Tuyau de bord

Par Didier Vassal, Vice-Président OEM et Services Maritimes chez Victaulic 25 avril 2014

Didier Vassal, vice-président OEM et services maritimes chez Victaulic, compare les méthodologies d'assemblage de tuyaux à brides et à rainures et explique les avantages que les joints de tuyaux à rainures offrent par rapport aux brides. Des systèmes de tuyauterie efficaces sont essentiels pour la gamme de services nécessaires à bord d'un navire, y compris les systèmes secondaires tels que les systèmes de cale et de ballast, le refroidissement par eau de mer et eau douce, l'huile de lubrification, la protection contre les incendies et le lavage du pont. Ceux-ci incluent des performances améliorées; une installation et une maintenance plus rapides et plus simples et une réduction du poids à bord.Les problèmes de performance Dans un joint de tuyau à bride, deux brides d'accouplement sont boulonnées ensemble et compriment un joint pour créer un joint. Comme les boulons et les écrous d'un joint à brides absorbent et compensent les forces du système, au fil du temps, les boulons et les écrous peuvent s'étirer et perdre leur étanchéité d'origine en raison des surpressions, de la pression de travail du système, des vibrations et de la dilatation et de la contraction thermiques. Lorsque ces boulons subissent une relaxation du couple, le joint perd son joint de compression, ce qui peut entraîner divers degrés de fuite. Selon l'emplacement et la fonction du système de tuyauterie, les fuites peuvent être coûteuses et dangereuses, entraînant des temps d'arrêt pour maintenance/réparation et une exposition à des risques. Le remplacement du joint sera nécessaire lorsque le joint est démonté, car le joint se collera aux faces de la bride au fil du temps. Lorsque le joint est démonté, le joint devra être gratté des deux faces de la bride et ces surfaces devront être nettoyées avant le remplacement du joint, ce qui augmentera encore les temps d'arrêt pour maintenance. En raison des forces de boulonnage ainsi que de l'expansion et de la contraction du système, les joints de bride peuvent également développer une compression "set" au fil du temps, ce qui présente une autre cause de fuite. La conception d'un joint de tuyau mécanique rainuré surmonte ces problèmes de performance. Une rainure est d'abord formée dans l'extrémité du tuyau et la connexion de la tuyauterie est fixée par un raccord qui abrite un joint en élastomère résilient et sensible à la pression. Le boîtier de couplage enferme complètement le joint, renforçant le joint et le fixant en position lorsque le couplage s'engage et forme un verrouillage positif dans la rainure du tuyau. La dernière technologie de couplage permet d'assembler entièrement des tuyaux jusqu'à 24" (600 mm) de diamètre avec seulement deux écrous et boulons afin de fixer le joint autobloquant. Le joint mécanique crée une triple étanchéité en raison de la relation de conception entre le tuyau, le joint et les boîtiers, qui est améliorée lorsque le système est sous pression.Accouplements rigides et flexibles Disponibles sous des formes rigides et flexibles, les raccords de tuyaux mécaniques rainurés sont homologués par la société de classe et peuvent être utilisés à la place des méthodes soudées/à brides dans 30 systèmes, sous réserve des critères d'installation établis par chaque organisme de certification. Les raccords rigides sont utilisés, par exemple, autour de zones telles que les collecteurs et les vannes, où ils offrent un accès et un remplacement plus faciles que les brides. De par leur conception, les accouplements rigides offrent également une rigidité axiale et radiale comparable aux joints à brides ou soudés. Les raccords flexibles présentent des avantages dans les applications où un mouvement relatif entre le tuyau et la structure de support est prévu, en plus du mouvement du tuyau résultant de la dilatation thermique ou des vibrations. La dilatation et la contraction peuvent exercer une pression sur la bride et la tuyauterie, ce qui peut compromettre le joint au fil du temps. Lorsque cela se produit, le joint risque de fuir. Les raccords flexibles rainurés peuvent s'adapter au déplacement du tuyau sous la forme d'un mouvement axial ou d'une déviation angulaire. Pour cette raison, ils sont idéaux pour l'installation de longs trajets de tuyauterie, en particulier entre les blocs où la haute mer peut entraîner le desserrage des brides au fil du temps, entraînant des fuites et un risque de séparation des tuyaux. Les accouplements rigides et flexibles offrent également l'avantage d'atténuer le bruit et les vibrations, éliminant ainsi le besoin de composants spécialisés de réduction du bruit et de soufflets en caoutchouc périssables ou d'articles similaires. L'utilisation d'un système de tuyauterie rainurée mécanique peut accélérer et simplifier à la fois l'installation et la maintenance et améliorer l'efficacité des systèmes de