Guide des Compensateurs

BOA AG Compensateurs, Soufflets mtalliques Tuyaux mtalliques flexibles Station-Ost 1 CH-6023 Rothenburg, Suisse Tlphone +41 (0)41 289 41 11 Fax +41 (0)41 289 42 02 info@boa.ch www.boa.ch

GUIDE DES COMPENSATEURS BOA

dition 29.3-F

GUIDE DES COMPENSATEURS BOATable des matires1 2 2.1 2.2 2.3 2.4 2.5 2.6 2.7 2.8 2.9 3 3.1 3.2 4 4.1 4.2 4.3 4.4 4.5 4.6 4.7 5 5.1 5.2 5.3 5.4 5.5 5.6 5.7 5.8 6 6.1 6.2 6.3 6.4 6.5 2 Informations gnrales Gnralits sur les compensateurs Elments principaux et leurs fonctions Soufflet parois multiples Conception du soufflet parois multiples Types de raccordements Le tube de guidage interne Compensateurs sans limiteurs de course Compensateurs avec limiteurs de course Types de compensateurs: gamme des produits Capacit de production Assurance de la qualit Gestion de la qualit Essais et laboratoire Applications Moteurs diesel et gaz Arospatial Distribution dnergie lectrique Installations domestiques Traitement des eaux et des effluents Construction dinstallations et de tuyauterie en gnral Pompes et compresseurs Dfinition des types de compensation Dtermination des diffrents mouvements Types de compensation Ancrages, guidages de tuyauterie, suspensions Conseils pratiques Calcul des mouvements et des forces dancrages Compensateurs axiaux Compensateurs angulaires Compensateurs latraux Compensateurs universels Programme standard Gnralits Facteurs de correction Compensateurs axiaux BOA Compensateurs angulaires BOA Compensateurs latraux BOA Page 4 6 7 8 11 12 14 14 15 16 17 18 18 20 22 22 24 24 25 26 26 27 28 28 31 35 38 42 46 80 92 96 96 98 100 103 105

6.6 6.7 6.8 6.9 6.10 6.11 6.12 7 7.1 7.2 7.3 7.4 8 8.1 8.2 8.3 8.4 8.5 8.6 8.7 9 9.1 9.2 9.3 10 11 11.1 11.2 11.3 11.4 12 12.1 12.2 12.3 12.4 12.5 12.6

Compensateurs cardan BOA Compensateurs universels BOA Compensateurs basse pression BOA Petits compensateurs sanitaires BOA Compensateurs axiaux pour systme Mannesmann Pressfitting Compensateurs axiaux en acier Tableaux de programme standard Amortisseurs de vibrations Gnralits Donnes techniques Amortisseurs acoustiques Tableaux de programme standard Compensateurs en caoutchouc Gnralits Donnes techniques Matriaux Pression et temprature Facteurs de correction Dsignation des types Tableaux de programme standard Joints de dmontage Gnralits Donnes techniques Tableaux de programme standard Compensateurs rectangulaires, non renforcs Instructions de montage Recommandations gnrales de scurit Compensateurs axiaux / joints de dmontage Compensateurs angulaires et latraux Compensateurs en caoutchouc Annexe / Normes Symboles usuels en tuyauterie Tableau des analyses de rfrence et des caractristiques mcaniques Normes internationales / Tableau comparatif Tableaux de conversion Tableau de la rsistance la corrosion Filiales / socits en participation / agences commerciales

110 111 114 118 121 122 125 274 274 275 276 277 286 286 287 287 289 290 291 297 322 322 324 325 338 346 346 349 363 373 383 383 384 388 390 394 426 3

