La bride est un élément clé indispensable dans les systèmes modernes de tuyauterie et d'équipement. En tant que méthode de raccordement de tuyauterie normalisée et amovible, elle est principalement utilisée pour réaliser des interfaces fiables entre les tuyaux, les vannes, les pompes et les équipements, ce qui facilite grandement l'étanchéité du système, l'installation, l'entretien de routine et l'inspection. Les raccords à bride utilisent la précontrainte des boulons pour relier étroitement les composants, ce qui en fait l'une des formes de raccordement les plus utilisées dans l'ingénierie du transport des fluides.
Qu'est-ce qu'une bride ?
Une bride est essentiellement une pièce de raccordement ronde ou carrée dotée de trous de boulons, montée à l'extrémité d'un tuyau ou d'un équipement. Dans la pratique industrielle, une bride de raccordement complète se compose de trois éléments principaux :
- Corps de la bride: Généralement en deux parties, utilisé pour raccorder les tuyaux ou les orifices de l'équipement.
- Joint d'étanchéité: Placé entre les deux faces de la bride pour assurer une étanchéité souple.
- Boulonnage: L'application d'une précharge uniforme par l'intermédiaire de boulons et d'écrous.
Schéma éclaté illustrant les principaux composants d'une connexion à bride - corps de la bride, joint et boulonnerie.
La valeur essentielle du raccordement à bride réside dans sa capacité à permettre un démontage et une maintenance rapides, fiables et répétitifs tout en garantissant un fonctionnement sans fuite, ce qui constitue un avantage significatif par rapport aux raccordements soudés.
Au-delà des applications de tuyauterie, le terme "bride" peut également se référer plus largement à tout bord ou arête en saillie utilisé pour renforcer ou relier des structures mécaniques.
Fonctionnement d'une connexion à bride
Le principe d'étanchéité d'un raccord à bride est basé sur la force mécanique. Le processus suit principalement les étapes suivantes :
- Placement initial: Le joint est positionné avec précision entre les faces d'étanchéité des deux brides.
- Application de préchargement: Une précharge axiale importante est appliquée au joint par le serrage uniforme des boulons et des écrous.
- Déformation du joint: Sous l'effet de la précharge, le joint subit une déformation contrôlée (élastique ou plastique), remplissant entièrement et se conformant aux irrégularités mineures, aux rainures ou aux défauts des deux faces de la bride.
- Réussite en matière de scellement: Lorsque le système est opérationnel, les forces de séparation générées par la pression du fluide interne, la température et les charges externes sont équilibrées par la précharge du boulon. Tant que la force du boulon est supérieure à la somme de toutes les forces de séparation, le joint maintient sa contrainte d'étanchéité minimale, ce qui permet d'obtenir une étanchéité fiable et durable.
Types de brides courantes
Il existe différents types de brides, chacune étant adaptée à des conditions de fonctionnement, des pressions nominales et des exigences d'installation différentes.
Bride à collet soudé
La bride à collet soudé comporte un long moyeu conique qui se raccorde au tuyau par soudage bout à bout. La transition progressive entre l'épaisseur de la bride et la paroi du tuyau minimise la concentration des contraintes, ce qui assure une excellente résistance et une grande fiabilité de l'étanchéité. Elle est idéale pour les conditions de service à haute pression, haute température et fluctuantes, telles que les conduites de vapeur et les échangeurs de chaleur.
Bride à emboîter
La bride coulissante se glisse directement sur le tuyau et est soudée par congés sur les côtés intérieur et extérieur. Elle permet un alignement simple et nécessite moins de travaux de soudage. En raison de sa résistance modérée, elle convient mieux aux applications à basse et moyenne pression à des températures normales, mais elle n'est pas recommandée pour les variations de pression ou de température importantes.
Bride aveugle
La bride aveugle est une plaque solide sans alésage, utilisée pour fermer l'extrémité d'une canalisation, d'une vanne ou d'un récipient sous pression. Elle permet un accès facile pour l'inspection, l'entretien ou les essais hydrostatiques, et constitue un moyen fiable d'isoler une section du système de tuyauterie.
