Introduction aux systèmes de dimensionnement des tuyaux
Le dimensionnement des tuyaux peut prêter à confusion car il existe plusieurs systèmes de dénomination utilisés à l’échelle mondiale. L'alésage nominal (NB) est la désignation basée sur les pouces-utilisée principalement en Amérique du Nord et dans les régions suivant les normes américaines. Le diamètre nominal (DN) est l'équivalent métrique utilisé dans les normes européennes et ISO. NB et DN font référence à la taille nominale et non au diamètre extérieur (OD) réel. Cette distinction est essentielle : un tuyau de 4 pouces (NB 4" ou DN 100) a un diamètre extérieur réel de 114,3 mm (4,5 pouces), et non de 100 mm ou 4 pouces.
L’origine de cet écart réside dans l’évolution historique du dimensionnement des canalisations. Les premiers tuyaux en fonte étaient dimensionnés en fonction de leur diamètre interne approximatif, et la taille nominale était héritée de ces dimensions historiques. Les tuyaux en acier modernes ont des diamètres extérieurs standardisés, quelle que soit l'épaisseur de la paroi, ce qui signifie que la taille nominale n'est qu'une étiquette qui ne correspond plus à aucune dimension réelle. Par exemple, les tuyaux SCH 40 et SCH 80 4- pouces ont le même diamètre extérieur de 114,3 mm, mais des diamètres internes différents en raison des différences d'épaisseur de paroi.
Tableau complet de conversion de la taille des tuyaux
Petit alésage : 1/2" (DN15) à 4" (DN100)
| N.-B. (pouces) | DN (mm) | Diamètre extérieur (mm) | DE (pouces) | SCH 40 POIDS (mm) | SCH 80 POIDS (mm) |
|---|---|---|---|---|---|
| 1/2" | 15 | 21.3 | 0.840 | 2.77 | 3.73 |
| 3/4" | 20 | 26.7 | 1.050 | 2.87 | 3.91 |
| 1" | 25 | 33.4 | 1.315 | 3.38 | 4.55 |
| 1-1/2" | 40 | 48.3 | 1.900 | 3.68 | 5.08 |
| 2" | 50 | 60.3 | 2.375 | 3.91 | 5.54 |
| 3" | 80 | 88.9 | 3.500 | 5.49 | 7.62 |
| 4" | 100 | 114.3 | 4.500 | 6.02 | 8.56 |
Alésage moyen : 5" (DN125) à 12" (DN300)
| N.-B. (pouces) | DN (mm) | Diamètre extérieur (mm) | DE (pouces) | SCH 40 POIDS (mm) | SCH 80 POIDS (mm) |
|---|---|---|---|---|---|
| 5" | 125 | 141.3 | 5.563 | 6.55 | 9.53 |
| 6" | 150 | 168.3 | 6.625 | 7.11 | 10.97 |
| 8" | 200 | 219.1 | 8.625 | 8.18 | 12.70 |
| 10" | 250 | 273.1 | 10.750 | 9.27 | 12.70 |
| 12" | 300 | 323.9 | 12.750 | 9.53 | 12.70 |
Grand alésage : 14" (DN350) à 48" (DN1200)
| N.-B. (pouces) | DN (mm) | Diamètre extérieur (mm) | DE (pouces) | SCH 40 POIDS (mm) |
|---|---|---|---|---|
| 14" | 350 | 355.6 | 14.000 | 9.53 |
| 16" | 400 | 406.4 | 16.000 | 9.53 |
| 18" | 450 | 457.2 | 18.000 | 9.53 |
| 20" | 500 | 508.0 | 20.000 | 9.53 |
| 24" | 600 | 609.6 | 24.000 | 9.53 |
| 36" | 900 | 914.4 | 36.000 | 9,53 (STD) |
| 48" | 1200 | 1219.2 | 48.000 | 9,53 (STD) |
Notez que pour 14" et plus, la taille nominale en pouces est égale au diamètre extérieur réel en pouces en raison d'un changement dans le système de dimensionnement pour les tuyaux de grand-diamètre. En effet, les tuyaux de grand-diamètre utilisent généralement le diamètre extérieur réel comme désignation nominale.
NB vs DN vs Inch : conversion de trois systèmes d'étiquetage
La conversion entre NB (pouces) et DN (mm) suit une relation simple et approximative : DN=25 x NB (pouces). Par exemple, 2 pouces=DN50 (2 x 25), 4 pouces=DN100 (4 x 25), 6 pouces=DN150 (6 x 25) et 8 pouces=DN200 (8 x 25). Cette approximation est suffisamment précise à des fins pratiques, bien que les valeurs exactes du DN soient normalisées dans la norme ISO 6708. Le système en pouces utilise des désignations fractionnaires et décimales en pouces (1/2", 3/4", 1", 1-1/2", 2", 3", 4", 6", 8", 10", 12", etc.), avec des tailles supérieures à 14", utilisant généralement le diamètre extérieur réel en pouces. Dans le système standard chinois GB, le DN est utilisé presque exclusivement, bien que les désignations en pouces soient comprises dans le commerce international.
