GasketForce™

Compensation mécanique de la perte de charge dans les assemblages à brides critiques

Dans les industries de procédés, l'étanchéité des assemblages à brides dépend directement de la contrainte maintenue sur le joint. Lors du serrage initial, la boulonnerie applique une force axiale qui comprime le joint entre les faces de bride. Cette compression crée la contrainte d'assise nécessaire pour fermer les chemins de fuite microscopiques, compenser les irrégularités de surface et maintenir l'étanchéité pendant la durée de service de l'équipement.

 

Perte de charge dans les assemblages à brides

En pratique, la force appliquée au montage n'est jamais parfaitement conservée. Après installation, le joint peut subir un tassement initial, une relaxation de contrainte, un fluage sous charge, des effets de cycles thermiques ou une déformation progressive liée à la température et au fluide de procédé. Ces phénomènes sont particulièrement marqués avec les joints souples ou semi-souples tels que les joints en PTFE, ePTFE, graphite expansé, fibres comprimées, élastomères techniques ou matériaux composites.

Lorsque l'épaisseur effective du joint diminue, la distance entre les éléments comprimés de l'assemblage varie et la précharge dans la boulonnerie diminue. Cette perte de charge peut conduire à une réduction importante de la contrainte de joint, jusqu'à passer sous le seuil minimal nécessaire à l'étanchéité. Le risque n'est pas seulement une fuite visible ; il peut aussi s'agir de fuites fugitives, de pertes de solvants, d'émissions de COV, de relargage de gaz inflammables, toxiques ou odorants, ou d'émissions difficiles à détecter dans le cadre des programmes LDAR.

Le problème est amplifié par la rigidité élevée des assemblages boulonnés classiques. Dans une bride conventionnelle, le système constitué par les brides, les goujons, les écrous et le joint possède une faible capacité intrinsèque à compenser une variation d'épaisseur du joint. Une perte d'épaisseur même limitée peut provoquer une chute significative de la force de serrage. Le phénomène est souvent progressif et peu visible depuis l'extérieur : la bride semble correctement assemblée, les écrous sont toujours en place, mais la contrainte réellement appliquée sur le joint a diminué. Lorsque cette contrainte devient inférieure au seuil minimal d'étanchéité, le risque de fuite augmente fortement.

 

GasketForce™ : principe de fonctionnement

GasketForce™ a été développé pour répondre à cette faiblesse mécanique des assemblages à brides. Le dispositif agit comme un compensateur de charge mécanique intégré à la visserie de bride. Lors du serrage, GasketForce™ stocke de l'énergie mécanique dans un élément de force élastique interne. Cette énergie est ensuite restituée progressivement lorsque le joint se tasse, se relaxe ou perd de l'épaisseur au cours du temps. Le dispositif permet ainsi de maintenir une force de compression sur le joint malgré une variation de distance entre les brides.

GasketForce™ ne supprime donc pas le fluage du joint. Il en compense les conséquences mécaniques. Cette distinction est essentielle. Le joint peut continuer à évoluer sous l'effet du temps, de la température, de la pression, du fluide et des cycles de fonctionnement ; la fonction de GasketForce™ est de réduire l'impact de cette évolution sur la force d'étanchéité. Dans un assemblage standard, la perte d'épaisseur du joint se traduit directement par une perte de précharge. Avec GasketForce™, une réserve de déplacement et d'énergie mécanique reste disponible pour maintenir la contrainte de joint au-dessus de la valeur minimale requise, dans la limite de la course utile du dispositif.


 

Principe de compensation mécanique

Chaque GasketForce™ est calibré pour fournir une force maximale de compression au montage. Sa rigidité est définie de manière à limiter la chute de force à environ 20 % après une décompression de 2 mm dans la plage de fonctionnement prévue. Ainsi, après une perte d'épaisseur ou une variation de distance équivalente à 2 mm, le dispositif conserve environ 80 % de sa force initiale.

Cette force résiduelle n'est pas une valeur accidentelle : elle fait partie du dimensionnement. GasketForce™ est calibré de manière que la force initiale réduite de 20 % permette encore de respecter les contraintes recommandées par EN 13555 pour les joints et les configurations de brides couvertes. En mode dégradé, c'est-à-dire après compensation d'une décompression de 2 mm, la force restante assure le minimum requis par modèle de bride dans le domaine d'application défini.