1 Informations gnralesBOA Group et BOA AG se prsentent

BOA Group actif dans le monde entier BOA Group est lun des leaders mondiaux dans la production dlments flexibles mcaniques pour lindustrie automobile et pour une vaste gamme dapplications industrielles. La ville sige est Stutensee prs de Karlsruhe/ Allemagne. Jusquen aot 2006, BOA oprait sous le nom de IWKA Balg- und Kompensatoren-Technologie GmbH. Au nouveau BOA Group appartiennent une vingtaine de filiales et dentreprises associes dans onze pays. En plus, un rseau de bureaux de vente et de services dans les pays plus importants est au service des clients. BOA Group conoit, produit et commercialise dans le monde entier des composants en acier inoxydable pour la gestion moteurs, des systmes de gaz dchappement et des units accessoires pour automobiles. Pour le secteur industrie, BOA fournit des lments flexibles ultra-tanches pour des applications dans la technique nergtique et la construction dinstallations techniques, notamment pour vhicules sur rails, la construction de navires, laronautique, la technique du vide, de mesure et de contrle ainsi que la robinetterie. Les solutions de BOA Group englobent soit des produits standard, soit des conceptions sur mesure, labores individuellement en collaboration avec nos clients.

La gamme de produits de BOA Group et BOA:Compensateurs Pour systmes de tuyauteries dans des raffineries, lindustrie chimique et ptrochimique, la construction de centrales thermiques, le chauffage urbain et la fabrication de moteurs diesel. Soufflets mtalliques Raccordements lastiques et lments dtanchit pour la construction mcanique, les installations et appareils chimiques, ainsi que divers domaines tels que: lectrotechnique, technique du vide, chauffage solaire, technique automobile et mesure et contrle.

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BOA AG, Rothenburg, Suisse Lentreprise BOA AG dont le sige est Rothenburg prs de Lucerne, a t fonde en 1906. Plus de 200 collaborateurs et collaboratrices y travaillent pour le dveloppement, la production, la commercialisation et la vente de compensateurs, soufflets mtalliques, tuyaux mtalliques flexibles et produits en thermoplastique de haute qualit. BOA AG est soutenue par ses succursales et socits en participation en France, aux Pays-Bas, en Pologne, Allemagne et aux Etats-Unis ainsi que par des agences commerciales dans tous les pays industriels importants. Les technologies en partie complmentaires au sein du groupe FSG forment une symbiose judicieuse, permettant de rpondre aux exigences des clients. BOA AG est une entreprise reconnue sur le plan international dans ses domaines dactivits, et compte parmi les leaders du march. Grce la certification EN 9100:2003, ISO 9001:2000, ISO 14001:2004 et DIN EN 15085-2, un niveau de qualit lev est garanti dans la gestion des processus et le respect de lenvironnement.

Tuyaux mtalliques flexibles en acier inoxydable, utiliss pour toutes les applications exigeant flexibilit, fiabilit et un niveau de scurit lev, telles la distribution de gaz, la technologie solaire, le secteur chauffage, lindustrie automobile, laronautique, etc.

Produits en thermoplastique Tuyauteries, flexibles pour gaz haute pression, compensateurs et lignes de tuyauterie mtalliques dont la partie intrieure en contact avec le fluide est recouverte dune couche en lastomre prsentent un avantage sans pareil: llastomre est extrmement rsistant la corrosion. Selon lapplication et le produit, la matire est PTFE (Teflon), PFA ou EPDM (caoutchouc). 5

2 Gnralits sur les compensateurs

Les diffrents types de compensateurs sont utiliss pour la compensation de changements de longueur et de dplacements dans des tuyauteries, machines et appareils, provoqus par des variations de temprature, des dsalignements ou des mouvements de terrain. Ils sont utiliss dans la construction de conduites deau chaude et froide, de vapeur, dessence, de fuel, de gaz chauds et de produits chimiques divers. Un autre champ dapplication est la construction de moteurs (moteurs diesel, turbines, compresseurs etc.), o leur fonction est dabsorber les vibrations, vitant ainsi leur transmission dans les conduites rigides. Comme joints de dmontage, ils sont des auxiliaires utiles pour le dmontage ou le remontage de composants de tuyauterie.

