Installer et aligner la tuyauterie et les systèmes connexes

Installer et aligner la tuyauterie et les systèmes connexes

Introduction au module

Ce chapitre couvre l'installation, l'alignement et la mise en service des systèmes de tuyauterie associés aux chaudières et aux récipients sous pression. En tant que compagnon boilermaker, vous serez appelé à installer la tuyauterie d'alimentation en eau, les conduites de vapeur, les systèmes de purge, les lignes de gaz et les circuits hydrauliques. L'examen Sceau rouge évalue votre capacité à interpréter les plans, à appliquer les tolérances d'alignement, à effectuer les calculs de dilatation thermique et à respecter les normes canadiennes applicables. Ce chapitre vous prépare spécifiquement à ces exigences.

1. Rôles et responsabilités du boilermaker en tuyauterie

Le boilermaker n'installe pas la tuyauterie de la même manière qu'un plombier ou qu'un tuyauteur. Son travail se concentre sur les systèmes directement reliés à la chaudière et aux récipients sous pression. Vos responsabilités incluent :

Vous devez savoir lire les plans isométriques et les plans de tuyauterie (piping drawings), identifier les symboles normalisés et comprendre les spécifications des matériaux.

2. Normes et codes canadiens applicables

2.1 Code canadien de l'électricité, Chapitre V

Bien que ce code concerne principalement l'électricité, il s'applique aux systèmes de tuyauterie lorsqu'ils transportent des fluides inflammables ou des gaz. La règle 8-200 du Code canadien de l'électricité, Chapitre V, traite des exigences de mise à la terre et de liaison équipotentielle pour les canalisations transportant des matières dangereuses. Vous devez vous assurer que les sections de tuyauterie sont correctement reliées entre elles pour éviter l'accumulation de charges électrostatiques.

2.2 CSA B51 – Code sur les chaudières, les récipients sous pression et les tuyauteries sous pression

La norme CSA B51 est la référence principale pour l'installation des chaudières et des tuyauteries sous pression au Canada. Elle couvre :

Cette norme exige que toute tuyauterie sous pression soit marquée conformément aux exigences de la CSA B51 et qu'elle soit inspectée avant sa mise en service.

2.3 CSA B149.1 – Code sur les systèmes de gaz naturel et de propane

La CSA B149.1 s'applique à l'installation des tuyauteries de gaz naturel et de propane. Les points clés pour le boilermaker :

2.4 ASME B31.1 – Power Piping

Bien que d'origine américaine, la norme ASME B31.1 est largement adoptée au Canada pour les tuyauteries de centrales électriques et de chaudières. Elle spécifie :

3. Matériaux de tuyauterie et identification

3.1 Types de matériaux

3.2 Marquage des tuyaux

Chaque tuyau doit porter un marquage indiquant :

Piège d'examen : On vous demandera souvent de choisir le bon matériau pour une application donnée. Souvenez-vous que l'acier au carbone est le choix par défaut pour la vapeur et l'eau chaude, sauf si la corrosion ou la température l'interdit.

4. Préparation et coupe des tuyaux

4.1 Méthodes de coupe

4.2 Préparation des bords pour soudage

Les bords doivent être préparés selon le chanfrein spécifié (généralement 37,5° ± 2,5°). Le talon (root face) doit mesurer entre 1,5 mm et 2,5 mm pour les tuyaux de cédulé 40 et plus. L'espacement (root gap) entre les deux pièces doit être de 2 à 3 mm pour permettre une pénétration complète.

4.3 Nettoyage

Avant le soudage ou l'assemblage, nettoyez l'intérieur et l'extérieur du tuyau sur au moins 25 mm de chaque côté du joint. Éliminez :

5. Alignement des tuyauteries

5.1 Tolérances d'alignement

L'alignement est critique pour éviter les contraintes excessives, les fuites et les défaillances prématurées. Les tolérances typiques selon l'ASME B31.1 :

5.2 Méthodes de mesure

5.3 Alignement des brides

Les brides doivent être alignées de manière que :

Procédure :

5.4 Contraintes de montage

Ne forcez jamais un tuyau pour l'amener à la bride. Une contrainte de montage excessive provoque :

Si l'écart dépasse la tolérance, coupez et réajustez le tuyau plutôt que de le forcer.

