Introduction

Vous êtes ingénieur de projet ou responsable des achats et vous examinez un P&ID (Piping and Instrument and Control Diagram) pour un projet à venir. Vous avez deux références de tuyaux différentes : 4 pouces SCH 40 A53 pour une conduite de service public en acier au carbone et 4 pouces SCH 40S 304L pour une conduite de traitement en acier inoxydable. C'est là que la confusion commence. Le “S” sur le tuyau en acier inoxydable indique-t-il qu'il s'agit d'un tuyau spécial ou que sa paroi est plus fine ? Puis-je les utiliser indifféremment dans mes calculs hydrauliques ou structurels ? Et qu'en est-il des dimensions supérieures, telles que NPS 10” ou 12” ?

Il ne s'agit pas seulement d'une question théorique. Si l'on considère à tort que ces tuyaux sont différents - ou que tous les tuyaux en acier inoxydable sont plus minces - des décisions désastreuses peuvent être prises en matière d'ingénierie. Par exemple, une estimation erronée de la perte de charge, du poids du support structurel et du coût d'analyse du projet.

C'est une question à plusieurs millions de dollars, et la réponse peut en surprendre plus d'un. Allons donc droit au but : oui, d'après tous les tableaux et graphiques, l'épaisseur de leur paroi est exactement la même pour toutes les dimensions couramment spécifiées ! Ce guide va vous expliquer exactement pourquoi ils sont égaux, vous fournir les données provenant des normes en vigueur et, surtout, vous expliquer pourquoi la rumeur des “tuyaux inoxydables plus minces” est si répandue et d'où elle vient.

Comparaison de l'épaisseur des parois entre sch 40 et sch 40s et sch 10s.

Les normes derrière les étiquettes

La confusion vient du fait que ces deux programmes de tuyauterie sont définis dans deux normes différentes (mais apparentées).

· Qu'est-ce que la SCH 40 ?  Le “Annexe 40”pour les tuyaux en acier au carbone et en acier allié a une résistance en boucle décrite dans la norme ASME B36.10M, “Welded and Seamless Wrought Steel Pipe” (tuyaux en acier corroyé soudés et sans soudure). Il s'agit de la norme de base pour les matériaux typiques des tuyaux tels que ASTM A53, Les normes d'épaisseur de paroi sont les suivantes : ASTM A106 et API 5L. Il spécifie l'épaisseur standard de la paroi pour une taille nominale de tuyau donnée (NPS).

· Qu'est-ce que la SCH 40S ?  La couverture du titre ”Schedule 40S” est conforme à la norme ASME B36.19M - “Stainless Steel Pipe”. Cette norme a été rédigée en particulier pour les matériaux en acier inoxydable tels que 304L et 316L.

· Que signifie le “S” ?  Le “S” à la fin indique simplement que le programme fait partie de la série d'acier inoxydable (B36.19M). Il ne signifie pas “spécial” ou “plus mince”. L'objectif principal des normes distinctes B36.19M était de définir de nouvelles nomenclatures économiques à parois minces pour l'acier inoxydable qui ne sont pas disponibles pour l'acier au carbone, comme SCH 5S et SCH 10S.

Les preuves essentielles

Le moyen le plus sûr de mettre fin à l'argumentation est d'aller directement à la source (les normes) et d'examiner les données. La norme ASME B36.19M (Inox) a été développée pour être cohérente avec la norme B36.10M (Carbone) pour tous les programmes disponibles.

Le tableau suivant compare l'épaisseur nominale de la paroi pour SCH 40 et SCH 40S pour une gamme de tailles courantes.

