Installation des tuyaux, tubes et raccords
Introduction au chapitre
Ce chapitre couvre l'installation des tuyaux, tubes et raccords pour les systèmes de gaz naturel et de propane, conformément au Code canadien de l'installation du gaz naturel et du propane (CSA B149.1). En tant que gasfitter classe B, vous devez maîtriser les principes de dimensionnement, les méthodes d'assemblage, les exigences de soutien et les procédures d'essai. Ce chapitre vous prépare spécifiquement aux questions de l'examen Sceau rouge portant sur ces sujets.
Matériaux de tuyauterie autorisés
Tuyaux d'acier
L'acier au carbone est le matériau le plus courant pour les installations de gaz. Les normes applicables sont :
ASTM A53 : tuyaux en acier noir, soudés ou sans soudure
ASTM A106 : tuyaux en acier sans soudure pour service à haute température
ASTM A135 : tuyaux en acier soudés électriquement
Le tuyau d'acier doit être sans soudure ou soudé électriquement, et doit être désigné par son diamètre nominal (DN) et son épaisseur de paroi (calibre ou "schedule"). Pour les installations de gaz, le calibre minimal est généralement le Schedule 40.
| Diamètre nominal (DN) | Diamètre extérieur (mm) | Épaisseur Schedule 40 (mm) |
|---|
| 15 mm (1/2 po) | 21,3 | 2,77 |
| 20 mm (3/4 po) | 26,7 | 2,87 |
| 25 mm (1 po) | 33,4 | 3,38 |
| 32 mm (1 1/4 po) | 42,2 | 3,56 |
| 40 mm (1 1/2 po) | 48,3 | 3,68 |
| 50 mm (2 po) | 60,3 | 3,91 |
Tubes de cuivre
Le cuivre est autorisé pour les installations de gaz naturel et de propane sous certaines conditions. Les types K et L sont acceptables ; le type M est interdit pour le gaz. Le cuivre doit être marqué conformément à la norme ASTM B88.
Restriction importante : le cuivre ne peut être utilisé que si le gaz ne contient pas plus de 0,3 grain de sulfure d'hydrogène (H₂S) par 100 pieds cubes (0,7 mg/100 L). Cette condition est généralement satisfaite pour le gaz naturel commercial, mais doit être vérifiée pour le propane.
Tube de polyéthylène (PE)
Le polyéthylène est utilisé pour les canalisations enterrées. Il doit être conforme à la norme CSA B137.4. Le PE est marqué par son ratio dimensionnel standard (SDR) , généralement SDR 11 ou SDR 15.5.
| SDR | Pression maximale de service (kPa) |
|---|
| 11 | 700 |
| 15,5 | 400 |
Raccords et filetages
Les raccords en acier malléable (fonte malléable) sont les plus courants. Les filetages doivent être conformes à la norme ASME B1.20.1 (filetages NPT — National Pipe Thread). Le filetage NPT est un filetage conique (1°47' d'inclinaison) qui assure l'étanchéité par déformation des filets.
Règles de dimensionnement des canalisations
Principes fondamentaux
Le dimensionnement des canalisations de gaz repose sur trois paramètres :
25.La pression d'alimentation disponible
26.La perte de charge admissible (chute de pression)
27.Le débit requis en m³/h ou pi³/h
La formule de base pour le débit dans une canalisation est :
Q = 0,040 × D² × √(ΔP / (L × G))
Où :
Q = débit en m³/h
D = diamètre intérieur en mm
ΔP = chute de pression en Pa
L = longueur équivalente en m
G = densité relative du gaz (0,60 pour le gaz naturel, 1,50 pour le propane)
Longueur équivalente
La longueur équivalente tient compte des pertes de charge causées par les raccords. Chaque raccord ajoute une longueur fictive de tuyau droit.
| Type de raccord | Longueur équivalente (m) pour DN 25 mm |
|---|
| Coude 90° | 0,9 |
| Coude 45° | 0,5 |
| Té (passage direct) | 0,6 |
| Té (dérivation) | 1,5 |
| Robinet (vanne) | 0,3 |
Procédure de dimensionnement
40.Déterminez la charge totale en additionnant les puissances de tous les appareils (en kW ou en BTU/h).
41.Convertissez la charge en débit : 1 kW ≈ 0,095 m³/h de gaz naturel (PCI de 37,5 MJ/m³).
