Que sont les brides ?

● Introduction aux brides

Une bride de tuyau relie la tuyauterie et les composants d'un système de tuyauterie à l'aide de raccords boulonnés et de joints. Les brides les plus couramment utilisées sont la bride à collerette à souder, la bride à glissement, la bride aveugle, la bride à souder à emboîtement, la bride filetée et la bride à recouvrement (bride RTJ). Ce type de connexion dans une bride de tuyau facilite le démontage et la séparation pour la réparation et l'entretien régulier. La spécification la plus courante pour les brides en acier au carbone et en acier inoxydable est ANSI B16.5 / ASME B16.5.

Les brides métalliques sont couramment utilisées pour les applications industrielles, commerciales et institutionnelles. Les brides de tuyaux en acier sont disponibles dans une variété de styles et de classes de pression. Les brides métalliques sont classées de 150 à 2500 #. En plus de spécifier la classe de pression, certaines brides telles que la bride à collerette à souder et la bride à souder à emboîtement nécessitent également de spécifier le programme de tuyauterie. Cela garantit que l'alésage du tuyau correspondra à l'alésage du col à souder ou de la bride à souder par emboîtement.

SSM propose une grande variété de brides de tuyauterie en acier au carbone, en acier inoxydable et en alliage de nickel. Nous pouvons également fournir des brides spéciales telles que la bride à long col de soudure, la demande de matériau spécial et les brides de tuyau à haut rendement.

La classification des brides se fait de plusieurs manières alternatives comme suit ;

● Basé sur la fixation du tuyau

Les brides peuvent être classées en fonction de la méthode de fixation à la tuyauterie comme ci-dessous ;

● Bride de cou de soudure

Une bride de col à souder (également appelée «bride de col à souder») est bien reconnue pour son moyeu à long cône, qui offre une résistance mécanique (utile pour résister au «contournement» et à la «courbure»). Les brides à collerette à souder sont des brides à haute intégrité et sont disponibles dans toutes les tailles, tous les types de face courants (plats, surélevés, RTJ) et toutes les classes. En raison de la résistance du moyeu et de l'intégrité de la soudure, ce type de bride est bien adapté aux applications à température et pression élevées.

● Brides à enfiler

Les brides à emmancher, également appelées « brides à moyeu », ont un moyeu à profil très bas. Ce type de bride est généralement relié à une conduite par une ou deux soudures d'angle (une à l'extérieur de la bride et une à l'intérieur de la bride), il est cependant possible de n'utiliser qu'une seule soudure. Les brides à emmancher sont produites dans de nombreuses tailles et sont préférées pour les applications à basse pression (classe ASME inférieure ou égale à 600). L'alésage d'une bride à enfiler (diamètre interne) est supérieur à celui du tuyau de raccordement, ce qui lui permet de glisser / glisser sur le tuyau (glisser sur le tuyau). Il n'y a pas de soudure à pénétration complète entre le tuyau et la bride, il y a donc des limites à son utilisation en raison de la moindre intégrité de la soudure.

● Brides à souder à emboîture

Les brides à souder à emboîtement ont une douille dans laquelle un tuyau est inséré; le tuyau est fixé par une soudure d'angle située à l'extérieur du moyeu de la bride. Un inconvénient important avec ce type de bride est qu'il n'est pas considéré comme un joint à haute intégrité car la soudure est difficile à prouver ; ainsi, les brides à souder à emboîtement ne conviennent que pour les classes faibles à moyennes (inférieures ou égales à ASME 600). En raison de leur faible intégrité et de leur inadéquation à une utilisation à des pressions plus élevées, les brides à souder à emboîtement ont presque toujours des faces plates ou surélevées. Les brides à souder à emboîtement sont conçues pour les petites tailles de tuyaux nominales (inférieures ou égales à 4 pouces, inférieures ou égales à 10 cm) et sont courantes pour les tailles de tuyaux de ½ à 2- pouces (taille de tuyau de 1,3 à 5 cm). La résistance mécanique d'une bride à emboîtement soudé est similaire à celle d'une bride à emmancher, mais la bride à emmancher peut utiliser deux soudures.

