2-6 Tuyauteries aériennes
2-6-1 Conditions d'utilisation
Elles dépendent de 3 critères principaux:
- LE FLUIDE VEHICULE
- LA PRESSION
- LA TEMPERATURE
2-6-2 Matériaux utilisés
Ils sont fonction du type de fluide véhiculé. On rencontre dans la pratique:
a) Les aciers au carbone: ( CARBON STEEL OU SEAMLESS STEEL ) ce sont les aciers les plus employés, ils ne contiennent aucun élément d'alliage tels que Cr, Ni, Va, ....... Ex: ST 35 ou le A53 gr A, ce sont des aciers facilement soudables utilisés pour des pressions moyennes et des températures largement inférieure à 425°C.
b) Les aciers alliés: ( SEAMLESS* ALLOY STEEL )qui ne contiennent que de faibles pourcentages d'alliages ( < 3% ) Ex: 13 Cr Mo 44 ce qui permet néanmoins d'avoir des contraintes admissibles plus élevées que les aciers au carbone pour des températures inférieures à 590°C. Les soudures sont rendues plus délicates, surtout vis-à -vis des fortes épaisseurs ( traitements thermiques ). Les spécifications ASTM indiquent le « Grade « des tubes, il correspond aux caractéristiques mécaniques, chimiques et au mode de fabrication. Le grade B répond à des qualités supérieures au grade A. Mais de ce fait, le plus est plus élevé de 4 à 7% environ.
c) Les aciers austénitiques inoxydables; ( STAINLESS STEELS ) ce sont des aciers alliés titrant habituellement quelque 18% Cr et environ 12% Ni ( ex: AISI 316 ). Ils résistent assez bien à la corrosion et à l'oxydation, ainsi qu'aux hautes températures ( < 620°C ) pour les aciers courants. Ils ne résistent pas au chlore.
d) Les aciers à haute teneur en nickel: Ce sont des alliages titrant de 10 à 25% Cr et ³ 15% Ni ( ex: INCOLLOY, HASTELLOY ). Ils sont utilisés pour des hautes températures et hautes pressions. Ils sont très résistant à la corrosion et à l'oxydation. Il y a lieu de prendre beaucoup de précautions pour les soudures ( difficultés de réaliser des retouches sur place ). Toujours prévoir le soudage des accessoires en atelier.
e) Les cuivres et alliages de cuivre: doivent être proscrits sur notre site vu la présence d' NH3 dans l'air (attaque du cuivre ).
f) L'aluminium: est utilisé chez nous pour véhiculer de l' HNO3 à 99% de concentration, mais il doit être d'une très grande pureté ( ex: A8 ). On ne trouve pas de coudes, il faut donc cintrer les tubes R=10 à 20 D. Les brides ( folles )seront en inox afin d'éviter toute corrosion électrolytique.
g) Les matières plastiques: elles sont très nombreuses sur le marché et se fabriquent par voie de synthèse. On les subdivise en 3 grands groupes:
- LES THERMOPLASTIQUES
- LES THERMODURCISSABLES
- LES ELASTOMERES
Seuls les thermoplastiques ont la propriété de ramollir par échauffement. Pour la fabrication des tubes industriels ( domestiques ) on trouve:
- Le PVC ( Chlorure de polyvinyle ) tubes durs, rigides de masse volumique = 1,4 kg/dm3 . Coefficient de dilatation linéaire = 0,08 mm/m/°C. Le PVC ne propage pas de flamme, il se ramollit à la chaleur, mais ne fond pas. Il est utilisé pour les tubes à pression pour eau, le chlore, mais encore pour l'égouttage ......
- Le PELD ET PEHD polyéthylène basse et haute densité. Masse volumique variant de 0;93 à 0,95 kg/dm3 suivant la densité avec un coefficient de dilatation de 0,24 mm/m/°C. A la flamme il fond et brûle ( odeur de cire )mais il ne s'éteint pas spontanément. Température max. d'utilisation 40°C.
- LE PP polypropylène est une matière dure mais moins rigide que le PVC. Masse volumique:
0,9 à 0,95 kg/dm3 , coefficient de dilatation linéaire = 0,15 mm/m/°C, sa résistance aux chocs est très bonne, même problème à la flamme que pour le PE ( odeur d'huile minérale en combustion )résistent mieux que le PE à la température ( 60°C ).
- Tuyauteries époxy et polyester réalisées à partir de résines résistantes à l'action de produits chimiques et renforcées de fibre de verre. C'est un matériau ayant une grande solidité, très léger et doté d'une très grande résistance à la corrosion. Température max. admissible: - 60 à + 150°C pour les époxys ; - 30 à + 95 °C pour les polyesters. Coefficient de dilatation linéaire= 0,0153 mm/m/°C comparable à celui de l'acier inox .
2-6-3-1 Sélection des matériaux en fonction de divers fluides : voir tableau 1-4
Ce tableau est donné à titre indicatif
FLUIDES | MATIERES TUBES | N° MATERIAU | SOUDURE |
| Eau industrielle | ST 35 - ST 37-2 | 1.0308 | |
| Vapeur BP (3 barg) | « « | « | |
| Azote | « « | « | |
| CO2 sec | « « | « | |
| Air comprimé | « « | « | |
| Saumure (t ³ - 5°C) | « « | « | |
| Vapeur MP (5 barg) | ST 35.8 ou A106gA | 1.0305 | 10 % |
| Vapeur MP (11 barg) | ST 45.8 ou A106gB | 1.0405 | 100 % |
| NH3 gaz | St 35.8 | 1.0305 | 10 % |
| Gaz Naturel | « | « | 100 % |
| Vapeur 28 barg | A106gB | - | « |
| Vapeur HP > 28 barg | 13 Cr Mo 44 ou A335 gP11 | 1.7335 | « |
| NH3 liquide | TTST 35N ou TT ST 45N | 1.0356 | « |
Ou A333 g1 | | | |
| Saumure t < - 5°C | « | « | « |
| Acide nitrique 60 % | AISI 304 L NG | 1.4306 | « |
| « « 81 % | « | « | « |
| « « 99 % | Alu A8, Uranus,. | | « |
| Acide sulfurique dilué | AISI 904L - PEHD | | « |
| Solution de Nitrate | AISI 304L | 1.4306 | 10 % |
| Solution d'UREE | AISI 316L | 1.4404 | 10 % |
| Solution d'UREE-NITRATE | AISI 304 | 1.4301 | 10 % |
| Eau déminéralisée | AISI 304 | 1.4301 | - |
| Air de régulation | AISI 316 | 1.4401 | - |
| Hydrogène | AISI 321 (Ti) | 1.4571 | 100 % |
Fig 1-4
2.6.3.2. Correspondance des aciers
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