Types de filetage de tuyauterie : caractéristiques, différences, applications et usinage CNC

Les filetages sont largement utilisés pour raccorder tuyaux, raccords, vannes, collecteurs et composants de contrôle des fluides dans les systèmes hydrauliques, pneumatiques, de plomberie et pétroliers et gaziers. Ils exigent généralement une étanchéité extrêmement performante. Comment fabrique-t-on un filetage de haute qualité ?

Ce guide explique les principaux types de filetage de tuyauterie, comment les identifier, où ils sont utilisés et comment l'usinage CNC contribue à produire des composants filetés précis.

Que sont les filetages de tuyaux ?

Les filetages de tuyauterie sont généralement usinés sous forme de spirales internes ou externes sur les composants, spécifiquement conçus pour les connexions mécaniques entre les canalisations et assurant l'étanchéité. Un filetage de qualité garantit la fluidité des fluides et des gaz et résiste à la pression interne.

Filetage de tuyauterie vs filetage standard

Les filetages de tuyauterie et les filetages de vis classiques présentent des caractéristiques différentes et sont conçus pour des usages distincts. Les filetages de tuyauterie servent à raccorder les tuyaux et les raccords dans les systèmes hydrauliques, pneumatiques ou pétroliers et gaziers. Les filetages de vis classiques, quant à eux, sont principalement utilisés pour la fixation et l'assemblage. Le tableau suivant présente les différences entre les filetages de tuyauterie et les filetages de vis classiques :

Caractéristiques des filetages de tuyauterie

Les principales caractéristiques utilisées pour définir et identifier un filetage de tuyau sont les suivantes :

Taille nominale

Les dimensions des filetages de tuyauterie sont des désignations nominales et ne correspondent généralement pas au diamètre extérieur mesuré du filetage.

Diamètre de filetage

Il détermine si les filetages mâle et femelle peuvent être correctement raccordés dans les tolérances requises. Plus précisément, le diamètre du filetage comprend :

• Diamètre majeur du filetage
• Diamètre intérieur du filetage
• Diamètre du pas du filetage

Pas de filetage

• Il est responsable du contrôle du niveau de régularité de la connexion entre les filetages mâle et femelle.
• Influe sur la répartition de la charge et la résistance au dénudage.
• Un pas fixe garantit l'interchangeabilité des tuyaux et des raccords entre les différents fabricants.
• Assure un bon contact le long des flancs du filetage.

Angle de filetage

• Les filetages NPT et NPTF utilisent un profil de filetage à 60 degrés.
• BSPT et BSPP utilisent une forme de Whitworth à 55 degrés

Formes des fils 

1. Conique : Le diamètre des filetages coniques varie progressivement sur leur longueur. Cette forme de filetage permet d’assurer l’étanchéité grâce à l’interaction des filets et au mastic d’étanchéité.
2. Filetage droit (parallèle) : Les filetages parallèles conservent un diamètre constant. Contrairement aux filetages coniques, le filetage droit ne peut assurer l’étanchéité que par des joints toriques, des joints d’étanchéité ou d’autres méthodes d’étanchéité.

Fonctions des filetages de tuyauterie

• Résiste à la pression interne tout en maintenant les articulations fermes
• Responsable de l'assemblage des tuyaux et des raccords
• Permet le montage et le démontage du système
• Indispensable pour la prévention des fuites

Comment identifier les types de filetages de tuyauterie ?

Le type de filetage d'un tuyau peut être identifié en fonction des paramètres suivants :

Il existe plusieurs types de filetages de tuyauterie, mais ils peuvent être identifiés grâce aux options suivantes :

Identifier les marques

Chaque filetage de tuyauterie possède son propre marquage estampé. ½ NPT est une norme américaine et désigne un filetage conique de tuyauterie de ½ pouce. Marquages ​​standard utilisés pour les filetages de tuyauterie.

Mesurer le diamètre

On peut différencier deux types de filetage de tuyauterie en mesurant leur diamètre intérieur, leur diamètre extérieur et leur pas. Par exemple, les filetages ½ NPT et ½ BSPT ont respectivement un diamètre extérieur de 0.840 pouce et 0.825 pouce.

Vérifier la conicité du filetage

La conicité du filetage (1:16) est commune aux filetages NPT et BSPT. Ce qui les différencie, c'est l'angle du profil du filetage.

