Technique de raccordement pour les installations de gaz
Dans le domaine de la technologie du gaz, les fabricants de systèmes complets de technologie du gaz sont confrontés à la question cruciale de la technique de raccordement optimale pour les systèmes de tuyauterie. Si différentes méthodes telles que les brides, les raccords à sertir et les raccords à compression ont leur raison d’être, le brasage est une solution établie et privilégiée depuis des décennies pour les applications critiques en termes de sécurité, avec des pressions moyennes et des exigences à long terme.
Les bases du brasage
Le brasage est un procédé d’assemblage dans lequel deux pièces métalliques sont liées de manière permanente par la fusion d’un métal d’apport supplémentaire, typiquement de la soudure à l’argent. Le processus s’effectue à des températures supérieures à 450°C sous atmosphère protectrice afin d’éviter l’oxydation. Il en résulte une liaison métallurgique entre le métal d’apport et les matériaux de base, ce qui permet d’obtenir une liaison homogène et extrêmement résistante.
Cette technique d’assemblage se distingue fondamentalement des méthodes d’assemblage mécanique par la fusion moléculaire des matériaux impliqués. Le métal d’apport pénètre complètement dans la zone d’assemblage et crée une seule liaison structurellement uniforme entre les composants métalliques.
Bases normatives et exigences techniques
La règle technique pour les installations de gaz (TRGI) définit des normes strictes pour les installations de gaz, notamment en ce qui concerne l’étanchéité des raccords. Conformément à TRGS 722, point 4.5 et suivants, les installations de gaz pour les substances dangereuses explosives doivent être « techniquement étanches à long terme ». Les joints brasés répondent à cette exigence grâce à leur fusion métallurgique au niveau moléculaire.
La norme DIN 8505 spécifie les exigences techniques pour le brasage et garantit des normes de qualité uniformes. Elle permet d’atteindre des résistances au cisaillement allant jusqu’à 100 N/mm² et des résistances à la traction allant jusqu’à 200 N/mm², ce qui correspond à une résistance à la pression théorique de 2.000 bars.
La limitation des méthodes de raccordement alternatives selon TRGS 722 4.5.2. point 8 est particulièrement pertinente : les brides avec bande d’étanchéité lisse ne sont considérées comme « techniquement étanches à long terme » que jusqu’à PN 25 bar et les raccords à bague coupante et à bague de serrage que jusqu’à DN32.
Comparaison des techniques d’assemblage
Brasage fort
Les avantages des connexions brasées sont particulièrement évidents dans des conditions de fonctionnement exigeantes et après un transport du fabricant à l’utilisateur :
Intégrité structurelle : l’homogénéité de l’assemblage assure une répartition uniforme des charges et minimise les points faibles. La fusion métallurgique crée un assemblage qui est mécaniquement identique au matériau de base.
Aptitude aux hautes pressions : le brasage montre sa supériorité à des pressions supérieures à 10 bars. Les joints conservent leur intégrité même sous des charges de pression moyennes à élevées et répondent aux exigences de sécurité des applications critiques.
Stabilité pendant le transport et à long terme : les assemblages brasés sont particulièrement résistants aux vibrations pendant le transport et aux variations de température pendant le fonctionnement. C’est pourquoi les assemblages brasés restent « techniquement étanches à long terme », même après un transport à l’autre bout du monde. Bien sûr, un test d’étanchéité détaillé est obligatoire avant la mise en service, mais l’expérience montre que les assemblages brasés résistent de manière étanche aux opérations de transport soumises à des vibrations. Ces propriétés sont déterminantes pour la fiabilité des installations de gaz sur de longues périodes de fonctionnement.
Assemblages par pression et par serrage
Ces techniques d’assemblage offrent sans aucun doute des avantages lors de l’installation :
Vitesse d’installation : les raccords à compression et à serrage permettent une installation rapide et propre sans flammes nues, ce qui est avantageux dans certains environnements.
Démontabilité : les connexions par serrage peuvent être desserrées si nécessaire, ce qui facilite les opérations de maintenance.