Tableau schmatique des compensateurs selon ISO 15348Type de mouvement Type Dessin Absorption de la force de raction Mouvements angulaire latral / radial axialune plusieurs une plusieurs direction directions direction directions

axial axial axial, autoquilibr

non

oui

articul simple angulaire cardan

oui

oui

avec deux limiteurs de course latral avec limiteurs de course multiples universel universel universel, autoquilibr

oui

oui

non

oui

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Le tableau montre les diffrents compensateurs daprs leur type de construction et de fonction et leurs possibilits de mouvements. A noter particulirement que tous les types sans limiteurs de course, exposs la pression, exercent une force de raction sur la tuyauterie rsultant du produit pression x section du compensateur. En consquence, la tuyauterie doit tre solidement ancre (cf. paragr. 5).

2.1 Elments principaux et leurs fonctions Pour pouvoir remplir sa fonction, le compensateur est constitu gnralement des lments principaux suivants: - Le soufflet - Les pices de raccordement (manchon souder, bride) - Le tube de guidage - Les limiteurs de course (seulement pour les joints articuls ou les types auto-quilibrs limiteur de course angulaire tube de guidage manchon souder soufflet bride

barre de limitation de course

Tous ces lments peuvent tre combins au choix pour laborer le produit final "compensateur". Dans notre programme standard (voir sect. 6), vous trouverez des combinaisons dj optimises de compensateurs pour rpondre vos besoins.

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2.2 Le soufflet parois multiples

mouvement axial

mouvement angulaire

mouvement latral

Llment de base, et donc le cur de chaque compensateur, est le soufflet dont on attend une rsistance la pression ainsi quune grande flexibilit dans ses mouvements en direction axiale, latrale ou angulaire. De plus il doit rsister aux hautes tempratures, aux vibrations et aux milieux corrosifs. BOA, inventeur du soufflet parois multiples, a continu de dvelopper cette technique et construit dsormais essentiellement des soufflets en acier austnitique ou matriaux spciaux.

Une virole intrieure et une virole extrieure sont ralises, par soudure longitudinale dun feuillard mince, les tubes forms tant tous deux tanches (voir fig. gauche). Entre les deux viroles, et en fonction de la pression et de la temprature, un feuillard est enroul hlicodalement, formant ainsi un cylindre compact. Les cylindres peuvent tre constitus de diffrentes qualits de matriaux, permettant ainsi de raliser des solutions plus conomiques, tout en conservant une haute rsistance la corrosion des parties en contact avec les milieux agressifs. 8

Les ondes annulaires sont obtenues par formage froid constituant ainsi un soufflet multicouche avec des caractristiques particulirement performantes. Grande lasticit Faibles longueurs Faibles moments de flexion Importante capacit dabsorption de mouvements Faible hauteur des ondes Absorption de vibrations Tous ces avantages permettent dlaborer des solutions conomiques, par exemple: rduction du nombre de compensateurs ncessaires, faible encombrement dans des installations souterraines ou rduction du dimensionnement des structures dancrage. Le soufflet multicouche a galement un effet positif sur la scurit dutilisation du compensateur. En cas de perte dtanchit de la couche en contact direct avec le fluide, d par exemple la contrainte, la fatigue ou la corrosion, le fluide migrerait lentement dans le labyrinthe des couches multiples et se manifesterait lendroit du trou de contrle lextrieur du compensateur.

Trou de contrle

Ce principe de construction prsente les avantages suivants: Dtection de fuite prventive Facult de contrle permanent pour le transport de fluides dangereux En prsence dune faible fuite, la rsistance la pression et la fonctionnalit du compensateur sont maintenues (pendant des semaines, voire des mois) Le remplacement immdiat nest pas ncessaire Une rupture violente et spontane est exclue 9

Un autre atout majeur du soufflet parois multiples se manifeste en lutilisant comme amortisseur de vibrations. Grce sa structure compacte en couches successives, il se produit des frottements lintrieur de la structure de la paroi du soufflet, et lors des mouvements du soufflet, le diagramme force-course forme une hystrsis.

