Introduction aux brides

Les brides sont utilisées lorsque le joint de tuyauterie doit être démonté. Ceux-ci sont principalement utilisés dans les équipements, les vannes et les spécialités. Dans certaines canalisations où l'entretien est régulier, des brides de rupture sont fournies à intervalles définis. Un joint à bride est composé de trois composants distincts et indépendants bien qu'interdépendants ; les brides, les joints et la boulonnerie. Des contrôles spéciaux sont nécessaires dans la sélection et l’application de tous ces éléments pour obtenir un joint étanche.

La classification des brides s'effectue 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 à enfiler –

Les brides de type Slip On sont fixées par deux soudures d'angle, à l'intérieur comme à l'extérieur de la bride. La résistance calculée d'une bride Slip On sous pression interne est de l'ordre des deux tiers de celle des brides Welding Neck, et leur durée de vie en fatigue est d'environ un tiers de celle de ces dernières. Normalement, ces brides sont de construction forgée et sont munies d'un moyeu. Parfois, ces brides sont fabriquées à partir de plaques et ne sont pas fournies avec le moyeu. L'inconvénient de la bride est qu'une combinaison de bride et de coude ou de bride et de té n'est pas possible car les raccords nommés n'ont pas d'extrémité droite qui coulisse complètement dans le glissement. Sur bride.

Bride à souder par emboîtement –

Les brides à souder à emboîtement sont fixées par une seule soudure d'angle, uniquement à l'extérieur, et ne sont pas recommandées pour les services sévères. Ceux-ci sont utilisés uniquement pour les lignes de petit calibre. Leur résistance statique est égale à celle des brides Slip On, mais leur résistance à la fatigue est 50 % supérieure à celle des brides Slip On à double soudure. L'épaisseur du tuyau de raccordement doit être spécifiée pour ce type de brides afin de garantir une dimension d'alésage appropriée. Dans la bride à souder par emboîtement, avant le soudage, un espace doit être créé entre la bride ou le raccord et le tuyau. ASME B31.1 Préparation pour le soudage (E) de l'assemblage à souder par emboîtement indique :Lors de l'assemblage du joint avant le soudage, le tuyau ou le tube doit être inséré dans la douille jusqu'à la profondeur maximale, puis retiré à environ 1/16″ (1,6 mm) du contact entre l'extrémité du tuyau et l'épaulement de la douille.Le but du jeu de fond dans une soudure par emboîtement est généralement de réduire la contrainte résiduelle à la racine de la soudure qui pourrait survenir lors de la solidification du métal soudé. L'image vous montre la mesure X pour l'espace de dilatation. L'inconvénient de la bride à souder par emboîtement est la correction de l'espace qui doit être réalisé. Par les produits corrosifs, et principalement dans les systèmes de canalisations en acier inoxydable, la fissure entre le tube et la bride peut donner lieu à des problèmes de corrosion. Dans certains processus, cette bride n'est pas non plus autorisée.

Bride vissée –

Les brides vissées ou filetées sont utilisées sur les canalisations où le soudage ne peut pas être effectué. Une bride ou un raccord fileté ne convient pas à un système de canalisations avec une épaisseur de paroi mince, car il n'est pas possible de couper un filetage sur un tube. Ainsi, une épaisseur de paroi plus épaisse doit être choisie. Le guide de tuyauterie ASME B31.3 indique :
Lorsque le tuyau en acier est fileté et utilisé pour un service de vapeur supérieur à 250 psi ou pour un service d'eau supérieur à 100 psi avec des températures d'eau supérieures à 220 degrés F, le tuyau doit être sans soudure et avoir une épaisseur au moins égale à la norme 80 de l'ASME B36.10.Le soudage par douille et les brides filetées ne sont pas recommandés pour un service au-dessus de 250 degrés et en dessous de -45 C.

Bride à joint à recouvrement –

Les brides à joint à recouvrement sont utilisées avec des extrémités tronquées lorsque la tuyauterie est constituée d'un matériau coûteux. Par exemple, dans un système de canalisations en acier inoxydable, une bride en acier au carbone peut être appliquée, car la bride n'entrera pas en contact avec le produit présent dans la canalisation. Les extrémités des embouts seront soudées bout à bout à la tuyauterie et les brides seront maintenues lâches sur celle-ci. Le rayon intérieur de ces brides est chanfreiné pour dégager le rayon de l'extrémité de l'embout. Ces brides sont presque identiques à une bride Slip On, à l'exception d'un rayon à l'intersection de la face de la bride et de l'alésage pour accueillir la partie à bride de l'extrémité de l'embout. . Leur capacité de maintien en pression est à peine meilleure, voire inexistante, que celle des brides Slip On et la durée de vie en fatigue de l'assemblage n'est qu'un dixième de celle des brides Weld Neck. Ainsi, ces connexions à bride sont utilisées dans des applications basse pression et non critiques.

