Explication des raccords à virole : types de virole simple ou double

Un raccord à virole est un type de raccord à compression utilisé pour créer des connexions étanches et sécurisées dans les systèmes de tubes sans soudure ni filetage. Il fonctionne en comprimant un petit anneau, appelé virole, sur la surface extérieure d'un tube lorsque l'écrou du raccord est serré, formant ainsi un joint mécanique permanent. Les raccords à virole sont disponibles dans deux configurations principales : raccords à virole unique , qui utilisent un anneau de compression, et raccords à double virole , qui utilisent deux anneaux pour une meilleure adhérence et des performances d'étanchéité.

Ces raccords sont des composants essentiels dans les industries où le confinement des fluides ou des gaz sous pression est essentiel, notamment le pétrole et le gaz, le traitement chimique, la fabrication de semi-conducteurs et les instruments de laboratoire.

Qu'est-ce qu'un raccord de virole et comment ça marche

Le mot « virole » vient du latin férule , c'est-à-dire un groupe ou une bague. Dans le contexte des raccords de tubes, une virole est un petit collier en métal ou en polymère qui se déforme sous compression pour saisir et sceller autour du diamètre extérieur (OD) d'un tube.

Un ensemble de raccords à virole standard se compose de quatre composants :

• Corps : Le corps principal du raccord avec un cône ou siège interne qui guide la virole pendant la compression.
• Virole avant (ou virole simple) : La bague d'étanchéité primaire qui mord dans le diamètre extérieur du tube et repose contre le corps du raccord.
• Virole arrière (systèmes à double virole uniquement) : Un anneau secondaire qui agrippe le tube et entraîne la virole avant vers l'avant lors du serrage.
• Noix : Le capuchon fileté qui applique une force axiale pour comprimer la ou les viroles lors de leur serrage.

Lorsque l'écrou est serré, la virole est chassée contre le cône interne du corps du raccord. Cela provoque le sertissage de la virole (ou sa déformation permanente) sur le tube, créant à la fois un joint étanche à la pression et un poignée de tube mécanique en une seule opération. La plupart des raccords à virole sont entièrement assemblés avec 1¼ de tour après avoir serré à la main pour le maquillage initial, en suivant les directives de couple du fabricant.

Raccords à virole unique : conception, avantages et limites

Les raccords à virole unique utilisent un anneau pour remplir simultanément les fonctions d'étanchéité et de maintien du tube. La virole est généralement en forme de tonneau ou conique et se comprime radialement contre le diamètre extérieur du tube lorsque l'écrou est serré.

Comment fonctionnent les raccords à virole unique

Au fur et à mesure que l'écrou avance, la virole unique est simultanément poussée vers l'avant et comprimée vers l'intérieur. Le bord avant de la virole coupe ou saisit la surface du tube pour empêcher son arrachement, tandis que le bord arrière assure l'étanchéité contre l'écrou. Étant donné qu'un composant doit effectuer deux tâches, les conceptions à virole unique nécessitent souvent des tolérances de fabrication plus strictes sur le diamètre extérieur du tube et le corps du raccord.

Principaux avantages des raccords à virole unique

• Moins de composants : Seulement trois pièces (corps, virole, écrou), réduisant ainsi le temps d'assemblage et la complexité des stocks.
• Coût moindre : Une conception plus simple signifie généralement un prix unitaire inférieur, ce qui les rend économiques pour les installations à grande échelle.
• Profil compact : Une longueur de montage plus courte est bénéfique dans les espaces confinés.
• Convient aux tubes souples : Fonctionne bien avec les tubes en plastique ou en PTFE où une morsure profonde de la virole n'est pas nécessaire.

Limites des raccords à virole unique

• Moins de résistance aux vibrations par rapport aux conceptions à double virole
• Plus sensible aux tolérances de diamètre extérieur du tube : un tube mal rond peut compromettre l'étanchéité
• Résistance à l'arrachement réduite sous des charges axiales élevées
• Non recommandé pour les applications à haute pression ci-dessus 10 000 livres par pouce carré dans la plupart des configurations

Les raccords à virole unique sont généralement spécifiés dans le cadre de normes telles que DIN 2353 (largement utilisés en Europe et dans les applications hydrauliques) et sont proposés par des fabricants tels que Parker (série CPI), Legris et Voss.

Raccords à double virole : conception, avantages et limites

Les raccords à double virole utilisent deux anneaux distincts : une virole avant et une virole arrière, chacun étant conçu pour remplir une fonction distincte. Cette division du travail est la principale raison pour laquelle les conceptions à double virole sont préférées dans les applications exigeantes et à enjeux élevés.

