Qu'est-ce qu'une bride ?
Le terme « bride », en abrégé, désigne généralement un corps métallique en forme de disque percé de plusieurs trous, utilisé pour assembler d'autres éléments. Ce type d'élément est très répandu dans le secteur mécanique, ce qui explique son aspect parfois étrange. On l'appelle simplement « bride », un terme dérivé de l'anglais « flange ». La bride permet d'interconnecter deux tuyaux. Fixée à l'extrémité du tuyau, elle comporte un orifice et est vissée pour assurer une fixation étanche. Un joint assure l'étanchéité entre les deux parties de la bride.
Une bride est une pièce en forme de disque, très courante dans le génie des pipelines ; les brides sont utilisées par paires.
En ce qui concerne les types de raccords à brides, il existe trois composantes :
- Brides de tuyauterie
- Joint
- Assemblage par boulon
Dans la plupart des cas, on utilise des joints et des boulons spécifiques, fabriqués dans le même matériau que les brides de tuyauterie. Les brides les plus courantes sont en acier inoxydable. Cependant, les brides sont disponibles dans une variété de matériaux afin de répondre aux exigences du site. Parmi les matériaux les plus courants, on trouve le Monel, l'Inconel et le chrome-molybdène, selon les besoins spécifiques du site. Le choix du matériau optimal dépend du type de système pour lequel la bride est destinée et des exigences particulières qui en découlent.
7 types courants de brides
Il existe différents types de brides, à choisir en fonction des exigences du site. Pour une bride idéale, il est essentiel de garantir un fonctionnement fiable et une longue durée de vie, tout en prenant en compte le prix le plus avantageux.
1. Bride filetée :
Les brides filetées, qui comportent un filetage dans leur alésage, sont équipées d'un filetage extérieur sur le raccord. Le raccordement fileté permet d'éviter toute soudure. Il s'effectue principalement par alignement du filetage avec celui du tuyau à installer.
2. Brides à souder par emboîtement
Ce type de bride est généralement utilisé pour les tuyaux de petit diamètre dans la zone basse température et basse pression. Le tuyau est inséré dans la bride pour assurer un raccordement par soudure d'angle simple ou multiple. Ceci évite les contraintes liées aux extrémités filetées, contrairement à d'autres types de brides soudées, et simplifie ainsi l'installation.
3. Brides à recouvrement
Une bride à recouvrement est un type de bride dont l'extrémité doit être soudée bout à bout à un raccord pour être utilisée avec une bride de support et former un assemblage à brides. Cette conception a rendu cette méthode populaire dans divers systèmes où l'espace est limité, où des démontages fréquents sont nécessaires ou lorsqu'une maintenance importante est requise.
4. Brides coulissantes
Les brides coulissantes sont très courantes et disponibles dans une large gamme de dimensions pour s'adapter aux systèmes à débits élevés. L'ajustement de la bride au diamètre extérieur du tuyau facilite grandement le raccordement. La pose de ces brides est toutefois un peu technique, car elle nécessite un soudage d'angle des deux côtés pour les fixer au tuyau.
5. Brides borgnes
Ces brides sont parfaitement adaptées au raccordement des systèmes de tuyauterie. La plaque pleine, en forme de disque lisse, se boulonne. Correctement installées et munies du joint approprié, elles assurent une excellente étanchéité et se démontent facilement.
6. Brides à collerette
Les brides à collerette sont très similaires aux brides à recouvrement, mais nécessitent un soudage bout à bout pour leur installation. La fiabilité de ce système, sa capacité à être cintré à de nombreuses reprises et son utilisation dans des systèmes haute pression et haute température en font le choix privilégié pour la tuyauterie industrielle.
7. Brides spéciales
Ce type de bride est le plus courant. Cependant, il existe une vaste gamme de brides spécialisées pour répondre à divers besoins et environnements. Parmi les autres options, on trouve les brides Nipo, les brides Weldo, les brides de dilatation, les brides à orifice, les brides à collerette longue et les brides de réduction.
5 types spéciaux de brides
1. WeldoFLange
La bride Weldo est très similaire à la bride Nipo, car elle combine des brides à souder bout à bout et des raccords de dérivation. Les brides Weldo sont fabriquées à partir d'une seule pièce d'acier forgé massif, contrairement aux brides composées de pièces individuelles soudées entre elles.
2. Bride Nipo
Le Nipoflange est un raccord de tuyauterie incliné à 90 degrés. Il est fabriqué en combinant des brides soudées bout à bout et un profilé Nipolet forgé. Bien que le Nipoflange soit une pièce unique et robuste en acier forgé, il ne s'agit pas de deux produits distincts soudés ensemble. L'installation du Nipoflange consiste à souder le profilé Nipolet à l'équipement afin de permettre la pose du tuyau, puis à boulonner la bride au raccord de tuyauterie par l'équipe de tuyauterie.