La force nominale de compression est gravée sur chaque GasketForce™. Cette valeur permet d'identifier la force disponible au montage et sert de base au calcul de la contrainte d'assise sur le joint. Pour les configurations standard couvertes par la gamme, le modèle est sélectionné à partir du standard de bride et du diamètre de visserie. Pour les configurations spéciales, cette force gravée permet à l'utilisateur ou au bureau d'études de vérifier directement la compatibilité entre la bride, le joint et l'objectif d'étanchéité.

Le fonctionnement peut être représenté par une comparaison entre deux assemblages soumis à la même perte d'épaisseur de joint. Dans un assemblage conventionnel, la contrainte initiale peut être portée au niveau requis lors du serrage. Après relaxation du joint, cette contrainte peut progressivement diminuer jusqu'à atteindre ou franchir le seuil minimal d'étanchéité. Avec GasketForce™, la même perte d'épaisseur du joint est partiellement absorbée par le dispositif. La contrainte de joint diminue moins rapidement et reste au-dessus du seuil critique défini pour l'application.

Pour éviter toute mauvaise interprétation, les courbes présentées dans le document doivent être considérées comme des schémas de principe lorsque les conditions d'essai ne sont pas précisées. La contrainte réelle dépend de la géométrie du joint, du nombre de boulons, de la surface comprimée, de la raideur des brides, de la rigidité de la boulonnerie, de la procédure de serrage et des caractéristiques du joint. En revanche, le principe mécanique reste constant : en augmentant la capacité de compensation élastique de l'assemblage, GasketForce™ réduit la sensibilité de la contrainte de joint aux pertes d'épaisseur.

 

Sélection du modèle GasketForce™

La gamme GasketForce™ est dimensionnée selon une logique industrielle simple : le modèle est sélectionné à partir du standard de bride et du diamètre de visserie, et non à partir de la pression réelle d'utilisation de la ligne. Cette approche simplifie la sélection, réduit le risque d'erreur sur site et assure une cohérence avec les standards de brides utilisés dans les industries de procédés.

Pour la gamme ANSI / ASME B16.5, les modèles couvrent les brides de classe 150 et 300, du DN15 au DN600 selon les configurations définies. Pour la gamme européenne, les modèles couvrent les brides selon EN 1092-1:2018, du DN10 au DN1200 et de PN6 à PN160 selon le domaine d'application défini.

Chaque modèle est calibré sur la base des configurations les plus contraignantes de sa famille, afin de fournir une force suffisante pour atteindre une contrainte de joint de référence au montage, et surtout pour conserver, après une perte de force de 20 % correspondant à 2 mm de décompression, une contrainte compatible avec les recommandations EN 13555 applicables aux joints concernés.

Cette méthode permet de proposer un choix direct par standard de bride et diamètre de vis, sans recalcul systématique à partir de la pression réelle d'exploitation. Le dispositif n'est donc pas choisi comme un équipement de pression dimensionné selon la pression du fluide ; il est choisi comme un composant mécanique de maintien de charge associé à une géométrie de bride et à une visserie normalisées.

Pour les applications spéciales, les joints non standards, les joints pleine face, les joints très larges, les joints fragiles, les brides hors standard ou les exigences de fuite particulières, une vérification spécifique doit être réalisée à partir de la force gravée sur le dispositif et des paramètres EN 13555 du joint sélectionné.

 

Compatibilité géométrique et montage

Compatibilité géométrique avec les brides standardisées

L'encombrement externe de GasketForce™ est conçu pour permettre son installation sur les brides standardisées sans interférence avec les boîtiers voisins ni avec le col de la bride. La géométrie du boîtier est définie de manière à respecter les contraintes d'espace généralement rencontrées autour de la boulonnerie, y compris sur les brides à collerette soudée.

Les brides de type Welding Neck selon ANSI / ASME B16.5 ainsi que les brides de type 11 et type 21 selon EN 1092-1 sont compatibles avec GasketForce™ dans le domaine d'application défini. Le dispositif est conçu pour éviter les interférences avec le col de bride, les dispositifs adjacents et les outils de serrage, sous réserve que la bride, la visserie et l'environnement immédiat respectent les dimensions normalisées.

Cette compatibilité géométrique est particulièrement importante sur les brides de petit diamètre, où l'espace disponible entre les écrous est réduit, ainsi que sur les brides Welding Neck, où le col peut limiter l'accès ou créer un risque d'interférence avec des accessoires de serrage volumineux.