● Bride filetée

La conception de la bride filetée (également appelée « bride vissée ») utilise un filetage pour connecter la bride à un tuyau. Un filetage mâle est coupé sur une extrémité de tuyau tandis qu'un filetage femelle est coupé dans l'alésage de la bride ; le tuyau fileté mâle est ensuite vissé dans la bride filetée femelle.

Même si la conception à bride filetée est disponible dans de nombreuses tailles et pressions nominales, elle est principalement utilisée pour les systèmes de tuyauterie de petite taille, c'est-à-dire inférieure ou égale à 4 pouces. Son utilisation est également généralement limitée aux systèmes non toxiques, aux systèmes à basse pression et aux systèmes à basse température. Les brides filetées de ½ pouce à 2- pouce sont beaucoup plus courantes que les tailles de 2 pouces et plus. En raison de leurs applications à basse pression, les brides filetées utilisent uniquement des faces plates et surélevées. Ils ne conviennent pas aux applications à haute température car la géométrie du filetage se déformerait, ce qui entraînerait souvent des fuites.

● Bride aveugle

Une bride aveugle (également appelée «bride de plaque de fermeture») est installée à l'extrémité d'un système de tuyauterie pour terminer un tuyau. Il n'a pas de trou central (alésage), il n'y a donc pas de débit à travers la bride. Une bride aveugle peut être utilisée pour isoler un tuyau, une vanne ou un récipient sous pression. Ce type de bride est disponible dans toutes les tailles et classes et peut utiliser une face de joint plate, surélevée ou annulaire.

Une bride aveugle peut remplacer un capuchon à souder bout à bout dans le cas où une extension de la ligne de tuyauterie est requise, ou dans le cas où une inspection de la tuyauterie est requise (retirez la bride aveugle pour accéder à l'intérieur du tuyau). Ce type de bride peut également être utilisé comme point d'accès de la tige sur les systèmes de vidange. Selon l'application, une bride aveugle peut être percée et utilisée comme bride à enfiler, ou taraudée et utilisée comme bride filetée.

● Bride à recouvrement (LJF)

Une bride à recouvrement (LJF) est un assemblage de deux éléments impliquant une extrémité tronquée et une bride annulaire à recouvrement (également appelée «bride à recouvrement»). Pour être techniquement correct, l'embout ne fait pas partie d'une bride à recouvrement. Cependant, une bride de joint tournant est toujours utilisée en conjonction avec une extrémité tronquée, de sorte que les deux pièces sont souvent appelées collectivement une «bride de joint tournant». En raison de leur conception, les brides à recouvrement ont toujours une face plane avec une surface lisse. Mais, lorsqu'il est combiné avec l'embout, la face d'étanchéité résultante est surélevée. Cela se produit parce que la face d'étanchéité de l'embout est au-dessus du plan de boulonnage de la bride. La bride de joint tournant n'a pas de face d'étanchéité, seule l'extrémité du bout a la face d'étanchéité. La face d'étanchéité d'une extrémité tronquée peut être lisse, dentelée ou rainurée pour permettre un joint de type annulaire.

Pour assembler une bride annulaire à recouvrement et une extrémité tronquée, l'extrémité tronquée doit glisser dans l'alésage de la bague de bride, puis être soudée bout à bout au tuyau. Un côté de l'embout forme la face d'étanchéité, tandis que le côté opposé/arrière de l'embout appuie contre l'anneau de bride de joint de recouvrement (lorsque la bride est assemblée). L'anneau de bride de joint de recouvrement est libre de tourner après que l'extrémité de bout est soudée au tuyau, c'est parce qu'elle n'est pas physiquement jointe à l'extrémité de bout. Une fois le joint à bride assemblé, la bague de joint tournant n'est plus libre de tourner.

Les autres types de brides que de nombreux ingénieurs rencontreront sont les types mâle et femelle, et les types à rainure et languette. Les types moins courants incluent les conceptions à orifice, à expansion, à réduction et à bride à long col de soudage.

Les extrémités des brides peuvent être vissées, soudées ou chevauchées (contact métal sur métal) à leur tuyauterie associée.

