Joints mécaniques : minimiser les fuites, maximiser l'efficacité

En d’autres termes, les certifications sont peu susceptibles de faire défaut et de devenir obsolètes en garantissant non seulement l’excellence opérationnelle, mais aussi le respect des normes de préservation de l’environnement. Les joints mécaniques sont utilisés pour empêcher les fuites de fluides des machines, des pompes, des compresseurs et des réacteurs dans des industries telles que le pétrole et le gaz, la pharmacie et le traitement chimique. En outre, en réalité, une condition de fuite zéro est impossible à atteindre pour la plupart des applications compte tenu de l’état actuel de la technologie et de la science des matériaux disponibles, compte tenu également du rôle des joints dans l’intégrité du système. Par conséquent, certaines fuites sont inévitables et même autorisées dans des conditions spécifiées, ce qui est une chose terriblement désagréable.

- Je suis désolé.

Cet article tente de mettre en lumière la théorie qui sous-tend les taux de fuite admissibles en expliquant le compromis entre la meilleure étanchéité et les performances réelles. En outre, il aborde les différentes normes industrielles et certaines des directives qui sous-tendent cette restriction afin que les joints fonctionnent en toute sécurité dans les limites environnementales et opérationnelles. L'article aborde à cet égard les différents joints disponibles dans le commerce en ce qui concerne les taux de fuite associés aux conceptions respectives des joints et à leur application. Enfin, il fournit un résumé de la longévité soutenue et des perspectives de développement qu'offrent les technologies d'étanchéité mécanique en permettant des conceptions de joints toujours plus vigoureuses et également plus écologiques.

- Je suis désolé.

Taux de fuite admissible : justifications

- Je suis désolé.

C'est tout le contraire de ce que devrait être une garniture mécanique, car tout mécanicien essaie de se salir les mains sans aucune fuite. D'un autre côté, différents aspects de la réalité de l'ingénierie mécanique, à savoir les questions pratiques et économiques ainsi que les considérations de sécurité, nécessitent un traitement plus précis : une certaine forme d'étanchéité parfaite est un objectif évident qui peut certainement être atteint sans fuite réelle, dans la mesure où cela ne met pas en danger le fonctionnement de son système.Les risques de détérioration de la qualité des servicest servir) dans certaines circonstances, une fuite peut se produire.Je suis désolé.Mots clés pour l'approche d'ingénierie à cœur ouvert de bas en haut

- Je suis désolé.

D’un côté, il est déraisonnable d’affirmer que l’étanchéité des joints peut être obtenue par soi-même. Cela vient du fait que, malgré les limites des matériaux et du processus de fabrication, nous disposons de niveaux de précision limités réalisables dans la pratique [9]. Dans le même temps, les joints mécaniques sont confrontés à une tâche ardue pour conserver leur durée de vie, sur une large plage de températures, de pressions et de corrosivité chimique. Ces deux éléments sont connus pour altérer l’intégrité du matériau et de la structure du joint. Deuxièmement, des défauts de surface au moins microscopiques seront toujours présents sur les faces d’étanchéité et ils peuvent créer de légères fuites à un niveau acceptable. Ceux-ci peuvent être très fins – généralement de l’ordre du micromètre – mais exercent globalement un impact considérable sur les performances du joint.

- Je suis désolé.

L'aspect économique de la fabrication du joint est un autre paramètre important qui affecte le nombre de limites autorisées lors de la conception du joint mécanique. Il s'agit d'une conception et d'un matériau coûteux, mais cela pourrait créer un joint qui ne permettrait probablement aucune infiltration. Mais dans la plupart des applications industrielles, le coût supplémentaire n'est probablement pas nécessaire tant qu'une petite fuite n'a pas d'impact sur le fonctionnement de la machine et ne crée aucun risque pour la sécurité. Lorsque l'on se lance dans le développement d'un joint pratique et viable qui connaîtra finalement un succès commercial, il faut donc une certaine forme de compromis dans la conception, car la perfection de l'étanchéité n'est tout simplement pas économique, les joints sont donc des compromis économiques entre la fonction et le coût.

- Je suis désolé.

De plus, les technologies de détection et de mesure des fuites sont bien développées pour mesurer des taux de fuites très faibles. Cela permettra évidemment de contenir toute fuite (si cela se produit) à des niveaux limites sans danger pour l'environnement afin de protéger à la fois la turbine et l'environnement. Ces technologies de surveillance constituent la base non seulement du maintien des limites opérationnelles, mais aussi du respect des réglementations environnementales qui prescrivent essentiellement des points de consigne de taux de fuite pouvant être tolérés en fonction du type de fluide et de l'application.

- Je suis désolé.

