Assemblage de connexion à bride boulonnée (BFJA), en tant que connexion limite de pression critique dans les tuyaux, les récipients sous pression et les échangeurs de chaleur. La fiabilité de ces connexions dépend non seulement de la conception technique, mais aussi de la qualité du choix des matériaux, de l'assemblage et de la maintenance. Le desserrage des joints et des boulons est un facteur clé qui affecte la fiabilité. S'il n'est pas correctement géré, le desserrage peut entraîner une baisse des performances d'étanchéité et une altération de l'intégrité de la connexion à long terme. Assemblage de connexion pour brides de boulon de levage (BFJA), la fiabilité, il est nécessaire de comprendre en profondeur les caractéristiques du comportement des matériaux d'entretoise sous contrainte, la loi de variation des contraintes de boulon au fil du temps, et quand les procédures de re - serrage doivent être mises en œuvre.

Quand la relaxation se produit - elle?

Joints en feuille (p. ex. polytétrafluoroéthylène tourné)[PTFE]), la relaxation se produit généralement à température ambiante. Cependant, des cales semi - métalliques (par exemple, des coussinets métalliques enroulés)[SWG]), moins sensible à la relaxation du joint. Bien que les joints semi - métalliques soient souvent attribués à la relaxation des joints, lorsque la température du boulon atteint environ500°F（260°C), la relaxation du joint se produit, réduisant ainsi la contrainte du joint.

Points clés du choix des matériaux d'entretoise

Pour les joints d'étanchéité à base de polymère, notamment en polytétrafluoroéthylène (PTFE), des joints d'étanchéité dont les propriétés mécaniques sous contrainte varieront en fonction du type de matériau et de la qualité de traitement. Native pour le tournage ou le moulagePTFEExcellente résistance chimique, mais il peut y avoir des problèmes de faible résistance mécanique et de fluage plus important sous contrainte. Il en résulte un phénomène de relaxation plus important et une perte de contrainte d'étanchéité du joint au cours du temps. En revanche, le polytétrafluoroéthylène modifié (du rPTFE), et polytétrafluoroéthylène expansé (ePTFE), avec des résines de meilleure qualité et des microstructures conçues, réduisant considérablement le fluage et augmentant la résistance.du rPTFEDes charges inorganiques telles que des microsphères de verre creuses, du sulfate de baryum et de la silice peuvent également être ajoutées pour améliorer les propriétés spécifiques. Ces matériaux se comportent généralement mieux dans les joints à brides et ont une valeur pratique dans les applications critiques nécessitant une stabilité dimensionnelle. Lorsque des résistances à la compression plus élevées sont requises, les joints semi - métalliques tels que les coussinets métalliques enroulés et les coussinets métalliques dentés offrent une meilleure rétention de charge et une déformation minimale dans des conditions dynamiques.

TEADITTeddy disponible en tétrafluor expanséePTFE 24SH, microbilles de verre modifiées tétrafluorTF1570, sulfate de baryum modifié tétrafluorTF1580, tétrafluor modifié par la siliceTF1590- Oui.

Choisir un matériau d'entretoise

En raison des différences dans les propriétés des matériaux, le choix du matériau d'étanchéité approprié doit être effectué en fonction des exigences spécifiques de l'application, notamment:

* Température et pression de fonctionnement

* Compatibilité chimique

* Mouvements de brides attendus, vibrations ou cycles thermiques

* Capacité de rétention de stress à long terme

Figure 1: Banc d'essai (image fournie par teadit Teddy)

Assurer l'intégrité à long terme d'un joint après le choix du matériau d'entretoise nécessite le strict respect des pratiques d'assemblage établies, en particulier en ce qui concerne les dispositions relatives à l'application de la charge boulonnée et le temps de rétention, telles que celles de l'American Institute of Mechanical Engineers (ASME) etPCC-1Assemblage de connexion de bride boulonnée de limite de pression (Assemblée jointe bride boulonnée limite pression), comme indiqué dans la norme.ASMEResponsablePCC-1La Sous - Commission étend actuellement la norme pour couvrir les problèmes de relaxation des joints et des boulons. La prochaine édition de la norme sera2026Année de publication. Étant donné que la norme n'a pas encore été publiée, cet article ne peut pas contenir de contenu pertinent, mais cette mise à jour sera basée sur les catégories de pratique ci - dessous.