Il en rsulte que le principe du soufflet multicouche a un excellent effet sur sa capacit dabsorber des bruits de structure. Il est possible datteindre un niveau de rsultat comparable lutilisation dlments en caoutchouc, avec en plus une tenue suprieure la temprature et au vieillissement.

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2.3 Conception du soufflet parois multiples

Monocouche

Il est ais de dmontrer laide dune barre flexible lavantage de la souplesse du soufflet multicouche par rapport des compensateurs une seule paroi. Il est vident quen conservant le mme niveau de flexion et les mmes dimensions, avec une paisseur rduite moiti de la barre a, la force de flexion F2 est galement rduite moiti. La force de dplacement de la barre flexible deux couches nest plus que le quart de la valeur originale.

Multicouche Gnralement, les soufflets sont exposs dnormes contraintes statiques ou dynamiques de pression intrieure, de temprature, doscillations etc. Contrairement aux tuyauteries fixes, le calcul des effets des diverses contraintes exerces sur le soufflet multicouche est trs complexe.

STANDARDS OF THE EXPANSION JOINT MANUFACTURERS ASSOCIATION, INC.

Pour satisfaire aux hautes exigences de scurit il est indispensable de sappuyer sur une mthode de calcul fiable valide par des tests. BOA utilise les rsultats publis depuis 1958 par le groupe des fabricants amricains de compensateurs (EJMA). Cette mthode de calcul qui a largement fait ses preuves pour la conception de compensateurs multicouches est reconnue et approuve par toutes les autorits internationales de certification.

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2.4 Types de raccordements Selon lapplication, la possibilit dinterchangeabilit, le niveau de pression ou de scurit, trois types de raccordements sont gnralement utiliss pour connecter le compensateur la tuyauterie ou lunit.

Compensateur avec manchon souder

Compensateur avec raccordement bride soude

Compensateur avec raccordement bride tournante

Compensateur avec manchon souder Les avantages de ce type de raccordement: 1. Le diamtre du manchon est dans la continuit de la tuyauterie. 2. Ltanchit de la soudure rpute indestructible, pour linstallation dans des conditions de pression leve et en contact avec des fluides dangereux. La matrise du procd de soudage entre le soufflet multicouche en acier austnitique et le manchon souder (ou la bride) en acier au carbone exige des techniques particulires, formation et exprience. Cest un des points fondamentaux assurant la qualit dun compensateur. Par des contrles permanents, BOA surveille 12

et garantit que toutes les couches du soufflet sont lies dans la soudure, que la structure de la soudure est robuste et continue et que la zone de chauffe est rduite au minimum. Nos procds de soudage, tests et optimiss, excluent les imperfections de soudage, les criques dues aux tensions thermiques, les inclusions et la formation de soufflures et de retassures.

Compensateur avec raccordement bride soude Ce type de raccordement permet un change du compensateur rapide associ un encombrement rduit. La qualit de la soudure entre le soufflet multicouche et la bride correspond aux exigences tablies pour le manchon souder.

Compensateur avec raccordement bride tournante Comme pour le type bride soude, ce type de raccordement permet un change du compensateur rapide associ un encombrement rduit. De plus, le soufflet collet rabattu permet la bride de tourner librement en cas de dsalignement des trous. En prsence de milieux agressifs, les collets rabattus en acier inoxydable protgent les brides, ce qui permet dviter lutilisation de matriaux spciaux pour celles-ci.

