Tuyau rigide

Tube, autrefois, taillé dans du bois pour véhiculer l’eau

Il est difficile de définir exactement l’origine du tube. Il n’est pas exclu qu’à une époque préhistorique on utilisa des troncs d’arbres creux pour véhiculer l’eau. Bien qu’il ne soient pas classés en tant que tube, l’usage a perduré jusqu’en 1788 pour amener la saumure de Salins-les-Bains jusqu’à la Saline royale d'Arc-et-Senans via un saumoduc (double canalisation en sapin de 21 km).

Dans l’Égypte antique on utilise des tubes de cuivre pour transporter l’eau potable. Un exemplaire, retiré du temple du roi Sa-Hu-Re ad Abusir qui remonte à 2750 av. J.-C. environ, est conservé au Musée National de Berlin. Le tube est obtenu en agrafant une fine feuille de cuivre, afin d’obtenir un diamètre de 75 mm. La tuyauterie (environ 100 m de longueur) est constituée d’une série de ces tubes.

À l’époque romaine, les tubes de plomb sont couramment utilisés pour apporter l’eau dans les cités et à l’intérieur même des maisons. Les Romains utilisent également des tuyaux en terre cuite emboîtés les uns dans les autres et scellés au mortier pour des conduites d’eau chaude ou de vapeur.

L'usage principal est de véhiculer des fluides. Les caractéristiques géométriques du tube le caractérisent comme structure légère à haut moment d'inertie, donc particulièrement adapté aux applications structurales, spécialement aux colonnes soumises au flambage, les colonnes de lumière, les pieds de chaises métalliques, les structures tubulaires des installations, machine, échafaudages, etc.

Il faut distinguer deux applications :

• tubes pour applications hydrauliques ;
• tubes pour applications mécaniques.

Ils se définissent comme des tubes adaptés au transfert de fluides sans dispersion et constituent la grande majorité des tubes fabriqués. Ils sont de section circulaire. Les tubes hydrauliques suivent des standards dimensionnels précis ; la normalisation communément employée est le ANSI B36, qui établit les principes de son emploi universel :

1. Les tubes sont classifiés selon un diamètre nominal qui est, en première approximation, le diamètre interne du tube ;
2. Les diamètres nominaux constituent une série de valeurs non modifiables ;
3. Les tubes ayant un diamètre nominal donné, ont un diamètre extérieur constant, indépendamment de l’épaisseur.

Dans l’emploi anglo-saxon (et en général dans l'industrie du pétrole) les diamètres nominaux (abrégés avec le sigle NB, c'est-à-dire Nominal Bore, perçage nominal) sont exprimés en pouce, alors que dans l'emploi européen ils sont exprimés en millimètres et désignés par le sigle DN, c'est-à-dire Diamètre Nominal. Les valeurs de diamètre extérieur sont égales, et il y a correspondance (hérité de la norme ANSI B36.10)

Tubes métalliques

Les tubes sont des profilés de forme cylindrique qui peuvent suivre différentes dimensions et présenter des caractéristiques différentes selon les fonctions qu'ils sont appelés à remplir. Le choix du tube dans une tuyauterie tient compte de :

• la matière qui le constitue ;
• de son élaboration.

Une fois ces deux paramètres sélectionnés, le choix du tube est déterminé par le diamètre (selon le fluide transporté) et l’épaisseur (en fonction de la pression hydraulique).

Ces tuyaux, constitué d’une tôle de faible épaisseur roulée et assemblée par rivetage ou agrafage. Ils sont utilisés pour le transport des gaz à très faible pression, les conduits de fumée, de ventilation et aération.

Il existe divers modèles de tubes en acier qui peuvent être distingués selon le fluide à transporter, la température du fluide, la pression et les caractéristiques de l'utilisation du tube.

Tubes gaz

Ce sont des tubes en acier non allié (Fe 330) facilement usinables. Ils peuvent être à extrémité lisse ou filetée, avec un filetage conique ou cylindrique. Les dimensions du tube vont du DN 10 au 150 et la pression jusqu'à PN 25.

Ils sont le plus souvent liés à d’autres organes directement par soudure ou par brides soudées ou vissées avec joint d’étanchéité.

Les tuyaux en métal sont beaucoup utilisés dans certaines usines (ici à Lure).