• Angle du profil du filetage NPT = 60°

• Angle du profil de filetage BSPT = 55°

Utiliser des outils d'identification de filetage

Plusieurs outils permettent d'identifier le type de filetage d'un tuyau. Par exemple, un pied à coulisse peut être utilisé. Il mesure le diamètre extérieur, et chaque type de filetage possède son propre diamètre extérieur.

Quels sont les types de filetages de tuyauterie ?

Le type de filetage des tuyaux est déterminé principalement en fonction de deux éléments :

• Par caractéristiques géométriques

La géométrie des filetages de tuyaux divise ces derniers en deux types : les filetages parallèles et les filetages coniques.

• Conformément aux normes de filetage des tuyaux

Les normes internationales et régionales définissent également les types de filetages de tuyauterie. Ces filetages diffèrent par leur angle, leur pas, leur conicité, etc. Les principales normes sont généralement NPT, API, BSP et ISO.

Caractéristiques géométriques des filetages de tuyauterie

Un filetage de tuyauterie peut être conique ou parallèle. Cette variation de géométrie est à l'origine de certaines applications. Découvrons quelques caractéristiques géométriques des filetages de tuyauterie dans cette section :

Fils coniques

Un tuyau à filetage conique est conçu pour résister à des pressions élevées. Son diamètre diminue sur toute sa longueur. Il est autobloquant, mais nécessite un mastic d'étanchéité comme le PTFE. Cette géométrie est courante pour les filetages NPT et BSPT. On la retrouve fréquemment dans les systèmes hydrauliques et gaziers.

Fils parallèles

• Le diamètre ne varie pas sur toute la longueur et reste constant.
• Facile à assembler et à démonter
• Utilisé lorsque des connexions répétées sont nécessaires
• Il faut d'autres pièces d'étanchéité (joints toriques ou rondelles) pour l'étanchéité.
• Les applications courantes comprennent les systèmes pneumatiques et basse pression
• Présent dans BSPP et NPSM

Formulaire de discussion

Voici les principales formes disponibles pour les filetages de tuyauterie :

Fil de Whitworth

• Les crêtes et les racines sont arrondies
• Angle: 55 ^o
• Utilisé dans BSPT/BSPP
• Meilleur pour un engagement en douceur et une meilleure résistance à la fatigue

Trapézoïdale

Il est utilisé dans les pièces de transmission de puissance, telles que les vis-mères et les vérins. Il n'est pas utilisé pour l'étanchéité des tuyaux.

filetage en V

• Angle: 60 ^o
• Sa forme est un profil en V aigu
• Bon pour la résistance et une étanchéité modérée
• Utilisé dans NPT/NPS

Les filetages ISO et NPT ne doivent pas être utilisés ensemble en raison des différences d'angles, de méthodes d'étanchéité, de pas et de tolérance.

Méthode d'étanchéité

Pour l'étanchéité, on utilise les méthodes suivantes :

1. Ruban PTFE : couramment utilisé en plomberie, pneumatique et hydraulique.
2. Assemblage métal sur métal : les filetages NPTF sont conçus pour augmenter le contact entre les crêtes et les racines des pièces et réduire le chemin de fuite en spirale.
3. Mastic d'étanchéité pour filetage : pâte ou liquide, utilisé pour l'étanchéité et couramment utilisé dans les applications industrielles.
4. Joint torique : Le joint torique assure l'étanchéité et est utilisé dans les filetages droits BSPP et SAE.

Normes de filetage des tuyaux

Les normes de filetage définissent les dimensions, les tolérances et les exigences d'étanchéité pour des connexions fiables dans diverses applications. Cependant, elles varient selon les régions et les secteurs d'activité. Nous présenterons ici différentes normes et leurs types de filetage typiques.

Américain (ANSI / ASME)

Les normes relatives aux filetages de tuyauterie définissent la manière dont les tuyaux sont raccordés. Aux États-Unis, le raccordement des tuyaux est conforme à la norme ANSI/ASME. Les types de filetages utilisés sont NPT, NPTF et NPS. Le tableau ci-dessous présente leurs caractéristiques, leurs méthodes d'étanchéité et leurs applications.

Normes européennes de filetage

En Europe, les filetages BSPT (coniques) et BSPP (parallèles) sont couramment utilisés pour les raccords de tuyauterie sous pression. Découvrez leurs caractéristiques :

Normes internationales ISO

Les normes ISO font la distinction entre les filetages de tuyauterie qui assurent l'étanchéité par le filetage et ceux qui utilisent un système d'étanchéité séparé.