Montage et contrôle visuel d'installation

GasketForce™ est conçu pour être installé comme un élément de visserie standard. Le montage se fait selon les pratiques habituelles de serrage des brides, en utilisant une clé dynamométrique ou une méthode de serrage contrôlée équivalente. Aucune modification de bride n'est nécessaire dans les configurations couvertes.

Le serrage doit être réalisé selon une séquence croisée progressive, conformément aux bonnes pratiques d'assemblage des brides, par exemple selon ASME PCC-1 pour les assemblages ASME ou selon les pratiques associées à EN 1591-1 pour les assemblages européens.

Afin de sécuriser l'installation, GasketForce™ intègre un indicateur visuel de couleur. Cet indicateur permet de confirmer que le nombre de filets engagés sur la vis ou le goujon est suffisant pour transmettre la force de compression attendue. Il donne à l'opérateur une vérification rapide et visuelle de la bonne position de montage avant ou pendant le serrage final.

Cette fonction est importante car un engagement insuffisant du filetage peut réduire la capacité mécanique de l'assemblage, augmenter le risque d'arrachement des filets et compromettre la transmission correcte de la force de serrage. L'indicateur visuel contribue donc à réduire les erreurs de montage et à améliorer la répétabilité de l'installation sur site.

L'indicateur visuel ne doit toutefois pas être interprété comme une mesure directe de la force de serrage. Il confirme l'engagement mécanique suffisant du filetage, tandis que la force appliquée reste liée à la procédure de serrage, au couple appliqué, au coefficient de frottement, à la lubrification et à l'état de la boulonnerie.

 

 

Protection, matériaux et version EXTREME

Protection contre la surcharge au montage

La conception de GasketForce™ intègre une protection contre les surcharges au montage. Le dispositif possède un stop mécanique interne destiné à limiter la compression maximale de l'élément de force élastique. Cette fonction protège l'élément interne contre une détérioration liée à un serrage excessif ou à une surcompression accidentelle.

Cette protection apporte une robustesse importante en environnement industriel, où les conditions de montage ne sont pas toujours parfaitement maîtrisées. Le stop mécanique permet de protéger le mécanisme de compensation, mais il ne doit pas être interprété comme une autorisation de serrage sans contrôle.

Un serrage excessif peut toujours endommager le joint, surcharger la boulonnerie, marquer les faces de bride ou dépasser les contraintes admissibles du joint. La bonne pratique reste donc de respecter une méthode d'assemblage adaptée, avec séquence croisée, contrôle du couple, lubrification maîtrisée et vérification de la compatibilité de la boulonnerie.

Matériaux et résistance aux environnements corrosifs

Le corps standard de GasketForce™ est réalisé en acier inoxydable 316L. Ce matériau offre une bonne résistance à la corrosion générale dans de nombreux environnements industriels et convient à une large plage d'applications en chimie, pétrochimie, raffinage, énergie, traitement d'eau et procédés industriels.

Le dispositif est également conçu pour fonctionner en ambiance corrosive grâce à des joints d'étanchéité intégrés. Ces joints limitent la pénétration de vapeurs corrosives, de projections liquides, de condensats ou de contaminants externes dans le boîtier. Cette protection est essentielle pour préserver la mobilité interne du système et maintenir les performances mécaniques de l'élément élastique pendant la durée de service.

L'élément de force élastique interne est sélectionné et conçu pour assurer une stabilité de charge sur plusieurs années. Selon les configurations validées, il peut être conçu pour présenter une relaxation limitée, de l'ordre de 5 % à 200 °C, tout en évitant les phénomènes de fatigue dans les conditions normales d'utilisation spécifiées. Cette performance dépend du niveau de contrainte, du profil thermique, du nombre de cycles, de la température maximale, de l'environnement et de la durée d'exposition.

Il est recommandé de présenter cette performance sous la formulation suivante :

L'élément de force élastique interne est sélectionné et conçu pour conserver ses performances pendant plusieurs années, avec une relaxation limitée, typiquement de l'ordre de 5 % à 200 °C dans les configurations validées, sans fatigue du matériau dans les conditions spécifiées d'utilisation.

Version GasketForce™ EXTREME

Pour les conditions sévères, GasketForce™ est disponible en version EXTREME. Cette version est conçue pour couvrir une plage de température étendue allant de la cryogénie jusqu'à la haute température, typiquement de -200 °C à +400 °C.

La version EXTREME peut intégrer un boîtier en acier Duplex, un élément de force élastique spécifique et un système d'étanchéité adapté aux contraintes thermiques, chimiques et mécaniques de l'application. Elle est destinée aux environnements cryogéniques, aux services haute température, aux ambiances fortement corrosives et aux applications nécessitant une stabilité de charge renforcée sur longue durée.