Assemblage

1. Durée du séjour
Le temps de résidence du matériau du Joint permet au joint de se détendre après le chargement initial. Cette pause permet de s'assurer que toute perte de précontrainte antérieure du boulon est résolue avant l'application du « traitement de relâchement des contraintes», rétablissant ainsi les contraintes d'entretoise qui pourraient être perdues en raison de la relaxation. Notez que le relâchement de contrainte utilise la valeur finale du couple de passage circonférentiel effectué autour de la bride à température ambiante. Couple de redémarrage (PCC-1), qui est une opération de traitement par laquelle les contraintes sont libérées, mais qui s'applique lorsque la température ou les conditions du procédé sont présentes dans le récipient.

Image2: Interface logicielle. Le banc d'essai utilisé pour cette étude est illustré1Montré, par deuxASME B16.5 NPS 4Composition de couvercle à bride en pouces, classe de pression est150, équipé de huit5 / 8Boulons en pouces.

La surveillance en temps réel des contraintes des boulons est réalisée au moyen de lames de contrainte. Matériel de bride adopténorme ASTM A105Standard, le matériau du boulon estSAEGrade (la résistance à la traction est180Milliers de livres par pouce carré[ksi]). La bride supérieure est pourvue d'un orifice débouchant dans une chambre interne pouvant être pressurisée. Cette fonction n'a pas été utilisée dans cette étude.

Selon la pratique de l'industrie, il est recommandé de rester pour se détendre pendant des heures ou des jours d'attente. Cependant, des études ont montré que les séjours plus courts (par exemple, seulement15Minutes) peut offrir un compromis pratique entre le temps nécessaire au re - serrage et la capacité du joint à rester sollicité. Le temps de séjour optimal dépend de facteurs tels que le type de joint et les conditions de fonctionnement spécifiques. Il doit donc être vérifié par une expérience sur le terrain ou en suivant les directives du fabricant.

2.Technologie d'application de couple

Un mode de couple contrôlé et cohérent (généralement en étoile) est essentiel pour comprimer uniformément le joint. Le Guide d'application souligne que le couple doit être appliqué en mode étoile à plusieurs passes et terminé en mode circulaire final, tout en utilisant un outil d'étalonnage pour s'assurer que la charge est précise. La compensation de relaxation après le temps de séjour est de récupérer la force de précontrainte perdue par relaxation. Certains utilisateurs finaux ont commencé à enregistrer les valeurs de contrainte des boulons (lorsque cela est possible) à l'aide d'outils de vérification du couple par ultrasons ou numériques. Bien que l'assemblage correct pose les bases de l'intégrité du joint, le maintien de cette intégrité à long terme nécessite la mise en œuvre de procédures de surveillance et de suivi actives.

Maintenance et surveillance

Deux mesures clés ont été prises pour résoudre les problèmes de perte de contrainte des boulons et de fluage des joints: une opération de relâchement de la contrainte et un nouveau serrage après le démarrage.

Cependant, pour les systèmes qui se réchauffent pendant le fonctionnement, un desserrage supplémentaire se produit en raison de la dilatation thermique et de la déformation du joint. Dans ce cas, il est recommandé d'effectuer un re - serrage post - démarrage pour restaurer la charge de boulon appropriée et assurer des performances d'étanchéité à long terme.