Application limitée:Dans les raccords à compression, l’extrémité du tube est pressée contre une bague d’étanchéité par un écrou. Les raccords à compression déforment irréversiblement le tube et le raccord l’un par rapport à l’autre.
Les deux méthodes présentent des limites en cas de pressions élevées et de contraintes à long terme.
Les raccords à compression et à serrage peuvent fuir en cas de contraintes mécaniques, de vibrations ou d’installation incorrecte. Un montage correct est critique – des erreurs d’installation peuvent entraîner des fuites, qui se manifestent en particulier sous des charges de pression élevées.
Le cuivre comme matériau pour les applications gazières
Le choix des matériaux joue un rôle crucial dans la longévité des installations de gaz. Le cuivre et ses alliages offrent des propriétés exceptionnelles pour les systèmes de transport de gaz.
Approbation normative
L’utilisation du cuivre pour les tuyaux et les raccords transportant du gaz est autorisée et établie conformément à la norme EN 1057 et à la fiche de travail DVGW GW 392.
Résistance à l’hydrogène
Des études menées par la Gütegemeinschaft Kupferrohr en collaboration avec l’Université de la Ruhr à Bochum démontrent que les alliages de cuivre durcissant par précipitation peuvent atteindre des résistances comparables à celles des aciers à haute résistance, tout en ne présentant pratiquement aucun effet de fragilisation en cas d’exposition à l’hydrogène. Cette propriété rend le cuivre particulièrement attractif pour les applications modernes de l’hydrogène.
Résistance à la corrosion et conductivité
Les alliages de cuivre présentent une grande résistance à la corrosion et une excellente conductivité thermique et électrique. Ces propriétés sont avantageuses pour de nombreuses applications gazières.
Applications médicales de gaz
Pour les alimentations en gaz médical, on utilise de préférence des tubes en cuivre sans soudure conformes à la norme DIN EN 13348. Ils transportent l’oxygène et d’autres gaz médicaux du local technique au lit du patient. La propriété antimicrobienne de surface du cuivre peut tuer efficacement les bactéries, les champignons et les virus, ce qui est particulièrement pertinent pour les applications médicales.
Assurance qualité et certification
La qualité des assemblages brasés dépend en grande partie de la compétence des professionnels qui les réalisent. La norme DIN EN ISO 13585 912 définit les exigences en matière de qualification des brasureurs et garantit, par des contrôles réguliers, que les compétences requises sont démontrées.
Les certificats d’audit sont un élément essentiel d’une documentation complète et garantissent la traçabilité de la qualité. La formation continue des professionnels est nécessaire pour rester en phase avec l’évolution des normes techniques.
Rentabilité
Bien que l’installation initiale des joints brasés puisse être plus coûteuse que celle des méthodes alternatives, les avantages économiques apparaissent dans une perspective à long terme :
Peu de maintenance : la grande fiabilité des assemblages brasés réduit considérablement les intervalles de maintenance et les arrêts non planifiés.
Longévité : l’intégrité structurelle pendant des décennies minimise les investissements de remplacement et réduit le coût total de possession.
Sécurité : l’étanchéité fiable évite les fuites coûteuses et les risques de sécurité qui en découlent.
Conclusion
Pour les constructeurs d’équipements et les installateurs de gaz, le brasage des tuyaux en cuivre est la technique de connexion optimale pour les applications critiques en termes de sécurité. La combinaison de la conformité aux normes, de la supériorité technique à haute pression et de la fiabilité à long terme fait de cette technologie le premier choix pour les installations gazières exigeantes.
La fusion métallurgique crée des connexions qui sont « techniquement étanches à long terme » et qui répondent aux exigences strictes des TRGI et TRGS. Associée aux propriétés exceptionnelles des matériaux à base de cuivre – notamment la résistance à l’hydrogène et à la corrosion – elle donne naissance à une solution système qui répond aux normes de sécurité les plus strictes.
L’investissement dans une main d’œuvre qualifiée et sa formation continue selon la norme DIN EN ISO 13585 912 est ici un facteur de réussite décisif pour la réalisation des avantages techniques du brasage dans la pratique.