Tube en acier au carbone sch 40 : dimensions, poids et pressions nominales [2026]

Le tube en acier au carbone de série 40 est de loin celui dont l’épaisseur de paroi est la plus souvent spécifiée pour les réseaux de tuyauterie commerciaux et industriels en Amérique du Nord. Qu’elle soit intentionnelle ou non, la série 40 offre un équilibre entre capacité de pression, poids et coût pour la plupart des réseaux fonctionnant à moins de 2 500 PSI. Cette note présente les dimensions, les pressions nominales confirmées, les différentes nuances de matériaux et les critères qui permettent d’établir une spécification correcte sans surcoût.

Qu’est-ce qu’un tube en acier au carbone de série 40 ?

Une série de tube est un indice sans dimension du rapport entre l’épaisseur de paroi et la capacité de pression, pour une contrainte admissible donnée. Ce rapport découle d’une forme simplifiée de la formule de Barlow et s’exprime par une série de nombres attribués par l’ASME pour classer les spécifications des tubes. Chaque numéro de série repose sur une formule de référence : SCH = 1 000 × (P / S) P désigne la pression de service en PSI et S la contrainte admissible du matériau de la paroi du tube en PSI. La désignation série 40 correspond donc à une épaisseur de paroi donnée pour chaque diamètre nominal de tube, et non à une dimension fixe. Par exemple, l’épaisseur de paroi d’un tube NPS 2 série 40 est de 0.154 pouces, tandis que celle d’un tube NPS 6 est de 0.280. – La norme B36.10M définit 14 séries pour les tubes en acier au carbone et en acier allié : 5, 5S, 10, 10S, 20, 30, 40, 40S, 60, 80, 80S, 100, 120, 140, 160. Pour les tubes de NPS 1/8 à NPS 10, la série 40 et le poids standard (STD) sont comparables et peuvent être indiscernables. Pour les diamètres supérieurs, la série 40 diffère de STD, ce qui peut parfois frustrer les personnes qui établissent les spécifications. Consultez notre tableau des séries de tubes pour comparer les deux. – Vous confondez probablement tube et tuyau. Les diamètres des tuyaux sont désignés par un diamètre nominal (NPS), dont la valeur correspond approximativement au diamètre extérieur pour les tailles inférieures à NPS 14. Les tubes sont spécifiés par leur diamètre extérieur réel, indiqué en calibre, en pouces décimaux ou selon d’autres références fixes.

Pourquoi parle-t-on de tubes de série 40 ?

– La nomenclature « série 40 » vient de la norme ASME B36.10M, qui désigne l’épaisseur de paroi par un indice sans dimension. Le nombre 40 correspond au rapport pression/contrainte multiplié par 1,000 ; il n’indique directement ni la pression, ni le poids, ni l’épaisseur. Il suffit de convertir les conventions de nommage utilisées par les fabricants pour désigner les catégories « poids standard », « extra-fort » et « double extra-fort » en une formule.

– Le numéro de série ne doit pas être utilisé seul pour éviter les calculs. Comme l’indiquent les calculs d’épaisseur minimale, calculez l’épaisseur minimale conformément aux codes ASME B31.3 ou B31.1, tenez compte de la surépaisseur de corrosion, de la tolérance de l’aciérie et de la profondeur du filetage, le cas échéant, puis vérifiez que votre spécification est adéquate. — Un ingénieur principal en tuyauterie, forum Eng-Tips

Dimensions des tubes de série 40 et tableau des épaisseurs de paroi

Toutes les dimensions du tableau ci-dessous proviennent directement de la norme ASME B36.10M et ont été vérifiées à l’aide de trois manuels d’ingénierie distincts. Le diamètre extérieur reste constant pour chaque diamètre nominal, quelle que soit la série. Seule l’épaisseur de paroi change, ce qui détermine ensuite le diamètre intérieur et la longueur standard.

Quelle est l’épaisseur de paroi d’un tube de série 40 ?

« L’épaisseur de paroi est uniforme pour une taille et une pression données, mais peut varier selon le diamètre nominal du tube. Un tube de 1/2″ série 40 a une paroi de 0.109″ (2,77mm) d’épaisseur, tandis que l’épaisseur de paroi d’un tube de 4″ série 40 est de 0.237″ (6,02mm) et celle d’un tube de 12″ est de 0.406″ (10,31mm)… À mesure que le diamètre augmente, l’épaisseur doit augmenter proportionnellement à la pression que le tube est conçu pour supporter, la capacité de pression étant proportionnelle au diamètre. »

Poids au pied des tubes de série 40

Le poids par pied linéaire est important pour les calculs d’ingénierie, l’expédition et le levage par grue. Voici le poids des tailles les plus courantes, pour consultation rapide : Vous trouverez une référence complète des poids pour toutes les séries, tous les diamètres nominaux et toutes les longueurs standard sur notre page poids des tubes au pied.