Présentation des types de brides

Certaines informations importantes concernant les types de brides ont été compilées dans le tableau ci-dessous. Bien que les normes ASME soient citées dans le tableau, d'autres normes internationales et nationales sont disponibles (DIN, EN, etc.). L'ASME est cependant l'organisation de normes de tuyauterie la plus largement acceptée, et c'est pour cette raison que ses normes ont été citées.

Dans le tableau ci-dessous, la colonne 'Faces' indique la face d'étanchéité habituelle choisie par type de bride. Cependant, il peut y avoir des exceptions à la règle selon le type de bride. Le tableau doit être traité comme un tableau général, tandis que des informations spécifiques doivent être recherchées dans les normes pertinentes.

● Basé sur l'orientation

Il existe trois types courants de face de bride, le joint uni/plat, surélevé et annulaire (RTJ). D'autres types de face de bride existent, principalement les conceptions à rainure et languette (T&G), à joint à recouvrement et mâle et femelle (M&F), mais elles sont moins populaires. Les normes de tuyauterie définissent la géométrie exacte, les dimensions, le matériau et la finition de surface d'une face de bride.

Les brides peuvent également être classées en fonction des revêtements comme ci-dessous :

● Bride à face surélevée (RF)

Une bride à face surélevée (RF) a une face d'étanchéité de forme circulaire qui dépasse du plan du cercle de boulonnage de la bride. Les brides à face surélevée sont disponibles dans toutes les classes de pression, et donc pour une large gamme de pressions et de températures nominales. Les brides RF sont le type de bride le plus couramment utilisé dans les industries du pétrole et du gaz et du génie chimique.

Les brides RF utilisent des surfaces d'étanchéité dentelées avec des joints de type non métallique ou semi-métallique. La face d'étanchéité d'une bride RF va du diamètre intérieur de la bride au diamètre extérieur de la face surélevée. Un joint typique pour les brides RF serait un joint en acier au graphite avec une température nominale jusqu'à 400⁰C (750⁰F) et une pression nominale jusqu'à 250 bar (3 625 psi).

La hauteur de la face surélevée au-dessus du plan de la face de boulonnage est dictée par la classe de la bride et la norme dont elle est issue. Pour la norme ASME B16.5, les brides en acier des classes 150 et 300 ont une hauteur de face surélevée de 1/16 pouce (1,6 mm) ; les brides en acier dépassant la classe 300 utilisent une face surélevée de 1/4 pouce (6,4 mm). Dans un monde idéal, la hauteur d'un visage surélevé augmenterait à mesure que la classe augmente, mais cela ne se produit pas dans la plupart des normes; il s'agit cependant d'une généralisation logique.

●Bride à face plate (FF)

Les brides à face plate (FF) utilisent des joints non métalliques (joints souples) et doivent toujours avoir une surface d'étanchéité dentelée. Ce type de bride est bien adapté aux applications basse pression et est utilisé pour les classes de pression 125 et 250.

Les joints sont installés directement sur la face d'étanchéité avant de la lame de bride, c'est-à-dire sur le même plan que la face du cercle de boulonnage. La zone d'étanchéité du joint va du diamètre intérieur de la bride au diamètre extérieur de la bride. Les matériaux typiques des joints souples sont généralement évalués à 100⁰C (212⁰F) et pas plus de 20 bar (290 psi) de pression. Parce que les brides à face plate utilisent une si grande surface d'étanchéité, elles sont conçues pour s'adapter. Les joints de bride à face plate ne peuvent pas tourner une fois installés en raison des pénétrations des trous de boulon à travers le joint. En raison de la grande taille de la face d'étanchéité, les brides à face plane résistent aux déformations mécaniques (flexion, cintrage, etc.).

Les brides à face plate ne doivent jamais être accouplées avec des brides à face surélevée, en particulier si la bride à face surélevée est fabriquée à partir d'un matériau plus dur.

● Joint de type annulaire (RTJ)

Ring-type joint (RTJ) flanges are a variation of the raised face flange design. RTJ flanges are typically used for more severe applications, particularly for high pressure systems, and/or high temperature systems (>750⁰C / 1 382⁰F). Il est possible d'utiliser des brides RTJ dans toutes les classes de pression, mais elles sont généralement utilisées pour les classes 900 et supérieures.

