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Pourquoi la conception ou le choix d’un joint torique devrait-il être une « réflexion après coup » ?

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Pourquoi la conception ou le choix d’un joint torique devrait-il être une « réflexion après coup » ?
Pourquoi la conception ou le choix d’un joint torique devrait-il être une « réflexion après coup » ?

Beaucoup de temps et de travaux de planification et de conception sont nécessaires au développement d’équipements très performants pour des applications critiques. Les experts en étanchéité de Precision Polymer Engineering (PPE) sont souvent appelés pour fournir le composant « final », les joints toriques ou les autres joints, pour finaliser le système.Dans de nombreux cas, les ingénieurs responsables de la conception ne prennent pas en compte assez tôt des joints dans le processus de conception, en ne passant pas assez de temps sur la recherche d’une solution d’étanchéité adaptée.

Lors de la fabrication ou de la révision d’un équipement, la nomenclature énumère généralement tous les composants nécessaires dans l’ordre de la valeur perçue en fonction du coût et du délai. Cependant, si cette liste était réorganisée en fonction de la criticité de chaque composant, vous constateriez que les composants d’étanchéité seraient mieux classés. Concernant le reste de la spécification de la conception, les composants d’étanchéité ont tendance à être plus petits et moins chers et, par conséquent, peuvent être considérés comme insignifiants en les plaçant en bas de la liste des priorités par défaut. Le plus souvent, les composants d’étanchéité sont dans la même catégorie que les écrous, les boulons et les autres consommables. Mais, en raison de la nature critique d’un joint, pouvez-vous prendre le risque de faire de la conception ou du choix d’un joint une « réflexion après coup » ?

Les joints toriques en élastomère sont un composant important dans le système tout entier. Sans eux, le système ne fonctionnerait simplement pas correctement. Les joints sont généralement le maillon le plus faible dans un équipement. Un mauvais choix de joint peut avoir d’énormes répercussions sur à la fois la sécurité et les coûts.

Sélection des bons joints toriques adaptés à votre application

Lors de la conception ou de la maintenance de l’équipement, les ingénieurs cherchent à atteindre une efficacité maximale et une fiabilité à long terme. Ces deux facteurs dépendent fondamentalement de la performance des joints toriques. Il existe de nombreuses raisons de défaillance de joints toriques, mais un bon choix de l’élastomère est le point le plus important à prendre en compte, suivi du format correct du joint torique et de la conception du matériel.

  • Choix du matériau – la sélection du matériau élastomère le plus adapté pour votre équipement dépend des conditions de fonctionnement. Différents types d’élastomère procurent des degrés variés de résistance chimique et de capacités à haute et basse température. Lorsque vous considérez le nombre de qualités de matériau individuelles disponibles pour chaque type de matériau, le choix est époustouflant.D’autres propriétés du matériau telles que la déformation rémanente après compression, la dureté et le coefficient de dilatation thermique peuvent avoir d’énormes implications dans certaines applications.
  • Dimensionnement des joints toriques – la sélection du joint torique adapté à la rainure dans laquelle il opère nécessite un diamètre interne permettant une marge d’étirement pour les rainures de piston. De même, la bonne section transversale nécessite de pouvoir fournir une bonne marge de compression pour les joints de surface. Un joint torique de dimension optimale et destiné à votre application peut être un joint torique conçu sur mesure plutôt qu’un joint standard.
  • Conception du matériel – la rainure est-elle la bonne dimension ? A-t-elle une marge correcte pour l’étirement et la compression ? Un joint torique peut-il être stimulé par la pression du système ? Y a-t-il suffisamment d’espace libre permettant d’éviter le remplissage du presse-étoupe ? Le jeu est-il trop important, ce qui nécessite l’utilisation d’éléments anti extrusion ? Un joint torique est-il la meilleure solution ou un profil différent serait-il plus adapté ?Le joint torique doit-il s’adapter à la rainure ou la rainure doit-elle être conçue pour s’adapter au joint torique ?

Offshore oil rig

Applications pour l’industrie pétrolière & gazière

En tant que composant d’étanchéité le plus versatile, le joint torique est utilisé dans toutes sortes d’applications d’industries différentes. La fiabilité de la performance des composants d’étanchéité est d’une importance cruciale, mais peu sont plus critiques ou ont des conséquences plus coûteuses que ceux utilisés dans l’industrie pétrolière & gazière.

