Guide complet des goujons : types, matériaux, couple et applications

Introduction

Les goujons sont des composants critiques dans les assemblages à brides boulonnées, largement utilisés dans les industries de process, l'énergie, la chimie, le maritime et les appareils sous pression. Contrairement aux boulons hexagonaux, les goujons sont des tiges filetées avec filetage aux deux extrémités, conçues pour être utilisées avec deux écrous. Ils fournissent une force de serrage fiable et sont essentiels pour maintenir l'intégrité des joints sous haute pression et température. Ce guide complet couvre tout ce que les ingénieurs d'approvisionnement et les chefs de projet doivent savoir : définitions, types, matériaux, dimensions, calcul du couple et bonnes pratiques d'application.

Qu'est-ce qu'un goujon ? Définition et types

Un goujon est une tige filetée avec filetage aux deux extrémités, généralement utilisée avec deux écrous et rondelles pour serrer les brides ensemble. La section centrale peut être non filetée ou de diamètre réduit. Les goujons sont définis par des normes telles que ASME B16.5, ASME B16.47 et EN 1515. Les types courants incluent :

• Goujon entièrement fileté : fileté sur toute la longueur, utilisé pour les applications générales.
• Goujon à double extrémité : filetage aux deux extrémités avec une section centrale lisse, typique pour les assemblages à brides.
• Goujon à bout taraudé : une extrémité a un filetage plus long pour le taraudage dans un trou borgne, l'autre extrémité pour un écrou.

Les goujons sont désignés par le diamètre, le pas de filetage, la longueur et la nuance de matériau. Par exemple, un goujon 3/4-10 UNC x 4" ASTM A193 B7.

Matériaux courants : ASTM A193 B7, B8, B8M, L7

La sélection du matériau est critique pour la performance des goujons. Les spécifications les plus courantes proviennent de l'ASTM A193 (acier allié et inoxydable) et de l'ASTM A320 (service à basse température). Voici un tableau comparatif :

D'autres nuances incluent ASTM A193 B16 (Cr-Mo-V pour haute température), B8 Classe 2 (304 stabilisé) et B8M Classe 2 (316 stabilisé). Pour les services acides (NACE MR0175/ISO 15156), des restrictions spéciales s'appliquent.

Dimensions des goujons et tableau des tailles

Les dimensions des goujons suivent ASME B16.5 pour les brides et ASME B16.47 pour les brides de grand diamètre. Les dimensions clés incluent le diamètre nominal, le pas de filetage (UNC, UNF ou métrique), la longueur et la longueur du filetage. Voici un tableau de tailles typiques pour les brides Classe 150 (ASME B16.5) :

Pour les brides métriques selon EN 1092, les dimensions sont en millimètres. Consultez toujours la norme pertinente pour les dimensions exactes.

Calcul du couple et de la précharge

Un couple approprié garantit une précharge suffisante pour maintenir l'intégrité du joint sans surcharger le boulon. La relation de base couple-précharge est :

T = K × D × F

Où :

• T = Couple (lb-pi ou Nm)
• K = Facteur d'écrou (sans dimension, typiquement 0,15-0,25 pour les filetages lubrifiés)
• D = Diamètre nominal du boulon (po ou m)
• F = Précharge souhaitée (lb ou N)

La précharge est généralement de 60 à 70 % de la limite d'élasticité du boulon. Pour ASTM A193 B7, la limite d'élasticité est de 105 ksi (724 MPa) minimum. Exemple : Pour un goujon B7 3/4-10 UNC (diamètre 0,75 po, section de contrainte en traction 0,334 po²), charge d'élasticité = 105 000 psi × 0,334 po² = 35 070 lb. À 65 % de précharge, F = 22 795 lb. Avec K=0,20, T = 0,20 × 0,75 × 22 795 = 3 419 lb-po = 285 lb-pi.

Pour des résultats précis, utilisez les valeurs de couple de l'ASME PCC-1 ou les directives du fabricant. Des facteurs comme la lubrification, l'état du filetage et le matériau de l'écrou affectent le facteur K. Vérifiez toujours avec une clé dynamométrique calibrée et envisagez d'utiliser des méthodes de tension pour les joints critiques.

