nouvelles de l'entreprise Intégrité des brides en cyclage thermique : une relation stressante

Beaucoup de processus industriels impliquent des fluctuations de température importantes, ce qui conduit à un phénomène connu sous le nom decycle thermiquePour.autres pièces de verre, cela crée une relation particulièrement stressante, car les cycles répétés de chauffage et de refroidissement peuvent remettre en cause l'intégrité du joint boulonné, entraînant un relâchement du boulon, un glissement des joints,et finalementLe maintien de l'intégrité de la bride dans ces conditions nécessite une conception minutieuse, une sélection de matériaux et des pratiques d'assemblage.

La mécanique du cycle thermique sur les brides:

Lorsqu'un système de tuyauterie subit un changement de température, les matériaux (flange, joints, boulons) s'étendent ou se contractent.

1. Expansion thermique différentielle:Différents matériaux dans l'ensemble de la bride (par exemple, bride en acier, joints élastomériques, boulons en acier allié) ont des coefficients de dilatation thermique différents.Ils vont se dilater et se contracter à des rythmes différents.Cela peut créer des tensions internes dans l'articulation.

2. Résistance à la traction et relaxation:

   • Lorsqu'ils sont chauffés, les joints (en particulier les joints non métalliques) ont tendance à ramollir et à se déformer sous une charge de boulons soutenue.le joint peut ne pas retrouver entièrement son épaisseur d'origineCela conduit à une réduction de la contrainte retenue par le joint, souvent appeléesoulagement du stress.

   • Les cycles répétés aggravent cette situation, réduisant progressivement la force d'étanchéité.

3. Détente du boulon:

   • À des températures élevées, les boulons peuvent également ressentir une relaxation de la contrainte ou se glisser, perdant progressivement leur précharge.

   • L'expansion différentielle entre les boulons et la bride peut également provoquer l'étirement ou la compression des boulons par rapport à la bride, modifiant la force de serrage initiale.

4. Déformation de la bride:

   • Des dégradations thermiques sévères ou un chauffage/refroidissement rapide peuvent induire des contraintes à l'intérieur du corps de la bride elle-même, provoquant potentiellement une déformation ou une déformation subtile de la face de la bride,qui compromettent directement l'étanchéité du joint.

Conséquences du cycle thermique:

• Perte de tension du joint:Le résultat le plus fréquent, entraînant une réduction de la force d'étanchéité et une éventuelle fuite.

• Débranchement du boulon:Une précharge réduite du boulon peut entraîner un recul des écrous, surtout si des vibrations sont également présentes.

• Défaillance prématurée du joint:dégradation rapide ou écrasement du joint dû à des chocs thermiques répétés.

• Détérioration de la bride:Dans les cas extrêmes, des contraintes thermiques sévères peuvent entraîner une fissuration par fatigue de la bride ou des boulons.

Stratégies pour atténuer les effets du cycle thermique:

1. Sélection du matériau:

   • Pour les appareils à moteur à combustionChoisissez des joints spécialement conçus pour le service de cyclisme thermique, souvent semi-métalliques (par exemple,une plaie en spirale avec des charges résistantes) ou des joints de graphite flexibles ayant d'excellentes propriétés de récupération et une résistance à la rampe à haute température.

   • Pour les appareils à commande numérique:Sélectionnez des matériaux ayant une bonne stabilité à haute température et une résistance au relâchement par glissement/stress (p. ex. aciers alliés chrome-moly pour le service à haute température).La correspondance des coefficients d'expansion thermique des matériaux de la bride et des boulons peut également être bénéfique.

2. Considérations de conception:

   • Type de bride:Les brides de cou de soudure, avec leur moyeu intégré, offrent une meilleure répartition des contraintes lors de l'expansion thermique que les brides glissantes.

   • Conception du boulon:Les boulons plus longs ou ceux ayant une plus grande élasticité peuvent mieux accueillir l'expansion thermique différentielle.

   • Résistance du joint:Les conceptions qui contiennent entièrement le joint (par exemple, langue et rainure, mâle et femelle) aident à prévenir l'extrusion lors des excursions thermiques.

3. Procédures d'assemblage optimisées:

   • Préchargement précis du boulon:L'application de la charge initiale précise du boulon est essentielle. L'utilisation de tensionneurs hydrauliques pour un chargement uniforme et précis est fortement recommandée pour les services critiques.

   • Resserrement à plusieurs passages:L'exécution du resserrement en plusieurs passes progressives permet au joint de s'asseoir et de se détendre progressivement.

   • Resserrement à chaud (s'il est sûr et approprié):Pour certains services à haute température, un "ré-tightening à chaud" (rétorquage des boulons après que le système ait atteint la température de fonctionnement et se soit stabilisé) peut compenser le relâchement initial du joint/boulon.Cela doit être fait avec une extrême prudence et des protocoles de sécurité appropriés..

4. Conception du système:

   • Réduire au minimum les fluctuations de température rapides lorsque cela est possible ou concevoir le système pour augmenter/abaisser progressivement les températures.

   • Assurer un support et un alignement appropriés pour éviter des contraintes externes supplémentaires sur les brides pendant l'expansion/la contraction.

La gestion des brides dans les systèmes à cycle thermique est un défi d'ingénierie complexe.L'industrie peut améliorer considérablement l'intégrité et la longévité de ces connexions critiques, même dans les conditions thermiques les plus difficiles.