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1 - LES BRIDES ............................................................................................................................. 1

2 - LES DIFFÉRENTS TYPES DE JOINT ...................................................................................... 7

3 - LA BOULONNERIE ................................................................................................................... 7

DD 11 -- 11 // CCTUYAUTERIE - ROBINETTERIE - MATÉRIEL DE STOCKAGE

ASSEMBLAGE À BRIDES

Risques et Précautions liés au Matériel

„ 2005 ENSPM Formation Industrie - IFP Training

Ingénieurs enSécurité Industrielle

Ce document comporte 14 pages

BE MTU - 00898_C_F - Rév. 2 26/01/2005

1

Les assemblages à brides sont composés de trois éléments (le jeux de brides, le joint et la boulonnerie) quiparticipent au même objectif, celui d'assurer l'étanchéité d'un système démontable sur un ensemble detuyauteries, ou sur une capacité, soumis à l'action de la pression du fluide contenu.

Sur de nombreux sites industriels, ce type de liaison est souvent utilisé à partir des diamètres de canalisationégaux ou supérieurs au DN 50 ; ce choix étant aujourd'hui modifié, pour des raisons de sécurité, par unetendance à la généralisation sur tous les diamètres de ligne.

Cette pratique permet, notamment, de “platiner” les lignes même sur des petits diamètres lors de travaux àeffectuer.

1 - LES BRIDES

Elles ont pour fonction d'assurer la continuité des différents éléments d'un point de vue mécanique(transmission des contraintes dues aux actions de la pression et du poids, ainsi que desconséquences de la température). Elles ont en commun :

- leur mode de liaison avec le tube, ou le piquage sur l'appareil chaudronné, par la définitiondu collet de liaison

- l'adaptation de la face de bride avec les contraintes liées à l'action de la pression et desefforts dus aux effets de fond. Cette face de bride étant conjuguée avec le type de jointemployé

La forme et les dimensions du plateau de bride devant répondre à la reprise des forces transmises parl'ensemble de la boulonnerie.

Le type de bride à utiliser est défini par les “classes” de tuyauterie.

a - Les codes

Dans les industries pétrochimiques, les principales normalisations qui prédominent sont :

- les normes françaises de la série NF E 29203 pour les dimensions et la NF E 29204 pour ladéfinition des matériaux

- le code, d'origine américaine, ANSI B 16-5 pour la série de diamètres de canalisationcomprises entres DN 15 à DN 600 (de 1/2" à 24"). Ce code de dimension est complété,pour les diamètres au dessus de DN 600, par le MSS SP 44, l'API 605 et le BS 3293

- les normes, d'origine allemande, DIN de la série 2500

b - La classification des brides

Depuis quelques années la normalisation des composants de tuyauteries industrielles est en pleinemutation. De profondes transformations, dans la collection normative, concernant les principes et leshabitudes, longtemps appliqués, qui définissaient les règles de l'art de notre corps d'état sontintervenues.

La grande majorités des services techniques, de la pétrochimie était familiarisée avec la normalisationaméricaine. Son vocabulaire et ses unités, venant du système anglo-saxon, étaient très bien connus.

Sous l'impulsion de la loi pour la métrication, les organismes de normalisation US, sont venusentreprendre, avec le Continent Européen, une opération normative ayant pour objectif l'établissementd'un système unique de désignation de classe ou de catégorie d'équipements de tuyauteries. Cettedémarche est très importante car elle remet en cause certaines références bien connues desutilisateurs européens.

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2

Le rapprochement des systèmes américain et européen, effectué par une juxtaposition de ces deuxconcepts de normalisation a permis une optimisation concertée des deux systèmes. De plus lesDirectives Économiques Européennes ont engagé les membres de la Communauté à respecter et àappliquer les dispositions de la réglementation internationale. Cette juxtaposition des normalisationsconcerne essentiellement les organismes de normalisation suivants :

- aux États Unis ANSI - API - MSS SP- en Europe DIN - AFNOR - BS

L'ancien système de classement se référençant aux "séries" américaines et aux "PN" européens a étéremplacé par un système unique nommé "ISO-PN".

Le "PN" européen était défini selon une convention où les PN 6-10-16-25-40... correspondaient à lapression maximale admissible pour un gradient de température allant de la température ambiante à110°C. Le respect de cette convention obligeait de dimensionner les composants de tuyauterie enfonction du taux de travail admissible par ce matériau à la température ambiante.

