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 rainurées et explique les avantages que les joints de tuyauterie rainurés 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 en mer et en eau douce, l’huile lubrifiante, la protection contre l’incendie et le lavage du pont. Pour ces systèmes, lorsque la classe de tuyauterie le permet, une alternative efficace au soudage/bride est l’utilisation de joints mécaniques rainurés qui offrent une gamme d’avantages techniques, économiques et pratiques. Il s’agit notamment d’améliorer les performances; Installation et entretien plus rapides et plus simples et réduction du poids à bord. Problèmes de performancesDans un joint de tuyau à bride, deux brides d’accouplement sont boulonnées ensemble et compriment un joint pour créer un joint. Au fur et à mesure que les boulons et les écrous d’un joint à bride absorbent et compensent les forces du système, les boulons et les écrous peuvent s’étirer et perdre leur étanchéité d’origine en raison des surtensions, de la pression de fonctionnement 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 l’entretien ou la réparation et une exposition au risque. Le remplacement du joint sera nécessaire lorsque le joint est démonté, car le joint se liera 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 que le joint ne soit remplacé, ce qui augmente encore le temps d’arrêt de 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 « prise » au fil du temps, présentant 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 le raccord de tuyauterie est sécurisé par un raccord qui abrite un joint en élastomère résilient et sensible à la pression. Le boîtier d’accouplement entoure complètement le joint, renforçant le joint et le fixant en position lorsque l’accouplement s’engage et forme un verrouillage positif dans la rainure du tuyau. La dernière technologie d’accouplement permet d’assembler complètement des tuyaux jusqu’à 24 » (600 mm) de diamètre avec seulement deux écrous et boulons afin de sécuriser le joint auto-restrictif. Le joint mécanique crée un triple joint en raison de la relation de conception entre le tuyau, le joint et les boîtiers, qui est améliorée lorsque le système est pressurisé. Accouplements rigides et flexiblesDisponibles sous forme rigide et flexible, les raccords mécaniques rainurés sont homologués par catégorie et peuvent être utilisés à la place des méthodes soudées/bridées dans 30 systèmes, sous réserve des critères d’installation établis par chaque organisme de certification. Les accouplements 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 la nature de 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. L’expansion et la contraction peuvent stresser 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 des tuyaux sous forme de mouvement axial ou de déviation angulaire. Pour cette raison, ils sont idéaux pour installer de longues conduites, en particulier entre les blocs où la haute mer peut provoquer un desserrage des brides au fil du temps, entraînant des fuites et le risque de séparation des tuyaux. Les accouplements rigides et flexibles offrent également l’avantage de l’atténuation du bruit et des 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 l’installation et la maintenance et améliorer l’efficacité des systèmes de tuyauterie embarqués. Facilité d’installationLors de l’installation initiale, les trous de boulon d’une bride doivent être alignés avec précision, puis serrés pour maintenir le joint. L’indice de trou de boulon sur les entrées et sorties de l’équipement doit également s’aligner parfaitement avec la bride de la tuyauterie à raccorder à l’unité. Avec une seule position fixe parmi un nombre déterminé 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 rainurée n’ont pas ce problème et permettent une installation beaucoup plus pratique avec une rotation complète à 360 degrés disponible pour les composants de tuyauterie et d’accouplement. Il n’y a pas de motif de trou de boulon à aligner et un accouplement peut être orienté à n’importe quelle position autour du joint. L’accouplement peut être tourné autour du tuyau pour faciliter l’accès aux boulons et simplifier l’accès à l’équipement. En plus d’éliminer les désalignements lors de l’installation, les capacités d’orientation à 360 degrés d’un accouplement, 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 la maintenance du système. Les brides ont environ deux fois le diamètre extérieur du tuyau auquel elles sont attachées. 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, tels que les pénétrations de pont et de mur - un fait reconnu dès les années 1930 lorsque les accouplements Victaulic étaient utilisés à l’origine dans les chantiers navals britanniques. Vitesse d’assemblageParce que les accouplements ont moins de boulons et aucune exigence de couple jusqu’à 12 » (300mm), la tuyauterie rainurée est beaucoup plus rapide à installer que la bride. Contrairement aux brides qui doivent être soudées à l’extrémité du tuyau, les assemblages de vannes rainurées ne nécessitent pas de soudage, ce qui réduit encore le temps d’installation et élimine les dommages potentiels causés par la chaleur à la vanne tout en réduisant les risques de sécurité en éliminant les travaux à chaud. Une comparaison d’une ligne de ballast DIN 150 installée à l’aide de produits