Il est important de savoir que les brides Nipo sont disponibles dans différents types de matériaux tels que l'acier au carbone, les aciers au carbone haute et basse température, les aciers inoxydables et les alliages de nickel. Les brides Nipo sont généralement fabriquées avec une structure renforcée, ce qui leur confère une résistance mécanique supérieure à celle des brides Nipo standard.
3. Elboflange et Latroflange
Elboflange est une combinaison de bride et d'Elbolet, tandis que Latroflange est une combinaison de bride et de Latrolet. Les brides coudées servent à raccorder des tuyaux à un angle de 45 degrés.
4. Brides à anneau pivotant
L'utilisation de brides à anneau pivotant permet d'aligner les trous de boulons entre deux brides jumelées, ce qui s'avère particulièrement utile dans de nombreuses situations, notamment lors de l'installation de pipelines de grand diamètre, de pipelines sous-marins ou offshore, et dans des environnements similaires. Ces brides sont adaptées aux fluides exigeants tels que le pétrole, le gaz, les hydrocarbures, l'eau, les produits chimiques et autres applications pétrochimiques et de gestion de l'eau.
Dans le cas des canalisations de grand diamètre, le tuyau est équipé d'une bride à souder bout à bout standard à une extrémité et d'une bride pivotante à l'autre. Le système fonctionne par simple rotation de la bride pivotante sur la canalisation, permettant ainsi à l'opérateur d'aligner facilement et rapidement les trous de boulons.
Parmi les principales normes relatives aux brides à anneau pivotant figurent les normes ASME ou ANSI, DIN, BS, EN, ISO, et autres. Les normes les plus courantes pour les applications pétrochimiques sont ANSI ou ASME B16.5 ou ASME B16.47. Les brides pivotantes sont disponibles dans toutes les formes standard de brides courantes : brides à souder, brides à emboîtement, brides à recouvrement, brides à souder par emboîtement, etc. Elles sont fabriquées dans tous les aciers, dans une large gamme de diamètres (de 3/8" à 60") et supportent des pressions de 150 à 2 500 psi. Ces brides peuvent être facilement fabriquées en acier au carbone, en acier allié ou en acier inoxydable.
5. Brides de dilatation
Les brides d'expansion servent à augmenter le diamètre d'un tuyau entre deux points afin de le raccorder à des équipements mécaniques tels que des pompes, des compresseurs et des vannes présentant des diamètres d'entrée différents.
Les brides d'expansion sont généralement des brides soudées bout à bout présentant un large orifice à l'extrémité non bridée. Elles permettent d'augmenter le diamètre d'une ou deux tailles, jusqu'à 100 mm (4 pouces). Ce type de bride est préféré à l'association de réducteurs soudés bout à bout et de brides standard car il est plus économique et plus léger. L'acier inoxydable A182 et l'aluminium A105 sont parmi les matériaux les plus couramment utilisés pour les brides d'expansion.
Les brides de dilatation sont disponibles dans des pressions nominales et des dimensions conformes aux normes ANSI ou ASME B16.5. Elles existent principalement en versions convexes ou plates (RF ou FF). Les brides de réduction, également appelées brides de réduction, ont une fonction inverse à celle des brides de dilatation : elles servent à réduire le diamètre intérieur d'une canalisation. Le diamètre intérieur d'une canalisation peut être facilement réduit, mais pas de plus d'une ou deux tailles. Au-delà de cette limite, il convient d'utiliser une solution combinant des réducteurs soudés bout à bout et des brides standard.
Dimensionnement des brides et considérations courantes
Outre la conception fonctionnelle d'une bride, ses dimensions sont le facteur le plus susceptible d'influencer son choix lors de la conception, de la maintenance et de la mise à jour d'un système de tuyauterie. Il convient plutôt de prendre en compte l'interface de la bride avec le tuyau et les joints utilisés pour garantir un dimensionnement correct. Voici quelques autres points à considérer :
- Diamètre extérieur : Le diamètre extérieur est la distance entre deux bords opposés de la face de la bride.
- Épaisseur : L'épaisseur est mesurée à partir de l'extérieur du bord.
- Diamètre du cercle de boulonnage : Il s’agit de la distance entre les trous de boulons relatifs, mesurée d’axe en axe.
- Diamètre du tuyau : Le diamètre du tuyau correspond à celui de la bride.
- Alésage nominal : L'alésage nominal correspond au diamètre intérieur du raccord à bride.
Classification des brides et niveau de service
Les brides sont classées principalement selon leur capacité à résister à différentes températures et pressions. Cette classification est désignée par des lettres ou des suffixes tels que « # », « lb » ou « classe ». Ces suffixes sont interchangeables et peuvent varier selon la région ou le fournisseur. Les classifications les plus courantes sont listées ci-dessous :
- 150#
- 300#
- 600#
- 900#
- 1500#
- 2500#
Les tolérances de pression et de température varient selon le matériau utilisé, la conception et la taille de la bride. Seule la pression nominale demeure constante : elle diminue lorsque la température augmente.