La différence entre une bride RTJ et une bride à face surélevée est la façon dont un joint est obtenu. Les joints métalliques (durs) sont utilisés avec les brides RTJ, tandis que les joints à face surélevée utilisent des joints souples ou semi-métalliques. Il existe trois principaux groupes de joints de type anneau, à savoir R, RX et BX ; nous nous concentrerons sur le joint de type R car c'est de loin le plus courant.

Les joints RTJ de type R sont de forme circulaire avec un profil/corps de forme ovale ou octogonale ; le profil octogonal obtient l'étanchéité la plus efficace et est le design le plus moderne. Une rainure est usinée dans la face d'une bride RTJ et le joint associé est installé dans cette rainure. Lorsque la bride est assemblée, les deux faces d'accouplement compriment le joint jusqu'à ce qu'il se déforme et qu'un joint métal sur métal se forme. Si la bride est assemblée correctement, les deux brides RTJ correspondantes ne doivent pas entrer en contact physique l'une avec l'autre.

Les joints RTJ sont souvent fabriqués à partir d'un matériau légèrement plus mou que celui de la bride. Comme le matériau du joint est plus souple, il se déforme à une pression inférieure à celle de la bride, ce qui garantit que c'est le joint qui se déforme pour former le joint plutôt que la bride qui se déforme autour du joint.

● Languette et rainure (T/G)

Une face de bride a un anneau surélevé (languette) usiné sur la face de bride tandis que la bride d'accouplement a une dépression correspondante (rainure) usinée dans sa face. Les faces de la languette et de la rainure de ces brides doivent être appariées. Les revêtements à rainure et languette sont normalisés dans les grands et les petits types. Ils diffèrent des mâles et femelles en ce que les diamètres intérieurs de la languette et de la rainure ne s'étendent pas dans la base de la bride, retenant ainsi le joint sur son diamètre intérieur et extérieur. Ceux-ci se trouvent généralement sur les couvercles de pompe et les chapeaux de soupape. Les joints à rainure et languette ont également l'avantage d'être auto-alignants et d'agir comme un réservoir pour l'adhésif. Le joint en biseau maintient l'axe de chargement aligné avec le joint et ne nécessite pas d'opération d'usinage importante.

● Homme et Femme (H/F)

Avec ce type, les brides doivent également être assorties. Une face de bride a une zone qui s'étend au-delà de la face de bride normale (mâle). L'autre bride ou bride d'accouplement a une dépression correspondante (femelle) usinée dans sa face. Le visage féminin mesure 3/16- pouce de profondeur, le visage masculin mesure 1/4- pouce de haut et les deux ont une finition lisse. Le diamètre extérieur de la face femelle agit pour localiser et retenir le joint. Des revêtements mâles et femelles personnalisés se trouvent généralement sur la coque de l'échangeur de chaleur pour canaliser et couvrir les brides. Le visage féminin et le visage masculin sont lisses. Le diamètre extérieur de la face femelle agit pour localiser et retenir le joint.

Résumé de la face de la bride

Le tableau ci-dessous résume les caractéristiques des trois faces de bride les plus courantes.

● Basé sur la finition du visage

La surface de la face de la bride est la zone où l'élément d'étanchéité (joint) est installé. Les conceptions de surface de face de bride les plus courantes sont lisses et dentelée. Les surfaces de bride à face plate (FF) et les surfaces de bride à face surélevée (RF) nécessitent des dentelures si elles sont construites selon les normes de l'industrie.

● Finition de la crosse

La plus largement utilisée de toutes les finitions de surface des brides, car elle convient pratiquement à toutes les conditions de service ordinaires. Sous compression, la face souple d'un joint s'incruste dans cette finition, ce qui aide à créer un joint, et un niveau élevé de frottement est généré entre les surfaces de contact. La finition de ces brides est générée par un outil à bout rond de 1,6 mm de rayon à une vitesse d'avance de 0,8 mm par tour jusqu'à 12 pouces. Pour les tailles de 14 pouces et plus, la finition est effectuée avec un outil à bout rond de 3,2 mm à une avance de 1,2 mm par tour.

