Goujons, vis hexagonales et vis CHC : guide de sélection pour assemblages industriels

Le choix du type de fixation influence la fiabilité de l'assemblage

Le choix entre un goujon (stud bolt), une vis hexagonale (hex bolt) ou une vis à tête hexagonale creuse (cap screw / SHCS) pour un assemblage industriel n'est pas anodin. Chaque type présente des avantages et des inconvénients spécifiques en termes de transmission de charge, de facilité de montage/démontage, de risque de grippage, de précision de serrage et d'accessibilité dans des environnements encombrés. Dans les assemblages de brides sous pression, la norme ASME B16.5 et la pratique industrielle dominante privilégient très fortement les goujons avec écrous pour les raisons exposées ci-après.

LOKRON fournit ces trois types de fixations en grades conformes aux normes ASTM, EN et ISO pour toutes les applications industrielles, avec conseil technique gratuit pour le choix du type optimal selon votre application.

Goujon DSE (Double Stud End) avec écrous : le standard des brides

Le goujon DSE (appelé aussi "stud bolt" ou "double-end stud") est constitué d'une tige filetée aux deux extrémités avec un corps central lisse. Il est inséré dans le trou de passage de la bride et bloqué par deux écrous hexagonaux, un de chaque côté de l'assemblage (une bride + une vanne, ou deux brides). C'est le mode d'assemblage dominant dans les applications de tuyauterie industrielle sous pression pour plusieurs raisons techniques importantes :

• Contrôle précis du serrage : Le corps lisse central permet une mesure précise de l'allongement sous charge par méthode ultrasonique ou par mesure directe. La relation entre allongement et charge est directe et reproductible.
• Remplacement facile : En cas d'endommagement d'un filetage, l'ensemble (goujon + 2 écrous) est remplacé sans modifier la bride. Avec une vis hexagonale à logement dans la bride, un filetage abîmé dans la bride peut nécessiter un re-taraudage ou un insert fileté.
• Charge répartie symétriquement : La charge axiale est appliquée via les deux écrous, en appui sur les deux brides. Avec une vis traversante, la tête de vis travaille différemment de l'écrou — la pression de contact sous la tête est souvent supérieure, augmentant le risque de fretting corrosion.
• Filetage dans l'acier, pas dans le métal tendre : Dans les assemblages vissés dans un logement fileté (vannes, couvercles), le filetage est dans un matériau qui peut s'user ou se rompre. Le goujon dans un trou lisse de bride élimine ce risque.

Goujon FSE (Full-Thread Stud) : polyvalence de longueur

Le goujon FSE (Full Stud End ou full-thread stud) est fileté sur toute sa longueur. Il offre une flexibilité sur la longueur utilisée — on peut régler la position des écrous pour s'adapter à des épaisseurs variables de brides ou de garnitures. Cette flexibilité est utile lors de remplacements de garnitures d'épaisseur différente de l'original, ou pour des équipements dont la configuration change. Son inconvénient principal est que la surface de contact entre le filetage et les écrous est maximale sur toute la longueur, augmentant légèrement le risque de grippage et rendant plus difficile la mesure d'allongement par méthode ultrasonique.

Vis hexagonale (hex head bolt) : assemblages légers et accessibles

La vis hexagonale (hex bolt) avec écrou est utilisée dans les assemblages de structure mécanique (châssis, bâtis, supports), les liaisons de faible criticité (classe ASME 150 en petits diamètres, NPS < 2"), et les applications où l'espace sous la tête est disponible et où la pression de contact sous tête de vis est acceptable. Elle est plus rapide à monter qu'un goujon+2 écrous mais présente des inconvénients pour les assemblages sous pression : concentration de contrainte plus élevée sous la tête, risque de fretting/corrosion de contact sous tête en service cyclique, et remplacement plus complexe (retrait de la vis entière par le côté tête, qui peut être inaccessible).

Vis à tête hexagonale creuse (CHC / SHCS) : applications compactes et haute résistance

Les vis à tête hexagonale creuse (socket head cap screw — SHCS ou vis CHC) sont des vis cylindriques de haute résistance mécanique (typiquement classe 12.9 ou ASTM A574) destinées aux assemblages de machines compacts où l'espace latéral est limité mais l'accès axial (pour la clé Allen) est disponible. Elles sont couramment utilisées dans :

• Assemblages de robinetterie compacte et d'instrumentation de précision
• Fixation de capots et couvercles de machines
• Assemblages mécaniques nécessitant une grande résistance dans un encombrement minimal
• Bridages d'outillage et de montages d'usinage

Pour les applications sous pression réglementées (PED), les CHC de classe 12.9 en acier au carbone sont rarement utilisées en raison du risque de fragilisation par hydrogène lors des revêtements et des limitations de résistance à la corrosion. Les CHC en inox (ASTM A574 Gr 316) ou en alliage Inconel sont préférées dans les environnements corrosifs.

Tableau de sélection synthétique

Critère	Goujon DSE	Goujon FSE	Vis hexagonale	CHC (SHCS)
Application brides sous pression	Optimal	Acceptable	Classes 150 petits NPS	Non recommandé
Contrôle précis charge de serrage	Excellent	Bon	Acceptable	Difficile
Facilité de remplacement	Bonne	Bonne	Moyenne	Bonne (si accès axial)
Risque de grippage inox	Modéré	Élevé	Modéré	Élevé (filetage fin)
Conformité ASME B16.5	Standard	Alternatif	Classes 150 seulement	Non applicable
Disponibilité en alliages spéciaux	Excellente	Bonne	Bonne	Limitée

Recommandations LOKRON pour la sélection et la documentation

Pour les assemblages de brides critiques dans les industries réglementées, LOKRON recommande systématiquement les goujons DSE avec écrous en grade approprié (A193 B7 / A194 2H pour les applications standard, A193 B8M / A194 8M pour les milieux corrosifs, A320 L7 / A194 Grade 4 pour les applications cryogéniques). Cette recommandation est conforme à la pratique prescrite par ASME B16.5 et s'appuie sur des décennies de retours d'expérience de nos clients dans les secteurs pétrochimique, de l'énergie et du gaz.

La documentation associée à tout ensemble de fixations livré par LOKRON comprend les certificats de matières EN 10204 Type 3.1 avec traçabilité complète par numéro de coulée, les fiches de données techniques précisant le grade, la classe de résistance, les dimensions et les revêtements, et sur demande les calculs de couple de serrage avec facteur K adapté au revêtement sélectionné. Pour les projets nécessitant une approbation documentaire formelle (EPC, projets nucléaires, offshore), LOKRON peut fournir des dossiers matériels complets (Material Data Record, MDR) incluant l'ensemble de la documentation de conformité réglementaire.