Chaque application EXTREME fait l'objet d'une revue technique spécifique afin de confirmer la compatibilité des matériaux, des joints d'étanchéité, de l'élément élastique, de la température, de l'environnement externe et de la durée de service attendue.

 



 

Largeur de joint et contrainte d'assise

La largeur du joint a une influence directe sur la contrainte d'assise obtenue. Pour une force totale donnée, une augmentation excessive de la largeur du joint augmente la surface comprimée et réduit donc la contrainte moyenne disponible.

Ce point est particulièrement important pour les brides de grand diamètre ou de pression élevée. Dans ces configurations, il est souvent préférable d'utiliser un joint de largeur maîtrisée plutôt qu'un joint inutilement élargi. Une largeur de joint réduite permet d'obtenir une contrainte d'assise plus élevée avec une force compatible avec la conception des brides, de la boulonnerie et du dispositif de compensation.

GasketForce™ étant calibré pour fournir une force de compression définie par modèle, la largeur du joint doit être choisie de manière à permettre l'atteinte des valeurs de contrainte requises, notamment QA ou Qsmin/L selon les exigences d'étanchéité et de faibles émissions applicables.

Pour un joint annulaire, la surface comprimée peut être calculée par :

A_g = \frac{\pi}{4} \times (D_o^2 - D_i^2)

où :

  • Do est le diamètre extérieur de la zone comprimée du joint ;
  • Di est le diamètre intérieur de la zone comprimée du joint ;
  • Ag est la surface comprimée du joint.

Lorsque le joint est défini par son diamètre moyen et sa largeur comprimée, une approximation pratique peut être utilisée :

A_g \approx \pi \times D_m \times b

où :

  • Dm est le diamètre moyen du joint ;
  • b est la largeur comprimée du joint.

La contrainte moyenne au montage peut alors être estimée par :

Q_{installation} = \frac{n \times F_{GF}}{A_g}

ou, avec l'approximation par largeur :

Q_{installation} = \frac{n \times F_{GF}}{\pi \times D_m \times b}

où :

  • n est le nombre de boulons ;
  • FGF est la force gravée sur chaque GasketForce™ ;
  • Qinstallation est la contrainte moyenne de joint au montage.

Après une décompression de 2 mm, GasketForce™ conserve environ 80 % de sa force initiale. La contrainte résiduelle peut donc être estimée par :

Q_{2mm} = \frac{n \times 0.8 \cdot F_{GF}}{A_g}

ou :

Q_{2mm} = \frac{n \times 0.8 \cdot F_{GF}}{\pi \times D_m \times b}

La condition de vérification en mode dégradé est donc :

Q_{2mm} \geq Q_{required}

où Qrequired peut être défini à partir des paramètres EN 13555 du joint, notamment QA ou Qsmin/L selon le niveau d'exigence retenu.

La largeur maximale admissible du joint peut être estimée par :

b_{max} = \frac{n \times 0.8 \cdot F_{GF}}{\pi \times D_m \times Q_{required}}

Cette expression permet de dimensionner une largeur de joint compatible avec la force résiduelle disponible après 2 mm de compensation. Elle est particulièrement utile pour les configurations spéciales ou lorsque l'utilisateur souhaite vérifier un joint non standard.

Si la surface exacte du joint est utilisée, la condition équivalente est :

A_{g,max} = \frac{n \times 0.8 \cdot F_{GF}}{Q_{required}}

Le joint sélectionné doit alors vérifier :

A_g \leq A_{g,max}

Ces calculs doivent être réalisés avec des unités cohérentes. Si la force est exprimée en newtons et les surfaces en millimètres carrés, la contrainte obtenue est en MPa, car :

1 \text{ MPa} = 1 \text{ N/mm}^2


Méthode de vérification pour configurations spéciales

Pour une configuration standard couverte par la gamme, la sélection du modèle GasketForce™ se fait directement à partir du modèle de bride et du diamètre de visserie. Pour une configuration spéciale, l'utilisateur peut réaliser une vérification simple à partir de la force gravée sur le dispositif.

La méthode recommandée est la suivante.

Identifier d'abord le standard de bride, le diamètre nominal, la classe de pression ou le PN, le nombre de boulons, le diamètre de visserie et le modèle GasketForce™ correspondant. Relever ensuite la force gravée sur chaque GasketForce™, notée FGF. Cette force correspond à la force maximale de compression au montage utilisée pour le calcul.