Les séries d'origine américaine (150# - 300# - 600# - 900# ...) correspondaient à la pressionapplicable en livres par pouce carré, aux conditions "probables" de température en service.

L'ISO a formulé la nouvelle définition de l'ISO-PN, reprise par la norme NF E 29001 :

"Désignation alphanumérique conventionnelle, relative à la résistance mécanique d'un composant detuyauterie et utilisé à des fins de référence". Le nombre entier suivant la désignation ISO-PN nereprésente pas une valeur mesurable et ne doit pas, par conséquent, être utilisé dans une formule dedétermination ou être suivi d'une référence à une unité.

D'après la norme ISO 6708, la gamme ISO-PN est constitué par :

- ISO-PN 10 - 16, issus de la transposition des PN européens 10 et 16

- ISO-PN 20 - 50 - 100 - 150 - 250 - 420, issus de la transposition des séries ANSI 150# -300# - 600# - 900# - 1500# et 2500#

Les anciens PN européens 2,5 - 6 - 25 - 40 sont provisoirement conservés afin d'assurer lamaintenance des installations existantes. Le PN 64 est abandonné (il est à noter l'apparition d'un PN63, d'origine allemande DIN).

Tableau de correspondance des séries - classes - ISO PN

SériesNF-PN

6 10 16 25 40 64 100 160 250 320 420 1000

ClasseANSI

#150 300 600 900 1500 2500

SériesISO PN

6 10 16 20 25 40 50 100 150 250 420

Il est à noter, que l'ISO-PN 100 et le PN 100 ne sont pas identiques d'un point vue gabarit deraccordement, il en est de même pour l'ISO-PN 250 et le PN 250.

À l’issue des travaux de l’ISO, la commission française de normalisation a donc révisé l’ensemble desnormes françaises correspondantes.

La NFE 29203 est la norme de référence des brides à utiliser, pour les tuyauteries industrielles.

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3

c - Les types de brides selon la norme NFE 29203

• Bride avec collerette (Welding Neck - WN)

Désignée type 11 et représentée sur les plans

D M

EQ 0

92 A

Vue d'une bride type 11

La forme du profil de cette bride est très bien adapté aux très grands couples de pression et detempérature. C'est le type le plus employé sur les diamètres, égaux ou supérieurs à DN 50. La massede métal mise en jeux provoque des actions de poids qui ne sont pas négligeables sur les petitsdiamètres de ligne. Une seule soudure est réalisée en extrémité, bout à bout avec le tube, qui doit parconséquent être de même épaisseur (identité des épaisseurs du collet et du tube employé).

Le contrôle de la liaison avec le tube par radiographie est très facile et la mise en place n'est liée qu'aurespect de la perpendicularité de la face avec l'axe du tube.

• Bride à emmancher (Slip on SO)

Désignée type 12 et représentée sur les plans

D M

EQ 0

93 A


Ce type de bride est constitué par un plateau emboîté sur l'extrémité du tube et lié à celui ci par deuxcordons de soudure. Son emploi est prescrit pour des diamètres égaux ou supérieurs à DN 50 et pourdes couples de pression et température relativement faibles. Son choix est intéressant pour faire faceà des critères de coût de matière (le coût de la mise en place est identique à celui d'une bride aveccollerette, malgré la présence de deux jonctions soudées). Le contrôle du mode de liaison par desprocédés de radiographie n'est pratiquement pas interprétable. Ce type de bride est indépendant detous critères se référençant à l'épaisseur du tube.

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• Bride à emboîter (Socket Welding - SW)

Désignée type 14 et représentée sur les plans par

D M

EQ 0

94 A


C'est une bride dans laquelle l'extrémité du tube vient s'emboîter dans un alésage du plateau, auxdimensions adéquates et est très souvent employée sur des diamètres de canalisations inférieurs ouégaux au DN 40.

La mise en place est, de par son dessin, très aisée, mais la position de la soudure ne facilite pasl'interprétation d'un contrôle radiographique. Pour des raisons de sécurité, beaucoup d'industriels, autravers de leurs spécifications techniques, n'autorisent pas l'emploi de ce type de bride sur les réseauxcontenant des fluides à forte teneur en hydrogène. Il faut, de plus, s'assurer de la concordance dudiamètre intérieur de l'alésage de la bride avec le diamètre intérieur du tube lors de la sélection de cetype de bride.

