Des pipelines haute pression des raffineries aux équipements aérospatiaux de précision, les joints servent de composants d'étanchéité essentiels dont la performance a un impact direct sur la sécurité et l'efficacité du système.La pression est l'un des principaux facteurs influençant les performances des jointsCet article explore tous les aspects de la pression des joints pour fournir une connaissance complète de la sélection, de l'application et de l'analyse des défaillances.
Qu'il s'agisse de joints souples plats, de joints métalliques en spirale ou de joints à anneaux, tous nécessitent une pression spécifique pour former des joints fiables.les joints remplissent les irrégularités microscopiques entre les surfaces d'accouplementL'intensité de la pression appliquée détermine directement l'efficacité du scellage.
Plusieurs facteurs influent sur les performances de pression des joints:
- Température de fonctionnement:Les changements thermiques modifient les propriétés du matériau, ce qui affecte sa capacité à supporter la pression.alors que les basses températures peuvent rendre les joints fragiles et moins conformes.
- Fabrication de brides:La précision de l'usinage, la finition de la surface et le parallélisme influencent la répartition de la pression.
- Pression interne:La pression des supports du système remet directement en question la capacité d'étanchéité du joint, ce qui oblige les matériaux à maintenir leur intégrité sous contrainte continue.
- Environnement extérieur:Les agents corrosifs, le cycle thermique et les vibrations mécaniques ont tous un impact sur les performances à long terme, ce qui rend nécessaire la résistance du matériau aux facteurs environnementaux.
La norme ASME (Société américaine des ingénieurs en mécanique) définit sept classes de pression: 150, 300, 400, 600, 900, 1500 et 2500.Des valeurs plus élevées indiquent une plus grande capacité de pression grâce à une plus grande masse métallique dans la construction de la brideLes catégories peuvent être indiquées comme 150 lb, 150 lb, 150# ou classe 150 de façon interchangeable.
Les joints sont conçus pour correspondre à ces classifications, avec des joints de classe 150 conçus pour les pressions correspondantes de la bride.La capacité de pression finale dépend des propriétés du matériau et des températures de fonctionnement.
Des valeurs de pression plus élevées correspondent généralement à des seuils de température maximale plus bas, tandis qu'une pression réduite permet un fonctionnement à température élevée.Une bonne sélection des joints nécessite une prise en compte simultanée de la conception de la bride, boulonnage et matériaux structurels.
Les joints sont fixés par des boulons à bride, soit en forme de face entière (boulons de couverture) soit en forme d'anneau (cercle à l'intérieur du boulon).
- Séparation de la bride par pression interne
- Forces latérales tentant d'extruder les joints des joints
La pression de compression doit dépasser la pression interne d'un multiplicateur dépendant du matériau pour assurer l'intégrité de l'étanchéité.
La sélection des matériaux prend en considération trois facteurs principaux: résistance à la température, compatibilité chimique et capacité de pression.les variations opérationnelles affectent les performances:
- Détente du stress:La dégradation des matériaux par vieillissement, fragilité ou ramollissement réduit le maintien de la pression.
- Considérations relatives à l'épaisseur:Les matériaux plus minces fonctionnent généralement mieux sous pression en réduisant l'exposition de la surface, bien qu'une épaisseur suffisante doive rester pour s'adapter aux imperfections de la bride.
- Qualité de la bride:Les finitions de surface usinées doivent équilibrer la douceur de l'étanchéité avec la texture nécessaire à la rétention du joint.
- Résistance à la traction:La résistance indépendante du matériau n'est pas nécessairement corrélée avec les performances d'étanchéité.
- Perméabilité:La solution pratique est d'équilibrer l'efficacité du joint avec la facilité d'entretien, permettant le démontage pour le service contrairement aux joints soudés.
L'établissement d'une compression adéquate implique:
- Dépassement des seuils de contrainte minimaux spécifiques au matériau
- Comptabilisation de l'étanchéité au gaz nécessitant des contraintes plus élevées que pour les applications liquides
- Considérant les joints métalliques nécessitant une plus grande compression que les types flexibles
- Effectuer des essais de fermeture à température ambiante (ROTT) pour vérifier l'étanchéité initiale
- Comptabilisation du relâchement de la charge des boulons (jusqu'à 50% de perte) pendant le cycle thermique
Une compression excessive oblige les joints flexibles à s'extruder des joints, ce qui nécessite des mises à niveau de matériaux pour des problèmes récurrents.
Environnements sous vide:Des matériaux plus doux comme le caoutchouc naturel, le caoutchouc butyle ou le polyuréthane excellent dans l'étanchéité à basse pression grâce à une meilleure conformité.
Performance à haute pression:Les capacités de pression maximales varient considérablement selon le matériau:
| Matériau des joints | Pression maximale |
|---|---|
| Les produits de la catégorie 1 peuvent être utilisés pour les produits de la catégorie 1 ou 2. | 150 psi |
| Fabrication à partir de fibres non d'amiante | 750 ‰ 1500 psi (50 ‰ 100 bar) |
| D'acier inoxydable | 2500 psi (172 bar) |
| Graphite comprimé √ inserts en acier inoxydable dentelé | 2800 psi et plus (193 bar) |
| PTFE | 800 psi (55 bar) |
| PTFE élargi | Pour les appareils à commande numérique |
| Mica (rigide à haute température) | 2030 psi (290 bar) |
Les normes ASME B16.5 et B16.34 représentent les normes prédominantes pour la géométrie des brides dans les applications pétrolières, gazières et minières, couvrant les valeurs de pression et de température, les matériaux, les dimensions et les essais.Les systèmes européens utilisent les valeurs PN (numéro de pression) et les normes BS4504, où les valeurs PN sont des valeurs de pression de barre approximatives sans relations proportionnelles entre les classes.