Non seulement la tolérance aux fuites, mais cette acceptation contrôlée des fuites fait également quelques choses de plus dans le domaine de la sécurité. De même, c'est le diagnostic nécessaire qui est demandé chaque fois que nous prenons soin de notre machine industrielle. Par exemple, une augmentation inattendue du taux de fuite peut alerter l'ingénieur d'une usure lente des joints ou d'une défaillance imminente des joints. Il s'agit d'une alarme précoce incroyablement utile qui permet une maintenance préventive avant qu'une défaillance plus sévère ne se produise, peut-être avec des conséquences désastreuses. Cela permettra d'éviter la prolongation de la durée de vie de la machine, et en même temps les accidents et les dommages environnementaux, qui pourraient provoquer des fuites d'air, mais tout à la fois.

- Je suis désolé.

Le contrôle des taux de fuite permet notamment de maintenir la pression qui, autrement, s'accumulerait et provoquerait des pannes mécaniques catastrophiques, à un niveau de pression plus lent. Cela peut s'avérer crucial pour la sécurité dans des environnements extrêmement dynamiques tels que les raffineries de pétrole ou les usines de traitement chimique, afin d'éviter des problèmes plus importants.

- Je suis désolé.

En résumé, les taux de fuite admissibles peuvent être l'un des compromis effectués, mais ils constituent néanmoins des caractéristiques réalistes et visibles des garnitures mécaniques (spécifiques à la conception ou au service). Il s'agit du type d'approche pragmatique qui équilibre les contraintes opérationnelles, économiques et de sécurité. Pour garantir le bon fonctionnement d'une garniture mécanique donnée dans le cadre de ces paramètres efficacement ciblés, si elle maintient l'intégrité du système tout en protégeant la santé humaine et environnementale - et tout cela en présupposant que les performances des garnitures soient strictement alignées sur les taux de fuite de son secteur (tels que définis par le fabricant et opérationnels conformément aux normes), alors on peut dire que le succès a été atteint.

- Je suis désolé.

Pratiques et protocoles courants

- Je suis désolé.

En revanche, le processus qui définit les taux de fuite maximum admissibles pour les joints mécaniques est très réglementé, avec de nombreuses normes et cadres réglementaires qui le guident. Il s'agit plutôt de normes établies par des équipes techniques humaines associées à des organisations mondiales de défense des intérêts qui cherchent à protéger la sécurité, l'efficacité et la performance environnementale de l'industrie à l'échelle mondiale. Parmi celles-ci, les plus importantes sont celles de l'API-American Petroleum Institute, de l'ASME-American Society of Mechanical Engineers et de l'ISO-International Organization for Standardization. Cela signifie que chacune de ces organisations fait partie du processus utilisé pour élaborer des lignes directrices référencées définissant exactement comment les joints mécaniques doivent fonctionner lorsqu'ils sont confrontés à différents symptômes opérationnels.

- Je suis désolé.

Par exemple, la norme API 682 est une référence industrielle pour les pompes des industries du pétrole, du gaz naturel et de la pétrochimie. La norme repose en grande partie sur la conception et la classe fonctionnelle des joints mécaniques, y compris des recommandations spécifiques concernant les taux de fuite admissibles par type. Ceux-ci dépendront du fluide à sceller, des risques environnementaux et de sécurité associés aux fuites involontaires et de l'environnement de service dans lequel le joint doit fonctionner.

- Je suis désolé.

De même, l'ASME et l'ISO ont publié des directives pour les activités en aval (assemblage, préparation et production d'énergie). Les joints mécaniques sont testés pour leur sécurité et leur fonctionnement selon des normes très strictes. Quel que soit le niveau de service qu'ils assurent, tous les joints mécaniques seront testés selon des normes très strictes de sécurité et de fonctionnement. Cela est essentiel dans les industries qui gèrent des liquides nocifs ou qui peuvent causer de graves dommages à la nature s'ils sont libérés accidentellement.

- Je suis désolé.

En fin de compte, la raison d’être de ces normes est la sécurité des opérations, et non la conformité réglementaire. Il va sans dire que les entreprises qui mettent en œuvre de nombreuses recommandations de ce type peuvent non seulement se retrouver dans une bien meilleure position pour réduire le risque de pollution environnementale et de déversements, mais aussi éventuellement de graves conséquences juridiques et financières. Une meilleure conformité conduit à une meilleure fiabilité et à une meilleure vitesse des machines, ce qui signifie moins de temps d’arrêt et des coûts de maintenance réduits au fil du temps.

- Je suis désolé.

Des milliers, voire des millions d'ingénieurs et de scientifiques se sont mobilisés pour élaborer de telles normes en collaboration avec les autres acteurs industriels du secteur environnemental. Ce type de travail collaboratif garantit que les normes élaborées sont suffisamment larges pour couvrir tous les scénarios imaginables en termes de performance ou de sécurité des joints. En outre, la normalisation est une activité continue, la révision périodique de ces normes les met à jour en fonction des avancées technologiques récentes et des problèmes environnementaux, garantissant ainsi la pertinence et la puissance de ces normes dans un paysage industriel en constante évolution.

