boulons de brideetécrous à brideLes boulons M20 sont des composants clés pour la connexion des canalisations et des appareils à pression. Leurs caractéristiques structurelles se reflètent dans la surface de bride intégrée à la tête du boulon ou à la base de l'écrou. Cette conception intégrée combine les fonctions des boulons traditionnels et des rondelles plates. Le diamètre de la surface de bride est généralement 2,5 à 3 fois supérieur à celui du boulon. Par exemple, le diamètre de la surface de bride d'un boulon M20 est généralement compris entre 50 et 60 mm, ce qui réduit efficacement la contrainte de compression de la surface de connexion en augmentant la surface de contact. Selon la norme ASME B18.2.6, la taille de la face opposée hexagonale du boulon de bride est augmentée d'environ 15 % par rapport aux boulons ordinaires afin d'assurer la résistance structurelle de la surface de bride.
Concernant le choix des paramètres techniques, la résistance des boulons de bride doit généralement atteindre 8,8 ou 10,9, et leur résistance à la traction doit être d'au moins 800 MPa et 1040 MPa respectivement. Pour les conditions de haute température et de haute pression, on utilise souvent des boulons en acier allié ASTM A193 Gr.B7, qui assurent des performances stables à 450 °C. Les écrous de bride correspondants doivent respecter le principe d'équivalence de résistance. Les spécifications typiques incluent la norme ASTM A194 Gr.2H, et la dureté est contrôlée entre HRC22 et 32. Concernant le traitement de surface, le revêtement Dacromet offre une protection contre le brouillard salin pendant plus de 1 000 heures, tandis que l'épaisseur de la couche galvanisée à chaud est généralement contrôlée entre 50 et 80 μm, garantissant une résistance à la corrosion de plus de 10 ans en extérieur.
Les applications typiques de ce type de fixations se concentrent sur les pièces de connexion exigeant une étanchéité et une résistance aux vibrations élevées. Les jeux de boulons de bride sont couramment utilisés pour les raccordements à brides de pipelines dans l'industrie pétrochimique. Pour les pipelines de diamètre supérieur à DN300, chaque plaque de bride doit être équipée de 16 à 24 jeux de boulons, et la force de précharge doit être contrôlée entre 30 % et 70 % de la limite d'élasticité du matériau du boulon. Les raccordements à brides d'équipements rotatifs tels que les turbines et les compresseurs nécessitent une performance anti-desserrage. Actuellement, avec les écrous anti-desserrage Spirax, la perte de force de précharge sous vibration peut être contrôlée à 5 % près. Pour les brides d'échangeurs de chaleur à dilatation thermique, il est nécessaire de calculer la contrainte thermique à la température de service et de sélectionner des matériaux de boulons présentant des coefficients de dilatation thermique adaptés. Par exemple, le coefficient de dilatation thermique des boulons en acier inoxydable 304 est de 17,3 × 10^-6/℃. En cas de différence avec les brides en acier au carbone, des calculs de compensation doivent être effectués.
Du point de vue de l'analyse des avantages-usage, le principal avantage des boulons de bride réside dans l'uniformité de la répartition de la pression de contact. La surface de la bride réduit le facteur de concentration des contraintes d'environ 40 %, ce qui est particulièrement adapté à l'assemblage de matériaux à faible résistance tels que la fonte et le plastique. Parallèlement, la conception intégrée réduit le nombre de pièces et permet de réduire le temps d'installation de 30 % par rapport à la combinaison boulon-joint traditionnelle pour un assemblage à bride DN500. Cependant, les limites sont évidentes. La structure de la surface de la bride augmente le poids d'une seule pièce de 20 à 25 %, ce qui peut affecter l'installation dans des équipements compacts et encombrés. En termes de coût, le prix des boulons de bride de même spécification est de 15 à 30 % supérieur à celui des boulons ordinaires. Cependant, dans la position du port d'inspection où des démontages fréquents sont nécessaires, ses performances anti-grippage permettent de réduire les coûts de maintenance. Dans les applications pratiques, il convient de noter que l'erreur de parallélisme entre la surface de la bride et la surface de connexion doit être inférieure à 0,05 mm, sinon elle peut provoquer une surcharge unilatérale et provoquer une défaillance prématurée.
Date de publication : 25 mars 2025