Pour les systèmes à haute température, il est recommandé que la température du composant reste inférieure à450°F（232°C), lorsque le re - serrage est effectué. Au - delà de ce seuil, dégradation du lubrifiant et coefficient de frottement (KLes variations du facteur) peuvent affecter de manière significative la précision du couple, ce qui rend le calcul des contraintes peu fiable. Par conséquent, si l'on s'attend à ce que la bride atteigne des températures élevées, une opération de re - serrage doit être prévue pendant la phase de préchauffage avant que ces effets néfastes ne se manifestent.1. Il convient de noter que,ASME PCC-1L'expression « couple thermique» a été remplacée par « démarrage du serrage» afin d'éviter toute confusion avec « boulon thermique» (remplacement d'un seul boulon). Il s'agit d'une procédure de maintenance planifiée et non d'une activité de réparation de travaux sous tension. Bien que ces procédures soient basées sur les meilleures pratiques et les normes de l'industrie, leur efficacité varie en fonction du matériau du joint et des conditions d'application. Les tests sur le terrain et la validation pilotée par les données sont essentiels pour optimiser la stratégie de rebranchement et assurer la fiabilité des joints à long terme.

Validation par des tests sur le terrain

Récemment, plusieurs matériaux d'étanchéité ont fait l'objet d'essais contrôlés pendant plusieurs semaines afin de mieux comprendre comment les différentes classes d'étanchéité réagissent au fil du temps sous l'effet de la charge de compression et de la relaxation des contraintes. L'étude, qui a analysé les joints à température ambiante, visait à déterminer si tous les types de joints nécessitaient le temps de séjour généralement recommandé de quatre heures avant d'être resserrés ou si des intervalles plus courts offraient des propriétés d'étanchéité similaires et réduisaient les temps d'arrêt. Les principales conclusions comprennent:

-Les joints semi - métalliques, tels que les types de coussinets métalliques enroulés et de coussinets métalliques dentés, présentent des pertes de contrainte de boulon extrêmement faibles sur tous les intervalles de temps de séjour testés. Ces entretoises conservent la majeure partie de la charge initiale même sans effectuer de re - serrage. Par exemple, la perte de contrainte de l'entretoise de coussin d'enroulement métallique sans re - serrage avec intact24Varie seulement environ entre les cycles horaires1,6%.cela montre que pour les joints semi - métalliques, les avantages d'un re - serrage après plusieurs heures sont minimes.

-Polytétrafluoroéthylène, d'autre part (PTFE), les joints de base présentent une plus grande différence dans le comportement de relaxation, ce qui souligne encore la nécessité de développer des stratégies de fixation spécifiques au matériau:

• ePTFESans re - serrage,20Une perte de stress précoce est survenue après l'heure, le taux de relaxation du stress a atteint12,6%. Après l'installation seulement15Minutes pour le re - serrage, la perte de contrainte est presque réduite de moitié à7,5%, et1Heures (7,0%),4Heures (5,9%) et24Heures (3,0%), l'amélioration après n'est que minime. Cela suggère que la plupart des effets peuvent être obtenus avec un court séjour, tandis que des retards plus longs entraînent des gains décroissants.

• Tétrafluor modifiédu rPTFEMontre une tendance similaire à la relaxation. Perte de contrainte à partir de pas de re - serrage12,5%Réduit à 15à la minute7,8%、1De l'heure6,6%、4De l'heure5,3%Et24De l'heure4,4%.Bien qu'une certaine amélioration ait été observée après un séjour prolongé, la plupart des avantages sont réalisables dès la première heure.

• Polytétrafluoroéthylène tourné (Le sptfe), performance significativement inférieure, avec la plus forte perte de contrainte de tous les matériaux testés: da lorsqu'il n'est pas re - vissé20,0%. Bien que sa perte de contrainte se stabilise relativement tôt (15Descendre à la minute12,3%), mais1Maintenu après heures11,7%，4Après l'heure est11,3%, montre une perte de contrainte résiduelle qui reste élevée. Même en24Après heures, sa perte de stress atteint encore8,0%, significativement plus élevé queePTFEoudu rPTFECela montre que malgréLe sptfeLa perte de contrainte se stabilise rapidement, mais elle libère beaucoup plus de contraintes absolues que les autres matériaux, ce qui réduit la fiabilité de l'étanchéité à long terme dans les environnements d'application exigeants.

