Tuyau hydraulique

Un flexible hydraulique est un composant souple des systèmes hydrauliques qui achemine le fluide hydraulique sous haute pression entre les différents éléments. Il se compose d’un tube multicouche muni de raccords sertis à ses deux extrémités. Sa souplesse permet de compenser les mouvements, les vibrations et les variations de longueur entre des éléments rigides, ce qui le distingue fondamentalement de la tuyauterie.

Conception d’un ensemble de flexible hydraulique

Tout tuyau hydraulique repose sur un principe de conception multicouche qui lui permet de résister à diverses contraintes mécaniques et chimiques. Sa structure se divise en trois couches fonctionnelles, chacune remplissant une tâche spécifique.

Couche interne

La couche interne est en contact direct avec le fluide hydraulique, généralement de l’huile minérale, mais aussi des fluides spéciaux tels que les fluides HFC ou HFD. Elle est composée de caoutchoucs synthétiques résistants à l’huile, tels que le NBR (caoutchouc nitrile) ou, pour des températures plus élevées, le FKM (caoutchouc fluoré). La couche interne doit être chimiquement résistante au fluide pompé et, en même temps, présenter une surface lisse afin de minimiser la résistance à l’écoulement.

Couche de renfort (couche de résistance à la pression)

La couche de renfort absorbe la charge de pression proprement dite. Elle est constituée de fils d’acier enroulés autour de la couche interne, soit sous forme de tresse, soit en spirale. Le nombre de plis détermine la pression nominale du tuyau hydraulique. Des couches intermédiaires en caoutchouc sont placées entre les différentes couches de fils afin de réduire le frottement entre les fils et d’assurer un soutien entre les couches. À défaut, on utilise des fibres textiles ou d’aramide pour les pressions nominales plus faibles.

Couche extérieure (gaine)

La couche extérieure protège les composants sous pression contre les influences environnementales telles que l’ozone, les rayons UV, l’abrasion mécanique et les produits chimiques. Elle est constituée de caoutchouc synthétique résistant aux intempéries, souvent du CR (caoutchouc chloroprène). Dans des environnements particulièrement abrasifs, des gaines de protection supplémentaires ou des ressorts de protection en spirale peuvent être installés sur le tuyau.

Types de conception et normes

Les flexibles hydrauliques sont classés en fonction du type de renfort et des normes de produit correspondantes. Ces normes définissent les exigences en matière de pressions nominales, de plages de température et d’essais de pulsations.

Flexibles tressés selon la norme DIN EN 853

Les flexibles comportant une ou deux couches de tressage en fil d’acier relèvent de la norme DIN EN 853. Les types 1SN et 2SN couvrent des pressions nominales allant jusqu’à environ 225 bars, en fonction de la plage de diamètres nominaux. Ils se caractérisent par une bonne souplesse et sont utilisés dans des applications où les pressions de service sont modérées, par exemple dans les machines agricoles ou dans les conduites de retour des installations industrielles.

Tuyaux en acier à enroulement spiralé conformes à la norme DIN EN 856

Pour les pressions de service élevées, jusqu’à 420 bars et au-delà, on utilise des flexibles comportant quatre ou six couches de fils d’acier enroulés en spirale, conformément à la norme DIN EN 856. Les types 4SP, 4SH et 6SP sont conçus pour les systèmes soumis à des impulsions de pression élevées, comme ceux que l’on trouve dans les presses, les machines de moulage par injection et les engins de chantier. La construction en spirale offre une résistance à la pression supérieure à celle des flexibles tressés, mais s’accompagne d’un rayon de courbure minimal plus important et d’une flexibilité moindre.

Tuyaux compacts conformes à la norme DIN EN 857

La norme DIN EN 857 définit des flexibles dotés de tresses métalliques hautement flexibles (types 1SC et 2SC). Ils atteignent des pressions nominales allant jusqu’à 400 bars tout en conservant une conception compacte et un faible rayon de courbure. Cette caractéristique les rend particulièrement adaptés aux applications hydrauliques mobiles où les espaces d’installation sont restreints et où des mouvements de pivotement fréquents sont nécessaires.

Classification des performances selon la norme ISO 18752

La norme ISO 18752 classe les flexibles hydrauliques par classes de performance (classes A à D) plutôt que par conception. Cette approche basée sur les performances prend en compte la pression, les pulsations et la température au sein d’un système de classification unique et remplace de plus en plus la classification basée sur la conception. Les ingénieurs concepteurs sélectionnent la classe appropriée en fonction des conditions de fonctionnement réelles, et non en fonction de la disposition des tresses métalliques.

Assemblages de flexibles hydrauliques et tuyauteries

Dans la pratique, les flexibles et les tuyauteries se complètent au sein d’un système hydraulique. Le choix varie en fonction des exigences en matière de flexibilité, de durabilité et de stabilité de la pression.

La tuyauterie est généralement utilisée pour les conduites principales de pression et de retour dans les systèmes fixes où il n’y a pas de mouvement relatif entre les points de raccordement. Les flexibles hydrauliques, en revanche, relient des composants mobiles tels que des vérins, des actionneurs pivotants ou des flèches pivotantes sur les machines. Dans de nombreux systèmes, ces deux types de conduites forment un seul et même système intégré.

Assemblage et raccords

Le terme « assemblage » désigne le processus de fabrication d’un ensemble de flexibles hydrauliques prêt à l’emploi à partir de composants individuels: le flexible et les raccords. Le flexible est coupé à la longueur requise, puis les raccords sont sertis aux deux extrémités.