• Bride tournante avec collet (Lapped Joint)

Désignée type 03 pour la bride et type 33 (pour le collet) représentée sur les plans par

D M

EQ 0

96 A


Sur ce type de bride le plateau est désolidarisé du tube et de la partie recevant le joint d’étanchéité,appelée collet. Une seconde application, de cette bride, est la recherche d'une facilité d'orientationdes trous de passage de la boulonnerie lors d'opération de montage ou de démontage répétitives.

Sur une tuyauterie, généralement en acier inoxydable, ce type de bride, non soumise à l’actioncorrosive du fluide, est en acier au carbone.

La liaison avec le tube est réalisée par une seule soudure, bout à bout avec celui-ci. Il faut veiller,alors, à la concordance des épaisseurs du tube et du collet. Le contrôle de cette jonction parradiographie est une opération aussi aisée que dans le cas d'une bride avec collerette.

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5

• Bride pleine (Blind Flange - BF)

Désignée type 05 et représentée sur les plans par

��yy�y�y

D M

EQ 0

97 A


Ce type de bride, constitué par un disque plein, est employé afin d'obturer provisoirement l'extrémitéd'une ligne. Boulonnée sur un robinet-vanne, sa dépose permet de réaliser une extension ens’affranchissant des problèmes liés aux travaux avec unités en marche (pas de permis de feu).

d - Les faces de bride

La face de bride est l’élément de la bride qui associé à l’élément d’étanchéité assure cette fonction. Entoute rigueur, à un type de face de bride, en général, est associé une famille de joint.

Les principaux types de face de bride sont :

��yy��yyyy

D M

EQ 0

99 A

(s’utilisent également sur les tuyauteriesd’eau, elles sont alors en acier au carbone)

- la face plate ou flat face (désignée FP ou FF)

Ce type de face de bride n'est utilisé que sur lesbrides constituées par un matériau ne présentantque de faibles caractéristiques mécaniques detraction, tel que par exemple, le bronze, la fonteet les matériaux plastiques. Le joint porte alorssur toute la surface annulaire comprise entre lediamètre extérieur du plateau et le diamètreintérieur de passage du tube et est percé afin depermettre le passage de la tige de la boulonnerie.

- la face de bride surélevée ou raised face(désignée FS ou RF)

La portée en contact avec le joint est ensurélévation de quelques millimètres (1,6 mmpour la série ISO-PN 20 et 50, 6,4 mm au-dessus).

L'objectif de cette surélévation est de concentrerl'effort de serrage sur le joint par la déformationdu plateau afin d'assurer l'étanchéité la plusparfaite possible.

��yy��yyyy

D M

EQ 0

98 A

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La finition de ces types de face peut être :

- lisse (Smooth finish) pour permettre l'emploi de joint plat ou spiralé

- glacé (Cold water finish) la surface est dans ce cas plane et a l'apparence d'un miroir. Elleest utilisée lors d'un contact métal sur métal, sans présence d'un joint.

- striée à rainures concentriques ( Concentric serrated)

- striée à rainure spiralée à fond anguleux (Spiral serrated)

- striée à rainure spiralée à fond arrondi (Stock finish)

• La face à emboîtement

- simple emboîtement mâle et femelle, le rôle de cet emboîtement est de servir de brise-jetà la fuite en cas de rupture du joint

- double emboîtement mâle et femelle, le joint est, dans cette configuration, bloqué dansun lamage circulaire ; le rôle de ce double emboîtement est, tout en renforçant la tenueradiale du joint, de maintenir les caractéristiques mécaniques de celui ci et ainsi de pouvoirl'employer à un niveau plus élevé face à l'action de la température et de la pression

- emboîtement pour joint annulaire (RTJ), un lamage de profil trapézoïdal est destiné àrecevoir un anneau métallique. Afin de se dégager des sujétions imposées par le choix dudouble emboîtement, ce type de face est utilisé en industrie pétrochimique sur les fluides àhautes pressions et hautes températures ainsi que sur les fluides difficiles à étancher, telque l'hydrogène par exemple

e - Désignation des brides

Une bride ou un collet, conforme à la NFE 29203, se désigne de la manière suivante et dans l’ordrepar :

- le terme “bride” ou “collet”

- ISO PN suivi du numéro approprié

- DN suivi du numéro approprié

- la symbolisation comprenant le numéro du type de bride ou de collet suivi de la lettredésignant le type de face (1)

- l’état de surface de la face de joint

- la référence à la présente norme

- le matériau (préciser la nuance en référence à la norme NF E 29204 ou à la normeNF M 87508)

- le diamètre extérieur spécifié du tube et son épaisseur (s’il y a lieu)

Exemple de désignation d’une bride à collerette à assembler bout à bout à face de joint surélevée,ISO PN 20, de DN 100, en acier non allié BF 48.