Bride à collerette à souder –

Les brides à col soudé sont faciles à reconnaître comme le long moyeu conique, qui s'étend progressivement jusqu'à l'épaisseur de la paroi d'un tuyau ou d'un raccord. Le long moyeu conique fournit un renfort important pour une utilisation dans plusieurs applications impliquant des températures élevées, inférieures à zéro et/ou élevées. La transition en douceur de l'épaisseur de la bride à l'épaisseur de la paroi du tuyau ou du raccord effectuée par le cône est extrêmement bénéfique, dans des conditions de flexion répétée, causées par l'expansion de la ligne ou d'autres forces variables. Ces brides sont alésées pour correspondre au diamètre intérieur du tuyau ou du raccord correspondant. il n'y aura donc aucune restriction du flux de produits. Cela évite les turbulences au niveau du joint et réduit l’érosion. Ils assurent également une excellente répartition des contraintes à travers le moyeu conique. Les brides à col soudé sont fixées par soudage bout à bout aux tuyaux. Ceux-ci sont principalement utilisés pour les services critiques où tous les joints de soudure nécessitent une inspection radiographique. Lors de la spécification de ces brides, l'épaisseur de l'extrémité à souder doit également être spécifiée ainsi que les spécifications de la bride.

 

Bride aveugle -

Les brides aveugles sont fabriquées sans alésage et utilisées pour obturer les extrémités de la tuyauterie, des vannes et des ouvertures des récipients sous pression. Du point de vue de la pression interne et de la charge des boulons, les brides aveugles, en particulier dans les plus grandes tailles, sont les types de brides les plus sollicitées. Cependant, la plupart de ces contraintes sont des types de flexion près du centre, et comme il n'y a pas de diamètre intérieur standard, ces brides conviennent aux applications à pression et température plus élevées.

Bride de réduction –

Les brides réductrices sont utilisées pour relier des tailles plus grandes et plus petites sans utiliser de réducteur. En cas de brides réductrices, l'épaisseur de la bride doit être celle du diamètre supérieur. Ces brides sont normalement disponibles en brides aveugles, à enfiler, filetées et à col soudé. Ils sont disponibles dans toutes les classes de pression et constituent une bonne alternative au raccordement de deux tailles de tuyaux différentes. Ce type de bride ne doit pas être utilisé si une transition brusque risque de créer des turbulences indésirables, comme dans le cas d'une pompe.

Bride intégrale –

Les brides intégrales sont celles qui sont coulées avec le col de la buse ou la paroi du récipient ou du tuyau, soudées bout à bout à celui-ci, ou fixées par d'autres formes de soudage à l'arc ou au gaz de telle nature que la bride et le col de la buse ou la cuve ou le tuyau Le mur est considéré comme l’équivalent d’une structure intégrale. Dans les constructions soudées, le col de la buse ou la paroi du récipient ou du tuyau est considéré comme faisant office de moyeu. L'épaisseur des brides intégralement coulées et soudées sur les brides diffère selon certaines tailles.

Basé sur le face-à-face

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

Bride à face surélevée (RF) –

La bride à face surélevée est le type le plus couramment utilisé dans les applications d'usines de traitement et est facile à identifier. On parle de face surélevée car les surfaces du joint sont surélevées au-dessus de la face du cercle de boulonnage. Ce type de face permet l'utilisation d'une large combinaison de conceptions de joints, y compris les types à feuille à anneau plat et les composites métalliques tels que les types à enroulement en spirale et à double enveloppe. Le but d'une bride RF est de concentrer davantage de pression sur une zone de joint plus petite et d'augmenter ainsi la capacité de confinement de la pression du joint. Pour les brides 150# et 300#, la face surélevée est de 1,6 mm (1/16 pouce) et est incluse dans l'épaisseur spécifiée. Pour des valeurs supérieures, l'épaisseur de la bride n'inclut pas l'épaisseur de la face surélevée. L'épaisseur de la face surélevée pour un indice plus élevé est de 6,4 mm (1/4 pouce). La finition typique de la face de bride pour les brides ASME B16.5 RF est de 125 à 250µà Ra (3 à 6µm Ra).

Bride à face plate (FF) –

La bride à face plate a une surface de joint dans le même plan que la face du cercle de boulonnage. Les applications utilisant des brides à face plate sont souvent celles dans lesquelles la bride d'accouplement ou le raccord à bride est fabriqué à partir d'un moulage. Les brides à face plate ne doivent jamais être boulonnées à une bride à face surélevée. ASME B31.1 indique que lors du raccordement de brides en fonte à face plate à des brides en acier au carbone, la face surélevée de la bride en acier au carbone doit être retirée et qu'un joint complet est requis. Ceci permet d'empêcher la fine et fragile bride en fonte d'être projetée dans l'espace provoqué par la face surélevée de la bride en acier au carbone.

