Le fluage est un phénomène auquel sont confrontés les matériaux utilisés dans la fabrication des joints plats et auquel on n'accorde pas suffisamment d'importance.
Pour comprendre ce que signifie le fluage d'un joint plat, supposons que vous avez installé un joint comme celui de la photo ci-dessus, avec le couple de serrage recommandé, qui dans ce cas est de 100 N-m sur chaque boulon.
Deux jours plus tard et avant de commencer l'installation, en suivant le protocole de sécurité de l'usine, vous procédez au contrôle de l'étanchéité des joints. À votre grande surprise, les boulons de la bride où vous avez installé le joint présentent un couple de serrage de 90 N-m et non le couple appliqué lors de l'assemblage deux jours plus tôt, ce qui vous oblige à le resserrer. Pour commencer, un conseil : ne le faites jamais à chaud, car les boulons n'ont pas la même élasticité qu'à froid.
Mais que s'est-il passé ? Une erreur humaine ? Non.
Ce qui s'est passé, c'est que le matériau du joint n'a pas pu maintenir son épaisseur sous l'effet du serrage des boulons. En d'autres termes, le joint s'est détendu avec un effet similaire à celui du desserrage des écrous sur les boulons. On dit alors que le joint a subi un fluage.
Les matériaux des joints nécessitent une pression de surface minimale pour assurer l'étanchéité du joint à bride. Cette pression est fournie par la force orthogonale appliquée (couple) à la zone du joint.
Si l'épaisseur du matériau du joint souffre et cède au couple appliqué au joint de la bride, la surface du joint augmente automatiquement et, par conséquent, la pression superficielle exercée diminue proportionnellement. Si elle est inférieure à la valeur minimale, le joint de la bride fuit.
En tant qu'utilisateur de joints en PTFE vierge, ce problème ne vous semblera pas nouveau. Lorsque vous utilisez des joints en PTFE vierge, vous devez fréquemment resserrer les brides en raison du fluage élevé du matériau du joint. En fait, le PTFE vierge est probablement le plus mauvais matériau de joint et n'est utilisé que pour son excellente résistance chimique.
Le tableau ci-dessous présente quelques valeurs de fluage en fonction du matériau du joint et de la température. Le fluage est exprimé en perte de serrage initial (%), à la température donnée et pour la même base de temps dans tous les cas.
La solution au problème de fluage d'un matériau n'est pas simple. Parmi les matériaux de joints possibles, il convient de choisir celui dont le fabricant publie la valeur de fluage/relaxation la plus faible.
L'épaisseur du joint joue également un rôle important. Plus le joint est mince, plus le fluage du matériau est faible.
Dans la mesure du possible, évaluer la pression superficielle que le joint exercera au couple réduit par le fluage du matériau et s'assurer que cette pression superficielle est supérieure au minimum requis par le matériau.
En revanche, dans le cas de l'installation de joints en PTFE, l'ajout de charges au PTFE vierge réduit considérablement le fluage du matériau. Les additifs agissent comme des barrières qui contiennent la déformation du PTFE. En outre, si l'on part d'un PTFE restructuré (Gylon®), les résultats s'améliorent considérablement.
L'image ci-dessous montre des joints en PTFE chargés avant et après l'essai de fluage. Les joints sont soumis à une température de 260°C pendant 1 heure et comprimés à une pression de 140 bars. Le fluage se manifeste par une perte d'intégrité structurelle de l'échantillon :
Les échantillons 1, 2 et 3 proviennent de Gylon® avec du sulfate de baryum, des billes de verre et des charges de silice, respectivement. L'échantillon 4 est du PTFE vierge.
Tube à essai n° 3 de Gylon® avec silice présente le fluage le plus faible, contrairement à l'échantillon de PTFE vierge qui est clairement déformé et irrécupérable.
De EPIDOR SRT, Notre service technique est à votre disposition pour vous conseiller au mieux. Posez-nous votre problème et nous trouverons la solution la plus appropriée à vos besoins.