Bride à souder
La bride à emboîtement est dotée d'un alésage en retrait dans lequel le tuyau est inséré et assemblé par une seule soudure d'angle externe. Cette conception offre une grande intégrité structurelle et est couramment utilisée pour les systèmes à haute pression de petit diamètre, tels que les lignes d'instrumentation. Cependant, elle est moins adaptée aux fluides corrosifs ou aux applications nécessitant un contrôle strict des soudures.
Bride filetée
La bride filetée se raccorde aux tuyaux par l'intermédiaire d'un filetage interne, ce qui élimine le besoin de soudage. Elle permet une installation rapide et est particulièrement utile dans les zones où le soudage est dangereux ou interdit. Les brides filetées sont généralement utilisées dans des systèmes à basse pression, non critiques, impliquant des fluides inflammables ou explosifs.
Bride à recouvrement
La bride de joint à recouvrement est constituée d'un embout et d'une bague d'appui libre qui peut tourner librement autour de l'embout. Cela permet d'aligner facilement les trous de boulons et de faciliter le montage ou le démontage. Elle est idéale pour les systèmes de tuyauterie nécessitant une maintenance fréquente ou la manipulation de fluides corrosifs, où l'embout peut être fabriqué dans un matériau résistant à la corrosion tandis que la bride d'appui utilise de l'acier au carbone économique.
Types de revêtements de brides
La face d'étanchéité est la partie de la bride qui est directement en contact avec le joint, et sa géométrie détermine les performances d'étanchéité et les matériaux de joint appropriés.
Comparaison de trois types de revêtements de brides : Ring Type Joint (RTJ), Raised Face (RF) et Flat Face (FF).
- Joint de type anneau (RTJ) :La face d'étanchéité comprend une rainure usinée avec précision qui accueille un joint métallique. Cette configuration offre une intégrité d'étanchéité extrêmement élevée et est largement utilisée dans des conditions de haute pression, de haute température ou de fluides dangereux.
- Face surélevée (RF) :La surface d'étanchéité est légèrement surélevée par rapport à la face du cercle de boulons. Il s'agit du revêtement de bride le plus couramment utilisé, offrant une grande adaptabilité à différents joints, en particulier les joints en feuilles non métalliques et les joints spiralés.
- Face plate (FF) :La surface d'étanchéité est affleurante sur toute la face de la bride. Elle est généralement utilisée pour les systèmes à basse pression et les équipements fabriqués dans des matériaux fragiles, tels que la fonte ou la fibre de verre, afin d'éviter les contraintes de flexion lors du serrage des boulons.
Dimensions
Les dimensions des brides définissent les paramètres géométriques nécessaires pour assurer l'alignement, l'étanchéité et l'intégrité mécanique d'un système de tuyauterie.
Ils déterminent non seulement la compatibilité de la bride avec le tuyau raccordé, mais aussi sa capacité à accueillir correctement les joints et les boulons sous pression.
Paramètres dimensionnels clés :
- Diamètre nominal (DN / NPS) : Représente la taille nominale du tuyau correspondant au diamètre intérieur du tuyau raccordé - DN pour les systèmes métriques et NPS pour les systèmes impériaux.
- Diamètre extérieur et cercle de boulons : Spécifiez la taille globale de la bride et le positionnement exact des trous de boulons pour garantir l'alignement et l'interchangeabilité.
- Base de conception : Tous les paramètres dimensionnels - y compris le nombre, la taille et l'espacement des boulons - doivent être strictement conformes à la norme de pression nominale applicable (par exemple, ASME B16.5 ou EN 1092) afin de garantir que la bride, le joint et l'assemblage boulonné fonctionnent en toute sécurité sous la pression de conception prévue.
