Comment choisir les joints toriques en carbure de tungstène pour les pompes à boues

Choisirbagues d'étanchéité en carbure de tungstèneLe choix d'un matériau pour une pompe à boues ne se résume pas à sélectionner le plus dur disponible. Les garnitures mécaniques de ces pompes sont exposées à des particules abrasives, à des variations de concentration, à des changements de pression, à des vibrations, à des variations de température et parfois à des produits chimiques corrosifs utilisés dans le procédé.

Cette combinaison rend le choix du matériau d'étanchéité beaucoup plus exigeant que pour une utilisation en eau claire. Un matériau parfaitement adapté à un liquide relativement propre peut s'user rapidement dès que des particules dures pénètrent à l'interface.

carbure de tungstène Ce matériau est intéressant car il offre une dureté élevée, une bonne résistance à l'usure abrasive et une grande stabilité dimensionnelle. Cependant, ses performances optimales ne sont garanties que si l'ensemble du système d'étanchéité est conçu spécifiquement pour la boue.

Le droit Joint en carbure de tungstène Ce n'est pas tant la bague elle-même qui est dure, mais plutôt la combinaison bague-surface de contact qui résiste aux conditions réelles de la boue tout en assurant la lubrification, le refroidissement, l'étanchéité et l'alignement.

Pourquoi utiliser le tungstène ? Joints d'étanchéité en carbure dans les pompes à boues ?

Un joint mécanique assure une étanchéité contrôlée entre un arbre rotatif et un carter fixe. Les faces d'étanchéité doivent rester suffisamment proches pour limiter les fuites, tout en permettant à un film lubrifiant microscopique de dissiper la chaleur et de réduire le contact direct.

La présence de boues complique cette relation, car des particules peuvent pénétrer dans l'interface du joint. Les particules dures peuvent rayer, labourer ou éroder les faces d'étanchéité. Si la face la plus tendre s'use trop rapidement, le joint peut perdre sa planéité et les fuites peuvent augmenter.

Le carbure de tungstène est utile car sa dureté élevée lui permet de conserver la géométrie de travail de la face dans des conditions abrasives.

Pour cette raison,bagues d'étanchéité mécanique en carburesont souvent envisagées lorsque les combinaisons classiques de revêtements souples ne peuvent pas fournir une résistance à l'usure suffisante.

Commencez par la concentration en solides

La concentration en matières solides est l'une des premières données qu'un concepteur de joints d'étanchéité devrait demander.

Une suspension contenant une faible quantité de particules fines ne présente pas les mêmes caractéristiques mécaniques qu'une suspension minérale dense. À mesure que la concentration augmente, la probabilité que les particules atteignent l'interface d'étanchéité et affectent la lubrification de la face d'appui se modifie également.

Enregistrez la concentration selon la méthode utilisée par l'usine (concentration massique, concentration volumique ou autre base définie) et assurez-vous que le fournisseur comprenne si la valeur indiquée correspond à une condition normale ou à une condition de perturbation maximale.

La taille et la dureté des particules sont plus importantes que le mot « abrasif ».

La dureté des particules détermine l'agressivité avec laquelle les solides peuvent attaquer une surface d'étanchéité, tandis que la taille des particules influence la facilité avec laquelle elles peuvent pénétrer, traverser ou se retrouver piégées à l'interface.

Les grosses particules anguleuses peuvent provoquer des impacts ou des dommages aux bords. Les fines particules dures peuvent pénétrer dans une interface étroite et engendrer une abrasion continue à trois corps.

La conception idéale d'un joint dépend donc non seulement de la quantité de matière solide présente, mais aussi de l'aspect réel de cette matière.

Choisissez la paire de faces, pas seulement l'anneau en carbure

Un joint mécanique ne fonctionne pas avec une seule face, mais avec une paire de faces.

Les combinaisons courantes comprennent :

Paire de visages	Avantage potentiel	Principale préoccupation concernant le service de traitement des boues
Carbone / carbure de tungstène	Combinaison utile lorsque l'on a une certaine tolérance à une lubrification marginale.	Le carbone peut s'user rapidement lors d'une exposition directe à une suspension abrasive très intense.
Carbure de tungstène / Carbure de tungstène	Haute résistance à l'usure abrasive	Nécessite une lubrification et un refroidissement fiables
Carbure de silicium / Carbure de silicium	Dureté élevée et forte résistance chimique dans de nombreux services	Le choix du matériau et de sa nuance doit tenir compte de la fragilité et des chocs thermiques.
Carbone / carbure de silicium	Agencement généraliste courant pour revêtement dur	Peut ne pas convenir aux endroits où la surface en carbone est soumise à une abrasion directe importante.

Les recommandations de l'industrie préconisent l'utilisation de combinaisons dures/dures pour certains services abrasifs, tout en reconnaissant que le carbure de silicium et le carbure de tungstène présentent des compromis différents.

C’est pourquoi je ne spécifierais jamais une bague en carbure de tungstène indépendamment de sa surface de contact. L’ensemble doit être évalué comme un système tribologique unique.

Adaptez la bague à la pression et à la vitesse de l'arbre.