Comme en témoigne le cas très médiatisé de la marée noire de BP dans le golfe du Mexique en 2010, les conséquences d’une fuite de pétrole peuvent avoir des effets dévastateurs non seulement en termes de sécurité des personnes, mais aussi de santé de l’ensemble de l’environnement. Avec les dépenses pour le nettoyage, la réputation d’une entreprise subit des dégâts irréparables lors d’un tel désastre préjudiciable en terme de relations publiques. Tous ces facteurs se combinent pour ne laisser aucune place pour des compromis en matière de solutions d’étanchéité dans le secteur pétrolier et gazier.

Dans des applications coûteuses et exigeantes où les temps d’arrêt ne peuvent être envisagés, les joints toriques nécessitent une attention particulière. Il faut tout d’abord savoir si toute réduction potentielle des coûts compromettant la qualité l’emporte sur les risques associés à une défaillance potentielle d’un joint torique sur le terrain.

Étude de cas

Problème :L’une des sociétés pétrolières internationales les plus importantes au monde exploitant neuf plates-formes en mer du Nord devait remplacer 100 vannes par jour (environ 2 000 vannes par plate-forme) après avoir connu une fuite de 200 litres de pétrole. La fuite provenant d’une défaillance d’un joint torique dans un tuyau, ce qui a soulevé des inquiétudes au sujet de la nomenclature des matériaux et de la traçabilité du fabricant d’origine.

Résultats : PPE a analysé les défaillances et a déterminé : premièrement la défaillance était due à une attaque chimique, deuxièmement, le joint torique n’était pas fabriqué à partir du matériau spécifié pour le fabricant de tuyaux, et troisièmement, le matériau spécifié n’était dans tous les cas pas adapté aux conditions de fonctionnement.

Solution : Le fabricant d’origine a normalisé un matériau élastomère en se basant sur les données de compatibilité et les homologations de l’industrie. Le matériau EnDura® V91A de PPE a été spécifié pour toutes les applications impliquant des vannes dans des agencements de surface à -46 °C.Une performance constante sur le terrain a maintenant été obtenue en utilisant une source d’approvisionnement unique, en normalisant un matériau (capable d’être utilisé dans une large gamme d’applications), avec une traçabilité complète et un emballage individuel pour faciliter l’identification et éviter le risque d’erreur de choix lors de l’installation.

Avantages de donner la priorité à vos joints toriques

Il existe plusieurs raisons pour lesquelles donnerpriorité aux joints toriques est bénéfique.

Premièrement, il est crucial de prendre en compte les coûts engendrés par divers dysfonctionnements dans des applications exigeantes et dont les enjeux sont importants. Cette situation peut prendre jusqu’à trois semaines pour décaper un compresseur centrifuge, avec des millions en pertes de revenu en plus des coûts de location d’équipements connexes entre-temps. Prendre le temps de tenir compte des composants relativement peu coûteux peut aider à économiser d’énormes sommes d’argent en réduisant les temps d’arrêt des équipements.

Deuxièmement, les joints toriques ne font pas partie de la même catégorie que les écrous et les boulons. Les composants de ce type sont généralement normalisés dans différentes industries, avec très peu nécessitant une réflexion concernant la conception d’une industrie ou application à une autre. Bien que les joints toriques puissent être normalisés pour des applications non critiques, une mauvaise conception et un mauvais choix de matériau pour les températures, les pressions ou les milieux de procédé impliqués dans une application critique peuvent compromettre l’efficacité et la fiabilité lors d’une défaillance prématurée d'un joint.

Enfin, devriez-vous découvrir, après des essais en laboratoire ou une simulation par ordinateur, que le joint torique que vous avez sélectionné ne va pas se comporter comme prévu ? De combien de temps aurez-vous besoin pour trouver une autre solution ? Suite à une consultation avec un fabricant de joints, un joint torique conçu sur mesure ou un autre profil peut être nécessaire. Vous devrez en tenir compte dans les délais de conception et de fabrication.

