Comment éviter d'endommager les joints toriques

Comment éviter d'endommager les joints toriques

Figure 1 : Une sélection de joints toriques

Les fuites dans votre système peuvent aller d'un inconvénient mineur à des problèmes graves ayant de lourdes conséquences. Dans tous les cas, le choix du bon joint torique et son entretien permettent d'éviter les fuites et les dommages. Il existe de nombreuses raisons pour lesquelles un joint torique peut fuir ; nous examinons les raisons de ces fuites et comment les prévenir.

Causes des fuites

Il y a trois raisons principales pour lesquelles les joints toriques peuvent fuir.

  • Taille : Si le joint est trop grand, l'excès de matériau le fera s'entasser dans la rainure, provoquera une compression excessive et donnera une surface irrégulière. Si l'anneau est trop petit, il sera étiré de manière excessive, ce qui fait que le matériau ne sera pas suffisant pour former un joint étanche.
  • Installation : Les joints toriques permettent un certain étirement, et en fait, ils ont besoin d'un certain étirement pour s'adapter parfaitement. Une installation incorrecte entraînera une modification des dimensions internes et externes. L'étirement doit être compris entre 1 % et 5 %, 2 % étant l'idéal dans la plupart des applications pour assurer une étanchéité efficace. Un étirement supérieur à 5% n'est pas recommandé. Les contraintes qui en résultent entraînent un vieillissement accéléré et une réduction de la section transversale, ce qui conduit finalement à des fuites. Un joint flottant constitue une exception à cette règle. Un joint flottant est un joint torique qui repose librement dans une rainure. Ils sont utilisés lorsqu'une certaine fuite est autorisée et lorsqu'une friction réduite est nécessaire. Consultez notre article sur l'installation des joints toriques pour en savoir plus.
  • Matériau : L'utilisation d'un matériau inadapté à la température, aux produits chimiques ou à la pression du système endommagera le joint torique et entraînera sa défaillance. Pour en savoir plus sur les choix de matériaux, consultez notre guide des matériaux d'étanchéité pour les électrovannes, qui couvre de nombreux composants utilisés dans les joints toriques. Pour savoir si un joint torique est compatible chimiquement, utilisez notre tableau de résistance chimique.

Raisons courantes de l'endommagement des joints toriques

Compression

Figure 2 : endommagement par compression du joint torique

Figure 2 : Un joint torique endommagé par compression

Lorsqu'un joint torique doit faire face à des niveaux de pression extrêmes, il développe des fissures circonférentielles sur une surface comprimée. Ces fissures finiront par provoquer la rupture du joint. Tous les joints toriques permettent une certaine compression et reprennent leur forme initiale lorsque cette compression se dissipe. Il y aura toujours un certain degré de déformation. Cette déformation permanente est également connue sous le nom de compression rémanente. Lorsque le taux de compression devient trop élevé, il ne retrouve pas sa forme initiale et des fuites se produisent.

Solution : Choisissez un matériau présentant une meilleure déformation rémanente à la compression ou une plus grande résistance à la pression. Certains matériaux ont été développés spécifiquement pour être utilisés dans des applications nécessitant de faibles déformations par compression (par exemple, si le joint a été exposé à de l'eau chaude pendant une période prolongée). Vérifiez les dimensions de la rainure dans votre application, car la compression peut être affectée par des dimensions incorrectes de la rainure.

Changements rapides de pression

Figure 3 : endommagement d'un joint torique lors d'un changement de pression rapide

Figure 3 : Dégradation du joint torique en cas de changement rapide de pression

Les changements rapides de pression constituent un problème spécifique lorsque des gaz s'accumulent à l'intérieur des joints sous une pression très élevée. Si ce n'est pas un problème lorsque le système reste sous pression, cela peut devenir un problème lorsque le système est soudainement dépressurisé. Lorsque la pression baisse soudainement, les gaz sous pression à l'intérieur du joint torique se dilatent soudainement. Cela provoque l'apparition de cloques, de marques et de piqûres à la surface du joint, ce qui affaiblit gravement la structure.

Solution : Bien qu'un système avec des pressions stables soit toujours la méthode préférée pour maintenir les joints dans un état optimal, cela n'est pas toujours faisable. Cependant, si la pression quitte lentement le système, les gaz à l'intérieur des joints pourront s'échapper progressivement sans causer de dommages. Certains fabricants fabriquent des joints spéciaux qui combattent ce problème. Ceux-ci sont disponibles sous la norme NORSOK M710.

Dommages à l'installation

Les dommages liés à l'installation peuvent prendre de nombreuses formes différentes, allant de l'écrasement du joint par des pièces métalliques aux coupures, entailles, torsions et entailles résultant d'une installation bâclée de joints sales, inégaux ou mal lubrifiés. Le fait de ne pas dimensionner précisément le joint torique pour l'application peut également entraîner des dommages au niveau de l'installation ; de plus, comme indiqué ci-dessus, une compression ou un étirement excessif du joint torique peut rendre le joint inutilisable.

Solution : N'étirez jamais le joint torique de plus de 5 % et utilisez toujours les outils appropriés, tels que les kits de joints toriques et les sélecteurs de joints toriques, pour retirer et installer les joints toriques. En protégeant les angles aigus et les fils à l'aide de ruban adhésif ou de gaines de protection, vous éviterez les entailles à la surface. Veillez à ce que les ferrures soient dotées de chanfreins d'entrée appropriés pour faciliter le montage des ferrures, ainsi que d'une lubrification adéquate. Lisez notre guide d'installation des joints toriques pour apprendre à les mesurer et à les installer correctement, ou notre guide de l'huile et de la graisse de silicone pour des conseils de lubrification.