- Je suis désolé.

Elle établit également des normes de taux de fuite ainsi que des pratiques d'installation, des méthodes de maintenance et des exigences d'inspection. Une telle approche garantit que tout ce qui est associé à l'utilisation des joints mécaniques est pris en compte, depuis l'installation jusqu'à son fonctionnement et son entretien. Elle maximise la durée de vie du joint tout en étant simultanément liée à tout dysfonctionnement dû à des dispositions inappropriées ou même à des choix de matériaux, augmentant ainsi le cycle de vie du joint mécanique.

- Je suis désolé.

Ce sont des sciences dont, jusqu’à présent, on a peu parlé de leur importance cruciale pour un monde qui peut avoir un besoin immédiat de durabilité et de sécurité environnementale. Ces normes doivent être considérées comme des critères de fuite spécifiques à l'industrie, car de nombreuses industries les utilisent pour minimiser leur empreinte environnementale et améliorer la sécurité. Cette certitude qu’ils génèrent en font un minimum de qualité et de sécurité pour que toutes les entreprises puissent se baser sur la confiance des parties impliquées et des régulateurs.

- Je suis désolé.

Ainsi, les taux de fuite acceptables pour les garnitures mécaniques sont en réalité issus de normes créées par des organismes reconnus (API, ASME et ISO) utilisant une procédure de test rigoureuse et normalisée. Elles sont conçues pour interagir de manière sûre et efficace avec une application, même celle qui utilise des matières dangereuses. Bien qu'il existe une diversité entre les entreprises, les organisations professionnelles partagent des principes fondamentaux qui visent à assurer la cohérence des opérations et la prévention des risques environnementaux ou des blessures infligées accidentellement aux êtres humains effectuant une telle opération ou qui vivent à proximité de l'industrie, ce qui souligne la qualité des cadres réglementaires dans le domaine.

- Je suis désolé.

Il existe plusieurs types de joints différents, chacun conçu pour des applications différentes et chacun ayant des taux de fuite uniques.

- Je suis désolé.

Les joints mécaniques sont disponibles dans de nombreux modèles pour s'adapter à différentes conditions de fonctionnement et applications. Ils vont des joints classiques tels que les joints à cartouche, les joints à soufflet et les joints fendus. Les joints à composants tels que les joints à cartouche sont compacts et faciles à installer, ce qui leur permet d'être largement utilisés lorsque quelques minutes d'arrêt pour maintenance signifient un retard de commandes en attente. Les options sans ressort telles que les joints à soufflet, qui sont basées sur une structure de soufflet flexible, offrent d'excellentes performances dans les applications à haute température et avec des liquides caustiques. Ces joints sont fendus afin de pouvoir être facilement montés sur des machines plus grandes où un démontage complet serait impossible ou coûteux.

- Je suis désolé.

En général, chaque application a un taux de fuite « normal » qui peut varier considérablement en fonction de la conception spécifique du joint, des matériaux de construction et des détails de l'application. Selon cette logique, un joint de poussée sur une pompe à eau pourrait sans doute permettre un taux de fuite d'un ordre de grandeur supérieur à celui du même type d'usine de traitement de fluides dans laquelle nous utiliserions un joint à double cartouche, car le maintien du fluide scellé intact est un matériau totalement différent.

- Je suis désolé.

Les résultats

- Je suis désolé.

En réalité, la conception et la réalisation sont indissociables et doivent viser à réduire les taux de fuite et à améliorer l'efficacité des joints mécaniques. Bien que l'absence de fuite puisse être la condition optimale, les environnements d'exploitation de l'industrie s'accordent sur une valeur acceptable de fuite délimitant un compromis pragmatique entre coût et fiabilité. L'augmentation continue de la technologie signifie que la précision de la production de joints et des techniques d'identification des fuites devrait s'améliorer, ce qui entraînerait des limites encore plus strictes sur les taux de fuite et une amélioration de la fiabilité du système.

- Je suis désolé.

À l’avenir, les joints mécaniques seront davantage associés à des matériaux et à une conception de pointe qui permettront de se conformer à des niveaux plus élevés de réglementation environnementale et de critères d’exploitation. Nous sommes également convaincus que la R&D continue permettra de créer des joints plus performants qui à la fois offrent ce qui peut être réalisé aujourd’hui, mais vont au-delà pour fournir un système de fuite proche de zéro dans de nombreuses applications critiques. Donc oui, cela signifiera un monde d’opérations industrielles générales potentielles beaucoup plus sûr, plus durable et également plus efficace, à un degré accru.