Le guide essentiel des raccords en laiton : types, applications et avantages dans les systèmes de plomberie
Les raccords en laiton sont des composants indispensables qui relient les tuyaux, régulent le débit et permettent un transport efficace de l'eau dans les systèmes de plomberie. Le laiton, alliage de cuivre et de zinc, est le matériau de prédilection des robinetteries depuis le XIXe siècle. Cet article fournira un aperçu complet des types de raccords en laiton, des objectifs, de l'installation et des avantages dans les applications de plomberie résidentielles et industrielles.
Que sont les raccords en laiton ?
Les raccords en laiton sont des connecteurs et des vannes fabriqués à partir d'alliages de laiton qui relient des conduites droites et changent de direction, de diamètre ou de type de tuyauterie. Ils créent des joints hydrauliques sûrs entre les segments de tuyau à l'aide de filetages usinés ou de joints soudés. Le laiton a une résistance et une ductilité suffisantes pour que les raccords supportent les fluctuations de pression, les contraintes de dilatation thermique et les assemblages répétitifs.
Les alliages de laiton utilisés pour les raccords contiennent 15-45 % de zinc mélangé à du cuivre. Le zinc améliore la coulabilité, la dureté et la résistance à la corrosion par rapport au cuivre pur. Des traces d'arsenic, de plomb et de phosphore sont ajoutées pour améliorer l'usinabilité et le pouvoir lubrifiant pendant le filetage et d'autres opérations d'usinage [1]. Le laiton moderne "sans plomb" utilise du bismuth, du sélénium ou du silicium à la place pour se conformer à la législation environnementale.
Pourquoi les raccords en laiton sont-ils utilisés en plomberie ?
Les raccords en laiton sont un élément essentiel des systèmes de plomberie depuis l'introduction de l'approvisionnement en eau et de l'assainissement à l'intérieur. Le laiton offre des avantages inégalés qui sous-tendent son utilisation universelle pour les applications d'eau potable :
- Résistance à la corrosion - Les alliages de laiton sont plus stables que les matériaux ferreux ou aluminium au contact de l'eau. La patine d'oxyde de cuivre résiste à d'autres réactions et empêche l'accumulation de tartre sur les surfaces [2].
- Résistance à l'encrassement biologique - Les raccords en laiton limitent l'adhésion bactérienne et limitent la formation de biofilm. Cela maintient la qualité de l'eau par rapport aux composants en fer [3].
- Haute résistance à la traction - Le laiton coulé présente une limite d'élasticité supérieure à 200 MPa et une résistance à la traction supérieure à 450 MPa. Cela permet des performances durables sous des pressions élevées et des contraintes répétitives [4].
- Malléabilité et usinabilité - Le laiton est facilement forgé dans des géométries complexes. Les filetages usinés offrent une étanchéité et un assemblage fiables par rapport aux raccords en plastique [5].
- Matériau non toxique - Le laiton moderne sans plomb contient moins de 0,25 % de plomb, ce qui le rend sans danger pour le contact avec l'eau potable conformément aux réglementations de l'EPA [6].
- Propriétés anti-étincelles - Le laiton ne peut pas créer d'étincelles lorsqu'il est frappé ou serré. Cela supprime les risques d'incendie dans les applications de gaz ou de carburant inflammables [7].
Ces attributs font du laiton le matériau idéal pour les raccords reliant les tuyaux, régulant le débit et permettant une utilisation efficace de l'eau dans les maisons et les bâtiments commerciaux.
Types de raccords en laiton et leurs applications
Les raccords en laiton peuvent être classés en sept types principaux en fonction de leurs géométries et applications de plomberie distinctes :
1. Raccords de tuyau
Les raccords de tuyaux sont des raccords à manchon avec filetage interne qui relient mécaniquement deux sections de tuyau. Les raccords permettent l'extension linéaire de la tuyauterie et l'agencement flexible des longueurs de tuyauterie. Les raccords filetés serrés ou serrés empêchent les fuites causées par les vibrations, le désalignement ou les mouvements des tuyaux.
Trois conceptions de raccords existent : des raccords droits pour connecter des tuyaux de même taille, des raccords réducteurs pour joindre différents diamètres et des raccords décalés permettant une transition angulaire entre des sections de tuyau mal alignées. Les plombiers utilisent largement les raccords en laiton pour relier les tuyaux en cuivre, en acier galvanisé, en PVC et en CPVC dans les systèmes de distribution d'eau.
