Les petits composants font une grande différence : les systèmes d'étanchéité des usines de pâtes et papiers

Dans l'industrie des pâtes et papiers, il existe de nombreux composants qui font fonctionner l'opération. Naturellement, les pièces d'équipement les plus grandes et les plus chères ont tendance à attirer le plus d'attention. Cependant, lorsque l'on considère les défis et les problèmes potentiels, les utilisateurs peuvent réussir en prêtant attention à des composants plus mineurs, mais toujours cruciaux, tels que les joints et les joints.

Lorsque l'on considère les systèmes et les fonctions d'une opération de pâtes et papiers, il est facile de négliger les produits d'étanchéité à faible coût et à conséquences élevées. La défaillance d'un joint qui ne coûte que quelques dollars peut entraîner de graves problèmes, comme une perte d'efficacité du processus, une perte de produit, des blessures aux travailleurs ou des pannes et des temps d'arrêt imprévus. Cet article examinera de plus près comment la sélection des joints pour toute connexion à bride - qu'il s'agisse d'une petite bride de tuyau, d'un échangeur de chaleur ou même du digesteur critique - peut avoir un impact positif ou négatif sur la performance des différents systèmes et du broyeur en tant qu'unité cohérente. .

Souvent, le joint est considéré comme une priorité inférieure. La fonction d'un joint est de sceller deux surfaces et d'empêcher la libération de fluides de traitement ou l'intrusion de contaminants atmosphériques. Dans un sens, c'est la partie la plus molle et la plus faible de l'assemblage ou du système, mais pas moins critique que les brides ou les boulons eux-mêmes.

La première étape pour s'assurer que le joint sélectionné est le bon choix pour un service est de se souvenir d'un acronyme : STAMP (taille, température, application, fluide et pression).

L'eau est un ingrédient essentiel pour toute usine de pâtes et papiers et, ces dernières années, la conservation de l'eau est devenue une mesure clé du succès de l'usine. Les gouttes courantes qui étaient autrefois acceptables sont maintenant considérées comme une opportunité d'économies. De plus, avec la quantité d'eau circulant dans ces usines et renvoyée vers des sources d'eau comme les rivières et les lacs, les utilisateurs doivent s'assurer que l'eau n'est pas contaminée par des produits chimiques de traitement, des lubrifiants d'équipement ou tout autre sous-produit de fabrication non respectueux de l'environnement.

Les fuites sont souvent attribuées à des brides endommagées ou usées par des années d'utilisation. La meilleure façon de résoudre ce problème est d'envisager un joint qui offre une compressibilité ou une conformabilité améliorée. Ceci peut être accompli en utilisant des matériaux plus souples comme des élastomères ou, si des produits chimiques sont impliqués, des produits en polytétrafluoroéthylène (PTFE) hautement compressibles. Une autre façon de traiter les surfaces inégales ou usées consiste à utiliser des produits qui offrent plus de conformabilité grâce à des caractéristiques de surface techniques qui réduisent la zone de contact sur les joints et optimisent la force appliquée par les boulons dans l'assemblage.

Les produits d'étanchéité à faible charge peuvent être plus indulgents du point de vue de l'installation et peuvent aider à compenser les charges de boulon moins que souhaitables.

De nombreuses fuites intempestives peuvent également être attribuées aux joints en fibre végétale ou en liège que l'on trouve couramment dans les boîtes de vitesses, les couvercles d'inspection et les corps de pompe. Le défaut du joint en fibre végétale est qu'il finira par fuir, peu importe ce que font les utilisateurs. Étant donné que ces produits sont fabriqués à partir de fibres végétales, considérez comment une plante prend l'eau du sol vers le haut de la plante à travers de minuscules "tubes" appelés xylème et phloème. Lorsque ces "tubes" sont coupés pour créer le matériau en feuille, les joints se retrouvent avec des millions de minuscules chemins de fuite qui permettront éventuellement à l'eau, à l'huile ou à d'autres fluides de passer à travers.

Comme pour la plupart des choses, les technologies d'étanchéité continuent d'évoluer. De nouvelles solutions d'étanchéité sont conçues pour éliminer ces fuites gênantes et coûteuses pour un coût supplémentaire minime. Ces produits sont souvent conçus pour être plus compressibles, ce qui est nécessaire pour les boîtes de vitesses, les couvercles et les carters qui ont tendance à être des pièces moulées et/ou des tôles plus légères. Une compressibilité améliorée, associée à des propriétés de gonflement contrôlées, a permis d'obtenir des matériaux d'étanchéité conçus pour absorber une petite quantité d'eau ou d'huile des fluides de traitement, se dilater légèrement et créer un joint plus étanche. Bien que le matériau traditionnel en fibres végétales puisse être moins cher, il est important de regarder au-delà et de considérer le coût des fluides perdus, les problèmes de sécurité liés aux glissades et aux chutes ainsi que le coût associé des fuites de fluides qui se retrouvent dans drains où une réhabilitation s'avère nécessaire.