Les DN (Diamètres Nominaux) sont différents des diamètres extérieurs (DE), réels des tuyaux. Il y a différentes épaisseurs « T » pour un même DN. Le DN correspond dans les normes ASME (américaines) à NPS (Nominal Pipe Size) exprimé en pouces. Les différentes épaisseurs sont données par la norme européenne EN 10220 (en voici un extrait où les épaisseurs faibles n'ont pas été reprises et où les DN supérieurs à 150 ne sont pas repris non plus).

DN	NPS pouce	DE mm	T mm
15	½	21,3	1,8 ; 2 ; 2,3 ; 2,6 ; 2,9 ; 3,2...
20	¾	26,9	1,8 ; 2 ; 2,3 ; 2,6 ; 2,9 ; 3,2...
25	1	33,7	1,8 ; 2 ; 2,3 ; 2,6 ; 2,9 ; 3,2...
32	1 ¼	42,4	1,8 ; 2 ; 2,3 ; 2,6 ; 2,9 ; 3,2...
40	1 ½	48,3	2,3 ; 2,6 ; 2,9 ; 3,2...
50	2	60,3	2,6 ; 2,9 ; 3,2 ; 3,6 ; 4...
65	2 ½	76,1	2,6 ; 2,9 ; 3,2 ; 3,6 ; 4...
80	3	88,9	2,6 ; 2,9 ; 3,2 ; 3,6 ; 4...
100	4	114,3	2,6 ; 2,9 ; 3,2 ; 3,6 ; 4...
125	5	139,7	2,6 ; 2,9 ; 3,2 ; 3,6 ; 4...
150	6	168,3	2,6 ; 2,9 ; 3,2 ; 3,6 ; 4 ; 4,5 ; 5 ; 5,4...
...

Les tubes en fonte sont, en général, obtenu par centrifugation ; procédé qui permet d’obtenir des diamètres constants et des épaisseurs régulières, tout en améliorant la texture du métal (facilité d’usinage).

Le béton armé, destinés aux conduites d’un diamètre supérieur à 500 mm pour le transport des eaux de ruissellement ou usées. Pour les très gros diamètres et fort débit, on utilise des tubes en béton avec une âme en tôle d'acier épaisse.

Tube en polyéthylène

Ce sont des tubes qui sont toujours de plus en plus employés grâce aux caractéristiques de légèreté, flexibilités, résistance à la corrosion, propriétés diélectriques. La limite de ces tubes est dans la basse valeur de pression et de température qu’ils peuvent supporter. Les matières les plus utilisées dans la réalisation de ces tubes sont :

• PVC (polychlorure de vinyle) ;
• PE (polyéthylène) ;
• PP (polypropylène).

Les tubes PVC sont très employés dans les installations sanitaires pour l’évacuation des eaux usées ou des eaux de pluie. Le raccordement se fait par emboîtement et collage (colle ou mastic silicone).

Il faut tenir compte que ces tubes subissent un vieillissement s’ils sont exposés à la lumière solaire. Pour leurs propriétés, ils sont employés dans le transport d'eaux potables ou de déchargement, de liquides alimentaires, de produits chimiques.

Les tubes en verre sont utilisés en applications spéciales, par exemple pour les travaux avec des substances fortement acides.

Tube polyéthylène pour la distribution du gaz.

Les tubes peuvent être distingués en fonction du fluide transporté. Dans ce cas, on se réfère, à des couleurs distinctes basées sur les indications de la norme AFNOR NF X 08-100, pour réaliser des marquages peints ou adhésifs[1].

• Vert-jaune → eau
• Bleu clair → air
• Violet pâle → acide ou alcalin
• Gris clair (alu) → eau surchauffée ou vapeur
• Marron clair → huiles minérales et combustibles liquides
• Jaune orangé moyen → autre gaz
• Noir → autre liquides
• Rouge orangé vif → Fluide d'extinction d'incendie

Les indications codées sont constituées de :

• couleurs de fond indiquant la nature du fluide (ex. : bleu clair pour l'air) ;
• couleur d'identification précisant la nature du fluide (ex. : blanc et noir: air respirable à usage médical) ;
• un marquage indiquant l'état du fluide (ex. : anneau rose moyen pour un gaz liquéfié) ;
• une symbolisation du sens d'écoulement (flèche ou pointe).