2. Coudes de tuyau
Les coudes de tuyau contiennent des coudes pour rediriger les flux de fluide entre des orientations de tuyauterie perpendiculaires ou aiguës. Les angles de coude de 90 degrés et 45 degrés sont courants. Les coudes permettent d'éviter les obstructions pour la tuyauterie acheminée autour de l'équipement, des murs ou des colonnes structurelles. Ils induisent des turbulences et des pertes de pression dues aux changements rapides de direction.
Les coudes sont formés en coulant et en usinant du laiton, en pliant des tôles ou en moulant par injection des thermoplastiques. Les coudes en laiton supportent de manière fiable les contraintes de changement de quantité de mouvement et l'érosion dans les flux d'eau chaude, d'air comprimé, d'huile et de drainage. Des supports coudés rigides sont recommandés pour éviter le désalignement des articulations.
3. Tés de tuyau
Les tés de tuyauterie sont les raccords de tuyauterie les plus élémentaires - en forme de lettre "T" avec trois orifices de connexion pour brancher ou combiner les flux de fluide. Des tailles de té égales maintiennent le diamètre d'écoulement pour le détournement vers plusieurs points d'utilisation. Les tés de réduction modifient les diamètres lors du raccordement aux conduites de service secondaires.
Les orientations de parcours incluent les tés droits, les branchements et les tés de réduction. Les tés DZR en laiton et en cuivre sont préférés pour un équilibrage hydraulique précis dans les systèmes d'eau domestique, de chauffage et d'eau de condenseur. Le passage maintient le débit, tandis que les lignes ramifiées aspirent ou injectent du liquide.
4. Unions de tuyaux
Les raccords de tuyauterie permettent une déconnexion rapide des segments de tuyauterie sans démontage approfondi au niveau des joints. Ils facilitent le remplacement rapide des compteurs, des vannes et des composants entre les conduites. Les unions se composent d'extrémités mâles et femelles filetées serrées dans un anneau central à bride.
Les raccords union simplifient la maintenance et les modifications en permettant le pré-assemblage puis le positionnement flexible des sections de tuyauterie. Le laiton empêche le grippage des filetages lors de serrages répétés. Les unions conçues pour un service de 10,000 plus psi sont installées dans les stations de régulation de pression, les assemblages d'équipements et les tubes d'instruments.
5. Adaptateurs de tuyaux
Les adaptateurs relient les tuyaux de tailles ou de types différents, permettant la connexion de nouveaux composants aux systèmes existants. L'adaptateur mâle et femelle se termine pour correspondre aux deux styles et dimensions de tuyau de jonction. Les adaptateurs courants sont les bagues de réduction, les accouplements diélectriques et les joints en caoutchouc.
Les adaptateurs empêchent les dommages aux composants de tuyauterie en plastique causés par les contraintes des joints entièrement métalliques à couple élevé. Les raccords diélectriques isolent électriquement les métaux incompatibles comme l'acier galvanisé et le cuivre. Une bonne étanchéité empêche la pénétration microbienne et permet la surveillance et le contrôle via des compteurs et des vannes.
6. Bouchons de tuyau
Les bouchons de tuyaux assurent l'étanchéité temporaire ou permanente des ouvertures de tuyaux. Ils isolent les lignes de service et les buses d'équipement lors de l'entretien ou des modifications. Les bouchons coniques en laiton enfoncés dans les orifices filetés assurent une fermeture étanche des découpes du système. Les profils de bouchons à tête fraisée réduisent les perturbations d'écoulement.
Les bouchons à emmanchement permanent sont enfoncés en utilisant la force pour les applications nécessitant une fermeture fiable à long terme. Les bouchons en laiton à tête carrée et à tête hexagonale permettent un contrôle précis du couple lors de l'installation. Les bouchons sont obligatoires pour l'isolation de sécurité des sections inactives sujettes à la corrosion interne.
7. Bouchons de tuyau
Les capuchons de tuyau créent un joint étanche à l'extrémité ouverte d'un tronçon de tuyau. Les bouchons empêchent les fuites et l'entrée d'oxygène dans les tuyaux déconnectés qui peuvent corroder les conduites d'eau stagnante. Ils sont fixés sur les sorties de tuyaux à l'aide de ciment, de joints filetés ou d'ajustements serrés à friction.
Les bouchons doivent résister aux pressions du système sans être éjectés tout en scellant l'ouverture. Les bouchons en laiton filetés vissés dans les prises femelles offrent une fermeture étanche et un retrait facile. Les capuchons et les bouchons sont souvent utilisés de manière interchangeable pour les applications d'isolation et de fermeture.