Taille nominale du tuyau (NPS) SCH 40 Épaisseur de la paroi (ASME B36.10M) SCH 40S Épaisseur de la paroi (ASME B36.19M) Sont-ils compatibles ?
4 pouces 0,237 in (6,02 mm) 0,237 in (6,02 mm) Oui
6 pouces 0,280 in (7,11 mm) 0,280 in (7,11 mm) Oui
8 pouces 0,322 in (8,18 mm) 0,322 in (8,18 mm) Oui
10 pouces 0,365 in (9,27 mm) 0,365 in (9,27 mm) Oui
12 pouces 0,406 in (10,31 mm) 0,406 in (10,31 mm) Oui

Observation et conclusion : Les informations des normes ASME sont claires et sans équivoque : de NPS 1/8 à NPS 12 (inclus), l'épaisseur nominale de la paroi de SCH 40 et de SCH 40S est exactement la même.

Démystifier le mythe

Si les données sont si claires, pourquoi ce mythe omniprésent existe-t-il ? C'est la partie la plus précieuse du guide, car le mythe est né d'une correctes principe d'ingénierie qui est de manière incorrecte appliquée.

La confusion vient de ce que confondre SCH 40S et SCH 10S.

Voici la logique de l'ingénierie dans le monde réel :

1. Résistance supérieure : La contrainte admissible (résistance) de l'acier inoxydable (par exemple, 304L) est nettement supérieure à celle de l'acier au carbone ordinaire (par exemple, A53 Grade B).

2. Ingénierie de la valeur : Comme il est plus résistant, un ingénieur peut utiliser un tuyau en acier inoxydable à paroi beaucoup plus fine lors de la conception d'un système à moyenne pression pour obtenir la même pression nominale qu'un tuyau en acier au carbone à paroi plus épaisse, tout en étant assuré de la sécurité...

3. La substitution courante (correcte) : L'une des substitutions les plus fréquentes dans l'industrie pour réaliser des économies est l'utilisation de tuyaux en acier inoxydable SCH 10S au lieu de tuyaux en acier au carbone SCH 40. Cela permet d'obtenir la résistance à la corrosion et l'indice de pression nécessaires avec beaucoup moins de matériau, ce qui se traduit par des économies de poids et, souvent, de coût global.

4. La naissance du mythe : La vérité est qu'avec le temps, la mémoire de ce remplacement commun - ”J'ai utilisé un tuyau en ‘S’ plus fin pour remplacer le SCH 40″ - se brouille. L'ingénieur et l'acheteur se souviennent à tort qu'ils ont utilisé “SCH 40S” au lieu du “SCH 10S” qu'ils avaient en fait spécifié.

Examinons le tableau de décision dans le monde réel :

Scénario d'ingénierie (NPS 12″) SCH 40 Acier au carbone (A53) SCH 10S Acier inoxydable (304L) SCH 40S Acier inoxydable (304L)
Épaisseur de la paroi 0,406 in (10,31 mm) 0,250 in (6,35 mm) 0,406 in (10,31 mm)
Poids et coût relatifs Base de référence Beaucoup plus léger et moins cher (que le 40S) Le plus lourd et le plus cher
Candidature commune Système standard à moyenne/haute pression. Remplacement rentable pour le carbone SCH 40 où la résistance à la corrosion est nécessaire. Système en acier inoxydable haute pression, haute corrosion ou structure lourde.

Ce tableau montre clairement la source de la confusion. Le “tuyau inoxydable plus fin” dont les ingénieurs se souviennent à juste titre comme d'une alternative économique est presque toujours un "tuyau en acier inoxydable". SCH 10S, pas SCH 40S.

Conclusion

Résumons les faits en un guide décisionnel utilisable par tous les ingénieurs, concepteurs et responsables des achats.

Fait : Selon les normes ASME B36.10M et B36.19M, l'épaisseur nominale de la paroi de l'appareil est de 1,5 mm. SCH 40 tuyau et SCH 40S Les tuyaux sont identique pour toutes les tailles de NPS 1/8″ à NPS 12″.

Cadre décisionnel de l'ingénierie :

· Pour les systèmes en acier au carbone : Si votre projet spécifie de l'acier au carbone (par exemple, A53, A106), l'appel standard est le suivant SCH 40.