Diamètre extérieur du tuyau (OD) expliqué
Une caractéristique essentielle du système de dimensionnement des tuyaux est que le diamètre extérieur reste constant pour une taille nominale donnée, quelle que soit l'épaisseur de la paroi. Cela signifie qu'un tuyau SCH 40 de 4-pouces et un tuyau SCH 80 de 4 pouces ont exactement le même diamètre extérieur (114,3 mm), mais des diamètres intérieurs différents en raison des différentes épaisseurs de paroi. Cette conception à diamètre extérieur fixe permet l'utilisation de raccords, de brides et de vannes standard pour n'importe quel programme de même taille nominale. Les tolérances dimensionnelles pour le diamètre extérieur sont spécifiées dans ASME B36.10 (acier au carbone) et B36.19 (acier inoxydable), généralement ± 1 % pour les tailles jusqu'à 48".
Principes d'ingénierie pour le dimensionnement des tuyaux
La sélection de la taille des tuyaux dans la conception technique équilibre les exigences de débit par rapport à la chute de pression et au coût. Des débits plus élevés nécessitent des diamètres plus grands pour maintenir la vitesse d’écoulement dans des limites acceptables. Pour les systèmes liquides, les vitesses de conception typiques sont de 1-3 m/s, tandis que pour les systèmes à gaz, les vitesses peuvent atteindre 15-30 m/s en fonction de la pression et de l'application. La relation entre le débit, la vitesse et le diamètre est : Q=A x V, où Q est le débit, A est la section transversale et V est la vitesse. La chute de pression augmente de façon exponentielle avec la vitesse (équation de Darcy-Weisbach), donc l'augmentation du diamètre du tuyau réduit les besoins en énergie de pompage mais augmente les coûts de matériel et d'installation. La taille optimale des tuyaux minimise le coût total du cycle de vie.
Calcul du poids des tuyaux
Le poids du tuyau d'acier par unité de longueur est calculé à l'aide de la formule : W=(OD - WT) x WT x 0,02466, où W est en kg/m, OD est le diamètre extérieur en mm et WT est l'épaisseur de paroi en mm. Le facteur 0,02466 représente la densité de l'acier (7850 kg/m3). Par exemple, un tuyau SCH 40 de 4 pouces (OD 114,3 mm, WT 6,02 mm) a un poids unitaire de (114.3 - 6.02) x 6,02 x 0.02466=16.08 kg/m. Pour l'acier inoxydable, la densité est légèrement plus élevée (7930 kg/m3), le facteur devient donc 0,02491. Ce calcul de poids est essentiel pour les calculs de chargement structurel, la logistique de transport et le calcul du coût des matériaux.
Différences de taille selon les normes
Bien que les normes ASME B36.10 et B36.19 soient les normes de dimensionnement des tuyaux les plus largement référencées, d'autres régions utilisent des normes différentes. Les normes EN 10220 et EN 1127 définissent les tailles de tuyaux européennes avec des diamètres extérieurs métriques qui peuvent différer légèrement des valeurs ASME pour certaines tailles. JIS G3452 et G3454 utilisent des tailles de tuyaux japonaises qui suivent généralement les diamètres extérieurs de l'ASME mais ont des programmes d'épaisseur de paroi différents. GB/T 17395 et GB/T 8163 définissent les tailles de tuyaux chinois, qui, pour les tailles les plus courantes, s'alignent sur les normes ASME. Précisez toujours la norme en vigueur lors de la commande de tuyaux pour un projet, car le raccordement de tuyaux de normes différentes peut entraîner des différences dimensionnelles.
Comment demander la taille d'un tuyau
Lorsque vous demandez un devis, précisez toujours : la taille nominale (NB ou DN), le programme de tuyaux (par exemple, SCH 40), la qualité du matériau (par exemple, A106 Gr.B), la longueur (aléatoire ou fixe, généralement 6 m ou 12 m) et la norme applicable (ASTM, EN, JIS ou GB). Pour les tailles non -standard, indiquez le diamètre extérieur et l'épaisseur de paroi réels requis. ManufacturerPipe fournit des tuyaux de 1/2" à 48" dans toutes les nomenclatures standard et peut s'adapter à des tailles non standard -pour des projets spéciaux.
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