42.Calculez la longueur équivalente totale du parcours le plus long.
43.Utilisez les tableaux de dimensionnement du CSA B149.1 (Annexe A) ou calculez avec la formule ci-dessus.
44.Vérifiez la chute de pression : elle ne doit pas excéder 0,5 po de colonne d'eau (125 Pa) pour les installations à basse pression (moins de 7 kPa).
Exemple de calcul
Données : Une résidence requiert 120 000 BTU/h (35 kW). La longueur totale du parcours est de 20 m, avec 4 coudes 90° et 1 té de dérivation. Pression d'alimentation : 7 kPa (2 po de colonne d'eau).
Étape 1 : Débit requis = 35 kW × 0,095 = 3,3 m³/h
Étape 2 : Longueur équivalente = 20 + (4 × 0,9) + (1 × 1,5) = 25,1 m
Étape 3 : Avec ΔP = 125 Pa, G = 0,60, L = 25,1 m, Q = 3,3 m³/h :
D² = Q / (0,040 × √(ΔP / (L × G))) = 3,3 / (0,040 × √(125 / (25,1 × 0,60)))
D² = 3,3 / (0,040 × √(8,31)) = 3,3 / (0,040 × 2,88) = 3,3 / 0,115 = 28,7
D = √28,7 = 5,36 mm
Ce résultat indique un diamètre très petit, ce qui montre que la chute de pression de 125 Pa est très généreuse pour ce débit. En pratique, on utiliserait les tableaux du code. Pour 3,3 m³/h sur 25 m, un tuyau de DN 15 mm (1/2 po) serait généralement suffisant, mais on choisirait DN 20 mm (3/4 po) pour tenir compte des extensions futures.
Méthodes d'assemblage
Assemblage par filetage
Le filetage des tuyaux d'acier doit être effectué avec une filière appropriée. Les exigences clés :
Le filetage doit être propre, complet et sans bavures
Utiliser un composé d'étanchéité (pâte à joint) approuvé pour le gaz, ou du ruban de PTFE (téflon)
Ne jamais utiliser de chanvre ou de pâte à joint non certifiée
Le composé doit être appliqué sur les filets mâles uniquement, en laissant les deux premiers filets libres
Le serrage doit être effectué à la clé, avec un minimum de 3 filets visibles après le serrage
Règle CSA B149.1, article 6.4.1 : Tous les joints filetés doivent être rendus étanches au moyen d'un composé d'étanchéité ou d'un ruban approprié.
Assemblage par soudage
Le soudage est autorisé pour les tuyaux d'acier de diamètre supérieur à DN 50 mm (2 po). Les soudeurs doivent être certifiés selon la norme CSA W47.1 ou détenir un certificat équivalent.
Les joints soudés doivent être :
À pleine pénétration pour les soudures bout à bout
Sans porosité ni fissures
Inspectés visuellement sur toute la circonférence
Assemblage par brasage (cuivre)
Le brasage du cuivre utilise un alliage à haute température (généralement alliage de cuivre-phosphore avec au moins 15 % d'argent). La température de brasage est supérieure à 450 °C.
Points essentiels :
Le tube doit être dégraissé et nettoyé avant le brasage
Utiliser un flux approprié si requis (pour les alliages sans phosphore)
La pénétration du métal d'apport doit être visible sur toute la circonférence
Refroidir lentement pour éviter les contraintes thermiques
Assemblage par électrofusion (polyéthylène)
L'électrofusion utilise un raccord électrique qui fond le PE et crée une liaison homogène. Cette méthode est réservée aux canalisations enterrées.
Procédure :
80.Nettoyer et raboter les extrémités du tube
81.Aligner les pièces dans le raccord
82.Connecter la machine d'électrofusion
83.Respecter le temps de fusion et de refroidissement spécifiés par le fabricant
Supports et ancrages
Espacement des supports
L'espacement des supports dépend du matériau et du diamètre du tuyau.
| Diamètre nominal | Acier (m) | Cuivre (m) |
|---|
| 15 mm (1/2 po) | 1,8 | 1,2 |
| 20 mm (3/4 po) | 2,1 | 1,5 |
| 25 mm (1 po) | 2,4 | 1,8 |
| 32 mm (1 1/4 po) | 2,7 | 2,1 |
| 40 mm (1 1/2 po) | 3,0 | 2,4 |
| 50 mm (2 po) | 3,0 | 2,4 |
Règle CSA B149.1, article 6.10.1 : Les tuyaux doivent être supportés à des intervalles ne dépassant pas ceux indiqués ci-dessus, et les supports doivent être en matériau résistant à la corrosion.
