Les joints d’étanchéité sont normalement fabriqués à partir d’un matériau plat, d’une feuille telle que le papier, caoutchouc, de silicone, de métal, de liège, de feutre, de néoprène, de caoutchouc nitrile, de fibre de verre, de polytétrafluoroéthylène (autrement appelé PTFE ou Téflon) ou d’un polymère plastique (tel que le polychlorotrifluoroéthylène).
L’une des propriétés les plus souhaitables d’un joint efficace dans les applications industrielles pour le matériau de joint en fibre comprimée est la capacité à résister à des charges de compression élevées. La plupart des applications industrielles de joints impliquent des boulons exerçant une compression bien dans la gamme de 14 MPa (2000 psi) ou plus. D’une manière générale, il existe plusieurs truismes qui permettent d’améliorer les performances des joints. L’un des plus éprouvés est le suivant : » Plus la charge de compression exercée sur le joint est importante, plus il durera longtemps « .
Il existe plusieurs façons de mesurer la capacité d’un matériau de joint à résister à une charge de compression. Le « test de compression à chaud » est probablement le plus accepté de ces tests. La plupart des fabricants de matériaux pour joints d’étanchéité fourniront ou publieront les résultats de ces tests.
Conception des jointsModification
Les joints existent dans de nombreuses conceptions différentes basées sur l’utilisation industrielle, le budget, le contact chimique et les paramètres physiques :
Joints en feuillesEdit
Lorsqu’une feuille de matériau a la forme d’un joint d’étanchéité « poinçonnée », il s’agit d’un joint d’étanchéité en feuille. Cela peut conduire à un joint grossier, rapide et bon marché. Autrefois, le matériau était de l’amiante comprimé, mais aujourd’hui, on utilise un matériau fibreux ou du graphite mat. Ces joints peuvent répondre à différentes exigences chimiques en fonction de l’inertie du matériau utilisé. La feuille de joint sans amiante est durable, composée de plusieurs matériaux et épaisse par nature. Les exemples de matériaux sont le caoutchouc minéral, le carbone ou le caoutchouc synthétique nitrile. Les applications utilisant des joints en feuille impliquent des acides, des produits chimiques corrosifs, de la vapeur ou des caustiques légers. La flexibilité et la bonne récupération permettent d’éviter les ruptures lors de l’installation d’un joint en feuille.
Joints en matériau solideModification
L’idée derrière le matériau solide est d’utiliser des métaux qui ne peuvent pas être découpés en feuilles mais qui restent bon marché à produire. Ces joints ont généralement un niveau de contrôle de qualité beaucoup plus élevé que les joints en feuilles et peuvent généralement résister à des températures et des pressions beaucoup plus élevées. Le principal inconvénient est qu’un métal massif doit être fortement comprimé pour affleurer la tête de la bride et éviter les fuites. Le choix du matériau est plus difficile ; comme les métaux sont principalement utilisés, la contamination du processus et l’oxydation sont des risques. Un autre inconvénient est que le métal utilisé doit être plus souple que la bride – afin de garantir que la bride ne se déforme pas et empêche ainsi l’étanchéité avec les futurs joints. Malgré cela, ces joints ont trouvé une niche dans l’industrie.
Joints enroulés en spiraleEdit
Les joints enroulés en spirale comprennent un mélange de matériau métallique et de matériau de remplissage. Généralement, le joint comporte un métal (normalement riche en carbone ou en acier inoxydable) enroulé vers l’extérieur en spirale circulaire (d’autres formes sont possibles) avec le matériau de remplissage (généralement un graphite flexible) enroulé de la même manière mais en commençant par le côté opposé. On obtient ainsi des couches alternées de matériau de remplissage et de métal. Le matériau de remplissage de ces joints fait office d’élément d’étanchéité, le métal fournissant un support structurel.
Ces joints se sont avérés fiables dans la plupart des applications et permettent des forces de serrage inférieures à celles des joints pleins, mais avec un coût plus élevé.
Joints à contrainte d’assise constanteEdit
Le joint à contrainte d’assise constante se compose de deux éléments ; une bague porteuse solide d’un matériau approprié, tel que l’acier inoxydable, et deux éléments d’étanchéité d’un certain matériau compressible installés dans deux canaux opposés, un canal de chaque côté de la bague porteuse. Les éléments d’étanchéité sont généralement constitués d’un matériau (graphite expansé, polytétrafluoroéthylène (PTFE) expansé, vermiculite, etc.) adapté au fluide de traitement et à l’application.
Les joints à contrainte d’assise constante tirent leur nom du fait que le profil de l’anneau porteur tient compte de la rotation de la bride (déviation sous la précharge du boulon). Avec tous les autres joints conventionnels, lorsque les fixations de la bride sont serrées, la bride dévie radialement sous la charge, ce qui entraîne la plus grande compression du joint, et la plus forte contrainte du joint, au niveau du bord extérieur du joint.
Puisque la bague porteuse utilisée dans les joints à contrainte d’assise constante tient compte de cette déviation lors de la création de la bague porteuse pour une taille de bride, une classe de pression et un matériau donnés, le profil de la bague porteuse peut être ajusté pour permettre à la contrainte d’assise du joint d’être radialement uniforme sur toute la zone d’étanchéité. De plus, étant donné que les éléments d’étanchéité sont entièrement confinés par les faces de la bride dans des canaux opposés sur la bague de support, toute force de compression en service agissant sur le joint est transmise par la bague de support et évite toute compression supplémentaire des éléments d’étanchéité, maintenant ainsi une contrainte d’assise du joint « constante » en service. Ainsi, le joint est immunisé contre les modes de défaillance courants des joints qui incluent la relaxation par fluage, les vibrations élevées du système ou les cycles thermiques du système.
