Bien qu’une grande attention soit accordée à la sélection de la bride et du joint appropriés, l’importance de choisir les fixations appropriées est souvent négligée.
Pour obtenir et maintenir une connexion étanche, tous les éléments d'un assemblage à bride doivent être compatibles. Boulons, goujons et écrous, collectivement appelés fixations, sont essentiels à cet effet. Cette section aborde les boulons, goujons, vis, écrous, rondelles, les procédures de boulonnage et leur importance pour les brides.
Les boulons de bride sont des composants indispensables des systèmes industriels. Ils fournissent la force de serrage essentielle pour fixer les brides et assurer l'étanchéité des joints. Ces fixations jouent un rôle crucial dans le maintien de l'intégrité des systèmes, notamment dans les environnements à haute pression et haute température, où même une défaillance mineure peut avoir de graves conséquences. Les boulons de bride constituent l'épine dorsale des systèmes structurels et fluidiques, garantissant le fonctionnement sûr et efficace des pipelines, des réservoirs sous pression et d'autres équipements essentiels.
Qu'est-ce qu'un boulon à bride ?
Un boulon à bride est un élément de fixation spécifiquement utilisé pour assembler deux brides. Il possède un corps cylindrique, fileté à une extrémité et doté d'une tête à l'autre ; sa tige est non conique. Les boulons sont fabriqués dans divers matériaux, l'acier étant le plus courant dans les applications techniques. L'écrou, qui est l'élément de fixation fileté, est l'équivalent d'un boulon. Les autres éléments de fixation courants incluent les vis (vis sans tête) et les goujons.
Qu'est-ce qu'un écrou à bride ?
Un écrou est la pièce filetée d'un assemblage fileté. Un écrou hexagonal possède un filetage interne le long de son axe central et sa forme hexagonale, avec une face d'appui et une face libre. La face libre présente un chanfrein à 30 degrés et est orientée vers le bord de la bride. La face d'appui, non chanfreinée, est orientée vers le bord de la bride et doit être isolée de la bride par une rondelle. Certains écrous sont pré-équipés de rondelles, ce qui rend l'utilisation de rondelles supplémentaires superflue. Les matériaux des écrous sont définis par les normes applicables, notamment ASTM.
Rondelles de bride
Les rondelles sont des composants en forme de disque percés d'un trou central, placés entre les fixations et les composants à fixer. Elles se répartissent en trois grandes catégories : les rondelles plates, les rondelles élastiques et les rondelles frein. Chaque catégorie comporte plusieurs variantes, mais elles remplissent généralement une ou plusieurs des fonctions suivantes :
Répartir la charge de la fixation – Empêche les bords des têtes de boulons de s'enfoncer dans la surface de la pièce à fixer. C'est l'utilisation la plus courante des rondelles.
Isoler électriquement la fixation du composant – Empêche la corrosion galvanique. Rondelles fabriquées à partir de matériaux tels que PTFE, graphite ou élastomères peut réduire considérablement le risque de défaillance en fonction d'applications spécifiques.
Créer une tension résiduelle dans la fixation – La tension permet d’éviter que la fixation ne se desserre au fil du temps, notamment dans les machines soumises aux vibrations.
Les rondelles peuvent être utilisées en combinaison, par exemple en plaçant une rondelle plate entre une rondelle élastique et le composant à fixer. Une seule rondelle peut également remplir plusieurs fonctions, comme répartir la charge et assurer simultanément l'isolation électrique. Les rondelles utilisées pour l'isolation électrique sont souvent fabriquées à partir de matériaux polymères en raison de leurs propriétés isolantes.
Parmi les trois catégories principales, les rondelles plates sont de loin le type le plus courant.
Spécifications des matériaux des boulons
La norme ASME B16.5 spécifie les matériaux approuvés pour les boulons de bride afin de garantir leur résistance aux environnements industriels difficiles. Les matériaux courants comprennent :
Acier allié – Connu pour sa grande résistance et sa capacité à résister à des pressions élevées.
Acier inoxydable – Offre une excellente résistance à la corrosion, ce qui le rend idéal pour les applications chimiques et marines.
Alliages à haute résistance – Les matériaux tels que ASTM A193 Grade B7 ou A320 Grade L7 sont conçus pour des conditions de température et de pression extrêmes.
Procédures de boulonnage
Une bride est un composant plat en forme de disque avec des trous pré-percés régulièrement espacés.
Le nombre de boulons requis est toujours un multiple de 4 — par exemple, 4, 8, 12, 16, etc. À mesure que la taille de la bride et la classe de pression augmentent, le nombre et le diamètre des boulons requis augmentent également.
Le serrage des boulons de bride crée une force de compression qui maintient les brides ensemble, généralement avec un joint intercalaire pour former une étanchéité parfaite. Cette conception assure un confinement sûr des gaz, liquides ou autres substances dans des conditions de pression et de température variables.
Le serrage croisé des boulons de bride assure une répartition uniforme des contraintes sur la surface d'étanchéité. Une contrainte inégale sur la surface d'étanchéité peut entraîner un désalignement de la bride ou une extrusion du joint, deux situations pouvant augmenter le risque de défaillance de l'étanchéité.
Tableau des tailles des boulons de bride (ASME B16.5)
L'ASME B16.5 est une norme mondialement reconnue qui fournit des directives complètes pour la conception, le dimensionnement et les pressions nominales des brides de tuyauterie et des raccords à bride. L'un de ses aspects clés est la spécification détaillée des tailles de boulons, des matériaux et des configurations pour différentes pressions nominales de brides.
En suivant la norme ASME B16.5, les industries peuvent garantir des raccordements à brides sûrs, compatibles et parfaitement étanches sous pression. Cette norme élimine toute ambiguïté et garantit une intégration parfaite des composants : brides, boulons et rondelles.
La conformité à la norme ASME B16.5 n'est pas seulement une exigence technique, mais une mesure de sécurité essentielle. Des erreurs de sélection de boulons ou de compatibilité des brides peuvent entraîner des défaillances catastrophiques, des fuites, voire des risques environnementaux, en particulier dans les secteurs à haut risque tels que le pétrole et le gaz, la chimie et la production d'électricité.
Paramètres clés du tableau des tailles de boulons
Le tableau des tailles de boulons de bride fournit des informations essentielles pour aider les ingénieurs et techniciens à choisir les boulons adaptés à une application spécifique. Les paramètres clés sont les suivants :
- Taille nominale du tuyau (NPS) – Dimension standard identifiant le diamètre du tuyau.
- Classe de bride – Classe de pression (par exemple, classe 150, 300, 600) qui détermine la résistance de la bride.
- Diamètre du boulon – Diamètre des boulons nécessaires pour fixer la bride.
- Nombre de boulons – Nombre total de boulons nécessaires pour terminer la connexion.
- Diamètre du cercle de boulonnage (BCD) – La distance entre les centres des trous de boulons sur la bride.
- Longueur du boulon – Pour les goujons, cela comprend la longueur filetée et toute saillie requise pour l'écrou.
La compréhension de ces paramètres garantit une sélection précise des boulons et une compatibilité avec les brides, les joints et les écrous.
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