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TUYAUX FLEXIBLES METALLIQUES

INTRODUCTION

La technologie moderne exige des systèmes de tuyauterie de haute qualité pour le transport des fluides et des gaz. C’est pourquoi le flexible métallique trouve son utilisation dans les industries de la construction, la construction navale, l’aérospatiale, les industries du froid, le conditionnement d’air, le sanitaire et les systèmes de chauffage, l’industrie chimique et pétrochimique, les centrales électriques ainsi que dans les raffineries de pétrole. Il y a deux types de flexibles : les flexibles onduleux et les flexibles agrafés. Les flexibles onduleux n’ont pas de joint d’étanchéité tandis que les agrafés sont fabriqués à partir de bandes en acier inoxydable et peuvent être munis d’un joint.

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1.1 Les flexibles onduleux Ces flexibles sont fabriqués à partir de bandes en acier inoxydables roulées en forme cylindrique et soudées bout à bout longitudinalement pour former un tube.

Ensuite les tubes sont ondulés hydrauliquement pour les flexibles à ondulations parallèles et mécaniquement pour les flexibles à ondulations spiralées.

Ondulations parallèles Les ondulations sont parallèles entre elles et chaque ondulation est perpendiculaire à l’axe du flexible. Ondulations spiralées Les ondulations décrivent une spirale. Les ondulations des flexibles peuvent être serrées ou espacées. Les flexibles à ondulations parallèles présentent un avantage par rapport aux flexibles à ondulations spiralées. Les flexibles à ondulations parallèles ne sont pas sujets à la torsion par variation de pression causée par les pulsations et les coups de bélier. La succession des ondulations fait qu’un tube ondulé est un flexible. Les ondulations seront comprimées à l’intérieur de la courbure et étirées à l’extérieur.

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La flexibilité des tubes ondulés est déterminée par la configuration globale des ondulations, à savoir : a) HAUTEUR DE L’ONDE : la flexibilité

augmente avec des ondulations plus hautes b) DISTANCE ENTRE CHAQUE ONDE : la

flexibilité est proportionnelle au nombre d’ondulations par unité, c'est-à-dire que la flexibilité augmente avec le nombre d’ondes par mètre.

c) EPAISSEUR DE LA PAROI : une paroi plus mince donne une plus grande souplesse mais ceci est alors au détriment de la résistance à la pression.

d) FORME DES ONDULATIONS : la forme oméga (Ω) donne une plus grande flexibilité que les formes plus droites (∩)

Pour un flexibles, la résistance totale à la pression est déterminée par l’épaisseur de la paroi du tube ondulé et par la tresse qui l’enveloppe. Cette tresse est souvent en acier inoxydable, parfois en acier zingué (le nombre de tresses peut varier de 1 à 3). Le tressage absorbe la force de réaction produite par la pression maximale dans le flexible ainsi que la pression d’essai et de rupture. Les flexibles métalliques ondulés sont utilisés pour absorber les vibrations, la dilatation des conduites, les déplacements des points de raccordement sur machines. Nous indiquons ci-après les types de déplacements que l’on rencontre fréquemment. Pour un montage adéquat et un bon fonctionnement, il faut pouvoir déterminer la longueur exacte du flexible. 1.2 Mouvements a) Mouvement latéral ou « offset » : Ce mouvement s’effectue dans 1 plan seulement L = Longueur effective du flexible R = Rayon de courbure du flexible Y = Déplacement latéral C = Distance entre point fixe et plan du mouvement Ce qui donne : L = xRxY20

C = 22 YL −

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b) Montage en U avec mouvement vertical D = Mouvement vertical L = Longueur effective du flexible R = Rayon de courbure du flexible

2B

= Demi mouvement par rapport à l’axe

B = Mouvement total

L = ∏ (R + 2B

)

D = 1,5 R + 2B

c) Montage en U avec mouvement horizontal L = Longueur active du flexible R = Rayon de courbure du flexible B = Mouvement total D1 et D2 = Mouvements verticaux respectifs

L = ∏ (R + 2B

)

D1 = 1,5 R + 2B

D2 = 1,5 R + 4Bη

d) Vibrations Le flexible métallique convient parfaitement pour absorber les vibrations de haute fréquence et faible amplitude

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e) Mouvement angulaire L = Longueur active du flexible R = Rayon de courbure du flexible α = Déplacement angulaire

L = 180

αηRx

ou

L = 0,01745 x R x α

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1.3 Flexibles type CRS • Flexible à ondulations parallèles, serrés en acier inoxydable • Exécution lourde • Matériau : tube ondulé en acier inoxydable AISI 321

tresse en acier inoxydable AISI 321

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1.4 Flexibles type CRH • Flexible à ondulations parallèles, serrés en acier inoxydable • Exécution lourde • Matériau : tube ondulé en acier inoxydable AISI 316L

tresse en acier inoxydable AISI 321

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1.5 Flexibles type CRB • Flexible à ondulations parallèles, serrés en bronze • Exécution normale