Le concept fondamental qui sous-tend l’amélioration de l’étanchéité des joints à contrainte d’assise constante est que (i) si les surfaces d’étanchéité de la bride sont capables d’atteindre une étanchéité, (ii) les éléments d’étanchéité sont compatibles avec le fluide de traitement et l’application, et (iii) la contrainte d’assise suffisante du joint est atteinte lors de l’installation nécessaire pour affecter une étanchéité, alors la possibilité que le joint fuit en service est fortement réduite ou complètement éliminée.
Joints à double enveloppeEdit
Les joints à double enveloppe sont une autre combinaison de matériau de remplissage et de matériaux métalliques. Dans cette application, un tube dont les extrémités ressemblent à un « C » est fabriqué dans le métal avec une pièce supplémentaire fabriquée pour s’adapter à l’intérieur du « C », rendant le tube plus épais aux points de rencontre. Le produit de remplissage est pompé entre la coque et la pièce. Lorsqu’il est utilisé, le joint comprimé présente une plus grande quantité de métal aux deux extrémités où le contact est établi (en raison de l’interaction coquille/pièce) et ces deux endroits supportent la charge de l’étanchéité du processus. Puisque tout ce qui est nécessaire est une coquille et une pièce, ces joints peuvent être fabriqués à partir de presque n’importe quel matériau qui peut être transformé en feuille et un remplissage peut ensuite être inséré.
Joints KammprofileEdit
Les joints Kammprofile (parfois orthographiés Camprofile) sont utilisés dans de nombreux joints plus anciens car ils ont à la fois une nature flexible et des performances fiables. Les Kammprofiles fonctionnent en ayant un noyau ondulé solide avec une couche de couverture flexible. Cette disposition permet une compression très élevée et un joint extrêmement étanche le long des crêtes du joint. Étant donné qu’en général, c’est le graphite qui se rompt plutôt que le noyau métallique, le Kammprofile peut être réparé lors d’une inactivité ultérieure. Le Kammprofile a un coût d’investissement élevé pour la plupart des applications, mais cela est compensé par une longue durée de vie et une fiabilité accrue.
Joints en arête de poissonEdit
Les joints en arête de poisson sont des remplacements directs des joints Kammprofile et Spiralwound. Ils sont entièrement fabriqués par des machines CNC à partir de matériaux similaires, mais la conception des joints a éliminé les défauts inhérents. Les joints en arête de poisson ne se déroulent pas en stockage ou dans l’usine. Les bords arrondis n’endommagent pas les brides. L’ajout d’une « étape d’arrêt » empêche les joints en arête de poisson d’être trop comprimés/écrasés, ce qui est souvent causé par les techniques de couple à chaud au démarrage de l’usine. Les os du joint restent ductiles et s’adaptent aux cycles thermiques et aux pics de pression du système, ce qui donne un joint de bride durable et fiable qui surpasse considérablement tous les autres joints de cette nature.
Joint de brideEdit
Un joint à bride est un type de joint fabriqué pour s’adapter entre deux sections de tuyau qui sont évasées pour offrir une plus grande surface.
Les joints de brides existent dans une variété de tailles et sont catégorisés par leur diamètre intérieur et leur diamètre extérieur.
Il existe de nombreuses normes en matière de joints pour brides de tuyaux. Les joints pour les brides peuvent être divisés en 4 catégories principales différentes :
- Joints en feuille
- Joints en métal ondulé
- Joints en anneau
- Joints enroulés en spirale
Les joints en feuille sont simples, ils sont coupés à la taille soit avec des trous de boulons ou sans trous pour des tailles standard avec différentes épaisseurs et matériaux adaptés aux médias et à la pression de température du pipeline.
Les joints annulaires sont également connus sous le nom de RTJ. Ils sont principalement utilisés dans les oléoducs et gazoducs offshore et sont conçus pour travailler sous une pression extrêmement élevée. Ce sont des anneaux solides en métal de différentes sections transversales comme ovale, rond, octogonal, etc. Parfois, ils viennent avec un trou au centre pour la pression .
Les joints enroulés en spirale sont également utilisés dans les pipelines à haute pression et sont fabriqués avec des anneaux extérieurs et intérieurs en acier inoxydable et un centre rempli de ruban en acier inoxydable enroulé en spirale avec du graphite et du PTFE, formé en forme de V. La pression interne agit sur les faces du V, forçant le joint à sceller contre les faces de la bride. La plupart des applications de joints enroulés en spirale utilisent deux épaisseurs de joints standard : 1/8 pouce et 3/16 pouce. Pour les joints d’une épaisseur de 1/8 pouce, il est recommandé de comprimer jusqu’à une épaisseur de 0,100 pouce. Pour les 3/16 pouces, il faut comprimer jusqu’à une épaisseur de 0,13 pouce.
Joint de coupe soupleEdit
Le joint souple est un terme qui fait référence à un joint qui peut facilement se rétracter même lorsque la charge du boulon est faible. Les joints souples sont utilisés dans des applications telles que les échangeurs de chaleur, les compresseurs, les joints de vannes à chapeau et les brides de tuyaux.
Joint de type annulaire (joint RTJ)Edit
Le joint annulaire (joint RTJ) est un joint à haute intégrité, haute température et haute pression pour des applications dans l’industrie pétrolière, le forage pétrolier, les raccordements d’appareils sous pression, les tuyaux, les vannes et plus encore.
Le mouvement de la garniture annulaire (RTJ) peut être décrit comme un écoulement irrégulier dans la rainure de la bride d’étanchéité déformée en raison de la charge de compression axiale. Le joint coloré (joint RTJ) a une petite surface de charge, ce qui entraîne une grande pression superficielle entre la surface d’étanchéité et la rainure, les propriétés d’entretien sont médiocres et ne conviennent pas à la réutilisation.