Une équipe de maintenance a remplacé un thermoplongeur en acier inoxydable défectueux par une unité en PTFE dans une cuve de placage à l'acide sulfurique. Le réchauffeur en acier inoxydable utilisait une bride en acier standard de 100 mm boulonnée à la paroi du réservoir. Le réchauffeur en PTFE est arrivé avec un modèle de bride assorti, et l'équipe l'a boulonné en place à l'aide de la bride et du joint existants. Il y a eu une fuite en deux semaines. La fuite n'était pas au niveau du joint-mais à la transition du PTFE-à-la bride, où le polymère s'était écoulé à froid-de l'acier sous la charge des boulons.
La compatibilité des brides est l’un des problèmes les plus négligés lors du remplacement des appareils de chauffage. Un réchauffeur en PTFE peut avoir le même modèle de boulons et les mêmes dimensions de bride que l'unité en acier inoxydable qu'il remplace, mais le comportement du matériau est fondamentalement différent. Le PTFE froid-s'écoule sous une charge de compression soutenue. Ce n’est pas le cas de l’acier inoxydable. Une conception de bride qui fonctionne pour l'acier inoxydable peut échouer avec le PTFE.
Pourquoi le PTFE ne peut pas utiliser la même conception de bride
Les thermoplongeurs en acier inoxydable sont généralement soudés ou brasés à une bride en acier. Le joint est rigide et permanent. Les boulons à bride compriment un joint contre la paroi du réservoir et le contact métal sur - maintient le joint indéfiniment.
Les radiateurs en PTFE ne peuvent pas être soudés à une bride en acier de la même manière. Le polymère est soit capturé mécaniquement dans une rainure, lié chimiquement à la bride, soit moulé par compression-autour d'un insert métallique. Chacune de ces méthodes se comporte différemment sous la charge des boulons et les cycles thermiques.
La différence critique est le flux froid. Le PTFE se déforme lentement sous une contrainte de compression soutenue. Lorsque les boulons de la bride sont serrés, le PTFE se comprime. Au fil des semaines ou des mois, il continue de se déformer, réduisant ainsi la pression de contact au niveau du joint. Les boulons restent serrés, mais le PTFE s'est relâché de la surface d'étanchéité. Une fuite se développe.
| Type de joint à bride | Chauffage en acier inoxydable | Chauffage en PTFE | Compatibilité |
|---|---|---|---|
| Bride soudée | Standard | Sans objet | Non |
| Joint de compression | Travaux | Flux froids, fuites | Non |
| Lié chimiquement | Sans objet | L'adhésif se dégrade | Limité |
| Verrouillé mécaniquement | Sans objet | Idéal pour le PTFE | Nécessite une nouvelle bride |
| Bride en acier revêtue de PTFE- | Sans objet | Bon pour le PTFE | Nécessite une nouvelle bride |
Compatibilité des joints à bride pour les thermoplongeurs en acier inoxydable et en PTFE
Le problème du couple des boulons
Les brides en acier inoxydable sont conçues pour être serrées à une valeur spécifiée qui comprime le joint et maintient l'étanchéité. Le couple est suffisamment élevé pour créer une étanchéité positive, mais pas au point d'endommager la bride ou le joint.
Les brides en PTFE nécessitent un couple inférieur. Un serrage excessif-compresse le PTFE au-delà de sa limite élastique, accélérant l'écoulement à froid et réduisant de fait l'intégrité du joint. Un serrage insuffisant-ne parvient pas à créer le joint initial. La fenêtre de couple est étroite et change à mesure que le PTFE se détend au fil du temps.
Une bride en acier inoxydable boulonnée à un réchauffeur en PTFE avec le même couple que celui utilisé pour un réchauffeur en acier inoxydable écrasera le PTFE et provoquera une défaillance prématurée. La spécification de couple doit correspondre à la conception de la bride en PTFE et non à l'installation d'origine en acier inoxydable.
| Taille de bride | Couple en acier inoxydable | Couple PTFE | Remarques |
|---|---|---|---|
| 50 millimètres | 20–25 N·m | 10–15 N·m | Le PTFE nécessite un couple inférieur |
| 80 millimètres | 30–40 N·m | 15–22 N·m | Resserrer après 24 heures |
| 100 millimètres | 40–55 N·m | 20–30 N·m | Resserrer après 24 heures |
| 150 millimètres | 60–80 N·m | 30–45 N·m | Resserrer après 24 heures |
Spécifications de couple de serrage des boulons pour les brides en acier inoxydable par rapport aux brides en PTFE
Quand la bride existante peut être réutilisée
Dans certains cas, la bride existante peut être réutilisée avec un réchauffeur PTFE, mais seulement si la bride est conçue pour le PTFE et que le joint est réalisé correctement. Une bride en acier revêtue de PTFE-avec une transition en PTFE verrouillée mécaniquement peut s'accoupler à une buse de réservoir existante si le modèle de boulon et la surface du joint correspondent.
L'exigence clé est que la bride du chauffage en PTFE doit être conçue pour la buse du réservoir. La bride doit fournir une surface d'étanchéité plate et lisse, et le PTFE doit être capturé afin qu'il ne puisse pas s'écouler à froid du joint. Un simple joint de compression entre la bride en PTFE et le bec du réservoir n'est pas suffisant.
Lorsqu'une nouvelle bride est requise
Une nouvelle bride est requise lorsque la bride existante est conçue pour un élément chauffant en métal soudé ou brasé et ne peut pas accueillir la transition PTFE. C’est la situation la plus courante lors du remplacement d’un radiateur.
La nouvelle bride doit être spécifiée avec le chauffage PTFE. Il doit inclure une transition en PTFE verrouillée mécaniquement, une surface d'étanchéité conçue pour le matériau du joint et des trous de boulons correspondant à la buse du réservoir. Le matériau de la bride doit être compatible avec l'acier à revêtement chimique -, l'acier inoxydable ou le PTFE solide selon l'application.
Étapes pratiques pour le remplacement de la bride
Mesurez la buse du réservoir existant : diamètre du cercle de boulons, taille et nombre de trous de boulons et dimensions de la surface d'étanchéité. Ceux-ci déterminent la bride qui s’adaptera.
Spécifiez la bride avec le réchauffeur PTFE. Le fabricant du réchauffeur doit fournir une bride adaptée à la buse et conçue pour la transition PTFE.
Utilisez le matériau de joint approprié. Les joints d'enveloppe en PTFE, Viton ou EPDM sont courants. Le joint doit être compatible avec la chimie du procédé et la température de fonctionnement.
Serrez les boulons selon les spécifications PTFE, et non selon les spécifications de l'acier inoxydable. Resserrez après 24 heures et à nouveau après une semaine pour compenser le flux froid initial.
Quand la compatibilité des brides révèle un problème plus important
Une bride qui fuit à plusieurs reprises, même après resserrage, indique que la conception du joint n'est pas adaptée à l'application. Une bride en PTFE verrouillée mécaniquement avec un joint de taille appropriée et un couple de boulon correct résout la plupart des problèmes de fuite. Une configuration personnalisée de thermoplongeur en PTFE avec une bride conçue spécifiquement pour la transition polymère garantit un joint sans fuite-. Le processus de spécification nécessite les dimensions de la buse du réservoir, la chimie du processus, la température de fonctionnement et la conception de la bride du réchauffeur d'origine.