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1.6 Raccords - Tous les raccords, brides et collets sont livrables en acier, en acier inoxydable et en bronze - Les raccords sont exécutés avec les types de filetage courants comme BSP, BSPT et NPT. D’autres types de filetages sont livrables. Nous consulter - Les brides sont conformes aux normes DIN, ASA ou BS

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1.7. Caractéristiques des flexibles

RESISTANCE A LA PRESSION La résistance à la pression d'un flexible métallique ondulé est obtenue par l'épaisseur de la paroi du tube et par la tresse qui, la plupart du temps, est en acier inoxydable. Le nombre de tresses varie de 1 à 3. Il serait tout à fait inutile d'augmenter le nombre de tresses puisque la paroi du tube doit pouvoir résister à l'augmentation de pression. Les tresses absorbent la force de réaction produite par la pression intérieure du flexible. Ceci explique pourquoi un flexible ne peut jamais être utilisé pour un mouvement axial, qui en comprimant la tresse dans le sens de la longueur, aurait pour effet de la détendre et la rendrait ainsi incapable de remplir son rôle de résistance à la pression. TEMPERATURE DE SERVICE MAXIMUM A) Pour les flexibles: Acier inoxydable : AISI 304 L +450°C

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AISI 304 +450°C AISI 316 L +820°C AISI 321 +820°C

Bronze +300°C B) Pour la fixation des raccords braser : jusque 300° C braser à l'argent : jusque 600°C souder à l'arc argon (TIG) : jusque 850°C

FACTEUR DE CORRECTION DE LA PRESSION a) Pour des températures plus hautes que 20°C, la pression de service maximale doit être multipliée par le facteur de correction correspondant : Exemple : flexible CRS 1 – diam 1/2’’ - pression de service maximale 106 bar à 20°C - à 400°C la pression de service maximale est de 106 bar x 0,68 = 72 bar b) Quand le flexible est soumis à des pulsations, la pression de service maximale doit être réduite de moitié

Température Matériaux

C Bronze Acier M 131

20 50 75

100 125 150 175 200 225 250 275 300 325 350 375 400 500 550 600 650 700 750 800

68 122 167 212 257 302 347 392 437 482 527 572 617 662 707 752 932

1022 1112 1202 1292 1382 1472

1,00 0,94 0,91 0,88 0,86 0,83 0,81 0,78 0,75

- - - - - - - - - - - - - -

1,00 0,99 0,98 0,97 0,96 0,92 0,91 0,87 0,86 0,83 0,80 0,76 0,74 0,70 0,66 0,52

- - - - - - -

1,000,950,930,900,870,830,820,790,770,750,730,720,720,710,710,700,480,40

- - - - -

1,000,970,950,930,920,880,860,830,810,790,770,750,740,720,700,680,610,590,580,550,500,450,41

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VITESSE D’ECOULEMENT Les grandes vitesses d'écoulement doivent être évitées dans un flexible ondulé car les ondulations peuvent être affectées par des phénomènes de résonance qui peuvent provoquer une fatigue précoce du matériau. La vitesse admise dépend du fluide et de la tresse. Dans un flexible sans tresse la vitesse maximum admise est

• pour les gaz : 30 m/sec • pour les liquides : 15 m/sec

Pour les flexibles avec tresse, la vitesse maximum admise est:

• pour les gaz: 50 m/sec. • pour les liquides : 25 m/sec.

Quand un flexible est placé dans une courbe, les vitesses d'écoulement doivent être réduites de 50% pour une courbe de 90° et de 25 % pour une courbe de 45°. Si les valeurs admises sont dépassées, on doit travailler avec un flexible de diamètre supérieur muni d'un fourreau intérieur. PERTE DE CHARGE Par rapport à un tuyau en acier lisse, la perte de charge dans un flexible ondulé est supérieure d'environ 100 et dans un flexible agrafé elle est supérieure d'environ 20%. Ci-contre une graphique de perte de charge établie avec l'eau comme fluide dans le cas d'un flexible en acier inoxydable ondulé.

X = litres par minute Y = perte de charge par mètre linéaire Pour un débit de 100 litres par minute à travers un flexible de 11/4', la perte de charge sera de 0,05 kg/cm2 par mètre linéaire. Pour calculer la perte de charge totale il faut multiplier Y par la longueur totale du flexible.

