Stress analysis of ASME B16.5 class 900 bolted flange joints subjected to bolt-up and pressure

Résumé

Les assemblages à brides boulonnées munis de joints d’étanchéité sont largement utilisé dans les différentes industries, mais principalement dans les installations pétrolières, gazières et de production d'électricité. Le rôle principal d’une bride boulonnée consiste à connecter la tuyauterie et les vaisseaux sous pression entre eux. Malgré le fait que ses principaux domaines d'utilisation semblent simples, les brides boulonnées peuvent encore rencontrer de nombreux problèmes qui peuvent causer des dommages importants à l’environnement et aux humains. En effet, soumis à la haute pression et la haute température des fluides ces assemblages et tuyauteries, sont sujet à des fuites qui peuvent compromettre la sécurité et l’environnement. Lors de la conception des brides, l'intégrité structurelle et l'étanchéité sont considérées comme les deux paramètres à considérer pour assurer leur bon fonctionnement. Au niveau de la conception du modèle, l'inspection des résultats analytiques est cruciale et est obtenue en les comparants aux résultats obtenus par la méthode des éléments finis. Enfin, il est essentiel de mentionner à quel point il est important d'examiner les contraintes au niveau des jonctions, car cela peut compromettre considérablement l'intégrité de la bride. Pour toutes ces raisons et paramètres, cette étude a été conçue dans le but d'évaluer l'intégrité de la bride et son étanchéité en appliquant la méthodologie à différentes tailles de brides boulonnées appartenant à la classe 900. De nombreux paramètres ont été étudiés dans cette étude, notamment la contrainte de contact du joint d'étanchéité, la contrainte dans les boulons, la rotation de la bride, le déplacement radial et les contraintes longitudinales et tangentes le long de la distance axiale de la bride. À noter, la bride à collet soudé et le joint spiralé sont utilisés dans cette étude pour toutes les brides étudiées. La forme de la bride est la même pour toutes les brides, composées de l'anneau, du moyeu et de la coque reliés aux jonctions. Ainsi, la bride à collet soudé (WNF) et le joint spiralé (SWG) sont assemblés en plaçant le joint entre les deux brides, puis en plaçant les boulons dans les trous avec un serrage approprié dans le but d'éviter toute fuite possible. Cependant, sept exemples sont utilisés tout au long de l'étude pour étudier l'influence de taille des brides et leur intégrité. Ainsi les brides NPS 4, 8, 10, 14, 16, 20 et 24 classe 900 de la norme ASME B16.5 sont modélisés et simulés sur ANSYS (logiciel d'éléments finis) pour obtenir les résultats lesquels sont ensuite comparés aux résultats analytiques pour vérifier la validité du modèle analytique développé précédemment.

Date	24 août 2023
langue originale	Anglais américain
Établissement diplômant	École de technologie supérieure
Superviseur	Hakim A. Bouzid (Directeur(-trice))