6. Dilatation thermique et compensateurs

6.1 Calcul de la dilatation thermique

La dilatation linéaire d'un tuyau se calcule avec la formule :

ΔL = α × L × ΔT

Où :

Coefficients de dilatation typiques :

Exemple : Un tuyau en acier au carbone de 30 m transporte de la vapeur à 200 °C. La température ambiante est de 20 °C. La dilatation est :

ΔL = 0,0117 × 30 × (200 − 20) = 0,0117 × 30 × 180 = 63,2 mm

Cette dilatation de plus de 6 cm doit être absorbée par des compensateurs ou des boucles de dilatation.

6.2 Types de compensateurs

6.3 Règles d'installation des compensateurs

7. Supports et ancrages de tuyauterie

7.1 Types de supports

7.2 Règles de supportage selon CSA B149.1

Pour les tuyauteries de gaz :

7.3 Points d'ancrage

Les ancrages doivent être placés :

Un ancrage mal positionné peut concentrer les contraintes et provoquer une rupture.

8. Raccords et assemblages

8.1 Raccords filetés

Utilisés pour les tuyaux de petit diamètre (≤ DN 50) et les basses pressions. Règles :

8.2 Raccords soudés

Le soudage est la méthode privilégiée pour les hautes pressions et températures. Types de joints :

8.3 Raccords à brides

Les brides sont classées selon leur pression nominale (class) :

Règle de serrage des boulons de brides :

9. Essais de pression et mise en service

9.1 Essai hydrostatique

L'essai hydrostatique est obligatoire avant la mise en service de toute tuyauterie sous pression. Exigences selon la CSA B51 :

9.2 Essai pneumatique

Utilisé lorsque l'essai hydrostatique est impossible (poids de l'eau, matériaux sensibles). Plus dangereux :

9.3 Procédure d'essai

9.4 Purge et rinçage

Avant la mise en service :

10. Systèmes spécifiques aux chaudières

10.1 Ligne d'alimentation en eau (feedwater)

10.2 Ligne de vapeur principale

10.3 Ligne de purge (blowdown)

10.4 Système de condensat

11. Sécurité lors de l'installation

11.1 Risques spécifiques

11.2 Équipement de protection individuelle (EPI)

11.3 Permis de travail

12. Interprétation des plans et symboles

12.1 Symboles de tuyauterie

12.2 Abréviations courantes

12.3 Lecture des plans isométriques

Les plans isométriques représentent la tuyauterie en trois dimensions sur une surface plane. Règles :

13. Calculs pratiques pour l'examen

13.1 Calcul de l'épaisseur de paroi

Selon l'ASME B31.1, l'épaisseur minimale de paroi se calcule :

t = (P × D) / (2 × (S × E + P × Y))

Où :

Exemple : Pression de 10 MPa, diamètre extérieur de 168 mm, contrainte admissible de 120 MPa, E = 1,0, Y = 0,4.

t = (10 × 168) / (2 × (120 × 1,0 + 10 × 0,4)) = 1680 / (2 × 124) = 1680 / 248 = 6,77 mm

Choisissez la cédulé dont l'épaisseur est ≥ 6,77 mm (Sch 40 pour DN 150 a une épaisseur de 7,11 mm).

13.2 Calcul de la perte de charge

La perte de charge dans une tuyauterie se calcule avec la formule de Darcy-Weisbach :

ΔP = f × (L/D) × (ρ × v² / 2)

Où :

13.3 Conversion d'unités

14. Pièges à éviter

15. Conseils pour l'examen

Résumé

Pièges à éviter

Ce chapitre vous a préparé à maîtriser l'installation et l'alignement des tuyauteries selon les exigences du Sceau rouge. Révisez les formules, les tolérances et les normes. Bonne préparation !