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 Bulletins techniques
février 2010

Plomberie 101 : Comment démystifier l'application des normes reliées à l'utilisation des pièces de laiton

Par Isabelle Murray ing., M.Sc.A., métallurgiste, Directrice adjointe, Montréal, Frédéric Bourgeois ing., M. Sc. A., métallurgiste,

De nos jours, les pièces de laiton font couramment partie intégrante de systèmes ou d'applications commerciales, industrielles et résidentielles. Elles se retrouvent, en effet, dans des systèmes de plomberie impliquant l'eau, le gaz ou le mazout. Parmi ces systèmes, des bris affectent fréquemment diverses pièces de laiton intégrées à des réseaux de plomberie sous eau.

Pourtant, la fabrication de ces pièces doit rigoureusement respecter divers critères provenant notamment de normes nationales et internationales. Malgré tout, nous relevons une recrudescence des défaillances de pièces de laiton exposées à l'eau.

Pour mieux cerner le problème, nous présenterons un résumé de l'ensemble des normes s'appliquant à des pièces couramment utilisées en plomberie. Par la suite, nous relèverons les principaux critères de normes s'appliquant aux catégories de pièces, soit les valves et les raccords de tuyauterie de plastique. Ensuite, nous qualifierons la nature de l'ensemble des bris présentés en relation avec des critères tirés de normes. Finalement, nous démontrerons la possibilité de confusion émanant de l'interprétation d'éléments tirés de ces normes.

Revue des normes

Figure 1 : Raccord de type PEX

Plusieurs dommages par l'eau découlent de défaillance de valves de laiton à tournant sphérique, communément nommées " ball valve ". De manière générale, il est possible d'identifier sur ces valves l'inscription " WOG ", qui est l'acronyme pour " Water, Oil, Gaz ". Pour plusieurs intervenants en plomberie, cette inscription indique une utilisation possible dans des installations au gaz, à l'eau et au mazout.

Or, la signification technique de ces trois lettres indique qu'une pièce peut supporter une pression interne instantanée, appliquée par de l'eau, du gaz ou du mazout. Elle ne fait, en aucun cas, référence à la tenue à long terme de valves exposées à un de ces trois milieux.

Diverses informations obtenues de manufacturiers avancent que la CSA (Canadian Standard Association) règlementerait l'utilisation de cet acronyme. Sur ce même type de valve, deux autres inscriptions y figurent, soit " CGA 3.16 " et " ASME B16.33 ". Ces inscriptions font référence à deux normes applicables uniquement à des valves destinées pour des systèmes au gaz, alors que ces pièces se retrouvent fréquemment en plomberie sous eau.

La norme CSA B3.16 (2003) définit le type et la nature du matériau devant être utilisé pour la fabrication desdites valves, dont notamment la fonte, l'acier et le bronze. Dans ce dernier cas, la composition spécifiée indique uniquement la teneur minimale en cuivre, soit 59 %. Or, il est important de mentionner que la teneur minimale en cuivre typiquement retrouvée chez les bronzes est de 88 %. Ainsi, l'énoncé de la norme est imprécis et la teneur spécifiée fait plutôt référence à des laitons, alliages constitués principalement de cuivre et de zinc. Il existe donc, dans cette norme, une confusion entre le type de matériau pouvant être utilisé et sa composition.

La norme ASME B16.33 (2002) est plus précise quant aux matériaux qui doivent constituer les valves. Cette norme traite aussi, tout comme la norme CSA, d'acier et de fonte, mais est, contrairement au document émis par la CSA, très claire quant à l'utilisation de laiton. À cet effet, la norme ASME permet la fabrication de valves à partir d'alliages de laiton coulé et des alliages forgés. À l'exception d'un seul de ces alliages, l'ensemble des autres laitons comporte une teneur en zinc de plus de 30 %.

Figure 2 : Valve à tournant sphérique

Quant aux raccords de plomberie de type PEX, ceux-ci comportent des inscriptions faisant référence à la norme ASTM F1807. Bien que cette indication ne figure pas sur les raccords, ce type de pièce relève de la norme B137 de la CSA. Cette norme s'applique notamment aux systèmes de plomberie commerciaux et résidentiels d'eau potable. Contrairement à la norme CSA 3.16, le type d'alliage pour la fabrication de ces pièces est clairement spécifié. De ce fait, des laitons (alliages cuivre-zinc), dont la teneur en zinc dépasse les 30 %, sont permis.

D'autres matériaux peuvent également être employés. Ils doivent cependant avoir une résistance en corrosion qui respecte l'article 6.1.1 de la norme CSA B125. Cet article traite essentiellement d'essais de résistance à la corrosion à court terme.

Étude de défaillance

Nos examens métallurgiques de valves et de raccords de type PEX ont démontré que plusieurs d'entre eux avaient été fabriqués en laiton dont la teneur en zinc était supérieure ou égale à 30 %. Ainsi, dans le cas des valves, elles ne répondaient pas aux exigences de la norme CSA 3.16 quant à la nature du matériau utilisé, c'est-à-dire du bronze. Or, ces valves portaient les inscriptions " CGA 3.16 ", " WOG ", ainsi que le logo " CSA ". Elles répondraient toutefois à la norme ASME B16.33, relativement à la composition.

Il ressort, à la lecture des normes CSA et ASME, et plus précisément du passage traitant des matériaux, une ambigüité notable en ce qui concerne la nature des matériaux permis. En fait, bien que le laiton ne soit pas décrit comme un matériau permis par la CSA, celui-ci est toutefois cité à la fin de la section, sans introduction, ni précision quant à ses constituants et leurs proportions. À l'opposé, la norme ASME permet clairement l'utilisation de laiton et précise même certains alliages. Or, des valves de laiton portent à la fois les inscriptions CSA 3.16 et ASME B16.33.

En ce qui concerne le bris de raccords de type PEX et de valves, la majorité des études métallurgiques de défaillance révèlent que la rupture découle de la composition des pièces, laquelle est mal adaptée pour une application impliquant l'eau potable. Les normes traitent en effet de pièces à forte teneur en zinc (plus de 30 %). Cependant, l'utilisation à long terme de ce type de pièces est découragée et non recommandée par la littérature et par plusieurs associations reconnues. D'ailleurs, les résultats de nos examens métallurgiques ont révélé que la teneur élevée en zinc des laitons jouait un rôle primordial dans le bris de telles pièces. Précisons qu'il est normalement indiqué d'utiliser des laitons dont la teneur en zinc est inférieure à 15 % pour des applications en milieu sous eau.

En résumé, bien qu'une pièce de laiton, comme une valve ou un raccord, réponde aux exigences générales des normes CSA et ASME appropriées, son bon fonctionnement dans un système d'eau potable n'est pas assuré et, par conséquent, sa défaillance prématurée peut se produire. Il peut aussi être ardu et complexe de réaliser de façon adéquate un système de plomberie, de sorte que celui-ci puisse se comporter de manière fiable à long terme en se basant uniquement sur ces normes.