Comment fonctionnent les raccords à double virole

Lorsque l'écrou est serré, la virole arrière agit comme une charnière et un mécanisme d'entraînement : elle s'enfonce vers l'intérieur et pousse la virole avant vers l'avant dans le siège conique du corps du raccord. Le la virole avant crée le joint de pression primaire en insérant son bord d'attaque dans le diamètre extérieur du tube. Le la virole arrière saisit indépendamment le tube , offrant une résistance à l'arrachement et absorbant les contraintes vibratoires avant qu'elles n'atteignent le joint.

Cette action en deux étapes signifie que les forces d’étanchéité et de maintien sont découplées, permettant à chaque fonction d’être optimisée indépendamment. Le résultat est un raccord capable de maintenir son intégrité dans des conditions qui compromettraient une conception à virole unique.

Principaux avantages des raccords à double virole

• Résistance supérieure aux vibrations : La virole arrière absorbe et amortit les vibrations mécaniques, protégeant ainsi le joint primaire. Ceci est essentiel dans les conduites de pompes et de compresseurs.
• Pressions nominales plus élevées : Les raccords à double virole en acier inoxydable 316 sont évalués jusqu'à 10 000 livres par pouce carré pour les petites tailles de tubes (par exemple, ¼" OD), avec certaines conceptions dépassant cette valeur dans les variantes haute pression.
• Plus grande résistance à l’arrachement : La poignée de tube indépendante signifie que le raccord résiste plus efficacement aux forces axiales que les alternatives à virole unique.
• Remarquable : Après l'installation initiale, les raccords peuvent être démontés et remontés plusieurs fois sans remplacer les ferrules, à condition que l'extrémité du tube ne soit pas endommagée.
• Maquillage cohérent : Le système à deux viroles fournit un retour tactile lors de l'assemblage, ce qui rend moins probable un serrage excessif ou insuffisant.

Limites des raccords à double virole

• Coût plus élevé en raison d'un composant supplémentaire et de tolérances plus strictes
• Plus de composants à inventorier et à suivre
• Une longueur de corps légèrement plus longue peut constituer une contrainte dans les installations de panneaux très compactes
• Nécessite une coupe et une préparation précises du tube pour de meilleurs résultats

Le système à double virole le plus largement reconnu est le Raccord pour tubes Swagelok , développé dans les années 1950 et aujourd’hui une référence dans l’industrie. Parker A-Lok et Ham-Let Let-Lok sont également des modèles à double virole importants.

Raccords à virole simple ou double : une comparaison côte à côte

Matériaux utilisés dans les raccords à virole

Les raccords à virole sont fabriqués dans une gamme de matériaux pour répondre aux exigences de compatibilité chimique, de température et de pression de différentes applications.

• Acier inoxydable 316/316L : Le matériau le plus courant. Offre une excellente résistance à la corrosion, conçue pour un service à des températures cryogéniques jusqu'à 1 200 °F (649 °C) . Convient à la plupart des applications chimiques et de procédés.
• Acier inoxydable 304 : Alternative à moindre coût ; légèrement moins résistant à la corrosion que le 316. Utilisé dans les instruments à usage général.
• Laiton : Commun dans les systèmes pneumatiques et hydrauliques à basse pression. Ne convient pas aux environnements à base d'ammoniaque ou oxydants.
• PEEK/PTFE : Ferrules en polymère pour les applications de semi-conducteurs et d'ultra haute pureté où la contamination métallique doit être évitée. Généralement évalué à 150°C .
• Alliage 400 (Monel), Hastelloy C-276, alliage 825 : Alliages exotiques utilisés dans le pétrole et le gaz offshore et dans les environnements chimiques hautement corrosifs.

Industries et applications où les raccords à virole sont utilisés

Les raccords à virole sont spécifiés dans un large éventail d'industries partout où des connexions de tubes fiables sont nécessaires sans soudure :

Pétrole et Gaz

Les opérations en amont et en aval utilisent largement des raccords à double virole dans les tubes d'instruments pour les transmetteurs de pression, les conduites de jauge, les systèmes d'injection de produits chimiques et les panneaux d'échantillonnage. Les raccords de type Swagelok en 316SS sont standard sur les plates-formes offshore où vibrations des machines de pont et mouvement des vagues est continue.

Fabrication de semi-conducteurs et d'électronique

Les systèmes de distribution de gaz ultra-haute pureté (UHP) dans les usines de fabrication de copeaux nécessitent des raccords qui n'introduisent aucune contamination. Raccords double virole en acier inoxydable 316L électropoli avec une finition de surface Ra inférieure à 15 micropouces sont la norme dans ces environnements. Les ferrules en polymère sans PFAS sont également utilisées dans les procédés de chimie humide.