Pression nominale
Les pressions nominales des brides définissent la pression interne maximale qu'une bride peut supporter en toute sécurité à une température donnée. Il s'agit de l'indicateur principal de la résistance d'une bride et de sa capacité à supporter la pression. Il s'agit d'un paramètre clé dans la conception des systèmes et la sélection des matériaux.
Systèmes de classification :
Différentes normes expriment les pressions nominales des brides dans des systèmes distincts :
- Système américain (classe ASME) : On utilise des désignations telles que Classe 150, Classe 300, Classe 600, etc. Un numéro de classe plus élevé indique une plus grande résistance à la pression.
- Système européen (EN/DIN PN) : Utilise des désignations telles que PN10, PN16, PN40, etc. PN signifie Pression nominale (généralement mesurée en bar).
Il est important de noter que la pression de service admissible d'une bride diminue à mesure que la température de fonctionnement augmente. Les ingénieurs concepteurs doivent toujours consulter les tableaux des pressions et températures nominales applicables pour le matériau et la norme spécifiques afin de s'assurer que la bride sélectionnée répond aux conditions de service réelles.
Normes et marquage des brides
Les normes relatives aux brides définissent les exigences en matière de dimensions, de matériaux et d'essais qui permettent une interchangeabilité globale et des performances cohérentes dans les systèmes de tuyauterie.
Ils sont classés par systèmes régionaux et industriels, chacun ayant sa propre série de pression nominale et ses propres conventions dimensionnelles.
Les marquages obligatoires sur chaque bride garantissent une traçabilité et une identification complètes tout au long de la fabrication et de la durée de vie.
Systèmes de normes communes :
- ASME B16.5 et ASME B16.47 - Principalement utilisé dans les Amériques.
La norme B16.5 couvre les brides jusqu'à NPS 24, tandis que la norme B16.47 s'applique aux grands diamètres de NPS 26 à NPS 60. - EN 1092 / Normes DIN - Courant en Europe, utilisant la série de pression PN pour spécifier les pressions nominales.
- HG/T 20592-20635 - Normes de l'industrie chimique chinoise, harmonisées avec les systèmes internationaux et prenant en charge les séries PN et Class.
Toutes les brides conformes sont marquées de façon permanente avec des données essentielles telles que la désignation standard, la qualité du matériau, la taille nominale, la classe de pression et l'indice thermique afin de garantir le contrôle de la qualité, la conformité aux réglementations et une traçabilité fiable.
Applications des brides dans l'industrie
En raison de leur fiabilité et de leur facilité de maintenance, les raccords à bride sont largement utilisés dans les infrastructures critiques de divers secteurs :
- Systèmes d'oléoducs et de gazoducs: Utilisé pour connecter les lignes de transmission à longue distance, les stations de pompage, les stations de compression et les équipements de traitement du pétrole et du gaz.
- Tuyauterie de processus chimique: Utilisé pour transporter des produits chimiques corrosifs, à haute température ou à haute pression, ce qui facilite les inspections régulières et le remplacement des équipements.
- Systèmes d'ingénierie marine et offshore: Utilisé pour raccorder les tuyauteries des navires, l'équipement de dessalement et divers systèmes sur les plates-formes offshore.
- Systèmes de chauffage, de ventilation et de climatisation et systèmes de traitement de l'eau: Utilisé pour raccorder les chaudières, les échangeurs de chaleur, les pompes et les grands réseaux municipaux d'approvisionnement en eau et d'évacuation des eaux usées.
Conclusion
La bride, en tant que méthode de raccordement de tuyauterie normalisée, très facile à entretenir et largement applicable, joue un rôle crucial dans la sécurité et l'efficacité industrielles. Lors de la conception et de l'approvisionnement, les ingénieurs doivent soigneusement prendre en compte des facteurs tels que les propriétés du fluide, la température de fonctionnement et la pression pour sélectionner correctement le type de bride, le revêtement, la pression nominale et la norme. Seules une sélection et une installation appropriées peuvent garantir la sécurité à long terme et le fonctionnement fiable de l'ensemble du système de transport des fluides.
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