● Finition lisse

Cette finition ne montre aucune marque d'outil visuellement apparente. Ces finitions sont généralement utilisées pour les joints avec des revêtements métalliques tels que l'acier plat à double enveloppe et le métal ondulé. Les surfaces lisses s'accouplent pour créer un joint et dépendent de la planéité des faces opposées pour réaliser un joint. Ceci est généralement réalisé en ayant la surface de contact du joint formée par une rainure en spirale continue (parfois appelée phonographique) générée par un outil à nez rond de {{0}} de rayon de 0,8 mm à une vitesse d'avance de {{5} }.3 mm par tour avec une profondeur de 0,05 mm. Cela se traduira par une rugosité entre Ra 3,2 et 6,3 micromètres (125 – 250 micro pouces).

● Finition dentelée

Il s'agit également d'une rainure en spirale continue ou phonographique, mais elle diffère de la finition du stock en ce que la rainure est généralement générée à l'aide d'un outil 90-deg qui crée une géométrie en "V" avec une dentelure à angle de 45 degrés. Les dentelures prévues sur le parement peuvent être concentriques ou spiralées (phonographiques). Des dentelures concentriques sont nécessaires pour la finition de la face lorsque le fluide transporté a une très faible densité et peut trouver un chemin de fuite à travers la cavité. La dentelure est spécifiée par le nombre, qui est la hauteur de rugosité moyenne arithmétique (AARH). Il s'agit de la moyenne arithmétique des valeurs absolues des écarts de hauteur de profil mesurés pris dans la longueur d'échantillonnage et mesurés à partir de la ligne médiane graphique.

Les brides à finition lisse sont spécifiées lorsque des joints métalliques sont spécifiés et une finition dentelée est fournie lorsqu'un joint non métallique est fourni.

Valeurs de rugosité appropriées

Les normes de l'industrie dictent des valeurs de rugosité appropriées, ce qui suit est tiré de la norme ASME B16.5 :

● Basé sur le matériau de construction

Les brides sont normalement forgées sauf dans de très rares cas où elles sont fabriquées à partir de plaques. Lorsque des plaques sont utilisées pour la fabrication, elles doivent être de qualité soudable. ASME B16.5 autorise uniquement la fabrication de brides réduites et de brides pleines à partir de plaques. Les matériaux de construction normalement utilisés sont les suivants;

● Basé sur la cote de pression-température

Les brides sont également classées en fonction de la température nominale de pression dans ASME B 16.5 comme ci-dessous ;

150#

300#

400#

600#

900#

1500#

2500#

Les tableaux de pression et de température, dans la norme ASME B 16.5, spécifient la pression manométrique de travail sans choc à laquelle la bride peut être soumise à une température particulière. Les brides peuvent résister à différentes pressions à différentes températures. Lorsque la température augmente, la pression nominale de la bride diminue. Les classes de pression indiquées de 150#, 300#, etc. sont les valeurs nominales de base et les brides peuvent résister à des pressions plus élevées à des températures plus basses. ASME B 16.5 indique les pressions admissibles pour différents matériaux de construction vis-à-vis de la température. ASME B16.5 ne recommande pas l'utilisation de brides 150 # au-dessus de 400 degrés F (200 degrés). La classe de pression ou l'évaluation des brides sera donnée en livres. Différents noms sont utilisés pour indiquer une classe de pression. Par exemple : 150 Lb ou 150 Lbs ou 150# ou Class 150, tous sont des moyens identiques.

● CONCLUSION

Vous pouvez distinguer les différents types de brides, de fabrication et de performances ci-dessus. Vous pouvez choisir la bonne bride en acier fabriquée à partir de différents matériaux comme l'acier inoxydable, l'acier faiblement allié, l'acier au carbone, l'acier duplex ou bien d'autres.

Il est essentiel de choisir la bonne bride avec le bon matériau et de connaître les éléments auxquels elle fait face lors de l'application qui utilise la méthode de tuyauterie. Nous espérons que ce blog vous aidera à identifier les éléments clés avant d'acheter des brides.