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1.8 Tuyaux métalliques agrafés I. Tuyaux flexibles d’aspiration avec ou sans joint d’étanchéité type SA ou S Ce sont des tuyaux métalliques flexibles à simple agrafage pour l’aspiration des poussières, des copeaux, pour l’évacuation des fumées etc.

- Tuyau flexible en acier zingué en acier inox AISI 321 en aluminium - Joint : caoutchouc jusque 80°C coton jusque 130°C fibre de verre jusque 350°C - Type SA : avec joint - Type S : sans joint Equipement standard : • raccord en acier ou en acier inoxydable brasé

au flexible Diamètre en mm

Rayon minimal de courbure

en mm

Poids kg/m

Intérieur Extérieur S SA S SA 13 19 25 28 32 35 38 41 44 47 50 54 57 60 63 66 70 76 80 83 85 89 92 95

100 115 125 150 175 200 225 250 300

17 23 29 33 37 40 48 47 50 54 57 61 64 67 70 74 78 84 88 91 94 97 99

103 108 123 134 159 185 210 235 261 312

70 85 85

105 140 155 155 175 175 175 195 195 210 210 230 230 230 245 245 260 290 300 315 320 330 335 350 390 420 665 750 890

1090

100 120 125 130 100 225 225 250 250 250 275 275 300 300 330 330 330 350 350 380 410 430 450 460 470 480 500 560 600 950

1050 1280 1550

0,21 0,26 0,35 0,42 0,47 0,58 0,70 0,78 0,82 0,96 1,12 1,90 1,42 1,50 1,60 1,75 2,10 2,90 2,40 2,50 2,65 2,70 2,80 2,90 3,00 3,80 4,40 5,40 9,20

10,75 12,10 13,80 16,60

0,26 0,35 0,48 0,58 0,84 0,92 1,00 1,12 1,27 1,39 1,55 1,62 1,74 1,86 1,94 2,00 2,65 3,20 3,60 3,75 3,90 4,10 4,25 4,40 4,50 5,10 6,10 8,40

11,30 15,00 16,30 19,30 24,10

• raccord de serrage en acier ou en acier inoxydable

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Type S Type SA

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Diamètre Diamètre extérieur

Rayon minimal

de courbure

Pression de

service

Pression d’essai

Pression de

rupture Poids

pouce mm mm mm bar bar bar kg/m 3/4 1

1 1/4 1 1/2

2 2 1/2

3 3 1/2

4 5 6 8

10 12

19 25 32 38 50 65 75 90

100 125 150 200 250 300

24 30 38 44 57 71 84 96

112 138 163 215 266 317

200 250 250 305 350 375 455 535 635 800 900

1140 1520 1850

30 28 21 18 18 16 13 11 11 11 9 6 5 4

45 42 32 27 27 24 20 16 16 16

13,5 9

7,5 6

120 112 84 72 72 64 52 44 44 44 36 24 20 16

0,87 1,12 1,54 2,10 2,80 3,75 4,50 6,10 8,50

10,80 12,60 18,60 21,60 24,70

II. Flexibles de refoulement Ces tuyaux métalliques flexibles sont à double agrafage avec joint en fibre de verre serti étanche et sont utilisés pour le transport de vapeurs, huiles, résines, goudron, bitume, air comprimé, eau etc. - Tuyau flexible en acier zingué en acier inoxydable - Joint en fibre de verre

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Raccordement 1) embout fileté mâle au moyen d’un joint serti • matériau : acier ST 37 ou acier inoxydable • type de filetage : BSPT ou NPT

Diam A B C D

15 1/2’’ 15 30 53 20 3/4’’ 20 38 63 25 1’’ 25 44 78 32 1 1/4’’ 33 50 88 40 1 1/2’’ 40 64 93 50 2’’ 50 73 112 65 2 1/2’’ 66 92 117 80 3’’ 80 109 122

Possibilités de raccordement • raccord union • bride fixe en ASA ou en DIN • bride folle en ASA ou en DIN 2) Raccord union femelle trois pièces • matériau : laiton • type de filetage : BSP, BSPT, NPT ou API Diam A B C D

8 1/4’’ 8 19 25 10 3/8’’ 10 23 31 15 1/2’’ 15 32 32 20 3/4’’ 21 38 43 25 1’’ 26 46 46 32 1 1/4’’ 31 50 50 40 1 1/2’’ 39 67 65 50 2’’ 50 77 70

3) Raccord union mâle trois pièces • matériau : laiton • type de filetage : BSP, BSPT, NPT ou API Diam A B C D

8 1/4’’ 8 19 26 10 3/8’’ 10 23 31 15 1/2’’ 15 32 32 20 3/4’’ 21 38 43 25 1’’ 26 46 46 32 1 1/4’’ 31 50 50 40 1 1/2’’ 39 67 65 50 2’’ 50 77 70