Déterminer ensuite les dimensions du joint. Si les diamètres intérieur et extérieur de la zone comprimée sont connus, calculer la surface comprimée selon :

A_g = \frac{\pi}{4} \times (D_o^2 - D_i^2)

Si le joint est défini par un diamètre moyen et une largeur comprimée, utiliser :

A_g \approx \pi \times D_m \times b

Calculer la contrainte au montage :

Q_{installation} = \frac{n \times F_{GF}}{A_g}

Puis calculer la contrainte résiduelle après 2 mm de décompression :

Q_{2mm} = \frac{n \times 0.8 \cdot F_{GF}}{A_g}

Comparer ensuite Qinstallation et Q2mm aux valeurs requises du joint selon EN 13555. Pour une approche conservatrice, la vérification principale doit porter sur le mode dégradé :

Q_{2mm} \geq Q_{required}

Dans une logique faibles émissions, Qrequired peut être défini à partir de QA ou de Qsmin/L pour une classe de fuite cible. Si cette condition n'est pas satisfaite, il faut réduire la largeur comprimée du joint, choisir un joint nécessitant une contrainte plus faible, revoir la configuration de bride ou demander une version spécifique de GasketForce™.

Cette approche permet à l'utilisateur de vérifier lui-même des configurations spéciales, tout en conservant une marge de sécurité liée au mode dégradé après perte de 20 % de la force initiale.


Tableau indicatif de largeur comprimée des joints

Les recommandations suivantes peuvent être utilisées comme base de pré-dimensionnement. Les dimensions finales doivent toujours être vérifiées à partir de la force gravée sur le GasketForce™, du nombre de boulons, du diamètre moyen du joint et des paramètres EN 13555 fournis par le fabricant du joint.

Type de joint

Largeur comprimée recommandée

Commentaire technique

PTFE vierge plat

4 à 8 mm

Limiter la largeur pour maintenir une contrainte suffisante ; fluage élevé

PTFE chargé

5 à 10 mm

Meilleure stabilité que PTFE vierge, mais largeur à contrôler

ePTFE

5 à 12 mm

Très conformable ; éviter les largeurs excessives sur grands diamètres

Graphite expansé plat avec insert

6 à 12 mm

Bonne étanchéité ; vérifier Qsmax et relaxation

Fibre comprimée

6 à 12 mm

Sensible au vieillissement ; largeur modérée recommandée

Joint enveloppé PTFE

6 à 15 mm

Attention au fluage de l'enveloppe et au tassement

Joint spiralé graphite RF

Selon standard ASME / EN

Ne pas modifier arbitrairement la largeur ; suivre les dimensions normalisées

Joint spiralé PTFE RF

Selon standard ASME / EN

Charge suffisante critique ; application favorable à GasketForce™

Kammprofile graphite

6 à 15 mm

Largeur optimisée selon âme métallique et revêtement

Kammprofile PTFE

6 à 15 mm

Vérifier compatibilité chimique et contrainte minimale

Joint métallique RTJ

Selon gorge RTJ

Non applicable à une logique de largeur libre

Joint lenticulaire

Selon conception

Cas spécifique, calcul dédié requis

Pour les brides de grand diamètre, une augmentation de largeur de joint peut rapidement réduire la contrainte moyenne d'assise. Dans ces cas, la conception doit privilégier une largeur optimisée permettant de satisfaire QA ou Qsmin/L sans dépasser la capacité mécanique de la bride, de la boulonnerie ou du joint.


Paramètres EN 13555, TA-Luft et fuites fugitives

Les performances d'étanchéité des joints sont souvent caractérisées selon EN 13555 à l'aide de paramètres tels que :

  • Qsmin/L : contrainte minimale d'assise nécessaire pour atteindre une classe de fuite donnée L ;
  • QA : contrainte minimale de surface liée aux exigences de faible émission, souvent associée aux pratiques TA-Luft / VDI 2290 selon le type de joint et les données fabricant ;
  • Qsmax : contrainte maximale admissible du joint ;
  • EG : module de déformation du joint ;
  • PQR : facteur de relaxation du joint.

Les exigences faibles émissions de type TA-Luft / VDI 2290 sont généralement associées à l'utilisation de joints qualifiés selon EN 13555 et à la vérification de paramètres tels que QA et Qsmin/L pour une classe de fuite donnée.