Joint de type anneau (RTJ) –

Les brides à joint de type anneau sont généralement utilisées dans des services à haute pression (classe 600 et supérieure) et/ou à haute température supérieure à 800 degrés F (427 degrés). Ils ont des rainures découpées sur leurs faces qui accueillent les joints annulaires. Les brides se scellent lorsque les boulons serrés compriment le joint entre les brides dans les rainures, déformant le joint pour établir un contact intime à l'intérieur des rainures, créant ainsi un joint métal sur métal. Une bride RTJ peut avoir une face surélevée dans laquelle est usinée une rainure annulaire. Cette face surélevée ne fait pas partie des moyens d'étanchéité. Pour les brides RTJ qui scellent avec des joints annulaires, les faces surélevées des brides connectées et serrées peuvent entrer en contact les unes avec les autres. Dans ce cas, le joint comprimé ne supportera pas de charge supplémentaire au-delà de la tension du boulon, les vibrations et les mouvements ne pourront pas écraser davantage le joint et diminuer la tension de connexion.

Les joints de type anneau sont des bagues d'étanchéité métalliques, adaptées aux applications à haute pression et à haute température. Les joints de type anneau sont conçus pour assurer l'étanchéité par « contact initial de ligne » ou par action de coincement entre la bride d'accouplement et le joint. En appliquant une pression sur l'interface du joint grâce à la force du boulon, le métal « plus mou » du joint s'écoule dans la structure microfine du matériau plus dur de la bride, créant ainsi un joint très étanche et efficace. Le type le plus appliqué est le styleRanneau fabriqué conformément à la norme ASME B16.20 utilisé avec les brides ASME B16.5, classe 150 à 2500. Les joints de type anneau de style « R » sont fabriqués dans des configurations ovales et octogonales.

La section transversale octogonale a une efficacité d’étanchéité supérieure à celle de l’ovale et serait le joint préféré. Les surfaces d'étanchéité sur les rainures du joint annulaire doivent être lisses jusqu'à 63 micropouces et être exemptes de crêtes, de marques d'outils ou de broutages désagréables. Ils scellent par un contact initial en ligne ou par une action de coincement lorsque les forces compressibles sont appliquées. La dureté de l'anneau doit toujours être inférieure à la dureté des brides.

Pour en savoir plus sur les joints, consultez : Introduction aux joints.

Languette et rainure (T/G)–

Une face de bride a un anneau surélevé (langue) usiné sur la face de bride tandis que la bride d'accouplement a une dépression correspondante (rainure) usinée dans sa face. Les faces de languette et de rainure de ces brides doivent être assorties. Les revêtements à rainure et languette sont standardisés dans les types grands et petits. Ils diffèrent des mâles et femelles en ce sens 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 ses diamètres intérieur et extérieur. On les trouve couramment sur les couvercles de pompe et les chapeaux de valve. Les joints à rainure et languette présentent également l'avantage d'être auto-alignants et de servir de réservoir pour l'adhésif. Le joint foulard maintient l’axe de chargement aligné avec le joint et ne nécessite pas d’opération d’usinage majeure.

Homme et Femme (H/F)–

Avec ce type, les brides doivent également être adaptées. Une face de bride présente 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 sur 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 sert à localiser et à 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 ont une finition lisse. Le diamètre extérieur de la face femelle sert à localiser et à retenir le joint.

Les faces générales des brides telles que les RTJ, T&G et F&M ne doivent jamais être boulonnées ensemble. La raison en est que les surfaces de contact ne correspondent pas et qu'il n'y a pas de joint ayant un type d'un côté et un autre type de l'autre côté.

Basé sur l'indice de pression-température

Les brides sont également classées selon la pression et la température nominales dans la norme 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. À mesure que la température augmente, la pression nominale de la bride diminue. Les classes de pression indiquées de 150#, 300#, etc. constituent 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 divers matériaux de construction par rapport à 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 indiquée en livres. Différents noms sont utilisés pour indiquer une classe de pression. Par exemple : 150 Lb ou 150 Lbs ou 150# ou Classe 150, tous signifient la même chose.

Basé sur la finition du visage

Il existe deux types de finitions réalisées sur les parements.

Finition de la crosse–

La finition de surface de bride la plus largement utilisée, 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 contribue à créer un joint, et un niveau élevé de friction est généré entre les surfaces de contact. La finition de ces brides est générée par un outil à nez rond de rayon de 1,6 mm 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 réalisée avec un outil à nez rond de 3,2 mm avec une avance de 1,2 mm par tour.

Bride à finition lisse–

Cette finition ne présente aucun marquage d'outil visuellement apparent. 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 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 comprise entre Ra 3,2 et 6,3 micromètres (125 à 250 micro pouces).

Finition dentelée–

Il s'agit également d'un sillon en spirale continu ou phonographique, mais il diffère de la finition d'origine en ce sens que le sillon est généralement généré à l'aide d'un outil 90-deg qui crée une géométrie en "V" avec une dentelure à un angle de 45 degrés. Les dentelures prévues sur le parement peuvent être concentriques ou en spirale (phonographique). Les 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 centrale 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.

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 réductrices et de brides aveugles à partir de plaques. Les matériaux de construction normalement utilisés sont les suivants :

• ASTM A105 – Acier au carbone forgé
• ASTM A181 – Acier au carbone forgé à usage général
• ASTM A182 – Acier allié forgé et acier inoxydable
• ASTM A350 – Acier allié forgé pour les services à basse température