La sélection du joint le plus approprié à de quelconques conditions de fonctionnement consiste souvent en un délicat compromis entre la charge et la reprise élastique du joint. Plus la charge requise afin de comprimer le joint est élevée et meilleur sera le niveau d’étanchéité tandis que la reprise élastique utile du joint déterminera la conservation de cette étanchéité face à des températures et pressions variables.
Pour une section transversale et un type de joints donnés, il est généralement vrai que la reprise élastique est la plus faible pour la charge maximale. Bien entendu, un joint avec une charge minimale générera la reprise élastique la plus élevée.
Cependant, d’autres paramètres et circonstances influencent la performance d’un joint métallique sélectionné, p.ex. le type de brides et la méthode de mise en place, les cycles de pression et de température, la classe de boulonnerie, la tension des boulons ainsi que la méthode de mise sous tension des boulons.
Rotation / décollement de bride
Dans tous les cas, l’objectif doit être d’atteindre une construction aussi rigide que possible afin de surmonter les mouvements (latéraux et/ou axiaux) causés par une variation de pression et/ou des changements de température ainsi que des charges externes.
Les brides, les boulons et le joint peuvent tous être considérés comme des “éléments à ressort” au sein du système dont le joint est souvent un élément hautement non-linéaire en termes de comportement de reprise de charge.
Dès lors, un assemblage présentant un contact métal à métal entre les brides après la mise en place des boulons est le plus rigide et le plus stable.
Après la compression du joint dans sa gorge, un serrage supplémentaire des boulons afin de résister à la pression du système n’a aucun effet négatif sur le joint.
Assemblage de joint boulonné
La charge initiale du boulon générera la charge initiale (cf. contrainte d’appui) sur le joint. En raison de la pression régnant au sein du système, la charge hydrostatique a tendance à « décharger » le joint, ce qui induit un décollement de la bride.
Le degré de contrainte résiduelle (énergie) déterminera le taux de fuite final.
Relaxation de la contrainte
La relaxation de la contrainte peut être causée par
- une rotation de la bride / un décollement de la bride
- un écoulement (fluage du matériau d’étanchéité
- un relâchement des boulons
- des conditions d’application instables
- des charges externes
- …
Conclusion
Afin d’obtenir le taux de fuite cible, il est conseillé:
- de concevoir l’assemblage de façon aussi raide et rigide que possible
- de sélectionner le type de bride
- de sélectionner des boulons de solidité suffisante et en quantité appropriée
- de choisir le joint qui nécessite le meilleur rapport entre charge et reprise élastique
- d’utiliser des types de placage mous si ces derniers sont autorisés et possibles
- de sélectionner la plus grande section transversale possible pour le diamètre donné
- d’utiliser des qualités de joints métalliques ayant les meilleures propriétés mécaniques, même à haute température
