Comment éviter d'endommager les joints toriques

Les fuites dans votre système peuvent aller d'un désagrément mineur à des problèmes graves ayant de lourdes conséquences. Quoi qu'il en soit, le choix du bon joint torique et son entretien permettront 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 les moyens de les éviter.

Causes des fuites

Les joints toriques peuvent fuir pour trois raisons principales.

• Taille : Si le joint est trop grand, l'excès de matériau le fera s'agglutiner dans la rainure, provoquera une compression excessive et donnera une surface irrégulière. Si l'anneau est trop petit, il sera excessivement étiré, 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, ont besoin d'un certain étirement pour s'adapter parfaitement. Une installation incorrecte entraîne une modification des dimensions intérieures et extérieures. L'allongement doit être compris entre 1 % et 5 %, 2 % étant la valeur idéale 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 finit par provoquer des fuites. Les scellés flottants constituent une exception à cette règle. Un joint flottant est un joint torique qui repose librement dans une rainure. Ils sont utilisés lorsque des fuites sont autorisées ou lorsqu'un frottement réduit 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 provoquera sa défaillance. Pour en savoir plus sur les choix de matériaux, consultez notre guide des matériaux d'étanchéité pour les électrovannes, qui couvre la plupart des composants utilisés dans les joints toriques. Pour savoir si un joint torique est compatible avec les produits chimiques, utilisez notre tableau de résistance chimique. 

Raisons courantes de l'endommagement des joints toriques

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 finissent par entraîner 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 déformation par compression. Lorsque la compression devient trop importante, il ne reprend 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 une faible déformation rémanente à la compression (par exemple, si le joint a été exposé à de l'eau chaude pendant une période prolongée). Vérifiez les dimensions des rainures dans votre application, car le jeu de compression peut être affecté par des dimensions de rainures incorrectes.

Changements rapides de pression

Les variations rapides de pression constituent un problème spécifique lorsque des gaz s'accumulent à l'intérieur des joints sous une pression très élevée. Bien que cela ne pose pas de problème lorsque le système reste sous pression, cela peut devenir un problème lorsque le système est soudainement dépressurisé. Lorsque la pression chute soudainement, les gaz sous pression à l'intérieur du joint torique se dilatent brusquement. 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 des conditions optimales, cela n'est pas toujours possible. Cependant, si la pression quitte le système lentement, les gaz à l'intérieur des joints pourront s'échapper progressivement sans causer de dommages. Certains fabricants produisent des joints spéciaux qui permettent de résoudre ce problème. Ils sont disponibles sous la norme NORSOK M710.

Dommages à l'installation

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

Solution : Ne jamais étirer le joint torique de plus de 5 % et toujours utiliser les outils appropriés, tels que les kits de joints toriques et les pinces à joints toriques, lors du retrait et de l'installation des joints toriques. La protection des angles vifs et des fils à l'aide de ruban adhésif ou de gaines de protection permet d'éviter les entailles à la surface. Veillez à ce que la quincaillerie présente des chanfreins d'entrée appropriés qui facilitent la mise en place de la quincaillerie, ainsi qu'une lubrification adéquate. Lisez notre guide d'installation des joints toriques pour apprendre à les mesurer et à les installer correctement, ou notre guide sur l'huile et la graisse de silicone pour obtenir des conseils de lubrification.

Frottement excessif

En cas de frottement excessif, le joint présente une surface éraflée ; 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 un frottement excessif entre les deux. Une lubrification et une finition insuffisantes des pièces métalliques peuvent aggraver le risque, de même que l'introduction de substances abrasives dans le système d'étanchéité.

Solution: Veillez à ce que le système d'étanchéité soit correctement lubrifié. L'état de surface correct du métal influe également sur le choix du joint. Vous pouvez réduire la pénétration des polluants en utilisant des essuie-glaces ou des anneaux racleurs.

Attaque chimique

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. Il en résulte généralement 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 résistance. 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 et la pression excessives exercées 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, que vous pouvez consulter lors de votre choix à l'aide de notre guide en ligne.

Gonflement chimique

Le gonflement chimique est dû à la similitude chimique entre l'élastomère et le support ; par la suite, le support s'infiltre dans l'élastomère. Au fur et à mesure que le volume du joint augmente, l'effet d'étanchéité est compromis et le joint perd son intégrité. Le gonflement chimique entraîne une perte des propriétés physiques telles que la résistance à la traction, et le joint est plus grand que sa taille d'origine. 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 prouvée. Vous pouvez utiliser notre guide en ligne pour connaître la compatibilité chimique des principaux types de matériaux utilisés dans les élastomères.

Dégazage

Lorsqu'il y a dégazage à l'intérieur d'un joint torique, il n'y a généralement pas de changements visibles. Dans les cas extrêmes, on peut observer un rétrécissement. Les dégagements gazeux se produisent lorsque des substances sont évacuées d'un élastomère dans des conditions de vide. Ces composants peuvent faire partie de la formulation de l'élastomère, des produits de désintégration des composants ou d'autres gaz capturés dans la matrice polymère au cours du processus de moulage. Pour les applications dans le domaine des semi-conducteurs, les molécules dégagées peuvent affecter le traitement des plaquettes en provoquant une contamination. Pour les applications industrielles, il peut entraver les performances du vide.

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

Dégradation thermique

La dégradation thermique se manifeste par des fissures radiales sur les surfaces soumises aux températures les plus élevées. Les surfaces peuvent également devenir plus brillantes par endroits si le matériau d'étanchéité est susceptible de s'assouplir sous l'effet de la chaleur. Il est fréquent que la dégradation thermique s'accompagne d'une déformation par compression 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 des températures élevées, ce qui les rend plus durs et moins élastiques.

Solution : Il convient de choisir un matériau plus résistant à la température. Plusieurs joints haute température fiables pouvant supporter des températures allant jusqu'à +325°C (+617°F) sont disponibles auprès de plusieurs fournisseurs. Ils sont fabriqués à partir de composés perfluoroélastomères contenant une grande quantité de fluor (FFKM).

Dégradation par les UV

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 les plus graves. Chaque fois qu'un matériau élastomère est exposé à la lumière UV, il peut avoir des effets destructeurs. Une lumière UV a une longueur d'onde courte ; elle a donc un niveau d'énergie élevé, ce qui lui permet d'interagir avec la structure moléculaire d'un élastomère exposé. Ces conditions entraînent généralement la rupture et la fissuration des chaînes de polymères, ce qui permet la pénétration de l'eau et une défaillance prématurée.

Solution : D'une manière générale, les matériaux noirs ont tendance à mieux résister aux dommages causés par les UV 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.