Causes courantes de défaillance du joint de pompe

Pompe rupture du joint Il s'agit de l'un des problèmes les plus fréquents dans les systèmes de pompage industriels, entraînant des temps d'arrêt et des réparations coûteux. Comprendre les causes de défaillance des joints permet de prévenir ces problèmes et d'assurer le bon fonctionnement de vos équipements.

Causes mécaniques

Les problèmes mécaniques sont responsables de près de 40% des défaillances de joints. Ces problèmes sont généralement dus à une mauvaise installation ou à l'usure de l'équipement.

Désalignement et erreurs d'installation

Le désalignement de l'arbre provoque 15-20% de garniture mécanique Défaillances des pompes. Lorsque l'arbre de la pompe n'est pas aligné correctement avec l'arbre du moteur, cela crée des irrégularités. pression sur le joint visages.

Ce désalignement force le joint à fléchir à chaque rotation. Au fil du temps, cette flexion constante abîme le matériau du joint et provoque des fuites.

Les erreurs d'installation sont tout aussi dommageables. Les erreurs courantes incluent l'utilisation d'outils inadaptés, l'application d'une pression inégale lors de l'installation ou la contamination du faces d'étanchéité avec de la saleté ou de l'huile provenant des doigts.

Roulements/arbres usés et vibrations

Des roulements usés provoquent des mouvements excessifs de l'arbre, ce qui endommage les joints après 500 à 1 000 heures de fonctionnement. Lorsque les roulements s'usent, l'arbre oscille au lieu de tourner correctement.

Ce vacillement crée des espaces entre les faces du joint, ce qui permet au fluide de s'échapper et aux contaminants de pénétrer dans la zone d'étanchéité.

Des niveaux de vibrations supérieurs à 0,3 pouce par seconde indiquent généralement des problèmes de roulement. Une surveillance régulière des vibrations permet de détecter ces problèmes avant qu'ils n'endommagent vos joints.

Contrainte thermomécanique (contrôle thermique)

Les fissures thermiques se manifestent par de petites fissures sur la surface du joint, ressemblant à une toile d'araignée. Elles se produisent lorsque la surface du joint subit des variations rapides de température de 10 °C ou plus.

La dilatation et la contraction constantes dues aux variations de température créent des fractures de contrainte. Ces fractures s'agrandissent à chaque cycle thermique jusqu'à la rupture complète du joint.

Causes opérationnelles

La façon dont vous utilisez votre pompe a un impact direct vie de phoqueDes erreurs de manipulation peuvent détruire un nouveau joint en quelques minutes ou l’endommager lentement au fil des mois.

Fonctionnement à sec / Perte de lubrification

Faire fonctionner une pompe à sec détruit les garnitures mécaniques en moins de 30 secondes. Un mince film de liquide doit être placé entre les faces des garnitures pour éviter tout contact direct.

Sans ce film liquide, les surfaces frottent l'une contre l'autre et génèrent une chaleur extrême. Les températures peuvent atteindre 450 °C en quelques secondes, faisant fondre ou fissurer le matériau. matériaux d'étanchéité.

Les pertes de lubrification surviennent souvent lorsque les réservoirs sont vides ou lorsque des bouchons de vapeur se forment dans la conduite d'aspiration. L'installation de contacteurs de niveau bas et d'une ventilation adéquate permet d'éviter la plupart des incidents de fonctionnement à sec.

Cavitation et vaporisation

La cavitation se produit lorsque la pression d'aspiration de la pompe chute en dessous de la pression de vapeur du liquide. Cela crée de minuscules bulles qui éclatent violemment près des surfaces d'étanchéité.

Chaque éclatement de bulle crée un coup de marteau microscopique. Des milliers de ces impacts par seconde érodent le matériau de la face du joint comme un sablage.

La vaporisation se produit lorsque le liquide se transforme en vapeur à l'interface du joint. Cette vapeur empêche une lubrification adéquate et provoque les mêmes dommages liés au fonctionnement à sec que ceux mentionnés précédemment.

Pics de pression et chocs hydrauliques

Les pics de pression dépassant 150% de la pression de fonctionnement normale peuvent endommager instantanément les joints. Ces pics se produisent souvent lorsque les vannes se ferment trop rapidement ou lorsque les pompes démarrent alors que les vannes de refoulement sont fermées.

Choc hydraulique (coup de bélier) crée des ondes de pression qui s'abattent sur les surfaces d'étanchéité. Un seul choc violent peut fissurer les surfaces d'étanchéité ou faire éclater les élastomères.

L'installation de soupapes de surpression et l'utilisation de moteurs à démarrage progressif réduisent ces risques de surpression. Un fonctionnement correct des soupapes prévient également la plupart des chocs hydrauliques.

Fonctionnement en dehors des limites de conception

Chaque garniture mécanique a des limites de pression, de température et de vitesse spécifiques. Un fonctionnement au-delà de ces limites réduit considérablement sa durée de vie.

Utiliser un joint homologué pour 150 psi à 200 psi réduit sa durée de vie de 75%. De même, dépasser les limites de température de seulement 25 °F peut réduire la durée de vie du joint de moitié.

Vérifiez toujours que vos conditions d'utilisation correspondent aux spécifications de conception du joint. Lorsque les conditions de processus changent, vous pourriez avoir besoin de matériaux ou de conceptions de joints différents.

Causes environnementales

L'environnement de votre pompe affecte autant les performances des joints que son utilisation. Des facteurs externes peuvent attaquer les matériaux des joints ou perturber leur bon fonctionnement.