Applications dans les brides, vannes et appareils sous pression

Les goujons sont les fixations principales pour les assemblages à brides dans les systèmes de tuyauterie, les vannes et les appareils sous pression. Ils sont utilisés dans :

• Joints de brides : raccordement de tuyaux, raccords et équipements. Les goujons permettent un assemblage et un démontage faciles.
• Chapeaux de vannes : fixation du chapeau au corps de vanne, souvent dans des services haute pression.
• Fermetures d'appareils sous pression : trous d'homme, regards et fermetures de tête nécessitant des goujons à haute résistance.
• Échangeurs de chaleur : plaques tubulaires et couvercles de canaux.

Les critères de sélection incluent la classe de pression (150, 300, 600, etc.), la température, l'environnement corrosif et le type de joint. Par exemple, les joints spiralés nécessitent une précharge plus élevée que les joints à anneau.

Comment sélectionner le bon goujon

Suivez ces étapes :

1. Déterminez les conditions de service : pression, température et corrosivité du fluide.
2. Sélectionnez la nuance de matériau : utilisez ASTM A193 B7 pour les hautes températures générales, B8/B8M pour la corrosion, L7 pour les basses températures.
3. Vérifiez le service acide : si H2S présent, utilisez des matériaux conformes à NACE MR0175 (par exemple, B7M, B8M Classe 2).
4. Spécifiez les dimensions : selon la norme de bride (ASME B16.5, EN 1092) ou sur mesure.
5. Déterminez le revêtement : brut, zingage, PTFE ou Xylan pour la résistance à la corrosion et la lubrification.
6. Certification : demandez des certificats matière EN 10204 3.1 et la conformité PED si applicable.

Solution LOKRON

LOKRON (Suzhou Fulida) propose une gamme complète de goujons et d'écrous hexagonaux lourds en ASTM A193 B7, B8, B8M, B16, A320 L7 et nuances personnalisées. Tous les produits sont fabriqués selon les normes ASTM, DIN, EN et ISO, avec certification PED 2014/68/EU et documentation EN 10204 3.1. Notre système qualité est certifié ISO 9001 et IATF 16949. Nous approvisionnons les industries de process, l'énergie, la chimie, le maritime et les OEM dans le monde entier. Contactez-nous pour un devis sur votre prochain projet.

FAQ

1. Quelle est la différence entre un goujon et un boulon hexagonal ?

Un goujon est une tige filetée avec filetage aux deux extrémités, utilisée avec deux écrous. Un boulon hexagonal a une tête à une extrémité et un filetage à l'autre, utilisé avec un seul écrou. Les goujons sont préférés pour les assemblages à brides car ils permettent un alignement et une tension plus faciles.

2. Que signifie ASTM A193 B7 ?

ASTM A193 est la spécification pour les matériaux de boulonnerie en acier allié et inoxydable pour service à haute température ou haute pression. La nuance B7 est un acier allié trempé et revenu (généralement 4140) avec une résistance minimale à la traction de 125 ksi et une limite d'élasticité de 105 ksi.

3. Comment calculer le couple pour un goujon ?

Utilisez la formule T = K × D × F, où K est le facteur d'écrou (généralement 0,20 pour les filetages lubrifiés), D est le diamètre nominal et F est la précharge souhaitée (généralement 60-70 % de la limite d'élasticité). Référez-vous à l'ASME PCC-1 pour les tables de couple standard.

4. Les goujons peuvent-ils être utilisés en service acide ?

Oui, mais ils doivent être conformes à NACE MR0175/ISO 15156. Pour l'acier au carbone, utilisez ASTM A193 B7M (avec dureté et traitement thermique contrôlés). Pour l'acier inoxydable, utilisez B8M Classe 2 ou d'autres nuances approuvées.

5. Quelles certifications dois-je rechercher lors de l'achat de goujons ?

Demandez des certificats matière EN 10204 3.1, qui fournissent la traçabilité et les résultats d'essai. Pour les applications européennes, assurez-vous de la conformité PED 2014/68/EU. Vérifiez également la gestion de la qualité ISO 9001.

Résumé

Les goujons sont essentiels pour des assemblages à brides sécurisés dans des applications exigeantes. Comprendre les types, matériaux, dimensions et exigences de couple garantit un fonctionnement sûr et fiable. Sélectionnez toujours la nuance correcte en fonction des conditions de service et vérifiez les certifications. LOKRON fournit des goujons de haute qualité avec une documentation complète pour répondre à vos besoins de projet.