Bien qu'il soit toujours préférable de prolonger le temps de séjour le plus longtemps possible avant de le resserrer, des études ont montré que tous les matériaux d'entretoise ne nécessitent pas la même manipulation. Une approche unique ne reflète pas le comportement réel des différents types d'entretoises. S'il existe des contraintes de temps, les joints semi - métalliques peuvent ne pas avoir besoin d'être resserrés du tout dans certaines applications, car ils libèrent très peu de contraintes. En revanche, le polytétrafluoroéthylène (PTFE), l'entretoise de base bénéficie d'un resserrage précoce, généralement prêt avant le marquage standard de quatre heures. Selon le matériau, la plupart des pertes de stress peuvent être aussi courtes que15à60Récupérer en minutes. Ces résultats permettent aux équipes de maintenance de prendre des décisions plus éclairées et plus spécifiques aux matériaux, en optimisant les procédures de boulonnage pour améliorer les performances d'étanchéité tout en minimisant les temps d'arrêt inutiles.

Les effets des températures élevées

Au - dessus de500°F（260°C), à la température de fonctionnement, le phénomène de desserrage des boulons peut augmenter considérablement. À l'American Institute of Mechanical Engineers (ASME) Conférence sur les récipients sous pression et les tuyaux3Une étude publiée dans la revue révèle que:

• Association américaine des matériaux et essais (norme ASTM) etA193 B7Boulons de niveau dans725°F（385°C) Perte de force inférieure de précontrainte jusqu'à60%- Oui.

• norme ASTM A193niveauB16Le boulon est dans25%Meilleures performances en conditions de fluage.

• norme ASTM A193niveauB8MLes boulons en acier inoxydable obtiennent même une force de précontrainte en raison des différences de dilatation thermique.

Pour les applications de service à haute température, une sélection prudente des matériaux est essentielle pour maintenir l'intégrité du Joint sous contrainte thermique. Les assemblages de boulons doivent être mis à niveau vers des matériaux ayant des propriétés fiables à haute température, tels quenorme ASTM A193 B16, pour réduire le risque de relâchement des contraintes des boulons.

En outre, il est également essentiel d'utiliser ces boulons avec des écrous de qualité appropriée. Par exemple,B16Les boulons doivent être assortis4Niveau ou7écrou de grade pour minimiser le desserrage de l'écrou.

L'intégrité de la fixation à bride boulonnée ne dépend pas seulement de la valeur du couple et du choix des joints, mais est plus enracinée dans une compréhension approfondie du comportement à long terme du matériau sous l'effet de la compression et des charges thermiques. Le relâchement des joints, la perte de contrainte des boulons et le déplacement des brides ne sont pas des événements isolés, mais des phénomènes continus qui nécessitent des stratégies de maintenance prédictives, des connaissances scientifiques sur les matériaux et un strict respect des processus d'assemblage.

Alors que les données sur le terrain révèlent en permanence les interactions complexes entre le type de joint, la rétention de charge et la température, les ingénieurs doivent adopter une stratégie proactive basée sur les données pour prolonger les performances des joints et réduire les temps d'arrêt imprévus grâce à des tests spécifiques aux matériaux, à l'optimisation du temps et à des procédures de re - serrage éprouvées.

En utilisant des matériaux d'étanchéité de haute qualité, des processus d'assemblage normalisés et des mesures de maintenance strictes, les industries peuvent prolonger efficacement la durée de vie des raccords à brides et réduire le risque d'arrêts imprévus.

Auteur:Teadit Groupe Teddy Angelica pajkovic, Scott Hamilton