Le sertissage en tant que procédé d’assemblage

Un sertissage correct constitue l’étape la plus critique de l’assemblage. Au cours de ce processus, le raccord est déformé à l’aide d’une presse hydraulique afin de former un raccordement à verrouillage positif et étanche avec le tuyau. La pression de sertissage, la profondeur de sertissage et le choix de l’outil doivent respecter strictement les spécifications du fabricant des raccords. Un sertissage incorrect peut entraîner des fuites ou l’arrachement du raccord sous l’effet de la pression.

Choix des raccords

Les raccords doivent être compatibles avec le flexible et le type de raccordement. La pression nominale du raccord doit être au moins égale à celle du flexible. La pression de service admissible de l’ensemble de flexible hydraulique fini est déterminée par le composant le plus faible, c’est-à-dire par la pression nominale la plus basse entre celle du flexible et celle du raccord. Ceci est expressément stipulé dans la règle DGUV 113-020.

Rayon de courbure minimal et installation

Le rayon de courbure minimal est l’un des paramètres de conception les plus importants pour un ensemble de tuyau hydraulique. Si ce rayon n’est pas respecté, la couche interne située à l’extérieur du coude sera étirée de manière excessive, tandis que les couches résistantes à la pression situées à l’intérieur seront comprimées. Il en résulte des fissures dans l’âme, une résistance à la pression réduite et une défaillance prématurée.

Le rayon de courbure minimal dépend du type de flexible et de la plage de diamètres nominaux. Les flexibles spiralés présentent des rayons de courbure minimaux plus grands que les flexibles tressés de même diamètre nominal. Lors de l’installation du flexible, la règle suivante s’applique: le rayon de courbure réel doit dépasser largement la valeur minimale afin de conserver une marge de sécurité. De plus, aucune contrainte de traction ne doit s’exercer sur la zone de raccordement entre le tuyau et le raccord.

Causes de défaillance et entretien

Les conduites de flexibles hydrauliques sont soumises à un vieillissement naturel, les élastomères modifiant leurs propriétés au fil du temps. Des facteurs externes accélèrent également l’usure. Les causes de défaillance les plus courantes peuvent être classées en plusieurs catégories.

Causes mécaniques

L’abrasion externe causée par le contact avec des composants adjacents ou d’autres flexibles est l’une des causes de défaillance les plus courantes. Le non-respect du rayon de courbure minimal et la formation de plis entraînent également une défaillance prématurée. Les contraintes de traction au niveau de la connexion avec le raccord affaiblissent le joint serti.

Causes thermiques

Des températures de fonctionnement supérieures à la limite admissible accélèrent considérablement le vieillissement des élastomères. Le simple fait de dépasser de quelques degrés seulement la limite de température de service en continu peut réduire considérablement la durée de vie. À l’inverse, les températures froides rendent le caoutchouc cassant.

Causes chimiques

Un fluide hydraulique incompatible peut attaquer la couche interne, provoquant son gonflement ou son rétrécissement et réduisant ainsi sa résistance à la compression. Des agents environnementaux agressifs tels que les huiles, les solvants ou les acides peuvent également endommager la couche externe.

Vieillissement

Même dans des conditions de fonctionnement optimales, les élastomères vieillissent. L’ozone et les rayons UV attaquent la couche externe, même lorsque le flexible hydraulique n’est pas utilisé. C’est pourquoi les fabricants spécifient une durée de stockage maximale qui ne doit pas être dépassée au moment de la mise en service.

Exigences d’inspection selon la règle DGUV 113-020

La règle DGUV 113-020 régit l’utilisation en toute sécurité des flexibles hydrauliques et des fluides hydrauliques en Allemagne. Elle remplace les anciennes normes BGR 237 et BGR 137 et s’appuie sur le règlement sur la sécurité au travail (BetrSichV).

Évaluation des risques

Les exploitants doivent réaliser une évaluation des risques tenant compte de toutes les contraintes subies par l’ensemble de tuyaux hydrauliques: pression de service, débit, fluide, température, influences environnementales et charges dynamiques. Le choix du type de tuyau et de la pression nominale appropriés repose sur cette évaluation.

Inspections régulières

La règle DGUV 113-020 impose des inspections visuelles et fonctionnelles régulières. Tout dommage visible, tel que des fissures, des renflements, des traces d’abrasion ou des fuites au niveau des raccords, nécessite un remplacement immédiat. Les intervalles d’inspection sont déterminés par l’évaluation des risques. À titre indicatif, une inspection visuelle doit être effectuée tous les six à douze mois; des inspections plus fréquentes sont requises pour les applications particulièrement critiques.

Fréquence de remplacement

La réglementation recommande de remplacer les flexibles hydrauliques au plus tard au bout de six ans, à moins que des dommages antérieurs ne nécessitent un remplacement plus précoce. La date de fabrication est imprimée sur le flexible et doit être prise en compte lors de la mise en service. Les flexibles qui ont déjà plus de quatre ans au moment de l’installation ne doivent plus être utilisés.

Conclusion

Les flexibles hydrauliques sont un composant indispensable de tout système hydraulique, compensant les mouvements et les vibrations entre les composants. Leur fonctionnement fiable dépend d’un choix correct en fonction de la pression nominale et des normes, d’un montage professionnel, du respect du rayon de courbure minimal et d’inspections régulières. Le respect de ces principes minimise le risque de défaillance et garantit un fonctionnement sûr et efficace du système.