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1.9 Flexibles pour liquides réfrigérants Usage : ce type de flexible est raccordé directement à des foreuses, scies, fraiseuses, tours, pour permettre la circulation des huiles de forage et des liquides réfrigérants. Puisque le flexible est muni intérieurement d’un revêtement synthétique, le fluide transporté s’écoule vers l’extérieur sous forme d’un jet continu sans turbulence. Ce mode de construction permet de courber le flexible dans toutes les positions désirées. Exécution • paroi intérieure : matière synthétique lisse • paroi extérieure : flexible agrafé chromé sans joint • raccordement : d’un côté : filet mâle fixe BSP

de l’autre côté : éjecteur cônique Dimensions

Diamètr

e nominal mm

Raccordement pouce

Diamètre de passage

Rayon

minimal de

courbure

Longueurs (mm)

4 1/8’’ 4 60 250

320

400

500

4 1/4’’ 4 60 250

320

400

500

6 3/8’’ 6 80 250

320

400

500

8 1/2’’ 8 90 320

400

500

630

630

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1.10 Instructions de montage des flexibles métalliques Il faut effectuer correctement le stockage et le montage des flexibles et éviter les erreurs d'utilisation. Ci-après quelques exemples de montages corrects et incorrects. 1. La distance entre les deux points de

raccordement et la longueur exacte du flexible conditionnent un bon montage. Une longueur insuffisante du flexible risque d'entraîner une rupture à l'endroit du raccord.

2. Il est conseillé de raccorder un flexible à

l'outillage par l'intermédiaire d'une courbe. On évitera ainsi la rupture à l'emplacement du raccord.

3. Pour un montage en U horizontal, la partie

supérieure du U doit être supportée par un rouleau.

4. Pour un montage en U vertical, le flexible

devra être monté de telle façon que la force de courbure ne s'exerce pas dans le flexible. La distance entre les deux points de raccordement devra être assez grande pour avoir un rayon de courbure supérieur au minimum admissible.

5. Dans le cas d'un mouvement latéral de trop

forte amplitude, le flexible sera trop courbé à l'endroit des raccords et la tresse pourrait se détériorer; la résistance à la pression ne sera plus assurée. Pour cela il serait préférable de prendre un montage en U vertical.

6. Les sens de mouvement du flexible doivent

s'effectuer dans le même plan, sinon des torsions peuvent se produire.

7. On doit éviter que la torsion provoque une

rupture du flexible. 8. On fera attention que, pour un mouvement

angulaire, les points de raccordement et le sens du mouvement soient dans le même plan.

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1.11. Montages spéciaux pour flexibles en acier inoxydable a) Flexible en L (dog leg) Ceci est un montage spécial où les deux flexibles sont montés l'un à l'autre en équerre par l'intermédiaire d'une courbe de 90°. Les raccords sont toujours des brides folles ou des raccords union pour assurer un bon montage sans torsion. Avec ce montage on peut rattraper les mouvements ou les vibrations dans deux plans. Applications moteurs et compresseurs. b) Flexible à double paroi Le montage consiste 1) d'un flexible intérieur en acier inoxydable dans lequel le fluide est transporté et 2) d'un flexible extérieur en acier inoxydable pour le réchauffement ou le refroidissement par eau, vapeur, huile ou gaz. Application type : le transport des résines, matières plastiques, huiles et bitumes.

c) Flexibles chauffés électriquement Il y a deux types de flexibles 1) Les flexibles pour basses températures jusque 80°C qui sont entourés de bandes électriques chauffantes et qui sont en même temps munis d'une isolation électronique et thermique. 2) Pour les températures élevées, les flexibles sont chauffés par des bandes avec résistances électriques chauffantes qui doivent être munis d'une isolation thermique. La température est réglée par thermostat. On trouve des applications types dans les procédés de fabrication où interviennent des fluides pouvant se cristalliser ou coaguler. On les utilise jusqu'à des températures de 500°C.

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d) Flexibles avec isolation Les flexibles sont isolés pour éviter les pertes de chaleur ou pour isoler des fluides froids. Les flexibles sont isolés par:

fibres de verre caoutchouc cellulaire fibres céramiques, ceci pour des températures élevées.

L'isolation peut être recouverte d'une tresse en acier inoxydable pour éviter la détérioration de l'isolant.

e) Flexibles avec protection extérieure Les flexibles en acier inoxydable peuvent être protégés extérieurement par un flexible agrafé type SA ou S ou en acier inoxydable. f) Flexibles doublés intérieurement d'un tube en PTFE Ceci pour augmenter la résistance chimique. Les avantages du flexible en acier inoxydable sont conservés : solidité mécanique, sécurité au feu, résistance à la corrosion et à l'abrasion.

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