Pressions nominales et limites de température

Pour les tubes en acier au carbone de série 40 (SCH40), les pressions nominales dépendent du diamètre du tube, de la nuance du matériau et de la température de fonctionnement. Les pressions de service maximales admissibles à température ambiante pour un tube A106 Grade B, calculées conformément à ASME B31.3, sans tenir compte de la surépaisseur de corrosion et avec un facteur de qualité de 1.0 pour un tube fini à chaud, sont les suivantes : Ces valeurs de température sont valables jusqu’à environ 100F (38C). Lorsque la température augmente, la contrainte admissible d’un tube en acier au carbone diminue et sa pression nominale doit être réduite. Selon ASME B31.3, la contrainte admissible du tube A106 Grade B est de 20 000 psi (138 MPa) jusqu’à 400 F (204 C), mais elle descend à environ 17 100 psi (118 MPa) à 500 F (260 C) et 8 700 psi (60 MPa) à 600 F (316 C). Ainsi, un tube dont la pression nominale est de 2 581 psi (17,8 MPa) à température ambiante ne pourrait supporter qu’environ 1 123 psi (7,74 MPa) à 600 F (316 C). En pratique, les tolérances de fabrication ont également une incidence sur la capacité de pression. ASTM A106 autorise une tolérance d’épaisseur de paroi de -12,5 % : un tube spécifié avec une épaisseur de 0.237″ peut donc ne mesurer que 0.207″ à sa sortie de l’aciérie. Tenez-en compte dans tous les calculs de pression, ainsi que de la surépaisseur de corrosion liée aux conditions de service.

Série 40 ou série 80 : quand choisir chacune ?

Dans la conception des réseaux de tuyauterie, le choix entre les séries 40 et 80 est l’un des plus fréquents. Pour un NPS donné, leur diamètre extérieur est identique : seule l’épaisseur de paroi diffère. Le tube de série 80 contient plus de métal dans le même diamètre extérieur ; sa paroi est donc plus épaisse, son alésage et son diamètre intérieur plus petits, et son poids plus élevé. Il peut aussi supporter une pression supérieure.

Quelle est la différence entre l’acier au carbone de série 40 et celui de série 80 ?

L’épaisseur de paroi, le poids, le diamètre intérieur et la capacité de pression diffèrent entre ces deux séries. Pour un tube de 4″, la série 80 augmente l’épaisseur de paroi de 0.100″ par rapport à la série 40, ce qui accroît d’environ 1 100psi la pression de service maximale, mais réduit l’alésage de 0.200″ et augmente le poids au pied d’environ 39 %. Le coût est supérieur de 30 % à 50 %, selon la taille et la quantité. Critères de décision — Choisir la série en fonction des conditions de service : Voici une règle pratique : lorsque la pression de service maximale reste inférieure à 60 % de la contrainte admissible selon ASME B31.3, à la température maximale de service, la série 40 suffit. Cette « règle pratique » permet d’éviter facilement de nombreux projets surdimensionnés et spécifiés de manière excessive.

À plusieurs reprises, nous avons vu un chef de projet spécifier la série 80 pour une boucle de glycol à 110 psig et 50 C. Le calcul tmin indiquait que la série 40 offrait une marge de 4:1 dans ces conditions. Cette spécification excessive a ajouté 14 000 dollars de matériaux au projet et deux jours de main-d’œuvre de soudage, sans apporter le moindre avantage à l’intégrité du système. — Ingénieur en tuyauterie, discussion sur le dimensionnement des tubes sur le forum Eng-Tips

Les normes applicables aux gazoducs sont définies dans 49 CFR Part 192. Ce règlement fédéral fixe les exigences minimales d’épaisseur de paroi en fonction de la classe de localisation, du facteur de conception et de la pression de service maximale (MAOP). Pour les conduites de distribution fonctionnant à moins de 60 psig, les tubes de 2″ et 3″ de série 40 satisfont généralement aux exigences des classes 1 et 2.

Normes ASTM et nuances de matériaux

Les tubes en acier au carbone de série 40 ne conviennent pas tous aux appareils sous pression. Il existe trois principales normes de fabrication des tubes, chacune assortie de ses propres procédures et exigences d’essai. Une combinaison incorrecte entre pression nominale et code de spécification peut compromettre la conformité aux codes. Voici un fait surprenant : le tube A500 Grade B a une limite d’élasticité supérieure à celle du tube spécifié selon A53 Grade B (42ksi contre 35ksi), mais il n’est pas homologué pour une utilisation sous pression. Cela s’explique par les méthodes de fabrication et d’essai. Le tube A500 peut être formé à froid et n’est testé que pour sa capacité à supporter des charges structurelles ; il ne fait l’objet ni d’essais hydrostatiques ou d’aplatissement simulant les conditions de pression en service, ni d’essais obligatoires selon ASME B31.3. Steel Tube Institute propose une excellente comparaison des différences entre les méthodes d’essai. Le choix entre les nuances A53 et A106 dépend de la température. Si celle-ci reste inférieure à environ 400 F, les deux conviennent. De nombreuses aciéries certifient les tubes à la fois selon A53 et A106, car leurs profils chimiques et mécaniques sont suffisamment similaires à basse température. Si la température de fonctionnement dépasse 400 F, la spécification A106, qui impose des essais plus rigoureux, est disponible. Le type de fabrication compte également. Le tube ERW comporte une « ligne de soudure » longitudinale qui peut parfois réduire sa durée de vie en fatigue, notamment en cas de cycles intensifs ou de forte corrosion. Le tube sans soudure ne présente pas de soudure longitudinale et est souvent choisi pour les réseaux de tuyauterie de procédé critiques. Baling Steel fournit les deux types en A106 Grade B pour les applications à haute température et haute pression.