Exigences pour les supports
Les supports doivent être rigides et fixés solidement à la structure
Utiliser des colliers de tuyau avec doublure en caoutchouc pour éviter la corrosion par contact
Les tuyaux verticaux doivent être supportés à chaque étage ou au moins tous les 3 m
Les supports ne doivent pas obstruer les joints ou les raccords
Dilatation thermique
Les tuyaux de gaz subissent une dilatation thermique. Pour l'acier, le coefficient de dilatation est de 11,7 × 10⁻⁶ / °C. Une variation de température de 50 °C sur un tuyau de 10 m produit une dilatation de :
ΔL = 11,7 × 10⁻⁶ × 50 × 10 = 0,00585 m = 5,85 mm
Cette dilatation est généralement absorbée par les changements de direction. Pour les longues courses droites, prévoir des boucles de dilatation ou des compensateurs.
Règles d'installation spécifiques
Pénétration des murs et planchers
Les tuyaux qui traversent des murs ou planchers doivent être protégés par un manchon (fourreau)
L'espace entre le tuyau et le manchon doit être calfeutré avec un produit incombustible
Les tuyaux ne doivent pas être encastrés dans le béton sans protection anticorrosion
Pour les murs coupe-feu, utiliser des manchons coupe-feu certifiés
Tuyauterie enterrée
Pour les canalisations enterrées :
La profondeur minimale est de 450 mm (18 po) sous la surface finie
Le tuyau doit être posé sur un lit de sable de 100 mm minimum
Le remblai doit être exempt de pierres et de débris tranchants
Un ruban avertisseur doit être posé à 300 mm au-dessus du tuyau
Les joints doivent être accessibles pour inspection lors du remblayage
Tuyauterie apparente
Les tuyaux apparents doivent être installés avec une pente de 1 % vers le point de purge ou le compteur
Les tuyaux ne doivent pas être installés dans les gaines de ventilation, les conduits de fumée ou les vides sanitaires inaccessibles
La distance minimale entre un tuyau de gaz et un conduit électrique est de 50 mm (2 po) pour les installations parallèles
Raccordement des appareils
Chaque appareil doit être raccordé avec un raccord flexible approuvé si le mouvement est possible
Le raccord flexible doit avoir une longueur maximale de 1,5 m (5 pi) pour les appareils domestiques
Un robinet d'arrêt individuel doit être installé à chaque appareil
Le robinet doit être accessible et situé à moins de 1,8 m de l'appareil
Essais et mise en service
Essai d'étanchéité
Toute installation doit subir un essai d'étanchéité avant d'être mise en service.
| Type d'installation | Pression d'essai | Durée minimale |
|---|
| Basse pression (≤ 7 kPa) | 14 kPa (2 psi) | 15 minutes |
| Moyenne pression (7-70 kPa) | 1,5 × pression de service | 15 minutes |
| Haute pression (> 70 kPa) | 1,5 × pression de service | 30 minutes |
Règle CSA B149.1, article 6.22.1 : L'essai doit être effectué à l'air ou à un gaz inerte. Le gaz naturel ou le propane ne doivent jamais être utilisés pour l'essai.
Procédure d'essai
129.Fermer tous les robinets et obturer les extrémités ouvertes
130.Pressuriser lentement le système à la pression d'essai
131.Attendre la stabilisation de la pression (5 minutes minimum)
132.Appliquer une solution savonneuse sur tous les joints et raccords
133.Observer les bulles : toute bulle indique une fuite
134.Maintenir la pression pendant la durée requise
135.Relâcher la pression et purger le système
Purge du système
Après l'essai, le système doit être purgé pour éliminer l'air avant la mise en service.
La purge doit être effectuée avec le gaz de service (gaz naturel ou propane)
La purge doit se faire vers l'extérieur du bâtiment
Ne jamais purger à l'intérieur ou à proximité d'une source d'ignition
Utiliser un détecteur de gaz pour confirmer que la purge est complète (≥ 90 % de gaz)
Pièges à éviter
144.Confondre pression d'essai et pression de service : la pression d'essai est toujours supérieure à la pression de service. Ne jamais essayer un système à sa pression de service uniquement.
