Tableau des tailles de clé : vis métriques (M6–M100) et vis en pouces (¼″–4″)

Métrique : cote sur plats & pas

Sur plats = cote entre les faces de clé. La colonne « ancien » n’est indiquée que lorsque l’ancienne valeur DIN 931 diffère de la valeur ISO actuelle — sur les installations anciennes, vérifiez les deux. La colonne des pas fins donne les pas courants selon ISO 261 / DIN 13, du plus gros au plus fin ; les valeurs entre parenthèses sont à éviter autant que possible selon l’ISO 261, et des pas encore plus fins sont normalisés mais inhabituels en installations industrielles.

« Sur plats écrou de bride » désigne l’écrou heavy hex métrique selon ASME B18.2.4.6M (matériaux A194M/A563M), tel qu’il équipe les brides ASME boulonnées en métrique. Dans chaque taille, il se situe exactement un cran plus haut dans la série ISO des cotes sur plats que l’écrou normal — M20 prend donc 34 au lieu de 30, M64 prend 100 au lieu de 95. Seules les tailles préférentielles de la norme sont reprises (M12–M100) ; « — » signifie : non répertorié dans B18.2.4.6M.

* Les tailles supérieures à M64 sortent du domaine d’application des normes DIN EN ISO 4014/4017/4032. Les cotes sur plats suivent la série de l’ISO 272 ou de la DIN 934 (écrous) ; sur la grosse boulonnerie, les cotes de tête sont parfois définies au plan — à vérifier avant la planification de l’outillage.

Pourquoi la règle pratique « taille de clé = 1,5 × M » fonctionne presque toujours

Pour estimer la taille de clé d’une vis métrique sur site, on multiplie le diamètre du filetage par 1,5. Entre M12 et M24, ce n’est pas une approximation mais exactement la valeur normalisée : M12 → 18, M14 → 21, M16 → 24, M18 → 27, M20 → 30, M24 → 36 mm. La raison est mécanique : le couple de serrage nécessaire croît à peu près comme le cube du diamètre (précharge ~ d², bras de levier ~ d) — et la capacité de charge du six pans sur ses plats croît de la même manière. Le rapport cote sur plats / diamètre doit donc rester quasi constant ; l’ISO 272 l’a fixé aux alentours de 1,5 et a arrondi les valeurs sur une série volontairement courte de tailles de clé, afin qu’un jeu de douilles restreint couvre toute la plage.

Ce rapport n’est constant qu’au milieu de la plage. En dessous de M12 il est plus élevé (M6 : 1,67 · M8 : 1,63 · M10 : 1,60), entre M27 et M52 il monte légèrement jusqu’à 1,56 (M45/M48 : 70/75 mm au lieu de 67,5/72) et à partir de M64 il descend sous 1,5 — à M85 il n’est plus que de 1,41 (120 mm au lieu de 127,5). Pour la grosse boulonnerie, la règle donne donc des valeurs trop grandes. Comme estimation elle reste utilisable sur toute la plage ; comme base de commande, non.

L’exception réelle la plus connue est M22 : 1,5 × 22 = 33 mm — une taille de clé qui n’existe même pas dans la série ISO. La valeur normalisée est 34 mm. M22 est aussi la seule taille dont la cote sur plats a été relevée lors du changement de norme. Également imparfaits : M30 (46 au lieu de 45), M36 (55 au lieu de 54) et M6/M8/M10, où la règle donne 1 mm de moins.

Si la règle induit en erreur sur les installations existantes, c’est à cause de ce changement de norme : en février 1992, les normes DIN 931-1/DIN 933 ont été remplacées par DIN EN 24014/24017 (aujourd’hui DIN EN ISO 4014/4017, cotes sur plats selon ISO 272:1982). Quatre tailles ont changé : M10 17 → 16, M12 19 → 18, M14 22 → 21 et M22 32 → 34 mm. Les installations anciennes sont donc mixtes — sur une installation des années 1980, un M12 demande la douille de 19 et non celle de 18. Un seul sens est critique : une douille trop petite ne s’engage pas sur la tête, tandis qu’une douille trop grande (34 sur un ancien M22 de 32 mm) paraît en place mais arrondit les angles sous couple hydraulique — l’assemblage ne peut plus alors être ouvert qu’au fendeur d’écrous.

Le troisième écart est voulu — et il concerne précisément les assemblages qui comptent en installations industrielles. Trois séries sont volontairement plus grandes : les garnitures HR de la construction métallique selon EN 14399-4/-6 (anciennement DIN 6914/6915) avec M20 → 32, M22 → 36, M24 → 41 mm (environ 1,6 × M) ; l’écrou heavy hex métrique selon ASME B18.2.4.6M, systématiquement un cran ISO plus haut (colonne « Sur plats écrou de bride ») ; et les écrous pour vis à tige amincie selon DIN 2510-5 forme NF — la boulonnerie de brides haute température classique — où, jusqu’à M20, des cotes sur plats plus grandes s’appliquent en raison de la surface d’appui nécessaire (M12 → 22, M16 → 27, M20 → 32 mm), avant de revenir aux valeurs ISO à partir de M24. En revanche, les normes de brides proprement dites, comme EN 1515-1/-4 (brides PN) ou EN 1092-1, ne prescrivent pas de cotes sur plats propres ; elles sélectionnent seulement des normes de vis et d’écrous, d’où découle la cote sur plats.

Comme les clés dynamométriques hydrauliques et les cassettes suivent la cote sur plats et non le filetage, la règle des 1,5 conduit directement à la mauvaise cassette sur toutes ces séries. En pratique : 1,5 × M suffit pour ouvrir le bon tiroir ; avant de poser un outil hydraulique, la cote sur plats est mesurée — systématiquement pour M22, pour M10/M12/M14 sur installations anciennes, pour les assemblages HR, heavy hex et à tige amincie, et au-delà de M64.