Bride ISO PN 20, DN 100, type 11-B, NF E 29203, acier BF 48, pour tube 114,3 x 3,6.

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2 - LES DIFFÉRENTS TYPES DE JOINT

C'est l'élément qui va être incorporé entre les deux faces de bride (hors les cas où l'étanchéité estréalisée par contact métal sur métal) et ainsi assurer la fonction finale de l'étanchéité. Il existe un trèsgrand nombre de variétés de types de joint ; dans l'industrie pétrochimique les joints les pluscouramment utilisés sont :

- les joints plats, au comportement plastique, en matériaux synthétiques et destinés àremplacer les matériaux à base d'amiante

- les joints métalloplastiques, les plus courants, sont constitués par une âme métalliqueenroulée en spirale et comportant entre ces spirales un matériau synthétique qui, lui aussi,est destiné à remplacer l'amiante

- les joints annulaires métalliques utilisés sur les faces de bride comportant une rainurecirculaire de forme trapézoïdale (joint RTJ)

Le type de joint à utiliser est défini par les “classes” de tuyauterie.

3 - LA BOULONNERIE

C'est le dernier élément d'une liaison à bride. Le rôle de la boulonnerie est de reprendre les forcesgénérées par les effets de fond dus à l'action de la pression interne et de transmettre les efforts àappliquer sur le joint pour lui assurer une assise correcte.

En général, il est employé des tiges filetées équipées de deux boulons ; l'emploi de rondelles d'assiseétant très exceptionnel en tuyauterie (l'ensemble étant désigné par le terme de lacet). L'acierconstituant les tiges filetées, pour les conditions de service usuel, est de l'acier au carbone -manganèse. Pour les cas plus complexe (hautes pressions et hautes températures) il est, alors, faitappel à des aciers au chrome.

Le type de boulonnerie à utiliser est défini par les “classes” de tuyauterie.

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DD 11 -- 11 // CC


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50 100 150 200 250 300 350 400 450 500 550 6000

25

50

75

100

125

150

175

200

225

250

275

300

325

350

375

400

425

Température en degrés Celcius

Pres

sion

en b

ar

SELON ANSI B 16-5 - 1988

COURBES DE PRESSION MAXIMALE D'UTILISATIONEN FONCTION DE LA TEMPÉRATURE

Groupe de matériaux 1.1

Pour acier au carbone selon ASTMA 105A 350 Grd L F 2

Class 2500 #

Class 1500 #

Class 900 #

Class 600 #

Class 400 #

Class 300 #

Class 150 #

D M

EQ 1

03 A

Courbes tirées d'un tableau de valeurs données à titre indicatif

— Planche n°1

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50 100 150 200 250 300 350 400 450 500 550 6000

25

50

75

100

125

150

175

200

225

250

275

300

325

350

375

400

425

Température en degrés Celcius

Pres

sion

en b

ar

SELON NF E 29-005 et ISO 7005

COURBES DE PRESSION MAXIMALE D'UTILISATIONEN FONCTION DE LA TEMPÉRATURE

Famille de matériaux 1 A 1

Pour acier au carbone =BF 48 - BF 48 NBF 48 F

PRESSION D'ESSAI HYDRAULIQUE, en bar à 20°C

Série

Pression en bar

20

30

50

77

100

153

150

230

250

383

420

638

ISO PN 420

ISO PN 250

ISO PN 150

ISO PN 100

ISO PN 50

ISO PN 20

Courbes tirées d'un tableau de valeurs données à titre indicatif

D M

EQ 1

02 A

— Planche n°2 —

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FACES DE PLAN DE JOINT SUR BRIDE

FACE PLATE ÉTAT DE FINITION

*SMOOTH FINISH - FINITION LISSE Rugosité entre 1,6 et 6,3 µm

*COLD WATER FINISH - FINITION GLACÉE Finition glacée à l'apparence d'un miroir

*CONCENTRIC SERRATED ou SPIRAL SERRATEDFACE STRIÉE CONCENTRIQUE ou SPIRALÉE

FACE SURÉLEVÉE

D M

EQ 1

01 A

FACE POUR JOINT ANNULAIRE

FACES À EMBOÎTEMENT

Profil de la rainure

0,4

Angles arrondis90°

0,8

*STOCK FINISH - SPIRALEselon NF M 87501

0,04

� DN 300

R 1,6

pas : 0,8

0,06

� DN 350

R 3,2

pas : 1,2

Étro

it

Larg

e

DOUBLE EMBOÎTEMENTSIMPLE EMBOÎTEMENT

Étro

it

Larg

e

23°

0,8 à 2,4

7,14 à 36,51

6,35 à20,64

1,52 à 6,35



MATÉRIAUX POUR ASSEMBLAGE À BRIDES— Selon ASTM —

Conditions limites de serviceMatériaux constituant les brides Matériaux constituant Matériaux constituant