rainurés Victaulic par rapport aux méthodes d’assemblage traditionnelles a montré une réduction de 66 % du temps total d’installation requis (150,47 heures de travail contre 443,16 heures de travail). Le temps nécessaire à l’installation de 52 brides glissantes et aux coudes et en T de soudure par rapport à 60 accouplements rigides a montré les plus grandes différences de temps. Les raccords ne nécessitent que deux boulons d’une taille de tuyau allant jusqu’à 24 » (600 mm). À titre de comparaison, dans la gamme de taille supérieure, une bride nécessiterait un minimum de 20 jeux d’écrous et de boulons. En outre, les brides nécessitent un serrage long du motif en étoile 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 accouplements à l’aide d’outils à main standard et le joint est correctement installé une fois que les patins de boulons d’accouplement des boîtiers d’accouplement rencontrent métal-métal. Une simple inspection visuelle confirme le bon montage. 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 au besoin.MaintenabilitéLes mêmes caractéristiques que les systèmes de tuyauterie rainurée qui accélèrent l’installation – moins de boulons et aucune exigence de couple – font également de l’entretien 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 de serrage de boulon fastidieuse requise lors de l’installation initiale est également requise lors du remontage de la bride. Parce qu’ils ne nécessitent pas de resserrement, les accouplements éliminent une grande partie de l’entretien de routine associé aux brides. Contrairement à une bride qui impose une contrainte variable sur le joint, les écrous et les boulons, un raccord maintient le joint en compression précise de l’extérieur du joint de tuyauterie. 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 selon un calendrier d’entretien régulier, tandis que les joints de bride doivent être remplacés lorsque le système est démonté pour la maintenance. Pour atténuer le bruit et les vibrations du système, les systèmes à brides nécessitent des soufflets en caoutchouc ou des tuyaux 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 tuyauterie rainurés mécaniques, cependant, durent toute la durée de vie du système. Leur capacité à s’adapter aux vibrations du système réduit le risque de défaillance des articulations, sans avoir besoin de produits spécialisés nécessitant une réparation ou un remplacement périodique. Le joint élastomère résilient contenu dans les accouplements flexibles et rigides est très durable et peut supporter des pressions de service importantes et des charges cycliques. Un système peut être pressurisé et dépressurisé à plusieurs reprises sans fatiguer le joint en élastomère. Réduction de poidsLes ensembles de vannes sont généralement construits avec des composants à bride. Cependant, cette méthode d’assemblage peut ajouter un poids inutile à un système de tuyauterie. Une vanne à bride de 6 » (150mm) construite avec une vanne papillon à crampon, reliée à des brides à col de soudure et huit boulons et écrous de chaque côté de la vanne, pèse environ 85 lb. Un ensemble de vannes de 6 » (150 mm) qui utilise une vanne papillon à extrémité rainurée, un tuyau rainuré 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, ensembles de boulons et joints à glissière, contre 60 accouplements rigides, ont entraîné des augmentations de poids importantes dans le système soudé/bridé. Des réductions de poids en utilisant des raccords de tuyauterie 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. Lors d’essais où la tuyauterie a été connectée à l’aide d’un accouplement Victaulic Style 77 – l’accouplement le plus lourd de la gamme – par rapport à deux brides glissantes PN10 légères, le poids total installé des assemblages rainurés était nettement inférieur. Les réductions de poids ont été enregistrées comme suit : 4 » (100mm) – 67 pour cent; 12 » (300mm) - 54 pour cent; 20 » (500mm) – 60,5 pour cent. Avec les accouplements 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 ensemble à brides de 24 » (600 mm) pour un système TG2 pèserait 507 lb, mais un ensemble comparable utilisant des accouplements Victaulic ne pèserait que 88 lb. Les chantiers navals qui ont utilisé des accouplements 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 évidents : moins de poids signifie plus de cargaison ou de passagers et moins de consommation de carburant. Il facilite également la manipulation des systèmes de tuyauterie à bord. Tendance croissanteLes systèmes de tuyauterie rainurée peuvent offrir des avantages significatifs par rapport à leurs équivalents à brides en raison de leur rapidité d’installation, de leur maintenabilité 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 pour la sécurité, incitent les propriétaires, les ingénieurs et les chantiers navals à choisir des systèmes mécaniques rainurés plutôt que des 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 de boîtes et les refroidisseurs, ainsi que par les fabricants de vannes et de compresseurs, dont beaucoup fournissent maintenant leurs produits avec des connexions d’extrémité rainurées. La gamme de services où des raccords de tuyauterie rainurés peuvent être utilisés ne cesse de s’élargir. 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 maritime.

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