Dans le cadre des recommandations GasketForce™, la sélection de la largeur de joint et la vérification de la contrainte résiduelle peuvent être réalisées en visant une classe de fuite indicative de type faibles émissions, par exemple :

L = 0.01 \text{ mg/s/m}

lorsque cette valeur est applicable et documentée par le fabricant du joint.

GasketForce™ ne définit pas à lui seul la classe de fuite du joint. Le dispositif contribue à maintenir la contrainte d'assise nécessaire pour préserver la performance d'étanchéité visée dans le temps, malgré le fluage, le tassement et la relaxation du joint.

Les valeurs de QA et de Qsmin/L doivent être extraites des fiches EN 13555 du fabricant du joint. Elles ne doivent pas être remplacées par des valeurs génériques lorsque l'application engage une performance réglementaire, environnementale ou sécurité.

 

Tableau indicatif de valeurs QA pour joints courants

Les valeurs ci-dessous sont des ordres de grandeur industriels indicatifs. Les valeurs certifiées doivent être prises dans les fiches EN 13555 du fabricant du joint.

Type de joint industriel

Matériau typique

Applications courantes

Plage indicative de QA

Commentaire technique

PTFE vierge

PTFE

Chimie corrosive, faibles températures, fluides propres

20 à 40 MPa

Très sensible au fluage ; nécessite souvent une compensation de charge

PTFE chargé

PTFE chargé silice, verre, carbone, baryte

Chimie, solvants, acides modérés

25 à 45 MPa

Meilleure stabilité que PTFE vierge, mais relaxation toujours significative

ePTFE

PTFE expansé

Brides sensibles, surfaces irrégulières, chimie corrosive

15 à 35 MPa

Très bonne conformabilité ; fluage à considérer

Graphite expansé plat

Graphite expansé avec insert

Vapeur, hydrocarbures, chimie, haute température modérée

25 à 50 MPa

Bonne température, relaxation possible selon densité et insert

Fibre comprimée

Aramide, fibres minérales, NBR, liant

Eau, vapeur basse/moyenne pression, utilités

25 à 50 MPa

Sensible au vieillissement thermique et à la relaxation

Joint spiralé graphite

Inox + graphite

Raffinage, pétrochimie, vapeur, hydrocarbures

40 à 80 MPa

Nécessite une charge suffisante ; bonne tenue sur brides RF

Joint spiralé PTFE

Inox + PTFE

Chimie corrosive, services propres

35 à 70 MPa

Plus sensible au fluage que graphite ; bonne cible pour compensation

Kammprofile graphite

Âme métallique + graphite

Services critiques, cycles thermiques, vapeur

30 à 70 MPa

Très bonne stabilité ; contrainte dépend du revêtement

Kammprofile PTFE

Âme métallique + PTFE

Chimie corrosive

30 à 60 MPa

Bon compromis pour corrosion ; fluage du revêtement à considérer

Joint enveloppé PTFE

Enveloppe PTFE + insert

Chimie corrosive, verre/acier émaillé

20 à 50 MPa

Peut être sensible à la relaxation et au fluage de l'enveloppe

Joint métallique RTJ

Acier doux, inox, alliage nickel

Haute pression, pétrole/gaz

100 à 250 MPa

Principe différent ; charge élevée, fluage faible

Joint métallique lenticulaire

Inox, acier allié

Haute pression, chimie, équipements spéciaux

100 à 300 MPa

Très dépendant de la géométrie et de l'état de surface


Tableau indicatif de valeurs Qsmin/L selon type de joint

Qsmin/L représente la contrainte minimale de joint nécessaire pour atteindre une classe de fuite donnée. Plus l'exigence de fuite est sévère, plus Qsmin/L augmente généralement.

Les valeurs ci-dessous sont indicatives et doivent être remplacées par les valeurs EN 13555 du fabricant pour tout calcul de bride ou engagement de performance.