Trouver un fabricant de joints toriques pour le secteur pétrolier et gazier

Fort d'une expérience acquise au cours de plusieurs décennies de fabrication de solutions d’étanchéité pour les applications de l’industrie pétrolière & gazière, les experts en étanchéité de Precision Polymer Engineering (PPE) ont dressé une liste d’éléments à prendre en compte pour trouver un fournisseur fiable de solutions d’étanchéité à haute performance :-

1. Quelles sont les exigences de l’application ?

Trouver un fabricant de joints toriques capable de fournir des joints toriques dans une large gamme de matériaux élastomères à haute performance. Pour les applications critiques de l’industrie pétrolière & gazière, vous aurez besoin de joints toriques ayant des caractéristiques de matériaux spécifiques et une bonne fiabilité à long terme. Ces caractéristiques peuvent être la résistance à :

PPE propose une gamme complète de qualités de matériaux élastomères pouvant s’adapter à toutes les exigences.De nombreuses qualités de matériaux ont été testées conformément aux normes de l’industrie telles que NORSOK M710, NACE, ISO 23936-2, TOTAL et ISO 10423/API 6A.

2. Quelle doit être la dimension de votre joint torique ?

Que ce soit un joint torique de dimension normalisée ou sur mesure, votre fabricant de joints doit être capable de vos proposer un éventail infini de dimensions dans une large gamme de qualités de matériaux élastomères. Du joint torique très petit au grand joint torique de diamètre externe allant jusqu’à 2,5 m et de section transversale entre 5 mm et 20 mm, ces grands joints toriques sont souvent nécessaires pour répondre aux besoins d’équipements tels que des vannes et des compresseurs. PPE propose des joints toriques de grand diamètre, entièrement moulés, qui présentent des performance supérieures sur les anneaux soudés avec des avantages tels que la réduction du risque de défaillance, des tolérances de section transversale plus strictes et une résistance à la décompression explosive.

3. Comment une solution d’étanchéité conçue sur mesure doit-elle se comporter ?

Pour optimiser vos performances, trouvez un fabriquant de joints ayant un portefeuille de services vous aidant à non pas seulement trouver une solution d’étanchéité adaptée, mais aussi un joint très performant qui répond aux demandes exigeantes de votre application spécifique. Il peut être nécessaire de concevoir un joint sur mesure. Un fabricant de joint expérimenté doit être capable de fournir :

Conseil

Des conseils professionnels et un service de conseils adapté aux exigences uniques de votre problème spécifique en matière d’étanchéité, identifiant le matériau élastomère, la dimension et les propriétés physiques optimaux pour le joint torique dont vous avez besoin.

Conception des composants

Suite à une consultation, un joint torique ou un autre composant d’étanchéité sur mesure peut être conçu en se basant sur les propriétés du matériau élastomère et les dimensions ou la configuration de la rainure.Si l’équipement en est à son stade de conception, PPE peut apporter des recommandations sur le matériel afin de maximiser les performances et la fiabilité du joint.

Tests

Les matériaux élastomères de joint torique sont testés en laboratoire et évalués afin de fournir l’image la plus complète de leur comportement dans votre application. Le laboratoire des polymères entièrement équipé de PPE peut effectuer des essais variés, notamment la compatibilité chimique, l’analyse des défaillances et l’évaluation thermomécanique.

Simulation par analyse par éléments finis (AEF)

Les techniques de simulation par ordinateur peuvent être utilisées pour modéliser et évaluer le comportement des joints toriques dans diverses conditions représentant des applications réelles. L’analyse AEF prédit la performance du joint dans un environnement virtuel, en termes de forces de contact, de déformation et de niveaux de contrainte ou de déformation.

FEA Simulation

Joints toriques en élastomère de Precision Polymer Engineering

Afin d’éviter une défaillance de joint torique, veillez à ce que votre joint torique soit conçu et fabriqué, dés le début, conformément aux exigences de votre application. Pour les industries pétrolières & gazières, PPE propose des joints toriques conçus sur mesure avec précision afin de dépasser toutes les attentes en termes de performances par rapport aux températures, pressions et milieux chimiques critiques. Lorsqu’il n’y a pas de place à l’erreur, utilisez notre service complet de conseil avec l’analyse AEF pour optimiser la performance de vos joints toriques.

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