Frottement excessif

Figure 4 : Joint torique endommagé par un frottement excessif

Figure 4 : Joint torique endommagé par un frottement excessif

En cas de frottement excessif, le joint présente une surface effleurée ; en cas d'usure excessive, il peut y avoir des lacérations plus profondes et des ruptures par endroits. Dans les applications dynamiques, l'abrasion est causée par le contact répété entre le joint torique et le boîtier, ce qui entraîne une friction excessive entre les deux. Une lubrification et une finition insuffisantes des pièces métalliques peuvent aggraver le risque, tout comme l'introduction de substances abrasives dans le système d'étanchéité.

Solution: Assurez-vous que la lubrification correcte est utilisée pour le système d'étanchéité. La finition correcte de la surface du métal influence également le choix du joint. Vous pouvez réduire la pénétration des polluants en utilisant des essuie-glaces ou des anneaux racleurs.

Attaque chimique

Figure 5 : Attaque chimique du joint torique

Figure 5 : Attaque chimique du joint torique

Différents produits chimiques causent différents types de dommages, notamment des cloques, des fissures, une modification de la dureté ou une décoloration. Dans certains cas, certains produits chimiques réagissent avec certains élastomères. Cela se traduit généralement par une plus grande densité de réticulation, ce qui donne un matériau plus rigide et plus cassant. La rupture de la chaîne est également possible, ce qui entraîne une réduction de la force. Une perte d'intégrité est causée par une réduction de la densité de réticulation, ce qui donne un matériau adhésif souvent plus mou que le matériau d'origine.

Solution : Il est essentiel de sélectionner le matériau élastomère approprié pour garantir la compatibilité du joint avec le milieu d'application. La chaleur excessive et les contraintes de pression sur les joints en élastomère exacerbent les attaques chimiques. Tameson dispose d'un guide en ligne sur la compatibilité chimique des principaux types de matériaux élastomères. Vous pouvez le consulter lors de votre choix.

Houle chimique

Le gonflement chimique se produit en raison de la similitude chimique entre l'élastomère et le milieu ; par la suite, le milieu s'infiltre dans l'élastomère. Lorsque le volume du joint augmente, l'effet d'étanchéité est compromis et le joint perd son intégrité. En raison du gonflement chimique, les propriétés physiques telles que la résistance à la traction peuvent être perdues et le joint est plus grand que la taille originale. Elle peut se produire sur l'ensemble du joint ou dans des endroits localisés qui ont été exposés au milieu chimique.

Solution : Choisissez un mastic élastomère dont la résistance aux environnements chimiques est avérée. Vous pouvez utiliser notre guide en ligne pour connaître la compatibilité chimique des principaux types de matériaux utilisés dans les élastomères.

Dégazage

Lorsqu'un dégazage se produit dans un joint torique, il n'y a généralement aucun changement visible. Dans les cas extrêmes, on peut observer un rétrécissement. Le dégazage se produit lorsque des substances sont évacuées d'un élastomère dans des conditions de vide. Ces composants peuvent être soit une partie de la formulation de l'élastomère, soit les produits de désintégration des composants, soit d'autres gaz capturés dans la matrice polymère pendant le processus de moulage. Pour les applications de semi-conducteurs, les molécules dégazées peuvent affecter le traitement des plaquettes en provoquant une contamination. Pour les applications industrielles, il peut nuire aux performances du vide.

Solution : Les polymères purs et les matériaux dépourvus d'ingrédients volatils (par exemple, les plastifiants, les cires, etc.) permettent de réduire les dégagements gazeux. Il est également utile d'utiliser des matériaux adaptés à la température requise pour réduire au minimum les dégagements gazeux.

Dégradation thermique

Figure 6 : Dégradation thermique du joint torique

Figure 6 : Dégradation thermique du joint torique

La dégradation thermique se manifeste par des fissures radiales sur les surfaces supportant les plus grandes températures. Les surfaces peuvent également devenir plus brillantes par endroits si le matériau d'étanchéité est sensible au ramollissement thermique. Il est courant que la dégradation thermique s'accompagne d'une déformation rémanente si la limite supérieure de température du matériau d'étanchéité choisi a été dépassée ou si un cycle de température excessif s'est produit. La densité de réticulation des élastomères peut augmenter à haute température, ce qui les rend plus durs et moins élastiques.

Solution : Vous devez choisir un matériau présentant une résistance à la température plus élevée. Plusieurs fournisseurs proposent des joints haute température fiables, capables de gérer des températures allant jusqu'à +325°C (+617°F), fabriqués à partir de composés perfluoroélastomères contenant une grande quantité de fluor (FFKM).

Dégradation par les UV

Figure 7 : Dégradation du joint torique par les UV

Figure 7 : Dégradation des UV du joint torique

Les surfaces exposées du joint torique présentent une décoloration dans les premiers stades, une exposition excessive entraînant des fissures et une désintégration dans les cas graves. Chaque fois qu'un matériau élastomère est exposé à la lumière UV, il peut avoir des effets destructeurs. Une lumière UV a une courte longueur d'onde ; elle a donc un niveau d'énergie élevé, ce qui la rend capable d'interagir avec la structure moléculaire d'un élastomère qui est exposé. Ces conditions entraînent généralement la rupture et la fissuration des chaînes de polymères, ce qui permet l'entrée d'eau et une défaillance prématurée.

Solution : D'une manière générale, les matériaux noirs ont tendance à résister aux dommages causés par les UV plus que les autres couleurs ; les matériaux fluorés présentent également une certaine résistance. Pour les procédés UV utilisés dans les procédures de stérilisation et la fabrication de semi-conducteurs, il existe des solutions spécialisées.