Contamination par les solides

Des particules solides aussi petites que 10 microns peuvent endommager les surfaces d'étanchéité. Ces particules s'infiltrent entre les surfaces d'étanchéité et agissent comme un produit abrasif.

Les fluides sableux ou granuleux posent évidemment problème. Cependant, même des fluides d'apparence propre peuvent contenir des particules nocives provenant du tartre, de la rouille ou de la contamination des procédés.

L’installation d’une filtration appropriée élimine la plupart des particules nocives. Systèmes de chasse d'eau qui continuellement nettoyer le joint La zone prolonge également la durée de vie des joints dans les services contaminés.

Attaque corrosive / chimique

Une attaque chimique détruit les matériaux d'étanchéité au niveau moléculaire. Un matériau inadapté, associé à un produit chimique inapproprié, peut provoquer une défaillance en quelques heures au lieu de plusieurs années.

Les élastomères gonflent, durcissent ou se dissolvent lorsqu'ils sont exposés à des produits chimiques incompatibles. Les composants métalliques se piquent, se fissurent ou s'érodent en cas de corrosion.

Vérifiez toujours la compatibilité chimique avant de choisir les matériaux d'étanchéité. En cas de doute, consultez les tableaux de compatibilité ou effectuez des tests d'immersion.

Températures extrêmes

Des températures inférieures à -20 °F rendent les élastomères cassants et sujets aux fissures. À l'inverse, des températures supérieures à 200 °C dégradent la plupart des matériaux d'étanchéité.

Les variations rapides de température causent encore plus de dégâts que les températures extrêmes constantes. Une variation de température de 38 °C peut fissurer les surfaces d'étanchéité dures par choc thermique.

L'utilisation de matériaux adaptés à la température et l'évitement des variations brusques de température préviennent la plupart des défaillances thermiques. Les échangeurs de chaleur ou les systèmes de refroidissement par rinçage sont utiles dans les applications à températures extrêmes.

Vibrations et chocs externes

Les équipements à proximité peuvent transmettre des vibrations à votre pompe via la tuyauterie et les fondations. Ces vibrations externes s'ajoutent aux vibrations existantes. vibrations de la pompe.

Les activités de construction, la circulation de chariots élévateurs ou l'utilisation d'autres pompes peuvent créer des chocs. Ces impacts soudains écartent momentanément les surfaces d'étanchéité du bocal, favorisant ainsi les fuites et la contamination.

Une conception adéquate des fondations et une isolation antivibratoire réduisent les effets des vibrations externes. Des raccords flexibles dans la tuyauterie contribuent également à isoler les pompes des sources de vibrations externes.

Causes liées aux matériaux

Même la meilleure conception de joint peut échouer si des matériaux inappropriés sont utilisés. Le choix des matériaux affecte tous les aspects des performances du joint, de la résistance chimique à la durée de vie.

Incompatibilité matérielle

L'utilisation de matériaux incompatibles entraîne 25% de défaillances prématurées des joints. Chaque matériau de joint présente des limites chimiques et de température spécifiques.

Par exemple, le caoutchouc Buna-N gonfle et se ramollit dans les huiles de pétrole. Le Viton se dégrade sous l'effet de la vapeur. Le graphite de carbone ne supporte pas les oxydants puissants.

Adaptez toujours les matériaux d'étanchéité à vos conditions d'utilisation spécifiques. Tenez compte de la température, de la pression, de la composition chimique et du pH lors du choix des matériaux.

Abrasion et érosion

L'abrasion se produit lorsque des particules solides usent les surfaces d'étanchéité par contact direct. Même des particules molles comme la farine ou le sucre peuvent devenir abrasives au fil du temps.

L'érosion se produit lorsqu'un écoulement à grande vitesse emporte le matériau d'étanchéité. Ce phénomène est particulièrement problématique avec les boues ou les pompes à grande vitesse.

Les matériaux à face dure, comme le carbure de silicium, résistent mieux à l'abrasion que les matériaux tendres. Des conceptions de face spéciales permettent également de rediriger l'écoulement afin de minimiser l'érosion.

Extrusion sous pression

La haute pression force le mou composants d'étanchéité dans les espaces libres. Cette extrusion endommage les joints toriques, les joints statiques et autres pièces en élastomère.

Les cycles de pression aggravent l'extrusion. Chaque pic de pression pousse le matériau plus loin dans les interstices jusqu'à ce que des morceaux se détachent.

L'utilisation de bagues d'appui et le choix de matériaux de dureté appropriés préviennent la plupart des problèmes d'extrusion. La réduction des jeux réduit également les risques d'extrusion.

Rémanence sous compression et durcissement

Ensemble de compression Se produit lorsque les élastomères se déforment de manière permanente sous une compression constante. Le matériau perd sa capacité à reprendre sa forme initiale et à assurer une étanchéité optimale.

L'exposition à la chaleur et aux produits chimiques accélère la déformation rémanente après compression. Un joint torique censé durer des années peut se détériorer en quelques mois dans des conditions difficiles.

Le remplacement régulier des joints avant la déformation rémanente par compression permet d'éviter les défaillances imprévues. Le choix d'élastomères de haute qualité prolonge également leur durée de vie.

Fatigue et usure des matériaux

Tous les matériaux d'étanchéité subissent une fatigue au fil du temps. Les variations constantes de pression, les cycles de température et les contraintes mécaniques affaiblissent progressivement les matériaux.

L'usure normale entraîne une usure progressive des surfaces d'étanchéité. Cette usure s'accélère lorsque les conditions ne sont pas idéales ou lorsque l'entretien est négligé.