Applications courantes des tubes en acier au carbone de série 40

Les tubes en acier au carbone de série 40 sont utilisés dans presque tous les secteurs de la fabrication et de la construction. Voici quelques applications courantes, ainsi que les nuances ASTM et les codes les mieux adaptés. Imaginez qu’un sous-traitant en plomberie propose d’utiliser les tubes suivants pour construire la conduite principale d’eau d’un bâtiment commercial des années 1960 en cours de rénovation : 2x tubes A53 Grade B de série 40 galvanisés à chaud Comme son partenaire plombier habituel ne réalisera pas le raccordement, il pense pouvoir tenter le coup avec la galvanisation à chaud et peut-être augmenter sa marge d’un dollar ou deux. Dans une boucle d’eau potable, le revêtement galvanisé durera au moins 40-60 ans et protégera bien mieux de la corrosion qu’un tube en acier au carbone non revêtu, qui tombera très probablement en panne au bout de 25-30 ans. Dans les applications structurelles telles que les piquets de clôture, les mains courantes, les bornes et les colonnes de bâtiment, le tube en acier noir A500 Grade B est le choix standard. Sa limite d’élasticité, beaucoup plus élevée que celle de l’A53 (42 000 psi contre 24 000 psi), le rend plus adapté aux charges portantes. C’est aussi l’option la moins chère pour les applications sans confinement sous pression.

Foire aux questions

Les tubes de série 40 sont-ils en acier au carbone ?

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En général, oui. La série 40 désigne l’épaisseur de paroi, et non le matériau. Par défaut, les tubes de série 40 sont en acier à faible teneur en carbone (ASTM A53/A106), mais d’autres matériaux, comme l’acier inoxydable et le PVC, répondent également à cette norme.

Quels sont les problèmes courants des tubes en acier au carbone ?

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La corrosion, à l’extérieur comme à l’intérieur, est le principal problème. Des attaques galvaniques se produisent également aux raccordements avec des métaux différents. Les revêtements et la protection cathodique permettent de remédier à la plupart de ces problèmes.

Quelle charge un tube en acier de série 40 peut-il supporter ?

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Cela dépend surtout de la portée, des conditions d’appui et de l’orientation. À titre indicatif, un tube A53 Grade B de 1″ avec une portée de 4′ peut supporter une charge de 300 lb au milieu de la portée avant de subir une déformation permanente. Consultez les tableaux AISC pour obtenir les valeurs exactes.

Qu’est-ce qu’un tube en acier au carbone ?

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Un tube en acier au carbone contient de 0,05 % à 0,25 % de carbone et est fini à chaud ou soudé par résistance électrique. Pour les applications sous pression (chaudières, pipelines, tuyauterie de procédé), il respecte les spécifications ASTM A53 ou ASTM A106 ; pour les applications structurelles (mains courantes, bornes, colonnes), il respecte ASTM A500. Les séries vont de 5 à 160, la série 40 correspondant à l’épaisseur de stock la plus courante. Les tubes en acier au carbone peuvent être utilisés depuis les applications cryogéniques (A333 Grade 6) jusqu’à 425C, température à laquelle la graphitisation devient problématique.

Peut-on fileter un tube en acier au carbone de série 40 ?

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Oui, pour les tailles NPS 1/2″ à 4″, conformément à la norme ASME B1.20.1 (norme NPT). Au-delà de la taille nominale de 4″, les raccords soudés remplacent le filetage, car tailler des filets sur un diamètre extérieur plus grand retire trop de métal de la paroi et fait passer la pression nominale sous le seuil acceptable.

Quelle est la différence entre un tuyau en acier et un tube en acier ?

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Les deux conventions les plus courantes dans l’industrie sont les suivantes : 1. le tuyau est désigné par son diamètre nominal (NPS), avec des séries normalisées pour l’épaisseur de paroi ; 2. le tube est spécifié selon son diamètre extérieur réel, avec une épaisseur exprimée en calibre ou en pouces décimaux. Les tuyaux sont utilisés pour les applications fluidiques sous pression, tandis que les tubes conviennent aux charges structurelles, aux produits mécaniques complexes assemblés et aux échangeurs de chaleur, où la précision dimensionnelle compte davantage que la pression nominale maximale. En pratique, les filetages des tuyaux sont conformes aux normes NPT. Le terme « tube » désigne les raccordements obtenus, par exemple par raccord à compression, raccord évasé ou soudage orbital. Un produit acheté comme « tube de 4 pouces » est totalement différent d’un produit désigné comme « tuyau de 4 pouces » : le diamètre extérieur du tube est de 4.000″, tandis que celui du tuyau est de 4.500″ (124,1 mm).