Cours de tuyauterie industrielle, généralités.

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CHAPITRE 2 : GENERALITES

2.1 RAPPEL HISTORIQUE
L’utilisation des tuyauteries remonte à des milliers d’années. Au début, l’homme a utilisé des tuyauteries construites à partir de matériaux naturels tels que le bambou, le bois et même le pierre.

Des tuyauteries ou plutôt des canalisations, réalisées à partir de terre d’argile cuite, datant de 4000 ans avant J-C ont été retrouvées dans les ruines de BABYLONE, celles-ci servant à alimenter et vider la salle de bains royale.

Les grecs et les romains ont tous deux expérimentés les conduites en bois et en plomb, mais le bois se détériore assez rapidement et le plomb est un poison surtout lorsqu’il est en contact avec certaines substances.

Des réseaux de tuyauteries ont d’ailleurs été retrouvés dans les ruines de POMPEI ( tuyauteries en plomb et organes d’arrêt en bronze datant de 87 avant J-C ).

Les tuyauteries en bois fabriquées à partir de rondins ont été largement utilisées dans le monde. Les romains et les carthaginois transportaient déjà leur eau potable au moyen de ce système de tuyauteries et ce quelque 800 ans avant J-C.

L’invention de la fonte utilisée pour la conception des canons a néanmoins servi avec quelques adaptations à la réalisation de conduites d’eau. Celles-ci ont été utilisées en Allemagne dès le XV e siècle, les français ont utilisés ces mêmes tuyaux en fonte pour alimenter, en eau, le palais de Versailles en 1660.

Avant l’an 1800, l’Amérique importait la totalité des tuyaux métalliques en provenance d’Angleterre, la première fonderie américaine datant de 1834 ( MILLVILLE , NEY JERSEY ). Après cela, les conduites en fonte furent généralisées en Europe et en Amérique.

La première tuyauterie économique en matière, mais néanmoins solide a été fabriquée vers 1855 grâce à l’invention de BESSEMER ( convertisseur ). En 1855, ces tuyauteries ont pu être sophistiquées et réalisées en acier. Beaucoup de tuyauteries placées à cette époque ont donné longtemps de très bons résultats.

A SAN-FRANSISCO, en 1863, on a installé quelque 6 km de conduites d’eau potable et elles sont encore partiellement en service actuellement.

En 1870, des conduites en tôle d’acier rivée sont installées et plus tard des conduites en tôle d’acier soudée.. Ces tuyauteries ont montré leur solidité, d’autant plus longue qu’elles sont protégées extérieurement par un produit bitumeux.

Après la première guerre mondiale, on assiste à une expansion des industries chimiques et pétrochimiques, il faut alors tenir compte des hautes pressions et hautes températures, les tuyauteries vont alors évoluer dans le sens d’une standardisation et d’une qualité de métal de plus en plus précises.

2.2. ROLE ET FONCTION D’UNE TUYAUTERIE

2.2.1 ROLE


Conduire un fluide ( gaz ou liquide ) d’un appareil ( ex: échangeur de température ) à un autre, ou d’un appareil vers un stockage ( réservoir ou ballon ); ou encore d’un réservoir à un appareil au cours d’opérations de fabrication, de transformation ou de stockage d’un produit.

2.2.2 FONCTIONS

Une tuyauterie doit :
a) Résister aux conditions de service ( pression, température et poids )
b) Conduire le fluide avec un minimum de pertes thermiques ( isolation ) ou de pertes hydrodynamiques ( pertes de charges )
c) Absorber sa propre dilatation ou rétraction et résister aux sollicitations résultantes
d) Etre étanche
e) Résister au mieux à l’oxydation interne ou du milieu ambiant

2-2-3 IMPORTANCE

Les tuyauteries représentent quelque 30% du prix d’une installation chimique (selon le type d’installation)

2-3 CONSTITUTION GENERALE
On distingue généralement, sur une tuyauterie, divers organes tels que:

a) Organes de mise en mouvement du fluide ( pompe, compresseurs, ...... )
b) Organes de conduite des fluides : tubes, accessoires ( brides, joints, coudes,..)
c) Organes d’arrêts et de réglage ( vannes, soupapes, vanne automatique )
d) Organes de sécurité ( soupape de sécurité, disque de rupture,.....)
e) Organes de mesure, de contrôle et de régulation ( débitmètre, manomètre, détendeur,.......)

2-4 PRINCIPAUX TYPES
On distingue généralement 2 types de tuyauteries

- LES TUYAUTERIES AERIENNES
- LES TUYAUTERIES ENTERREES


Notre étude sera plus axée sur les tuyauteries aériennes

2-5 CODES ET SPECIFICATIONS UTILISES DANS L’INDUSTRIE CHIMIQUE

ASA®American Standard Association
ASME ® American Society of Mechanical Engineers
ANSI® American National Standard Institute ( devenu ASME en gardant leur numérisation )
API®American petrol Institute
ASTM ® American Society for Testing Materials
DIN®Deutschen Normenausclub
IBN ® Institut Belge de Normalisation ( NBN 730, 731, 732…)
Euronorme ( ex: EN 13440 ; EN 13445 ; EN 13480)

Note: Le code ASTM définit les matériaux et les essais ( caractéristiques mécaniques ), ils précisent :

- Material (matériau) : types d’acier groupés suivant la nature du produit : tubes sans soudure (seamless tubes & pipes), plates,…+ les principaux alliages et leur teneur.
- Spec N° : N° ASTM (lettre A -> métaux ferreux ; B -> métaux non ferreux)
-Grade : spécification de la nature d’acier (ex : A-106 grade B pour les tubes).
- P number : donne le groupe auquel appartient l’acier pour ce qui est la qualification de soudage (ASME IX) et traitements thermiques.

Exemples : P number
1 = ac. carbone ordinaire
2 = ac. faiblement alliés au Cr-Mo ( A-335 g P1)
3 = ac. moyennement alliés au Cr-Mo (A-335 g P11)
8 = ac. inoxydables austénitiques

Le code API concerne toutes les tuyauteries en acier ordinaire utilisées dans l’industrie pétrolière et chimique ( ex: API 5L )
Le code ASA couvre toutes les tuyauteries et leur mise en oeuvre ( accessoires..... )
Le code ANSI ( ASTM ) ex : B31-3 couvre la conception, les matériaux, la fabrication, le montage, les épreuves et l’inspection des systèmes de tuyauteries.

Les normes DIN concernent entre autres, les tuyauteries et accessoires quel que soit le métal. Ces normes sont très largement utilisées dans l’industrie chimique.

Les normes NBN sont très souvent un démarquage des normes DIN, on ne s’y réfère que très peu .Les divers codes diffèrent surtout par les méthodes de classification, mais les prescriptions relatives aux aciers sont assez voisines. Actuellement ces normes sont peu à peu remplacées en EUROPE par les Euro- normes.

 
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