Type de joint

Qsmin/L indicatif pour étanchéité standard

Qsmin/L indicatif pour faibles émissions

Niveau de risque de relaxation

Pertinence GasketForce™

PTFE vierge

10 à 25 MPa

25 à 45 MPa

Très élevé

Très élevée

PTFE chargé

15 à 30 MPa

30 à 50 MPa

Élevé

Très élevée

ePTFE

10 à 25 MPa

20 à 40 MPa

Élevé

Très élevée

Graphite expansé plat

15 à 35 MPa

30 à 55 MPa

Moyen à élevé

Élevée

Fibre comprimée

20 à 35 MPa

35 à 60 MPa

Moyen à élevé

Élevée

Spiralé graphite

25 à 50 MPa

45 à 80 MPa

Moyen

Élevée

Spiralé PTFE

25 à 45 MPa

40 à 75 MPa

Élevé

Très élevée

Kammprofile graphite

20 à 45 MPa

35 à 70 MPa

Faible à moyen

Moyenne à élevée

Kammprofile PTFE

20 à 40 MPa

35 à 65 MPa

Moyen à élevé

Élevée

Enveloppe PTFE

15 à 35 MPa

30 à 60 MPa

Élevé

Très élevée

RTJ métallique

80 à 150 MPa

120 à 250 MPa

Faible

Cas spécifique

Joint lenticulaire

100 à 200 MPa

150 à 300 MPa

Faible

Cas spécifique


Réduction des fuites fugitives

Les fuites fugitives représentent un enjeu majeur dans les industries de procédés. Elles peuvent concerner des vapeurs de solvants, des composés organiques volatils, des hydrocarbures, de l'hydrogène, de l'ammoniac, des fluides toxiques, des gaz odorants, des fluides inflammables ou des produits réglementés. Même lorsqu'elles ne provoquent pas immédiatement un arrêt de production, ces fuites peuvent générer des risques sécurité, environnement, réglementaires et économiques.

Les assemblages à brides sont des sources potentielles de fuites fugitives lorsque la contrainte de joint diminue au cours du temps. Une bride correctement serrée au montage peut devenir insuffisamment comprimée après fluage du joint, cycles thermiques ou relaxation de la boulonnerie. Dans ce cas, le débit de fuite peut augmenter progressivement sans signe mécanique évident.

GasketForce™ contribue à réduire fortement ce risque en maintenant la force de compression sur le joint pendant le service. En conservant la contrainte d'assise au-dessus du seuil minimal requis, le dispositif aide à préserver l'étanchéité de la connexion et à réduire les émissions fugitives liées à la perte de charge de serrage.

La formulation recommandée est :

GasketForce™ aide à éliminer l'une des causes majeures des émissions fugitives sur brides : la perte progressive de contrainte d'assise du joint.

Cette formulation est préférable à une promesse générale d'élimination de toutes les fuites, car GasketForce™ ne corrige pas une bride endommagée, un joint inadapté, une rugosité incorrecte, une erreur de montage ou une incompatibilité chimique.


Calculateur GasketForce™

Le site GasketForce™ met à disposition un outil de calcul permettant à l'utilisateur de vérifier la compatibilité entre le modèle de bride, le modèle GasketForce™, le type de joint et la largeur de joint envisagée.

À partir du standard de bride, du diamètre nominal, de la classe de pression ou du PN, du nombre de boulons, de la force gravée sur le GasketForce™ et des dimensions du joint, le calculateur estime la contrainte moyenne d'assise disponible au montage et après compensation de déplacement.

Cette vérification permet de confirmer que la largeur du joint permet d'atteindre les valeurs requises QA ou Qsmin/L issues des données EN 13555 du fabricant du joint.

Pour les configurations spéciales, le calculateur constitue une aide au pré-dimensionnement. La validation finale doit tenir compte de l'état réel des faces de bride, de la rugosité, du type de joint, de la température, du fluide, de l'environnement externe, de la procédure de serrage et des exigences de fuite applicables.


Limites d'utilisation et responsabilités de conception

GasketForce™ améliore la capacité de l'assemblage à conserver sa charge d'étanchéité, mais il ne remplace pas une conception correcte de la bride, un choix approprié du joint ni une procédure de serrage maîtrisée.

Le dispositif ne doit pas être utilisé pour compenser :

  • des faces de brides endommagées ;
  • un défaut important de parallélisme ;
  • une boulonnerie non conforme ;
  • une bride hors tolérance ;
  • un joint mal sélectionné ;
  • une rugosité incompatible avec le joint ;
  • un serrage non contrôlé ;
  • une attaque chimique du joint ;
  • un dépassement de la température admissible ;
  • une largeur de joint excessive ne permettant pas d'atteindre la contrainte requise.

Pour les applications critiques, faibles émissions, fluides dangereux, températures extrêmes ou configurations non standards, une revue technique spécifique est recommandée.