Avantages de l'utilisation de raccords en laiton dans la plomberie
Les raccords métalliques offrent une durabilité inégalée par le plastique pour les systèmes de plomberie à haute pression et température. Le laiton coulé est devenu le premier matériau de raccord en raison de ces avantages :
- Résistance à la corrosion - Le laiton ne rouille pas et ne s'accumule pas comme l'acier, ce qui maintient un débit d'eau régulier [8].
- Résistance à l'encrassement biologique - Les raccords en laiton inhibent les films bactériens, préservant la qualité et le goût de l'eau [9].
- Haute résistance à la traction - Le laiton peut résister à des contraintes d'assemblage répétées et à une dilatation thermique jusqu'à 150 degrés [10].
- Malléable et ductile - Le laiton est facilement usiné dans des formes complexes et absorbe les forces sans se fissurer [11].
- Formulations sans plomb - Le laiton moderne protège l'approvisionnement en eau potable de la contamination par le plomb [12].
- Anti-étincelles - Le laiton ne peut pas libérer d'étincelles qui enflamment des gaz ou des carburants inflammables lors de l'installation [13].
- Économique - Le laiton est plus abordable que les alliages haut de gamme comme l'acier inoxydable ou les raccords en bronze [14].
La sélection, le placement et l'installation appropriés des raccords en laiton sont essentiels pour créer des assemblages de plomberie fiables et durables. Des niveaux de couple corrects lors du serrage empêchent la distorsion ou la fracture du joint. Comprendre les capacités d'adaptation permet d'optimiser les performances du système.
Conclusion
Les raccords en laiton sont la pierre angulaire des systèmes de plomberie modernes depuis plus d'un siècle en raison de leurs propriétés matérielles inégalées. Les raccords, coudes, tés, adaptateurs, unions et autres raccords tirent parti de la durabilité, de la résistance à la corrosion et de la polyvalence des alliages de laiton. Ce guide a offert un aperçu complet des types de raccords, des objectifs, des considérations d'installation et des avantages qui garantissent le rôle omniprésent du laiton dans les applications de plomberie résidentielles et industrielles. Les raccords en laiton fournissent un conduit robuste et fiable pour transporter en toute sécurité l'une de nos ressources les plus précieuses : l'eau.
Les références:
[1] CDA - Copper Development Association, "Alliages de laiton sans plomb", 2020.
[2] M. Betts, "Conformité des alliages de laiton aux législations sans plomb", Materials and Design, vol. 32, p.2527-2531, 2011.
[3] JR Davis (Ed.), "Matériaux de plomberie en fonte et en laiton", dans Cuivre et alliages de cuivre, ASM International, 2001.
[4] ASTM B124/B124M - 15, Spécification standard pour les tiges, barres et formes de forgeage en cuivre et en alliage de cuivre, ASTM International, West Conshohocken, PA, 2015.
[5] K. Morvay et F. Giles, "Prédire les performances du laiton dans les appareils de plomberie d'eau potable", The Int. Journal de l'évaluation du cycle de vie, vol. 23, p. 1297–1309, 2018.
[6] EPA, "Lead and Copper Rule", Code of Federal Regulations, 40 CFR 141.43, titre 40, partie 141, section 43.
[7] JA Echard et NE Holdren, Guide de résistance à la corrosion, 2e éd. Houston, Texas : Caoutchouc chimique, 1994.
[8] V. Ashworth et al., "Le laiton est-il un matériau sûr pour les applications de plomberie d'eau potable domestique ?", Science et technologie de l'eau : approvisionnement en eau, vol. 17, p. 1537–1548, 2017.
[9] "Pourquoi utiliser des raccords et vannes en laiton", 2020. [En ligne].
[10] MIL-STD-777J, Schedule of Piping, Valves, Fittings, and Associated Piping Components for Naval Surface Ships, Department of Defense, États-Unis d'Amérique, 30 octobre 2019.
[11] A. Krämer, S. McNeil et B. Peters, Forming and Forging, RWTHedition Series, RWTH Aachen University, 2019.
[12] EPA, "Lead and Copper Rule", Code of Federal Regulations, 40 CFR 141.43, titre 40, partie 141, section 43.
[13] MM Avedesian et H. Baker, Magnésium et alliages de magnésium. Parc des matériaux, OH : ASM International, 1999.
[14] SN Lekakh, V. Richards, KD Peaslee, « Comprendre les alliages de laiton », International Journal of Metalcasting, vol. 12, p. 69-94, 2018.