Vapeur Hydrocarbure les tiges filetées les écrous

232°C 232°CAcier au carbone

Pour ISO PN 20 et ISO PN 50 A 181

Acier au carbone

A307 Gr.B

Acier au carbone

A 307

400°C 400°C Pour ISO PN 100 et au-dessus A 105Acier allié

A193 Gr. B7

Acier allié

A 194 Gr. 2 ou 2H

454°C

482°C

520°C

550°C

Acier au carbone A 105

Acier au carbone-molybdène

A 182 Gr. F1

524°C 566°CAcier à 0,5 % de Cr-0,5 % de Mo

A 182 Gr. F12

Acier allié

A 193 Gr. B14

Acier allié

A 194 Gr. 2 H ou 3

538°C 621°CAcier à 1 % de Cr-0,5 % de Mo

A 182 Gr. F12

593°C 650°C

Acier à 2,25 % de Cr-1% de Mo

A 182 Gr. F22

Acier à 5 % de Cr-0,5 % de Mo

A 182 Gr. F5

Acier allié

A 193 Gr. B5 ou B14

Acier allié

A 194 Gr. B3

816°C

Acier à 18 % de Cr-8 % de Ni

A 182 Gr. F304-F316-F347-F321

Acier à 18 % de Cr

8 % de Ni

A 193 Gr. B8c

Acier à 18 % de Cr

8 % de Ni

A 193 Gr. B8c

– 46°CAcier calmé - silicium - aluminium

A 350 Gr. LF1

Acier allié

A320 Gr. L7

Acier allié

A194 Gr. 4

– 100°CAcier à 3,5 % de Ni

A 350 GR. LF3

Acier à 3,5 % de Ni

A 320 T Gr. L10

Acier à 3,5 % de Ni

A 194 Gr. 4

– 196°C

Acier à 18 % de Cr-8 % de Ni

A182 Gr. F304

Acier à 18 % de Cr

8 % de Ni

A 320 Gr ; L8 ou 8c

Acier à 18 % de Cr

8 % de Ni

A 320 Gr ; L8 ou 8c

Boulonnerie pour brides

en fonte

Acier au carbone

A 307 Gr. B

Acier au carbone

A 307

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DD 11 -- 11 // CC


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D M

EQ 3

04 C

— Planche n° 5 —

CARACTÉRISTIQUES DES JOINTS D'ÉTANCHÉITÉ

egarreS

tnioj ud liforPtnioj ud eruta

Ny

noisserPesissa’d

egarreSmu

mixam

mtneiciffeo

Cegarres ed

erutarépmeT

C° elbissimda

noitasilitu’l rus noitavresbO

elatégév erbiFelibo

motuA - eriatinaSC°001

57,1aP

M 02aP

M 8

erèmo tsalÉ

C°001 à 0752,1

aPM 03

aPM 8,2

selbiaf ruop segasu suoTsnoisserp selbiaf te serutarép

met

s tnio JC°054 + °091 –

5,2aP

M 001 à 5aP

M 52seuqit éhtnys xuairéta

M

ser dnetEFTP

C°062 + °08 –2

aPM 05

aPM 52

noitutitser ed sap te egrahc suos eulFeu qits alé

xu airétam te EFTP e tteu qaJ

s euq itéh tn ysC°062 + °08 –

2aP

M 0 5aP

M 52

aPM 9 6

s euqi téhtn ys te x onI el aripSC°0 55 + ° 08 –

3-

eimihcortép

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OC°054

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C°005 +57,3

aPM 041

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Sserutarép

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aPM 01

aPM 26

aPM 19

aPM 621

aPM 381

2 4 57,45,55,6

C°001C°024C°013C°005

C°007-°055

,eimihc ne sénnorduahc slierappa ruS

stroffe’d etius rap sésilitu uep zessaecnesba’l ed te stnatrop

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aPM 621

C°0555,5

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Hselaicéps sedirb

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