Par Nicolas Geoffroy, ing., Ph. D.

Connaissez-vous les joints NPT? Le terme ne vous dit peut-être rien de prime abord, mais il s’agit pourtant d’une configuration de joints filetés utilisée depuis plus de 100 ans pour assurer la connexion étanche de pièces de tuyauterie métallique alimentant en eau, en gaz ou fluide hydraulique différents systèmes, que ce soit pour l’eau potable, les systèmes de protection incendie (gicleurs) ou les systèmes de chauffage au gaz naturel. Cet article offre un tour d’horizon des concepts de base associés aux joints NPT en plus de déboulonner certains mythes tenaces à leur sujet. En guise de conclusion, vous trouverez un tableau des principaux éléments à retenir.

Offerts dans une grande variété de dimensions, selon l’usage requis, les joints NPT sont largement utilisés parce qu’ils permettent de faire des joints permanents et durables avec des outils à main, sans chaleur et sans utilisation de garnitures d’étanchéité (gasket  ou O-ring). Les joints NPT peuvent être utilisés pour tous types de métaux, mais se rencontrent le plus souvent sur des pièces en acier, en fonte, en acier inoxydable ou en laiton (alliage cuivre et zinc).

Les joints NPT sont standardisés de manière très précise selon la norme B1.20.1 de l’American Society of Mechanical Enginners (ASME). Cette dernière spécifie des diamètres de filets jusqu’à 24 pouces. Or, dans la majorité des cas, ils sont surtout utilisés sur des diamètres de 2 pouces ou moins.

Assemblage

Les filets NPT (de l’anglais National Pipe Taper) sont de formes coniques. Ils se connectent aux autres pièces de tuyauterie par une légère déformation générée par le frottement « métal sur métal », lors du serrage. L’installation d’un joint NPT se fait en deux étapes. On visse d’abord à la main pour les quatre premiers filets, puis on utilise un outil, comme une clé à molette, pour serrer le joint jusqu’à ce qu’il soit étanche. En effet, puisque le joint est conique, le frottement augmente au fur et à mesure que celui-ci est serré.

Le nombre de tours à effectuer avec l’outil dépend principalement du diamètre de la connexion et de la pression à soutenir. La norme ASME spécifie un serrage maximal de 3 trois filets, avec un outil, pour les raccords de 2 pouces et moins. Pour de faibles pressions, un serrage de 1,5 à 2 filets est souvent suffisant pour assurer une connexion étanche. En ce sens, il est relativement peu commun que les raccords soient serrés de manière excessive.

Il est aussi généralement nécessaire d’utiliser du ruban de PTFE (téflon) ou de la pâte (pipe dope) pour lubrifier le joint et combler les petits interstices, assurant ainsi une étanchéité complète.

Joints NPT de plomberie avec ruban de téflon.

Il est aussi préférable d’utiliser les joints NPT pour des installations permanentes, où ils n’auront pas à être assemblés et désassemblés souvent. En effet, un assemblage et désassemblage fréquent aurait pour effet d’user les filets, compromettant ainsi l’étanchéité du joint NPT.

Finalement, dans le cas où des joints NPT industriels ne sont pas suffisamment étanches, ils peuvent souvent être réparés par soudure en utilisant les procédures spécifiées par les normes ASME PCC-2 ou NBIC NB-23, Part 3.

Joints similaires

Il existe aussi des joints similaires, comme les NPTF (de l’anglais National Pipe Thread Fuel) qui peuvent être utilisés lorsqu’il n’est pas possible ou souhaitable d’utiliser du ruban ou de la pâte. Ceux-ci sont cependant moins courants et plus chers. Il y a aussi les joints NPS (également de l’anglais National Pipe Straight). Contrairement aux joints NPT, les NPS doivent être munis d’une garniture d’étanchéité.

Bref, chaque produit a ses avantages, inconvénients et limites d’utilisation relativement à la température et la pression des liquides ou des gaz circulant dans la tuyauterie du système qu’ils alimentent.

En cas de manque d’étanchéité, le problème apparaît généralement immédiatement et est causé par des filets qui n’ont pas les tolérances requises ou l’utilisation inadéquate de pâte ou de ruban. Notons que les conduites de plus grand diamètre sont généralement plus difficiles à rendre étanches, puisque la surface du joint est beaucoup plus grande que celles de petit diamètre.