Type de bride
Le type de face est également une caractéristique très importante qui influe considérablement sur les performances finales et la durée de vie de la bride. Par conséquent, certains des types de faces de bride les plus importants sont analysés ci-dessous :
1. Bride plate (FF)
La surface d'étanchéité d'une bride plate est dans le même plan que la surface du cadre boulonné. Les produits utilisant des brides plates sont généralement ceux fabriqués avec des moules adaptés à la bride ou au couvercle de bride. Les brides plates ne doivent pas être placées sur des brides latérales inversées. La norme ASME B31.1 stipule que lors de l'assemblage de brides plates en fonte avec des brides en acier au carbone, la face surélevée des brides en acier au carbone doit être éliminée et un joint d'étanchéité sur toute la surface est requis. Ceci afin d'éviter que les petites brides en fonte, fragiles, ne s'infiltrent dans le vide formé par le nez surélevé de la bride en acier au carbone.
Ce type de bride est utilisé dans la fabrication d'équipements et de vannes pour toutes les applications nécessitant de la fonte. La fonte, plus fragile, est généralement réservée aux applications à basse température et basse pression. La face plane permet un contact total entre les deux brides. Les brides plates (FF) ont une surface de contact à la même hauteur que le filetage des boulons. Des rondelles pleine face, généralement souples, sont utilisées entre deux brides plates. Conformément à la norme ASME B31.3, les brides plates ne doivent pas être assemblées avec des brides surélevées en raison du risque de fuite au niveau du joint.
2. Bride à face surélevée (RF)
La bride à face surélevée est la plus courante dans les applications de fabrication et se reconnaît facilement. Elle est dite convexe car la face du joint est située au-dessus de celle de la bague de boulon. Chaque type de bride nécessite l'utilisation de plusieurs types de joints, notamment divers joints plats annulaires et des composites métalliques tels que les joints spiralés et les joints à double enveloppe.
Les brides RF sont conçues pour concentrer la pression sur une surface réduite du joint, améliorant ainsi le contrôle de la pression de l'assemblage. Les diamètres et les hauteurs, classés par niveau de pression et par diamètre, sont décrits dans la norme ASME B16.5. Le niveau de pression de la bride spécifie la hauteur de la face soulevée. Les brides RF sont conçues pour concentrer la pression sur une surface réduite du joint, augmentant ainsi la capacité de contrôle de la pression de l'assemblage. Les diamètres et les hauteurs, classés par classe de pression et par diamètre, sont décrits dans la norme ASME B16.5. Pressions nominales des brides.
3. Bride annulaire (RTJ)
Lorsqu'une étanchéité métal-métal entre brides jumelées est requise (ce qui est la condition pour les applications à haute pression et à haute température, c'est-à-dire au-dessus de 700/800 °C), la bride à joint annulaire (RTJ) est utilisée.
La bride à joint annulaire comporte une rainure circulaire qui accueille le joint annulaire (ovale ou rectangulaire).
Lorsqu'on boulonne deux brides à joint annulaire puis qu'on les serre, la force appliquée par le boulon déforme le joint dans la gorge de la bride, créant ainsi une étanchéité métal sur métal très parfaite. Pour ce faire, le matériau du joint annulaire doit être plus souple (plus ductile) que celui des brides.
Les brides RTJ peuvent être scellées avec des joints RTJ de différents types (R, RX, BX) et profils (par exemple, octogonaux/elliptiques pour le type R).
Le joint RTJ le plus courant est de type R, à section octogonale, car il assure une étanchéité optimale (le joint à section ovale est plus ancien). Cependant, la conception à « rainure plate » accepte les deux types de joints RTJ, à section octogonale ou ovale.
4. Brides à rainure et languette (T&G)
Deux brides à rainure et languette (faces T & G) s'emboîtent parfaitement : une bride possède un anneau en relief et l'autre des rainures dans lesquelles elles s'insèrent facilement (la languette s'insère dans la rainure et assure l'étanchéité du joint).
Les brides à rainure et languette sont disponibles en grandes et petites tailles.
5. Brides mâles et femelles (M et F)
Tout comme les brides à rainure et languette, les brides mâles et femelles (types de face M et F) s'emboîtent parfaitement.
L'une des brides présente une zone qui s'étend au-delà de sa surface, la bride mâle, et l'autre bride présente des creux correspondants usinés dans la surface de recouvrement, la bride femelle.
Finition de surface de la bride
Pour garantir un ajustement parfait de la bride au joint et à la bride correspondante, la surface de la bride doit présenter un certain degré de rugosité (finitions de brides RF et FF uniquement). Le type de rugosité de la surface de la bride définit le type de finition de la bride.
Les types courants sont les brides à surface brute, à denture concentrique, à denture hélicoïdale et à faces lisses.
Il existe quatre finitions de surface de base pour les brides en acier ; cependant, l'objectif commun de tout type de finition de surface de bride est de produire la rugosité souhaitée sur la surface de la bride afin d'assurer un ajustement solide entre la bride, le joint et la bride d'accouplement pour fournir une étanchéité de qualité.
Date de publication : 8 octobre 2023