tuyauterie embarqués.Facilité d'installation Lors de l'installation initiale, les trous de boulon d'une bride doivent être alignés avec précision, puis serrés pour maintenir le joint. L'index des trous de boulon sur les entrées et les sorties de l'équipement doit également être parfaitement aligné avec la bride de la tuyauterie à raccorder à l'unité. Avec une seule parmi un certain nombre de positions fixes déterminées par le nombre de trous dans une bride, un raccord ou une vanne ne peut être tourné que pour correspondre aux trous de boulon. De plus, l'extrémité opposée du tuyau à bride doit également s'aligner avec sa bride d'accouplement, ce qui augmente encore la difficulté d'assemblage et le risque de désalignement. Les systèmes de tuyauterie rainurés n'ont pas ce problème et permettent une installation beaucoup plus pratique avec une rotation complète de 360 ​​degrés disponible pour le tuyau et les composants d'accouplement. Il n'y a pas de modèle de trou de boulon à aligner et un accouplement peut être orienté à n'importe quelle position autour du joint. Le raccord peut être tourné autour du tuyau pour faciliter l'accès aux boulons et simplifier l'accès à l'équipement. En plus d'éliminer le désalignement lors de l'installation, les capacités d'orientation à 360 degrés d'un raccord, ainsi que son profil plus petit par rapport à une bride, rendent l'installation de systèmes rainurés idéale pour les espaces confinés. De plus, l'installateur peut orienter tous les boulons d'assemblage sur chaque joint dans la même position pour faciliter l'inspection et l'entretien du système. Les brides mesurent environ le double du diamètre extérieur du tuyau auquel elles sont fixées. En moyenne, les accouplements rainurés ne font que la moitié de cette taille. L'avantage de taille de la conception plus petite rend le système rainuré idéal pour les travaux où l'espace est limité, comme les pénétrations de pont et de mur - un fait reconnu dès les années 1930 lorsque les raccords Victaulic étaient à l'origine utilisés dans les chantiers navals britanniques.Rapidité d'assemblage Parce que les raccords ont moins de boulons et aucun couple requis jusqu'à 12" (300 mm), la tuyauterie rainurée est beaucoup plus rapide à installer que le bridage. Contrairement aux brides qui doivent être soudées à l'extrémité du tuyau, les ensembles de vannes rainurées ne nécessitent pas de soudage, ce qui réduit encore le temps d'installation et élimine les dommages potentiels de la chaleur à la vanne tout en réduisant les risques de sécurité en éliminant les travaux à chaud. 0,47 heures-homme contre 443,16 heures-homme). Le temps nécessaire pour installer 52 brides à enfiler et souder les coudes et les tés par rapport à 60 raccords rigides a montré les plus grandes différences de temps. Les raccords ne nécessitent que deux boulons jusqu'à une taille de tuyau de 24" (600 mm). À titre de comparaison, dans la plage de taille supérieure, une bride nécessiterait un minimum de 20 jeux d'écrous et de boulons. De plus, les brides nécessitent un serrage en étoile fastidieux avec des clés spécialisées pour mesurer et garantir que les spécifications de couple correctes sont atteintes. La technologie des tuyaux rainurés permet d'assembler les raccords à l'aide d'outils à main standard et le joint est correctement installé une fois que les patins des boulons d'accouplement des boîtiers de raccord se rencontrent métal sur métal. Une simple inspection visuelle confirme le montage correct. Les brides, en revanche, ne fournissent pas de confirmation visuelle : la seule mesure pour assurer un assemblage correct est de remplir et de pressuriser le système, de vérifier les fuites et de resserrer les joints si nécessaire.Maintenabilité Les mêmes caractéristiques des systèmes de canalisations rainurées qui accélèrent l'installation (moins de boulons et aucune exigence de couple) font également de la maintenance ou de la modification du système une tâche simple et rapide. Pour accéder à une pompe ou à une vanne, par exemple, les deux boulons de l'accouplement sont desserrés et les boîtiers et le joint sont retirés du joint. Dans un système à brides, plusieurs boulons doivent être retirés. La même séquence fastidieuse de serrage des boulons requise lors de l'installation initiale est également requise lors du remontage de la bride. Puisqu'ils ne nécessitent pas de resserrage, les raccords éliminent une grande partie de l'entretien de routine associé aux brides. Contrairement à une bride qui exerce une contrainte variable sur le joint, les écrous et les boulons, un raccord maintient le joint en compression précise depuis l'extérieur du joint de tuyau. De plus, étant donné que les joints d'accouplement ne sont pas soumis à des forces de compression élevées, ils n'ont pas besoin d'être remplacés lors d'un programme d'entretien régulier, tandis que les joints de bride doivent être remplacés lorsque le système est démonté pour