Pouces : tailles de clé pour vis impériales (UNC / 8-UN, ¼″–4″)

Dans la pétrochimie, dans les installations conçues selon l’ASME et sur les équipements américains ou britanniques, les assemblages à brides sont en pouces. La règle des 1,5 y est pratiquement le principe de conception : à partir de ½″, la cote sur plats d’une vis à tête hexagonale selon ASME B18.2.1 vaut exactement 1,5 × le diamètre nominal — sans exception jusqu’à 4″ (⅜″ tombe juste par hasard ; ¼″, 5⁄16″ et 7⁄16″ s’en écartent). La version heavy hex courante en brides (ASME B18.2.2, p. ex. écrous ASTM A194 Gr. 2H sur goujons A193 B7) se situe exactement ⅛″ au-dessus.

La colonne 8-UN correspond à la boulonnerie de brides : les goujons pour brides ASME B16.5 (ASTM A193 B7/B8, A320) sont filetés à 8 filets par pouce sur toute leur longueur à partir de 1″, et non en UNC — un goujon de 4″ est donc un 4″-8UN et non un 4″-4UNC. Cela ne change pas la cote sur plats : 6″ sur le six pans, 6⅛″ sur l’écrou heavy hex. En brides, le heavy hex est utilisé à partir de ½″ ; en dessous, on emploie la série six pans normale.

Ce que cela implique pour les douilles, les cassettes et les tendeurs

En boulonnage contrôlé, le choix de l’outil suit la cote sur plats, pas le filetage. La clé dynamométrique hydraulique à carré d’entraînement (couramment ¾″ à 2½″) reçoit des douilles à chocs : un même corps couvre de nombreuses tailles, seule la douille change — et elle se choisit sur la cote sur plats. La clé à profil bas, ou à cassette, destinée aux espaces réduits fonctionne au contraire avec des cassettes annulaires, et là chaque cote sur plats a sa propre cassette. C’est précisément pour cela que les écarts des tableaux ci-dessus se répercutent directement sur la liste d’outillage : un assemblage M24 demande la cassette de 36 mm avec un écrou ISO normal, mais celle de 41 mm avec une garniture HR ou un écrou de bride heavy hex métrique. Et qui planifie avec 1,5 × M n’aura même pas le 34 mm pour M22 dans son jeu.

Avec la tension hydraulique des boulons, c’est l’inverse : c’est le filetage qui compte. Le tendeur (« tensioner ») est un outil hydraulique de mise en tension des boulons, autrement dit un outil de précharge. Il se compose d’un corps de pression (vérin hydraulique), d’un pont (bridge), d’un tirant (puller/insert) et d’un entraîneur d’écrou (nut driver) ; pour changer de taille de boulon, on ne change pas le corps de pression mais le kit d’adaptation composé du tirant, du pont et de l’entraîneur. Le tirant se visse sur l’extrémité filetée libre et doit donc correspondre exactement — diamètre et pas. Pour la boulonnerie de brides en pouces, cela signifie que le tirant (puller/insert) suit la série de filetage des boulons : UNC jusqu’à 1″ et la série 8-UN à partir de 1 1/8″. Les kits d’adaptation pour brides ASME B16.5 sont donc en règle générale en 8-UN — un goujon de 4″ est un 4″-8UN et non un 4″-4UNC. Sur les assemblages métriques, il s’agit du pas gros, mais souvent du pas fin sur les gros goujons : un tirant M100 × 6 ne se visse pas sur un boulon M100 × 4. C’est la raison pour laquelle le pas fin figure dans le tableau ci-dessus.

Deux autres cotes déterminent si la mise en tension est possible. D’abord la longueur de filet libre au-dessus de l’écrou : le tirant a besoin de filet pour prendre, et il faut environ un diamètre de boulon au-dessus de la face de l’écrou — au serrage au couple, deux filets suffisent. Faire passer un assemblage du serrage au couple à la mise en tension impose donc de commander les goujons environ un diamètre plus longs ; cela ne se rattrape pas après coup. Ensuite l’entraîneur d’écrou : il prend l’écrou sur ses plats et doit donc correspondre à la cote sur plats. Un tendeur demande par conséquent les deux données — le filetage pour le tirant, la cote sur plats pour l’entraîneur. S’y ajoutent la hauteur disponible au-dessus de l’écrou et l’entraxe des trous de la bride : sur un cercle de perçage serré, tous les assemblages ne sont pas accessibles avec l’outillage standard, et l’on travaille alors avec des adaptateurs spéciaux ou en deux passes, un boulon sur deux.

Pourquoi il n’existe pas de tableau universel des couples de serrage

Le couple de serrage ne se lit pas à partir de la seule taille de vis. Il dépend de la classe de résistance (p. ex. 8.8, 10.9, B7), du frottement et de la lubrification (coefficient de frottement µ) et de la précharge requise — en serrage au couple, jusqu’à ~90 % du couple est perdu en frottement. Pour les assemblages à brides sous pression, le couple ou la précharge est donc calculé par assemblage (EN 1591-1, ASME PCC-1) et documenté.

Plus précise que le serrage au couple, la tension hydraulique des boulons (bolt tensioning, allongement axial du boulon) : dispersion de la précharge typiquement ±5–10 % au lieu de ±25–30 %. Des valeurs réelles de projets HSOS donnent l’ordre de grandeur : bride de capacité avec boulons 1¾″ → 4 800 Nm ; préchauffeur HP avec M72 → 10 200 Nm.

FAQ : méthodes, outillage et boulons