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2.5 Le tube de guidage interne (Tube de protection) Les tubes intrieurs protgent le soufflet et lempche dtre excit par les vibrations dues aux vitesses importantes du fluide. Linstallation dun tube intrieur de protection est recommande : en cas de milieux abrasifs si de fortes divergences de temprature sont attendues pour empcher le dpt de particules solides dans les ondes si la vitesse dcoulement en milieux gazeux est suprieure env. 8 m/sec. si la vitesse dcoulement en milieux liquides est suprieure env. 3 m/sec. Pour des indications supplmentaires voir paragraphe 11.1 "Recommandations gnrales de scurit".

2.6 Compensateurs sans limiteurs de course Les compensateurs sans limiteurs de course (axiaux et universels), soumis la pression, exercent une force de raction Fp sur la tuyauterie et les ancrages, gale au produit de la pression absolue p X section du compensateur A (pour dtails voir paragraphe 5.5.1).

La valeur de la section A du soufflet est indique dans les tableaux des dimensions des diffrents types de compensateurs. Dans des cas de fortes pressions et grands diamtres, la force de raction devient trs importante, par exemple: pour un DN 400 sous 40 bar, la force de raction sera denviron 570 kN. En consquence, les ancrages doivent tre trs rsistants. 14

2.7 Compensateurs avec limiteurs de course La force de raction, explique cidessus, est reprise par les limiteurs de course, c.--d. des articulations ou des tirants. En fonction de lorientation de la tuyauterie et des mouvements attendus, on choisit le type de compensateur adapt muni de tirants (cf. paragraphe 5.2). Malgr la prsence des limiteurs, la longueur totale du compensateur reste faible offrant ainsi les avantages pour raliser des solutions complexes.

Pour viter la construction dancrages massifs et coteux en cas de forte pression et de coups de blier, lexpert choisit la solution utilisant un compensateur avec limiteurs de course.

Additionnellement la reprise de la force de raction et sa transmission correcte dans les pices de raccordement, les tirants comportent des parties articuls pour garantir la fonction de mouvement. De plus, il y a trs souvent des contraintes et des moments supplmentaires transmettre. Il va de soi que le calcul des dimensions des composants du systme de tirants doit sappuyer sur une mthode fiable et valide par des tests. Les ingnieurs de BOA utilisent les calculs FEM charge limite nonlinaire. Les rsultats de ces calculs convergent avec les rsultats des validations, des tests pratiques et des essais de rupture. 15

2.8 Types de compensateurs: gamme des produits Ralisation sans limiteurs avec force de raction de pression Compensateurs basse pressionBOA Type EXW Ralisation conoEXF mique pour des EXUW courses importantes EXUF et des faibles pressions, par exemple: pour des lignes dchappement, de gaz de fume, deffluents, des p. 116 dilatations etc.

Ralisation avec limiteurs sans force de raction de pression Compensateurs angulairesBOA Type AWT AFS AFB Large course angulaire dans un plan, encombrement rduit, pour des conduites exigeantes et des tuyauteries de chauffage urbain.

p. 103

Compensateurs axiauxBOA Type W FS FB Absorption de courses axiales importantes, faible longueur, pour la construction de tuyauteries et dinstallations technologiques.

Compensateurs auto-quilibrsBOA Type CW CFS CLW CLF Compensateurs spciaux avec construction adapte pour lquilibrage de pression de tuyauteries rectilignes ou coudes.

p. 100

Petits compensateurs sanitairesBOA Type Za Ga I Absorption de courses axiales, pour le secteur chauffage, ventilation, air conditionn 7179 00X-MS/ME 7160 00S-TI/RI/TA/RA/LF 7162 00S-TI/RI/TA/RA/LF

Compensateurs cardanBOA Type KAWT Importante course KAFS angulaire dans plusieurs KAFB plans, faible longueur, pour des tuyauteries exigeantes.p. 110

p. 118

Compensateurs universelsBOA Type UW Absorption de mouveUFS ments importants dans UFB toutes les directions pour la construction de tuyauteries et dinstallations technologiques, compensation de dsalignements de montage. p. 111