l'entretien. Pour atténuer le bruit et les vibrations du système, les systèmes à bride nécessitent des soufflets en caoutchouc ou des flexibles tressés. Ces éléments peuvent tomber en panne en raison d'une extension excessive et, avec une usure normale, doivent être remplacés tous les 10 ans en moyenne, ce qui entraîne des coûts et des temps d'arrêt du système. Les raccords de tuyaux rainurés mécaniques, cependant, durent toute la vie du système. Leur capacité à s'adapter aux vibrations du système réduit le risque de défaillance des joints, sans avoir besoin de produits spécialisés nécessitant des réparations ou des remplacements périodiques. Le joint en élastomère résilient contenu dans les raccords flexibles et rigides est très durable et peut supporter des pressions de fonctionnement importantes et des charges cycliques. Un système peut être pressurisé et dépressurisé à plusieurs reprises sans fatiguer le joint en élastomère.Perte de poids Les assemblages de vannes sont généralement construits avec des composants à brides. Cependant, cette méthode d'assemblage peut ajouter un poids inutile à un système de tuyauterie. Un ensemble de vanne à bride de 6" (150 mm) construit avec une vanne papillon à cosse, reliée à des brides à col soudé et huit boulons et écrous de chaque côté de la vanne, pèse environ 85 lb. Un ensemble de vanne de 6" (150 mm) qui utilise une vanne papillon à extrémité rainurée, un tuyau à extrémité rainurée et deux raccords rigides pour connecter les composants pèse environ 35 lb, ce qui représente une réduction de poids de 58 % par rapport à l'ensemble à bride. Un ensemble de vannes rainurées est donc une alternative idéale pour l'industrie de la construction navale. La comparaison mentionnée ci-dessus d'une ligne de ballast DIN 150 installée a montré une réduction de poids de 30 % (2 164 lb contre 3 115 lb) lorsque des produits rainurés Victaulic ont été utilisés au lieu des méthodes d'assemblage traditionnelles. Les 52 brides à emmancher, jeux de boulons et joints, contre 60 accouplements rigides, ont entraîné des augmentations de poids importantes dans le système soudé/bridé. Des réductions de poids grâce à l'utilisation de raccords de tuyaux rainurés au lieu de brides sont réalisables sur une gamme de tailles de tuyaux. L'ampleur de la réduction dépend du diamètre du tuyau et du type de raccord utilisé. Dans les essais où la tuyauterie était raccordée à l'aide d'un collier Victaulic Style 77 – le collier le plus lourd de la gamme – par rapport à deux brides à emmancher légères PN10, le poids total installé des assemblages rainurés était nettement inférieur. Les réductions de poids ont été enregistrées comme suit : 4" (100 mm) - 67 % ; 12" (300 mm) - 54 % ; 20" (500 mm) – 60,5 %. Avec les colliers flexibles plus légers Style 75 ou rigides Style 07 et/ou un type de bride plus lourd, des réductions de poids de 70 % sont facilement réalisables. Par exemple, un jeu de brides de 24" (600 mm) pour un système TG2 pèserait 507 lb, mais un ensemble comparable utilisant des colliers Victaulic ne pèserait que 88 lb. Les chantiers navals qui ont utilisé des raccords rainurés de préférence aux brides sur certains systèmes ont enregistré des économies de poids de 12 tonnes sur les navires de soutien offshore et de 44 tonnes sur les navires de croisière. Les avantages économiques de la technologie rainurée pour les armateurs sont clairs : moins de poids signifie plus de fret ou de passagers et moins de consommation de carburant. Il facilite également la manipulation des systèmes de tuyauterie à bord.Tendance croissante Les systèmes de tuyauterie rainurés peuvent offrir des avantages significatifs par rapport à leurs équivalents à brides en raison de leur rapidité d'installation, de leur facilité d'entretien et de leur poids réduit. Ces caractéristiques, associées à des avantages supplémentaires tels que la fiabilité, la facilité d'alignement et la réduction des risques de sécurité, incitent les propriétaires, les ingénieurs et les chantiers navals à choisir des systèmes mécaniques rainurés au lieu de brides. Cette tendance croissante à l'utilisation de la technologie rainurée est soutenue par les fournisseurs d'équipements tels que les échangeurs de chaleur, les refroidisseurs et les refroidisseurs, ainsi que les fabricants de vannes et de compresseurs, dont beaucoup fournissent désormais leurs produits avec des raccords d'extrémité rainurés. La gamme de services où les raccords de tuyaux rainurés peuvent être utilisés est en constante augmentation. S'appuyant sur des applications réussies dans les systèmes d'eau, Victaulic poursuit sa longue histoire d'innovation pour développer des joints résistants au feu et obtenir l'homologation de type pour leur utilisation sur les services de carburant maritimes.

(Tel que publié dans l'édition d'avril 2014 de Maritime Reporter & Engineering News - http://magazines.marinelink.com/Magazines/MaritimeReporter)