La compatibilité du côté réduction en pâte de l'usine est également essentielle. Il est essentiel de disposer de produits chimiquement résistants aux fluides de traitement qui pourraient être caustiques ou acides en raison de la variété de liqueurs utilisées dans la transformation de la fibre de bois en pâte utilisée pour fabriquer des produits en papier. Lors de la sélection d'un produit pour les liqueurs et les solutions caustiques, il est important de prendre en compte la résistance de tous les composants du matériau du joint.

À la fin des années 1980 et au début des années 1990, de nombreuses usines ont tenté d'utiliser des produits de joint en fibre comprimée avec des liants d'éthylène propylène diène monomère (EPDM) pour un service caustique et alcool fort. Malheureusement, beaucoup ont signalé des défaillances prématurées telles que des fuites et des éruptions parce que le joint n'était pas aussi approprié qu'on le pensait à l'origine. Alors que la partie EPDM du joint était adaptée à la soude caustique et à la liqueur, cela ne représentait qu'environ 10 à 20 % de la composition du produit. Les charges de fibres et d'argile restantes n'étaient pas résistantes à la caustique. De plus, ces feuilles collées EPDM ont été utilisées dans d'autres domaines, tels que les systèmes de récupération de térébenthine/tall oil. Dans ce cas, le contraire était vrai. La fibre et les charges étaient bonnes, mais le liant EPDM était dégradé par les hydrocarbures.

Les matériaux de joint à base de PTFE se sont révélés être une bonne solution pour les processus chimiques et contenant de la liqueur que l'on trouve dans les usines de pâte à papier. Les caractéristiques de fluage inhérentes au PTFE ont dû être traitées avec des charges inorganiques telles que le sulfate de baryum. De plus, des techniques de traitement spécialisées créent des produits en PTFE qui sont non seulement résistants aux produits chimiques, mais également capables de fonctionner à long terme dans des conditions d'installation moins qu'idéales et des conditions de service sévères. L'utilisation du profilage de surface mentionné précédemment optimise la contrainte du joint grâce à une zone de contact réduite. C'est une autre façon de créer une solution d'étanchéité plus fiable et résistante aux produits chimiques avec une rétention de charge améliorée (fluage réduit) et une compressibilité et une conformabilité pour les surfaces de bride plus anciennes et usées.

Aujourd'hui, il est plus courant que les anciens systèmes de tuyauterie et réservoirs métalliques soient remplacés par des composants non métalliques en polychlorure de vinyle (PVC), en polychlorure de vinyle chloré (CPVC) et en plastique renforcé de fibres (FRP). Non sujets à la corrosion comme les composants en acier traditionnels, ces produits offrent généralement une durée de vie améliorée. Légers par leur conception, ces produits ont tendance à être plus faciles à manipuler et à installer tout en offrant des économies de coûts par rapport aux alliages plus exotiques. Cependant, il est important de reconnaître qu'un joint en fibre ou en PTFE traditionnel qui était utilisé dans les systèmes acier/métallique précédents n'est probablement pas un bon ajustement. La plupart des brides et récipients non métalliques sont conçus pour des élastomères (généralement 50 à 70 duromètre Shore A). Cela peut être une courbe d'apprentissage, car la sélection d'un élastomère ne se limite pas à choisir le bon polymère. L'expression « vous en avez pour votre argent » est vraie avec les produits en feuille élastomère et les joints d'étanchéité. De nombreux produits que l'on trouve sur le marché aujourd'hui sont des matériaux de qualité inférieure qui sont mélangés avec des polymères et des charges moins chers pour réduire les coûts. De nombreux produits élastomères peuvent être fabriqués avec un processus moins cher, ayant un impact majeur sur les propriétés des matériaux qui sont nécessaires pour gérer les conditions de service.

Dans les cas où les conditions de service et/ou les produits chimiques excluent les polymères plus facilement disponibles (par exemple, EPDM, néoprène, fluoroélastomère à base de fluorocarbone [FKM], etc.), les solutions de PTFE technique avec une surface de contact réduite sont souvent une option. Cela transforme les couples admissibles relativement faibles trouvés dans les brides non métalliques en contraintes appliquées plus élevées en réduisant la zone de contact tout en soutenant correctement les brides et en empêchant une flexion ou une rotation excessive.

Quelle que soit l'industrie, chaque raccordement à bride, que ce soit dans une tuyauterie, un réservoir, un échangeur de chaleur ou tout autre équipement, est un petit système. Le succès de ce système repose sur le bon fonctionnement de tous les composants. Bien qu'un joint, un boulon ou un composant similaire puisse sembler être un petit détail, posez la question : "Si l'un de ces éléments devait mal fonctionner, quel impact cela aurait-il sur l'ensemble du processus ?" Ce processus de réflexion aidera les utilisateurs à adopter une approche globale dans la sélection des bons produits pour toute opération.

Matt Tones est ingénieur principal des applications chez Garlock, une société Enpro. Pour plus d'informations, rendez-vous sur www.garlock.com.