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Toute reproduction sans autorisation du Centre français d’exploitation du droit de copie est strictement interdite. © Techniques de l’Ingénieur, traité Génie mécanique A 812 − 1 Tuyauteries Contrôle et tolérance du supportage par Bernard PITROU Ingénieur à la société Entrepose-Montalev e supportage couvre l’ensemble des dispositifs reliant une tuyauterie aux structures environnantes. Les objectifs sont précis : — supporter le poids de la tuyauterie et de ses équipements ; — orienter et reporter les effets des sollicitations exercées par la tuyauterie sur l’environnement et sur elle-même. D’une façon plus générale, il faut supprimer ou limiter de un à six (trois en rotation, trois en translation) les degrés de liberté d’un point particulier de la tuyauterie. Dès lors que les conditions d’utilisation d’une tuyauterie sont sévères (pression et /ou température élevée(s), qualiﬁcation sismique, etc.), la ﬁabilité du supportage revêt une importance primordiale. Des règles simples, celles-là mêmes qui ont conduit à la conception de l’installation, doivent être présentes à l’esprit. Ces règles permettent d’envisager les procédures nécessaires à la vériﬁcation de la qualité du supportage, et à son aptitude à réaliser la fonction souhaitée. Pour déﬁnir une procédure, il est nécessaire de considérer : — la fonction du support ; — l’emplacement ; — la qualité de la réalisation. Il est, par ailleurs, indispensable d’introduire une notion complémentaire de tolérance, tolérance qui s’applique : — au positionnement du support ; — à la géométrie du dispositif ; — à la qualité des liaisons (en particulier, le serrage de la boulonnerie). 1. Origine des non-adéquations du supportage................................... A 812 - 2 1.1 Défauts de conception................................................................................. — 2 1.2 Erreurs de réalisation .................................................................................. — 2 1.3 Qualité de l’environnement ........................................................................ — 2 2. Déﬁnition des tolérances théoriques................................................. — 2 2.1 Tolérances de positionnement ................................................................... — 2 2.2 Tolérances de géométrie............................................................................. — 3 2.3 Autres tolérances......................................................................................... — 3 3. Procédure de contrôle............................................................................ — 5 3.1 Généralités ................................................................................................... — 5 3.2 Contrôle de conformité au contrat............................................................. — 5 3.3 Contrôle d’exigence de sécurité lié à la vériﬁcation................................. — 5 3.4 Contrôle du bon fonctionnement............................................................... — 5 4. Interprétation des résultats .................................................................. — 7 4.1 Mesures concernant la conformité ............................................................ — 7 4.2 Mesures concernant le fonctionnement.................................................... — 7 Références bibliographiques ......................................................................... — 9 L TUYAUTERIES _________________________________________________________________________________________________________________________ Toute reproduction sans autorisation du Centre français d’exploitation du droit de copie est strictement interdite. A 812 − 2 © Techniques de l’Ingénieur, traité Génie mécanique La déﬁnition de ces tolérances est alors liée : — à la valeur des coefficients de sécurité ; — à l’importance de l’installation en liaison avec la notion de catégorie de construction ; — à l’importance relative de l’erreur ; — à la compétence du personnel effectuant les vérifications. Le lecteur pourra se reporter à l’article Supportage [BM 6 750] du présent traité. 1. Origine des non-adéquations du supportage 1.1 Défauts de conception Ils peuvent apparaître pour différentes raisons : — conceptionnelle, par exemple : utilisation de profilés ouverts dans une partie de support soumise à la torsion de tirant ou patin trop court pour absorber de manière satisfaisante les mouvements horizontaux ; ces défauts se traduiront par l’existence de déforma- tion (torsion), force de rappel et/ou déformation (tirant trop court), blocage non prévu (désengagement d’un patin), etc. ; — absence ou erreur de calcul : dans ce cas, on constatera le plus souvent une déformation anormale issue d’un chargement trop important ; — enfin, il faut tenir compte, sans qu’il s’agisse obligatoirement d’une erreur due à l’oubli ou à la méconnaissance de certains chargements, par exemple : • du frottement qui peut conduire soit à des niveaux de contraintes trop importants dans la tuyauterie, soit à des incidents de supportage (déformation, déplacement de massifs...), • des vibrations ou tout autre phénomène d’origine dynamique (exemples : coup de bélier dû à l’ouverture ou à la fermeture rapide d’un organe d’isolement). 