· Pour les systèmes en acier inoxydable à haute pression : Si votre projet spécifie de l'acier inoxydable (par exemple, 304L) et que les calculs de conception exiger l'épaisseur totale de la paroi du Schedule 40 (par exemple, 0,365″ pour un tuyau de 10 pouces) en raison d'une pression élevée ou de charges structurelles, vous devez spécifier SCH 40S. Dans ce cas, faites pas accepter par erreur la SCH 10S plus fine, car elle ne répondra pas aux exigences de votre conception.

· Pour des systèmes inoxydables à valeur ajoutée : Si votre projet nécessite de l'acier inoxydable pour résister à la corrosion, mais qu'il s'agit d'une application standard ou à moyenne pression, ne pas passer par défaut à la SCH 40S. Vous devez effectuer le calcul de la pression. Vous constaterez presque certainement que le produit le plus fin, le plus léger et le moins cher est celui qui est le plus efficace. SCH 10S est plus que suffisant pour vos besoins. C'est l'une des possibilités les plus courantes et les plus efficaces de réduire les coûts dans la conception des tuyauteries.

Le dernier conseil, le plus important, est le suivant ne jamais supposer, toujours vérifier. En cas de doute, ne vous fiez pas à votre mémoire. Consultez les tableaux officiels des normes ASME B36.10M et B36.19M pour confirmer vos épaisseurs de paroi et vous assurer que votre conception est sûre, conforme et rentable.

FAQ

· Q1 : Qu'en est-il des dimensions supérieures à 12 pouces (NPS 12) ? J'ai entendu dire que les SCH 40 et SCH 40S sont différents dans des tailles plus importantes.

A1 : Il s'agit d'une excellente question, très pointue, et vous avez raison. Il s'agit là d'une autre source majeure de confusion dans l'industrie. Pour les tailles NPS 14″ et plus, les dimensions pour SCH 40 et SCH 40S diverger. Par exemple, au NPS 14″, SCH 40 (B36.10M) a une paroi de 0,438″, tandis que SCH 40S (B36.19M) a une paroi de 0,375″. Cependant, la grande majorité des tuyauteries de process se situent dans la gamme des NPS 12″ et moins, et dans toute cette gamme, ils restent identiques. Cette différence dans les grandes tailles est précisément la raison pour laquelle les ingénieurs doivent toujours vérifier l'épaisseur de la paroi pour leur taille spécifique par rapport à la norme ASME appropriée (B36.10M pour le carbone, B36.19M pour l'acier inoxydable).

· Q2 : Si l'épaisseur de la paroi est identique, cela signifie-t-il qu'un tuyau en acier au carbone SCH 40 et un tuyau en acier inoxydable SCH 40S ont la même pression nominale ?

A2 : Non, absolument pas. Il s'agit d'une différence technique importante. Leurs dimensions physiques (épaisseur de la paroi, diamètre) sont égales, mais leur résistance matérielle (contrainte admissible) est complètement différente. L'acier inoxydable (304L par exemple) est beaucoup plus résistant et a une contrainte admissible BEAUCOUP plus élevée que l'acier au carbone ordinaire (A53 Grafe B par exemple). Ainsi, un tuyau en acier inoxydable SCH 40S aura une pression nominale beaucoup plus élevée qu'un tuyau en acier au carbone SCH 40 de la même taille.

· Q3 : Si SCH 40 et SCH 40S sont identiques jusqu'à 12″, pourquoi la désignation “S” existe-t-elle ?

A3 : La désignation “S” a été créée pour regrouper toutes les nomenclatures d'acier inoxydable sous une seule norme, ASME B36.19M. L'objectif principal de cette nouvelle norme était d'ajouter les nouvelles nomenclatures à parois minces économiques qui ne sont pas disponibles pour l'acier au carbone (telles que SCH 5S, SCH 10S). Par souci de cohérence avec cette nouvelle norme spécifique à l'acier inoxydable, le suffixe “S” a également été ajouté aux nomenclatures qu'elle partageait avec la norme relative à l'acier au carbone (SCH 40S et SCH 80S), bien qu'elles aient les mêmes dimensions (jusqu'à NPS 12″).