Conclusion

GasketForce™ apporte une réponse mécanique à une cause fréquente de fuite sur les assemblages à brides : la perte progressive de contrainte d'assise du joint. En stockant de l'énergie mécanique au montage puis en la restituant lorsque le joint se tasse ou se relaxe, le dispositif permet de maintenir une force résiduelle contrôlée malgré une variation de distance entre les brides.

Chaque GasketForce™ est calibré pour conserver environ 80 % de sa force initiale après 2 mm de décompression. Cette force résiduelle est utilisée comme base de dimensionnement afin de respecter les contraintes recommandées par EN 13555 dans les configurations couvertes. Pour les configurations spéciales, la force gravée sur le dispositif permet de calculer la largeur de joint compatible avec l'objectif d'étanchéité.

En maintenant la contrainte d'assise dans le temps, GasketForce™ aide à réduire les fuites fugitives, les pertes de confinement, les interventions de resserrage et les arrêts non planifiés. Le dispositif ne rend pas une bride intrinsèquement parfaite, mais il améliore fortement la robustesse mécanique de l'assemblage lorsque la bride, le joint et la procédure de serrage sont correctement sélectionnés.

 

Annexes — Matrice de sélection joints × service pétrochimie

Service

Joint recommandé

Q_Smin (MPa)

Largeur typique (mm)

Eau / utilités

Fibre NBR 1.5mm

20

20

Hydrocarbures < 150°C

PTFE chargé silice

22

16

Vapeur basse pression

Graphite plaqué CUF

25

15

Acides forts (HF, HCl, H₂SO₄)

PTFE pur expansé

18-22

15

Gaz combustibles BP

Graphite plaqué

25

15

Vapeur HP / HC HP

SWG graphite

35

12

Raffinerie haute T

Kammprofile graphite

35

12

Cryogénie LNG

SWG mica

40

12

Hydrogène haute T

Kammprofile + grafoil

40

12

Service feu (API 6FB)

MRG ou Kammprofile dual

45-50

10

Très haute pression Class 1500+

RTJ R/RX/BX

>60

8


Les 13 joints de référence en pétrochimie/raffinage

#

Type / Référence courante

Fabricants typiques

Application

Q_Smin @ 20°C, P=2MPa

Q_Smin @ 20°C, P=4MPa

Q_Smin @ 150°C, P=4MPa

Q_Smin @ 300°C, P=10MPa

Q_A (MPa) typique

1

PTFE pur expansé (ePTFE)

Garlock 3500, Donit Tesnit BA-50, Klinger Soft-Chem

Acides, solvants <200°C

15

17.8

18

NA

30

2

PTFE chargé silice / verre

Garlock 3504, Donit Tesnit BA-202, Frenzelit Novatec PTFE

Procédés HF, HCl, NaOH

18

19

22

NA

35

3

Fibre comprimée NBR/aramide 1.5mm

Klingersil C-4400, Klinger PSM, Donit Tesnit BA-U

Eau, vapeur basse, huile

15

16.2

20

25

30

4

Fibre comprimée NBR/aramide 3.0mm

Klingersil C-4400, Donit Tesnit BA-U

Brides peu planes

18

19.2

25

30

35

5

Graphite plaqué CUF (1.5 mm)

SGL Sigraflex Universal, Frenzelit Novaphit, Donit Donitherm

Vapeur, hydrocarbures haute T

20

20.8

25

28

35

6

Graphite renforcé tang (APX2)

SGL Sigraflex APX2, Frenzelit Novaphit MST

Vapeur HP, raffinerie

22

22.8

30

33

40

7

SWG remplissage PTFE

Flexitallic CGI, Lamons WRI, Garlock Style 800

Acides, services chimiques

18

18.4

25

NA

35

8

SWG remplissage graphite

Flexitallic CG, Lamons WRG, Garlock Style 854

Pétrochimie standard

25

24

35

40

45

9

SWG remplissage mica

Flexitallic Sigma, Lamons HighStrength

Service feu / haute T

30

29

40

45

50

10

Kammprofile graphite

Flexitallic Change KP, Lamons Kammprofile, Frenzelit Cammprofil

Raffinerie haute T/P

30

29

35

40

50

11

Kammprofile PTFE coating

Flexitallic Change PK, Lamons Kammprofile

Acides + haute T

25

25

30

NA

45

12

MRG (Metal Reinforced Graphite)

Flexitallic LSI, Lamons Lansfield, Garlock MR

Cryogénie, haute T extrême

40

38.6

45

50

60

13

RTJ R/RX/BX (oval ou octogonal)

API 6A standard

Très haute pression API

>60

56

>70

>80

>100