Quelques mythes

CEP Forensique est souvent appelée à analyser des joints NPT dans des dossiers de sinistre, comme des dégâts d’eau. Nous constatons que certains mythes subsistent toujours aujourd’hui. Déboulonnons-en quelques-uns!

Affirmation : Des marques d’outils sur le tuyau ou le raccord indiquent que le joint a été surserré.
Réponse : Il n’y a pas de nécessairement un lien de cause à effet, puisque la présence de marques dépend principalement du choix et de l’ajustement des outils. L’expérience et les essais en laboratoire ont montré qu’un raccord très abîmé peut être sous-serré, alors qu’un raccord très serré peut ne montrer presque aucune marque. Des pièces abîmées indiquent possiblement une installation artisanale, mais n’a pas de lien direct avec la force de serrage. L’examen du nombre de filets engagés est une méthode beaucoup plus fiable de déterminer la qualité de l’installation.

Bris lors du serrage.

Affirmation : Un raccord surserré peut se fissurer plusieurs semaines ou mois après l’installation.
Réponse : Un raccord fortement serré peut parfois se briser durant l’installation, surtout quand la pièce femelle est fabriquée en fonte grise, un alliage cassant. Dans un tel cas, le bris surviendrait immédiatement ou très peu de temps après l’installation.  Les bris à retardement surviennent généralement sur les pièces de laiton, dans des réseaux transportant de l’eau. Ce type de bris s’explique généralement par la fissuration sous contrainte du laiton et non par un surserrage. On constate ce bris plus souvent sur les raccords femelles, parce que la configuration conique du joint met cette dernière en tension alors que la pièce mâle est en compression. Ce type de bris est causé par un défaut de fabrication du laiton et non par une mauvaise installation.

Bris longtemps après l’installation.

Affirmation : Les raccords NPT devraient être installés en suivant un couple de serrage qui devrait être précisé par le concepteur.
Réponse : Contrairement à l’installation de boulons, où le couple (torque) est couramment spécifié pour l’installation, la norme ASME B1.20.1 indique qu’il n’est pas possible de spécifier ces valeurs, compte tenu des variations des matériaux, de l’épaisseur de paroi, de la pression d’opération, etc.

Comme discuté plus haut, un joint serré entre 1,5 et 3 filets (tours) avec de la pâte ou du ruban est normalement suffisant pour s’assurer de l’étanchéité et l’utilisation de valeurs de couple n’est pas requise. Il faut aussi noter qu’un certain ajustement est parfois nécessaire, par exemple dans le cas de coudes qui doivent être orientés dans la bonne direction.

Affirmation : Le ruban de PTFE (téflon) permet d’isoler électriquement les pièces et agit comme raccord diélectrique.
Réponse : Quand deux métaux sont en contact dans un environnement corrosif, un phénomène de corrosion accéléré (corrosion galvanique) peut se produire sur le matériau le moins noble. Un exemple courant est la corrosion rapide de tuyaux d’eau en acier galvanisé lorsque ceux-ci sont connectés directement à du cuivre ou ses alliages. Pour éviter le phénomène, un raccord isolant (diélectrique) doit être utilisé pour isoler électriquement les deux métaux. Cela dit, le ruban de PTFE ne peut agir comme isolant étant donné qu’il est fortement déformé lors du serrage et n’empêche pas complètement le contact métal sur métal. Un simple test de continuité avec un multimètre permet de le confirmer.

Par ailleurs, dans le cas de l’eau désoxygénée ou traitée par des inhibiteurs de corrosion, comme un système de gicleurs ou de chauffage, l’utilisation de raccord diélectrique n’est généralement pas nécessaire comme le liquide n’est pas corrosif. Toutefois, CEP a travaillé sur plusieurs dossiers où un bris dans un joint NPT acier-laiton est survenu à cause d’une petite fuite passée inaperçue. Les filets extérieurs du joint étaient ensuite toujours mouillés avec de l’eau oxygénée et corrosive, ce qui permet une corrosion galvanique rapide.

 

 

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