145.Utiliser du cuivre de type M : seul le cuivre de type K ou L est autorisé pour le gaz. Le type M a une paroi plus mince et n'est pas approuvé.
146.Oublier la longueur équivalente : lors du dimensionnement, ne pas tenir compte des raccords conduit à un sous-dimensionnement. Toujours ajouter les longueurs équivalentes.
147.Négliger la pente des tuyaux : les tuyaux horizontaux doivent avoir une pente de 1 % pour permettre l'évacuation des condensats et faciliter la purge.
148.Utiliser du chanvre avec la pâte à joint : le chanvre n'est pas autorisé pour les joints de gaz. Utiliser uniquement des composés approuvés.
149.Serrage excessif des raccords filetés : un serrage excessif peut fissurer les raccords en fonte malléable. Respecter le couple recommandé.
150.Installer des tuyaux dans une gaine de ventilation : c'est interdit par le code. Les tuyaux de gaz doivent être dans des espaces accessibles et ventilés.
151.Oublier le ruban avertisseur pour les canalisations enterrées : c'est une exigence obligatoire du code.
152.Purger à l'intérieur : la purge doit toujours se faire vers l'extérieur. C'est une question de sécurité critique.
153.Ne pas vérifier la compatibilité du composé d'étanchéité : certains composés sont attaqués par le propane. Vérifier l'approbation pour le gaz spécifique.
Résumé
Les matériaux autorisés pour la tuyauterie de gaz sont l'acier au carbone (Schedule 40 minimum), le cuivre type K ou L, et le polyéthylène pour les installations enterrées.
Le dimensionnement repose sur le débit requis, la longueur équivalente et la chute de pression admissible (125 Pa pour la basse pression).
Les méthodes d'assemblage sont le filetage (avec composé d'étanchéité approuvé), le soudage (soudeurs certifiés CSA W47.1), le brasage (cuivre) et l'électrofusion (PE).
L'espacement des supports varie de 1,2 m à 3,0 m selon le matériau et le diamètre.
Les canalisations enterrées nécessitent une profondeur minimale de 450 mm, un lit de sable et un ruban avertisseur.
L'essai d'étanchéité se fait à l'air ou au gaz inerte, jamais au gaz combustible. La pression d'essai est de 14 kPa pour les installations basse pression.
La purge doit être effectuée vers l'extérieur avec le gaz de service.
Questions d'auto-évaluation
165.Quel est le calibre minimal d'un tuyau d'acier pour une installation de gaz ?
166.Quelle est la pression d'essai minimale pour une installation basse pression ?
167.Quel type de cuivre est interdit pour les installations de gaz ?
168.Quelle est la profondeur minimale d'enfouissement d'une canalisation de gaz ?
169.Quel est l'espacement maximal des supports pour un tuyau d'acier de DN 20 mm ?
170.Quelle est la longueur maximale d'un raccord flexible pour un appareil domestique ?
171.Quel gaz peut-on utiliser pour l'essai d'étanchéité ?
172.Quelle est la pente minimale requise pour les tuyaux horizontaux ?
Réponses : 1) Schedule 40 ; 2) 14 kPa ; 3) Type M ; 4) 450 mm ; 5) 2,1 m ; 6) 1,5 m ; 7) Air ou gaz inerte ; 8) 1 %.
Références normatives
CSA B149.1 : Code canadien de l'installation du gaz naturel et du propane
CSA B137.4 : Tubes et raccords en polyéthylène (PE) pour le gaz
ASTM B88 : Spécification pour les tubes de cuivre sans soudure
ASTM A53 : Spécification pour les tuyaux en acier noir
ASME B1.20.1 : Filetages pour tuyauterie (NPT)
CSA W47.1 : Certification des entreprises de soudage
Ce chapitre couvre l'essentiel des connaissances requises pour l'examen Sceau rouge en gazfitter classe B concernant l'installation des tuyaux, tubes et raccords. Assurez-vous de maîtriser les tableaux de dimensionnement, les règles de l'essai d'étanchéité et les exigences de support avant de passer à l'examen.