• ISO 7-1 : Norme relative aux filetages de tuyauterie capables d'assurer l'étanchéité par le filetage lui-même
• ISO 228-1 : La norme relative aux filetages de tuyauterie lorsque les filetages nécessitent d'autres composants pour assurer l'étanchéité.

Fils de discussion API sur les champs pétrolifères

Les normes API définissent les types de filetages spécialisés et les méthodes de raccordement fileté utilisés dans l'industrie pétrolière et gazière. Ces types de filetages comprennent :

Applications des différents types de filetages de tuyauterie

Chaque type de filetage a sa propre application. Autrement dit, à chaque application correspond un filetage différent. Deux applications peuvent utiliser le même type de filetage, mais leur mise en œuvre sera différente. Parmi les applications les plus courantes des filetages, on trouve les composants de systèmes hydrauliques et pneumatiques, la tuyauterie industrielle et les composants de tuyauterie pour l'industrie pétrolière.

Pièces du système hydraulique

Dans les composants des systèmes hydrauliques, le filetage seul n'est pas utilisé pour l'étanchéité. Le filetage assure la fixation des pièces, mais l'étanchéité est assurée par des joints toriques. Un système hydraulique utilise deux types de filetages :

1. NPT/NPTF (Filetage national pour tuyauterie/Filetage national pour tuyauterie pour carburant)

Dans ce type de filetage, les filets sont coniques et l'étanchéité est assurée par le frottement des filets.

2. BSPT/BSPP

• Les filetages peuvent être parallèles ou coniques.
• BSPT scelle avec du mastic
• BSPP utilise un joint torique ou une rondelle collée pour l'étanchéité.

Pièces du système pneumatique

• Dans cette application, les filetages assurent la connexion des tuyaux. Du fait des faibles pressions, on utilise généralement des filetages coniques simples.
• Les types de filetages utilisés dans les composants des systèmes pneumatiques sont identiques à ceux des systèmes hydrauliques. Il s'agit des filetages NPT, BSPT et BSPP. Pour les filetages NPT et BSPT, l'étanchéité est assurée par le serrage des filets et nécessite l'application d'un mastic ou d'un ruban PTFE. En revanche, pour les filetages BSPP, un joint torique ou une rondelle collée est indispensable, car ce type de filetage n'est pas étanche.

Tuyauterie industrielle

Pour les raccordements à basse et moyenne pression et de petit diamètre, dans la tuyauterie industrielle, on utilise des filetages. Ces filetages sont utilisés dans les lignes d'instrumentation, les raccordements d'évacuation et de service, ainsi que dans les canalisations utilitaires.

En Amérique du Nord : on utilise le filetage de type NPT/NPTF.

En Europe, au Royaume-Uni et en Asie : on utilise le type BSPT ou BSPP.

Pour les filetages coniques NPT ou BSPT, l'étanchéité par frottement des filets et l'application d'un produit d'étanchéité sont nécessaires. En revanche, pour les filetages parallèles, tels que les filetages BSPP, un joint ou un joint collé est requis.

Composants de tuyauterie pour champs pétrolifères

Les applications du filetage dans les composants de tuyauterie des champs pétrolifères comprennent :

• Chaînes de forage
• Tubes de production
• Flux de pétrole et de gaz à haute pression
• tubage de puits

Des filetages de tuyauterie spécifiques sont utilisés pour répondre à des exigences particulières, telles que des filetages haute résistance et étanches à la pression sous des charges extrêmes. Ces types sont :

• Filetage API (tuyauterie API, tubage API, tubes API)
• Fils de qualité supérieure

Pour assurer l'étanchéité, un serrage des filetages et un joint métal sur métal sont nécessaires. L'utilisation de produits de lubrification, tels que du mastic, est indispensable pour la lubrification et l'étanchéité.

Pourquoi l'usinage CNC est-il important pour les filetages de tuyaux ?

Un usinage de précision des filetages de tuyauterie permet d'optimiser leurs performances. Celles-ci dépendent entièrement de la perfection de la réalisation des filetages. Afin d'éviter toute erreur d'usinage, le recours à la commande numérique (CNC) est essentiel. L'usinage CNC améliore la fiabilité des filetages en éliminant un maximum de défauts d'angle ou de variation de diamètre, etc.

Haute précision

La précision désigne la conformité d'un objet au dessin. Le respect constant des tolérances dimensionnelles strictes garantit une haute précision. Grâce à l'usinage largement automatisé, les risques d'écart par rapport aux dimensions réelles diminuent considérablement, permettant ainsi d'obtenir des filetages quasi parfaits sur les tuyaux.