Compensateurs latrauxBOA Type LW Mobiles dans toutes LFS directions dans un plan LFB circulaire pour la LWT construction dinstallations technologiques, turbines, glissement de terrain. p. 105

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Ralisation sans limiteurs avec force de raction de pression Joints de dmontage sans limiteursBOA Type AKFB-U Ils assurent une AKFS-U disjonction axiale suffisante pour faciliter le dmontage et la remise en place des pices de robinetterie.p. 322

Ralisation avec limiteurs sans force de raction de pression Joints de dmontage avec limiteursBOA Type AKFB-Z Ils assurent une AKFS-Z disjonction axiale AK-Z suffisante pour faciliter le dmontage et la remise en place p. 322 des pices de robinetterie.

Amortisseurs de vibrationsBOA Type Alpha-C Ils protgent les tuyauteries et les installations des transp. 274 missions de vibrations.

Amortisseurs de vibrationsBOA Type Epsilon-C Ils protgent les tuyauteries et les installations des transmissions de p. 274 vibrations.

Compensateurs en caoutchoucBOA Type 3140 00S-.... Option conomique pour labsorption de dilap. 286 tations et de vibrations.

Compensateurs en caoutchoucBOA Type 3840 DFS-.... Option conomique pour labsorption de dilap. 286 tations et de vibrations.

2.9 Capacit de production Nous produisons des lments de compensateurs du diamtre 10 mm jusquau diamtre 2100 mm. Ils rsistent des pressions de service jusqu 100 bar et sont utiliss dans une gamme de temprature de 270C jusqu 900C (prenant en compte le choix des matriaux). Les compensateurs BOA rpondent parfaitement aux exigences svres au niveau flexibilit, stabilit de fonctionnement, dure de vie, tanchit, rsistance la temprature, rsistance mcanique et tenue la pression. Nos concepts de compensateurs proposent des solutions qui sont le rsultat dun travail continu de recherche et de dveloppement, prenant en compte les expriences multiples et les possibilits technologiques les plus innovatrices et performantes. La prcision dans les procds de fabrication associe a un vaste programme dessais garantissent la haute qualit de nos produits. 17

3 Assurance de la qualit

3.1 Gestion de la qualit Les compensateurs BOA sont conus, calculs, fabriqus et contrls dans les rgles de lart. Des contrles rguliers et des tests raliss par des organismes notifis pour la certification de lusine attestent la volont continue de BOA dans sa gestion production:

Approbation dentreprise EN 9100:2003 Gestion de qualit applications de l'aronautique ISO 9001:2000 Gestion de qualit ISO 14001:2004 Gestion d'environnement AD2000-W0 TRD 100 Matriaux: Autorisation de report de poinon AD2000-HP0 EN ISO 3834-2 Matrise du soudage DIN EN 15085 Applications ferroviaires Soudage des vhicules et des composants ferroviaires part 2 Conformit DEP Directive pour les quipements sous pression DEP 97/23/CE (et SR 819.121) Autorisation pour le marquage CE Euro-Qualiflex

Approbation de produit Pour couvrir les diffrentes orientations du march, nous disposons galement des approbations de produit ncessaires, tablies par les autorits accrdites:

Bureau Veritas

Det Norske Veritas

Rina

Germanischer LIoyd

Lloyds Register

China Corporation Register of Shipping

Korean Register of Shipping

American Bureau of Shipping

China Classification Society

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Contrles et rceptions Ltendue du programme de contrle est dtermine en fonction des exigences et des demandes du client, dans le respect des standards de conception et de fabrication. Les essais ne confirment que le niveau de qualit requis.

Mthodes dpreuve non destructives preuve de pression hydraulique preuve dtanchit sous eau, lair ou lazote preuve dtanchit lair et aux agents moussants preuve de pression diffrentielle lair contrle radiographique magntoscopie ressuage test dtanchit lhlium (