2202, partie 1

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1.3.3.4 Llectrosoudage

IntroductionLors dune lectrosoudure, tuyau et raccord sont chauffs par des fils de rsistance lectrique et ainsi souds. Les fils dersistance lectrique sont mouls dans un manchon ou collier. Llment ainsi intgr est chauff via un transformateur, per-mettant aux surfaces souder de se plastifier et se confondre. Aprs refroidissement, la soudure est termine.

Polythylne (PE-HD)Seuls des matriaux de mme famille peuvent tre souds de cette manire. La plage de ramollissement des manchonslectrosoudables se situe entre 0,7 et 1,3 grammes/10 minutes. Ces manchons peuvent tre utiliss pour des tuyaux et rac-cords ayant une plage de ramollissement situe entre 0,4 et 1,3 grammes/10 minutes.

Paramtres de soudage

Diamtre Temps de soudage (sec.) temprature ambiante de Refroidis-extrieur 0C 10C 20C 30C 40C sement.mm mini. maxi. mini. maxi. mini. maxi. mini. maxi. mini. maxi. min.

20 17 26 17 26 17 26 17 26 17 26 1025 17 26 17 26 17 26 17 26 17 26 1032 17 37 17 35 17 33 17 31 17 29 1040 29 51 28 49 26 45 25 44 23 42 1550 42 69 41 67 39 65 38 62 36 60 1563 75 120 71 113 66 106 62 100 58 94 2090 134 206 125 193 117 181 110 171 103 160 20

110 179 270 168 254 159 240 150 227 141 215 30125 218 329 206 311 194 295 184 280 175 266 30160 278 423 264 401 250 381 238 363 227 346 30180 314 478 298 455 283 433 270 412 257 394 30200 364 547 346 521 329 496 314 474 300 453 30225 390 588 371 560 353 534 337 510 322 488 30

PrparationRendre rugueuse la surface souder du tuyau et/ou du raccord au moyen dun racloir et la nettoyer (actone ou nettoyantTangit). La face intrieure du manchon lectrosoudable doit rester intacte. Il est conseill de clamer les manchons souder.Le temps de soudage dpend des facteurs suivants : la rsistance du bobinage, la puissance du rseau et la tempratureambiante.Tant que ces donnes restent dans les tolrances tablies du protocole automatis, lopration de soudage se droulera com-pltement. Avec les manchons lectrosoudables, lon peut faire usage dun appareil totalement automatis. Cet appareil utiliseun lecteur de codes barres qui lira les tiquettes colles au dpart sur les manchons. Ce code barres contient toutes lesdonnes ncessaires au soudage ainsi que les tolrances admissibles pour le type de manchon en question.

Polypropylne (PP)La plage de ramollissement des manchons lectrosoudables en PP-R se situe entre 0,2 et 0,4 g/10 min.; seuls les tuyaux etles raccords possdant une plage de ramollissement comprise entre 0,2 et 0,8 g/min. peuvent tre utiliss.

Paramtres de soudage

Diamtre extrieur Temps de soudage Refroidissementmm sec. min.

20 23 - 25 1025 23 - 25 1032 28 - 32 1040 35 - 40 15 50 47 - 55 1563 70 - 75 1575 92 - 99 2090 108 - 118 20

110 145 - 155 30

Les valeurs donnes sont valables pour une temprature ambiante de 5 30C. En dehors de ces tempratures, il est dconseill de souder.

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1.3.4. Raccords dmontables

1.3.4.1 Raccords filets

Les raccords filets ne sont pratiquement utiliss que pour le PVC. Les raccords filets en PE, PP et PVDF ne sont utilisablesque lorsquil ny a pas de changements de temprature trop importants, ni de trop fortes charges mcaniques (en tous cas, unbon support de la conduite est requis). Les matriaux PE, PP et PVDF tant en effet des matriaux bien moins durs que lePVC, le filet peut se dtriorer beaucoup plus facilement.Les raccords filets FIP en PVC ont un filet parallle normalis BS. Ltanchit du filet peut tre assure par un ruban enPTFE.

Instructions de montageLa pice filetage extrieur devra tre pourvue du ruban en Tflon et celui-ci, de prfrence, appliqu dans le sens oppos celui du filet. Le ruban en PTFE est autolubrifiant et constitue une tanchit. Les autres matriaux dtanchit utiliss pourles conduites mtalliques sont dconseills.

Les deux parties doivent pouvoir tre visses lune sur lautre sans rsistance exagre. Si le mouvement est trop faci

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