Flexibilité des matériaux

Les machines CNC permettent de réaliser des filetages parfaitement précis sur des tubes, quel que soit leur matériau, des polymères aux métaux en passant par les composites. Parmi les métaux couramment utilisés, on trouve l'acier, l'acier inoxydable et les alliages d'acier.

Géométrie complexe

Les géométries complexes limitent de nombreuses opérations d'usinage traditionnelles. Par exemple, l'usinage de contre-dépouilles est très difficile avec les outils de coupe classiques, mais l'usinage CNC le simplifie. Le filetage des tuyaux peut être réalisé facilement grâce aux machines CNC.

Conformité standard

Pour une meilleure efficacité des filetages de tuyauterie, différentes normes, telles que les normes ISO, sont utilisées. Ces normes imposent des tolérances très strictes sur les dimensions des filetages. Seul l'usinage CNC permet de réaliser ces filetages.

Haute Qualité

L'usinage CNC garantit que les filetages des tuyaux ne présentent aucun point de concentration de contraintes ni aucune déformation. Afin d'éviter tout écart par rapport aux tolérances strictes de diamètre ou d'angle, l'usinage CNC est essentiel.

Comment Tuofa peut-elle usiner des filetages de tuyaux à l'aide d'une commande numérique par ordinateur (CNC) ?

Les machines CNC seules ne suffisent pas à garantir des filetages de haute qualité. L'expertise des opérateurs de machines CNC est tout aussi essentielle. Pour vos projets exigeant précision et qualité, Tuofa met à votre service ses machines CNC de pointe et ses opérateurs qualifiés. Nous nous engageons à répondre pleinement à vos exigences à des prix compétitifs. Nous respectons les normes en vigueur grâce à :

Vérification des dessins techniques

Le dessin des filetages est un paramètre fondamental pour l'usinage. Tuofa dispose d'ingénieurs experts qui vérifient techniquement le dessin afin de corriger tout problème éventuel avant l'usinage.

Vérification de faisabilité

Pour vos projets, après le dessin, Tuofa s'intéresse à la compatibilité entre le design et le matériau, car chaque matériau réagit différemment selon le niveau de complexité de la géométrie.

Techniques d'usinage des filetages de tuyaux

Pour les filetages intérieurs des tubes, le taraudage CNC est réalisé avec une grande expertise afin d'éviter toute erreur. Pour les filetages extérieurs, le tournage CNC permet de respecter les tolérances strictes des normes. Le fraisage CNC peut également être utilisé pour l'usinage des filetages , notamment lorsque la géométrie ou les matériaux rendent le tournage difficile.

Contrôle de la qualité

Pour le contrôle qualité, Tuofa est équipée d'outils d'inspection modernes. Ces outils comprennent :

• Machine de mesure de coordonnées
• calibre à bague filetée
• jauge conique
• Jauge de filetage
• Comparateur optique

Tuofa contrôle les filetages de tuyauterie conformément au plan, à la norme de filetage et aux exigences fonctionnelles. Les filetages extérieurs sont contrôlés à l'aide de calibres annulaires adaptés, tandis que les filetages intérieurs sont contrôlés à l'aide de calibres à bouchon.

Conclusion

Dans des applications telles que les composants de systèmes hydrauliques, où la fluidité des fluides et des gaz est essentielle, les filetages jouent un rôle primordial. Ils sont indispensables pour assurer des connexions fiables. Leur géométrie et leurs normes peuvent varier, mais leur fonction reste la même : supporter les pressions et garantir la robustesse des assemblages. L’usinage des filetages est crucial pour leur performance, c’est pourquoi l’usinage CNC est couramment utilisé dans leur fabrication.

FAQ:

Quelles sont les différences entre NPT et NPTF ?

• NPT : Filetage national pour tuyauterie

Il faut un produit d'étanchéité pour le filetage.

• NPTF : Fluides pour filetage de tuyauterie nationaux

Aucun produit d'étanchéité pour filetage n'est nécessaire pour l'étanchéité.

Les filetages NPT et NPS sont-ils compatibles ?

Non, car le filetage NPT est conique tandis que le filetage NPS est droit.

Que sont les fils mâles et femelles ?

Les filets extérieurs à un tuyau ou une vis qui s'insèrent dans un filetage femelle sont appelés filets mâles. Un filet intérieur à un tuyau ou un écrou, qui reçoit le filet mâle, est appelé filetage femelle.