1.2 Erreurs de réalisation Ces erreurs peuvent être liées : — à la qualité, elle-même, de la réalisation : soudure, scellement, formage, etc. ; — à la conception : jeux fonctionnels, absence de procédure (serrage de la boulonnerie par exemple), etc. 1.3 Qualité de l’environnement Tout support de tuyauterie est lié à une structure extérieure d’appui, génie civil et charpente notamment. Ces structures d’appui sont réalisées avec des tolérances et peuvent faire intervenir (charpentes en particulier) des déformations incompatibles avec une bonne réalisation du supportage. 2. Déﬁnition des tolérances théoriques 2.1 Tolérances de positionnement Elles sont intimement liées à la conception et aux marges existantes, elles-mêmes liées aux coefﬁcients de sécurité. Deux cas essentiels sont à considérer. I La conception a été réalisée sans analyse : dans ce cas, le positionnement du supportage est réalisé sur la base de l’expé- rience, qui se traduit généralement sous forme de tableaux ou d’abaques ﬁgurant dans des documents normatifs qui fournissent les portées conseillées entre supports. Ces tableaux et abaques sont toujours conservatifs par rapport aux critères admissibles de défor- mation (ﬂèche) ou de contrainte. I La conception a été réalisée en effectuant les analyses tenant compte de l’ensemble des chargements : dans ce cas, le calculateur, pour juger de l’admissibilité des déformations et des contraintes, utilise les critères des codes ou normes. Ces critères sont déterminés en prenant en compte des coefﬁcients de sécurité connus. La connaissance des marges (coefﬁcient de sécurité, conser- vatisme) permet de déﬁnir les variations de position des supports qui sont acceptables entre les études et la réalisation. Ces tolérances sont souvent pondérées par des considérations liées à l’environnement, ce qui donne naissance, dans les spéciﬁ- cations de construction, aux notions de supports critiques et supports non critiques. G Tolérance de positionnement des supports : les variations de position des supports entre les notes de calculs ou les études et la réalisation devront être incluses dans les limites conservatives (pratique courante) du tableau 1. (0) On appelle support critique un support qui, au niveau de l’analyse, intervient directement sur les valeurs d’efforts appliqués aux appareils ou machines raccordés, c’est-à-dire ceux qui sont directement à proximité de ces appareils (ﬁgure 1). ________________________________________________________________________________________________________________________ TUYAUTERIES Toute reproduction sans autorisation du Centre français d’exploitation du droit de copie est strictement interdite. © Techniques de l’Ingénieur, traité Génie mécanique A 812 − 3 2.2 Tolérances de géométrie Elles concernent essentiellement : — la nature des profilés et des différents composants (tirant...) ; — les dimensions relatives au positionnement de la tuyauterie ; — les dimensions des platines et l’écartement des scellements. Elles sont aussi intimement liées à la connaissance des marges, mais également, très souvent, au bon sens le plus élémentaire, par exemple : — l’utilisation de profilés ou de composants dont les caractéristiques de section ou d’inertie supérieures à celles prévues au plan sont pratiquement presque toujours acceptables ; — le positionnement d’une tuyauterie plus près de l’encastrement du support est le plus souvent, lui aussi, admissible. La ﬁgure 2 illustre la déﬁnition des tolérances géométriques. 2.3 Autres tolérances I Jeux fonctionnels : ils sont, en général, déﬁnis en fonction des résultats des analyses réalisées, et correspondent aux nécessités de déplacements sans blocage de la tuyauterie. Ils doivent impérativement ﬁgurer sur les plans de supports : tolérance ± 15 % et au minimum ± 2 mm pour la somme des jeux (valable à froid comme à chaud). I Jeux de réalisation (ﬁgure 3) : le supportage des tuyauteries se réalise sur la base d’une structure soudée, de ce fait, la précision de réalisation est le plus souvent de l’ordre du millimètre, une précision qui est, en général, admissible. Lorsque ce n’est pas le cas, des tolérances particulières doivent être indiquées sur les plans. Pour l’ensemble des jeux, la tolérance couramment admissible en l’absence de spéciﬁcation particulière peut être estimée de + 1 à + 5 mm à chaud. I Tolérance de serrage (tiges de scellement boulonnerie) : la valeur des couples de serrage (tableau 2) doit être indiquée sur les plans de support. La tolérance sera le plus souvent fonction du matériel utilisé pour réaliser cette opération. Lorsque ce serrage conditionne la sécurité, il conviendra d’effectuer une vériﬁcation à la clé dynamométrique. Un serrage important provoque une relaxation rapide. La vériﬁcation réalisée est doublement utile, puisqu’elle permet d’effectuer un resserrage là où il y a relaxation. (0) Figure 1 – Déﬁnition de la criticité du supportage Tableau 1 – Tolérance de positionnement des supports Diamètre canalisation Tolérances Supports critiques Supports non critiques (in ou ′′) (1) (cm) (cm) ∅ < 2 ± 10 ± 15 2 < ∅ < 6 ± 15 ± 20 6 < ∅ < 12 ± 20 ± 30 ∅ > 12 ± 25 ± 40 (1) 1′′ = 1 in = 2,54 cm. TUYAUTERIES _________________________________________________________________________________________________________________________ Toute reproduction sans autorisation du Centre français d’exploitation du droit de copie est strictement interdite. A 812 − 4 © Techniques de l’Ingénieur, traité Génie mécanique I Tolérance sur les supports élastiques (ressorts nus, boîte à ressort variable ou constant). Les impératifs techniques sont les suivants : — variation de portance : elle ne doit pas excéder 20 à 25 % de la charge supportée