Traitement chimique et pétrochimique

Les usines de transformation utilisent des raccords à virole pour les lignes d'échantillonnage des analyseurs, les tubes de l'usine pilote et les configurations de laboratoire. La possibilité de refaire des connexions à plusieurs reprises sans remplacer le matériel constitue un avantage opérationnel significatif pendant les cycles de maintenance.

Hydraulique et pneumatique

Les raccords à virole unique (type DIN 2353) dominent les systèmes hydrauliques européens pour les machines mobiles, les presses industrielles et les équipements d'automatisation. Leur conception compacte et leur compatibilité avec les tubes métriques en font un choix pratique pour ces applications.

Instrumentation de laboratoire et d'analyse

Les systèmes HPLC, les chromatographes en phase gazeuse et les spectromètres de masse utilisent des raccords à virole miniatures (souvent en Tube 1/16" ou 1/8" OD ) pour connecter des colonnes, des détecteurs et des boucles d'échantillonnage. Des viroles en métal et en polymère sont utilisées en fonction du fluide et de la pression impliqués.

Installation correcte : comment fabriquer correctement un raccord de virole

Une installation correcte est essentielle pour obtenir une connexion sans fuite. La cause la plus fréquente de défaillance des raccords de virole est un assemblage inapproprié, soit un serrage insuffisant (serrage insuffisant de la virole), soit un serrage excessif (fissuration de la virole ou endommagement de la paroi du tube).

1. Coupez le tube d'équerre : Utilisez un coupe-tube (pas une scie à métaux) pour garantir une extrémité propre et perpendiculaire. Ébavurez les diamètres intérieur et extérieur après la coupe.
2. Insérez complètement le tube : Poussez le tube dans le corps du raccord jusqu'à ce qu'il touche l'épaulement interne. Cela garantit que la virole est correctement positionnée avant le début du serrage.
3. Serrez à la main : Vissez l'écrou à la main jusqu'à ce qu'une résistance se fasse sentir : c'est la position « serré à la main ».
4. Appliquez le nombre de tours spécifié : Pour la plupart des raccords à double virole (par exemple Swagelok), la préparation initiale standard est 1¼ de tour après avoir serré à la main . Les raccords à virole unique (type DIN) spécifient généralement une valeur de couple en Nm.
5. Marquer la position de l'écrou avant et après le serrage en utilisant une marque de référence pour vérifier que la rotation correcte a été obtenue.
6. Refaire la vérification : Lors du remontage ultérieur, serrez uniquement jusqu'à ce qu'une résistance se fasse sentir. N'ajoutez pas de tours supplémentaires, car la ferrule a déjà été sertie.

N'utilisez jamais de ruban PTFE ou de produit d'étanchéité pour filetage sur les filetages des raccords de virole : le joint est réalisé par la virole sur le diamètre extérieur du tube, et non au niveau des filetages. L'ajout de scellant peut empêcher un maquillage approprié et provoquer des fuites.

Normes communes de raccords de virole et compatibilité croisée

Les raccords à virole de différents fabricants sont pas universellement interchangeable , même s'ils semblent visuellement similaires. La géométrie de la virole, l'angle du cône et le pas du filetage de l'écrou varient selon les marques, et le mélange des composants peut entraîner un sertissage incomplet ou une défaillance du joint.

Lors du remplacement de raccords dans un système existant, vérifiez toujours le fabricant et la norme avant de remplacer des composants. Même les raccords qui revendiquent une compatibilité croisée doivent être vérifiés avec un test d'étanchéité avant de remettre un système en service.

Comment choisir entre des raccords à virole simple et double

Le choix entre des raccords à virole simple ou double dépend des exigences spécifiques de votre application. Utilisez les critères suivants comme guide de décision :

• Choisissez une double virole si : La pression de service dépasse 3 000 psi ; le système est soumis à des vibrations (pompes, compresseurs, moteurs) ; le fluide est dangereux (gaz toxique, liquide inflammable) ; ou le raccord sera refait plusieurs fois lors de la maintenance.
• Choisissez une virole unique si : La pression de service est inférieure à 3 000 psi ; le système utilise des tubes métriques selon les normes DIN ; le coût et la simplicité des composants sont des priorités ; ou l'application est pneumatique ou hydraulique basse pression.
• Envisagez des ferrules en polymère si : Une manipulation de fluides ultra-purs est nécessaire, ou si le tube est en PTFE ou en PFA où la morsure métallique n'est pas appropriée.

Dans les installations critiques pour la sécurité ou de grande valeur, les raccords à double virole sont la recommandation par défaut même lorsque les conditions d’exploitation ne l’exigent pas strictement, la différence de coût marginal est rarement significative par rapport au coût d’une fuite ou d’un arrêt imprévu.