Quelle est la fuite acceptable d'un joint mécanique ?

Taux de fuite acceptables typiques

Dans la plupart des applications industrielles, un joint mécanique fonctionnant correctement aura un taux de fuite de 10 gouttes par heure ou moins par joint. Cette petite quantité de fuite est considérée comme normale et nécessaire pour une lubrification et un refroidissement corrects du joint. Une fuite excessive au-delà de ce taux peut indiquer des problèmes de conception, d'installation ou de conditions de fonctionnement du joint.

La fuite d'un joint est mesurée en collectant et en quantifiant le fluide qui fuit au-delà des faces du joint sur une période donnée. La méthode généralement acceptée consiste à mesurer le nombre de gouttes par minute et à le convertir en débit horaire. Une goutte par minute équivaut à environ 2,5 à 3 ml par heure.

Fuite admissible de l'API 682

La norme API 682 de l'American Petroleum Institute (API) fournit des lignes directrices sur les fuites d'étanchéité acceptables dans l'industrie pétrolière et gazière. L'API 682 définit trois classes de fuites d'étanchéité :

• Sceaux de catégorie I:Taux de fuite inférieur à 500 ml par jour (20,8 ml/h)
• Sceaux de catégorie II:Taux de fuite inférieur à 1 000 ml par jour (41,7 ml/h)
• Sceaux de catégorie III:Taux de fuite inférieur à 2 000 ml par jour (83,3 ml/h)

Ces taux de fuite admissibles sont supérieurs à la référence typique de 10 gouttes par heure en raison des conditions de fonctionnement exigeantes et de la nature critique des applications pétrolières et gazières.

Facteurs affectant le taux de fuite des joints

Facteurs de conception des joints

• Matériaux de la face:Les propriétés tribologiques et la compatibilité des matériaux des faces primaires et des faces d'accouplement ont une incidence sur les fuites. Les paires de faces dures telles que le carbure de silicium et le carbure de silicium ont tendance à fonctionner avec des jeux plus serrés et moins de fuites.
• Rapport d'équilibre:Les joints avec des rapports d'équilibrage élevés (c'est-à-dire une force de fermeture plus importante) ont tendance à avoir des taux de fuite plus faibles. Cependant, cela doit être compensé par la génération de chaleur et l'usure.
• Soins du visage:Les traitements de surface tels que la texturation de surface au laser (LST) ou le resurfaçage par micro-ondes peuvent être utilisés pour optimiser la topographie des faces des joints afin d'améliorer la lubrification et le contrôle des fuites.
• Chargement par ressort:La force du ressort qui maintient les faces ensemble affecte la charge de la face et le taux de fuite. Des ressorts plus résistants réduisent les fuites mais augmentent l'usure et la génération de chaleur.

Facteurs d'équipement

• Vitesse de l'arbre:Des vitesses d’arbre plus élevées ont tendance à augmenter les fuites d’étanchéité en raison de forces centrifuges et de turbulences plus importantes.
• Désalignement:Un désalignement ou une déflexion excessif de l'arbre peut entraîner une charge inégale et une augmentation des fuites au niveau des faces d'étanchéité.
• Vibration:Les vibrations peuvent provoquer un claquement ou une ouverture momentanée des faces du joint, entraînant ainsi des taux de fuite plus élevés.

Des conditions de fonctionnement

• Pression:Des pressions d'étanchéité plus élevées ont tendance à augmenter le taux de fuite, toutes choses étant égales par ailleurs. Une pression doublée doublera approximativement le taux de fuite.
• Température:L'augmentation des températures réduit la viscosité, ce qui peut entraîner des taux de fuite plus élevés. Les températures élevées peuvent également endommager les élastomères et provoquer une déformation des faces.

Propriétés du fluide

• Viscosité:Les fluides à faible viscosité sont plus sujets aux fuites car ils s'écoulent plus facilement à travers le film mince entre les faces.
• Lubricité:Les fluides ayant de faibles propriétés lubrifiantes peuvent provoquer une augmentation du frottement et de l'usure au niveau des faces des joints, entraînant des fuites plus importantes.
• Abrasivité:Les fluides abrasifs accélèrent l’usure des faces d’étanchéité, provoquant l’ouverture des faces et augmentant les fuites au fil du temps.
• Volatilité:Les fluides hautement volatils ou gazeux sont plus difficiles à sceller et sont sujets à des fuites plus importantes, en particulier s'ils fonctionnent à proximité de la pression de vapeur du fluide.