Que se passe-t-il lorsque les joints mécaniques échouent sur les pompes centrifuges

Les garnitures mécaniques sont des composants essentiels des pompes centrifuges qui empêchent les fuites du fluide pompé. Lorsque ces joints tombent en panne, cela peut entraîner toute une série de problèmes ayant un impact sur les performances, la fiabilité et la longévité de la pompe. Cet article examinera en détail les différentes conséquences qui peuvent survenir en raison de la défaillance des garnitures mécaniques des pompes centrifuges.

Fuite du fluide pompé

Les fuites sont le problème le plus courant associé à la défaillance des garnitures mécaniques, représentant plus de 40% de toutes les défaillances des garnitures mécaniques.

La fonction principale d'une garniture mécanique est d'empêcher les fuites du fluide pompé du corps de la pompe. Lorsqu'un joint tombe en panne, il permet au fluide pompé de s'échapper, ce qui entraîne une efficacité de pompage réduite et des risques potentiels pour la sécurité. Selon la nature du fluide pompé, une fuite peut également causer des dommages environnementaux ou enfreindre les réglementations.

Érosion de la turbine

Une fuite de liquide provenant d’une garniture mécanique défaillante peut provoquer l’érosion des aubes de la turbine. Lorsque le fluide s'échappe par le joint endommagé, il contient souvent des particules abrasives qui usent le matériau de la roue au fil du temps. Cette érosion réduit l’efficacité hydraulique de la roue, entraînant une diminution des performances de la pompe.

L'érosion de la turbine est particulièrement problématique lors du pompage de boues ou de liquides contenant des matières en suspension. Des études ont montré que même une légère augmentation du jeu entre la roue et le carter en raison de l'érosion peut réduire l'efficacité de la pompe de 2-5%. Dans les cas graves, l’érosion de la roue peut entraîner une défaillance complète de la roue, nécessitant un remplacement coûteux.

Usure des manchons/arbres

En plus d'avoir un impact sur la roue, une fuite de liquide provenant d'un joint défectueux peut également provoquer une usure de l'arbre ou du manchon de la pompe. Lorsque le fluide s'échappe, il peut transporter des débris et des contaminants qui agissent comme des abrasifs, usant progressivement la surface de l'arbre ou du manchon. Cette usure peut créer des rainures, des rayures ou d'autres irrégularités qui endommagent les surfaces d'étanchéité.

Gouging, bosselage, grattage de l'arbre

Au-delà de l'usure progressive, la défaillance du joint peut également entraîner des dommages plus graves à l'arbre de la pompe, tels que des entailles, des bosses ou des rayures profondes. Cela se produit généralement lorsque les faces du joint sont mal alignées ou endommagées, permettant aux particules dures de rester piégées entre les faces du joint et l'arbre.

Lorsque l'arbre tourne, ces particules piégées peuvent créer des rayures profondes ou des rainures sur la surface de l'arbre. Des bosses peuvent également se former si des débris plus gros heurtent l'arbre avec une force suffisante. Ce type de dommage peut rapidement entraîner une défaillance du joint, car les rayures et les bosses fournissent des voies de fuite pour le fluide pompé.

Corrosion de l'arbre d'étanchéité

Une défaillance de la garniture mécanique peut exposer l’arbre de la pompe à des fluides corrosifs, entraînant une corrosion accélérée et une dégradation du matériau de l’arbre. De nombreux fluides pompés contiennent des produits chimiques qui peuvent réagir avec la métallurgie de l’arbre, l’affaiblissant au fil du temps.

La corrosion est particulièrement néfaste car elle peut s'étendre au-delà de la zone d'étanchéité immédiate, affectant une plus grande partie de l'arbre. Ces dommages étendus peuvent compliquer la réparation de l’arbre et nécessiter un remplacement complet. La corrosion peut également augmenter la rugosité de la surface de l'arbre, empêchant la garniture mécanique d'assurer une étanchéité parfaite même si les dommages visibles sont éliminés par usinage.

Clignotant ou gravure

Pour les fluides ayant un point d'ébullition bas, une fuite de la garniture mécanique peut entraîner une vaporisation rapide du fluide lorsqu'il subit une chute de pression après s'être échappé de la pompe. Cette vaporisation rapide, connue sous le nom de flashage ou gravure, peut user les faces du joint et chauffer les composants du joint, entraînant une défaillance prématurée. Les solins peuvent également créer des températures élevées localisées qui provoquent une distorsion thermique des faces du joint, entraînant ainsi des fuites supplémentaires.

S'inquiéter

Le frottement se produit lorsqu'il y a un mouvement relatif entre les composants de la garniture mécanique, souvent dû à une mauvaise installation, une mauvaise lubrification ou une distorsion des faces du joint. Ce mouvement relatif provoque un glissement et une friction de faible amplitude entre les surfaces, entraînant usure et fatigue.

Le fretting peut créer des zones affaiblies sur les faces du joint, sujettes aux fissures et à la rupture. Cela peut également générer de petites particules qui contaminent les surfaces d’étanchéité, augmentant ainsi l’abrasion et les fuites.

Vibrations et bruit excessifs

Une garniture mécanique défaillante peut générer des vibrations et du bruit excessifs, indiquant souvent des problèmes sous-jacents plus graves. À mesure que les faces du joint s'usent ou sont endommagées, elles peuvent perdre leur surface lisse et plane, créant un déséquilibre qui fait vibrer l'arbre. Une fuite de liquide peut également provoquer une cavitation, où la formation rapide et l'effondrement de bulles de vapeur génèrent des vibrations et du bruit.

Arrêt et temps d'arrêt de la pompe

En fin de compte, une défaillance de la garniture mécanique peut entraîner un arrêt complet de la pompe et des temps d’arrêt imprévus. Lorsqu'un joint tombe en panne de manière catastrophique, cela peut causer des dommages secondaires à d'autres composants de la pompe, nécessitant des réparations importantes. Dans certains cas, le coût de réparation d’une pompe gravement endommagée peut dépasser le coût de remplacement.