Les performances des garnitures mécaniques sont influencées par la pression et la vitesse de glissement car, ensemble, elles déterminent la sévérité des conditions de fonctionnement de la face.

Une vitesse plus élevée augmente la vitesse de glissement et, par conséquent, le risque de dégagement de chaleur par frottement. Une pression plus élevée modifie la charge appliquée sur la face d'appui et peut affecter le film d'étanchéité.

L'important est que la pression soit mesurée au niveau ou à proximité de la chambre d'étanchéité, et non déduite uniquement de la pression de refoulement de la pompe.

Une pompe à boues peut également subir des fluctuations de pression lors du démarrage, de l'arrêt, du mouvement des vannes, d'un blocage ou d'une perturbation du processus.

Si le joint fonctionne près de ses limites thermiques ou PV, la résistance à l'usure du carbure de tungstène n'élimine pas la nécessité d'une charge et d'une lubrification appropriées de la face.

Ne négligez pas la chimie des suspensions

Le carbure de tungstène est un composite cémenté. Les grains de WC sont maintenus ensemble par un liant métallique, généralement du cobalt ou du nickel.

L'environnement chimique a donc son importance.

Les conditions pertinentes peuvent inclure :

● pH

● Concentration de chlorure

● Composants acides ou alcalins

● Produits chimiques oxydants

● Additifs de traitement

● Température de fonctionnement

Une suspension abrasive peut être à la fois abrasive et chimiquement agressive. Si la phase liante est attaquée, la surface en carbure peut perdre son soutien structurel et devenir plus sujette à l'usure.

C’est pourquoi, dans certains environnements chimiques, on peut envisager l’utilisation d’un liant WC-Ni ou d’un autre liant résistant à la corrosion. Ce liant n’est pas systématiquement supérieur au WC-Co ; il convient d’analyser l’ensemble des conditions d’usure et de corrosion.

Consultez notre article surlorsque WC-Ni est supérieur à WC-Copour une comparaison plus détaillée.

Lorsqu'un client nous demande : « Quel est le meilleur joint torique en carbure de tungstène pour ma pompe à boues ? », je ne pense pas qu'il existe une réponse unique et utile sans connaître la nature de la boue.

Je veux savoir:

1. Quels sont les solides présents ?

2. Quelle est la dureté et la taille des particules ?

3. Quelle quantité de solide est présente ?

4. Quelle est la pression et la vitesse de l'arbre ?

5. Comment le joint est-il lubrifié et refroidi ?

6. Quels produits chimiques sont présents ?

7. Quel est le matériau de la surface de contact ?

8. Comment l'anneau est-il monté ?

Une fois ces questions résolues, la nuance de carbure, la géométrie, l'appariement des faces et les exigences de fabrication deviennent beaucoup plus faciles à définir.

Fournitures en carbure Langsunbagues d'étanchéité en carbure de tungstènepour les applications OEM et de remplacement, avec des dimensions personnalisées, des nuances WC-Co ou WC-Ni, des faces d'étanchéité rectifiées avec précision et une géométrie spécifique à l'application selon les dessins du client.

Le meilleur joint d'étanchéité pour pompe à boues n'est pas simplement le plus dur. C'est celui qui empêche les particules abrasives d'entrer en contact avec la surface de contact, qui assure la lubrification et qui préserve la géométrie d'étanchéité prévue.

FAQ

Les bagues d'étanchéité en carbure de tungstène conviennent-elles aux pompes à boues ?

Cela peut être le cas, notamment lorsque des particules abrasives engendrent une usure importante et qu'une surface dure est nécessaire. L'adéquation finale dépend de la suspension, de la surface de contact, de la lubrification, de la pression, de la vitesse, de la chimie et de la conception du joint.

Le carbure de tungstène est-il meilleur que le carbure de silicium pour les joints de pompes à boues ?

Ce n'est pas toujours le cas. Le carbure de silicium est largement utilisé dans les environnements abrasifs et corrosifs sévères, tandis que le carbure de tungstène peut s'avérer intéressant lorsque la robustesse mécanique et la résistance à l'usure abrasive sont primordiales. Une comparaison pertinente dépend de l'environnement d'utilisation complet.

Les garnitures mécaniques des pompes à boues doivent-elles utiliser deux faces dures ?

Certaines applications abrasives tirent profit de l'utilisation de revêtements durs. La norme API 682 reconnaît ces revêtements pour les applications abrasives, mais souligne également l'importance d'une lubrification liquide suffisante.

Auteur | Allen

Allen est directeur du marketing international chez NINGBO LANGSUN TUNGSTEN CARBIDE CO., LTD. Fort de plus de 5 ans d'expérience dans les pièces d'usure industrielles et les applications du carbure de tungstène, il travaille avec des clients des secteurs du pétrole et du gaz, des vannes et du contrôle des débits, de la métallurgie, du traitement chimique, des pompes, du traitement de surface, des mines et du traitement des minéraux.

Il se concentre sur l'aide aux équipementiers, aux fabricants d'équipements, aux sociétés d'ingénierie et aux équipes d'approvisionnement pour choisir des pièces d'usure en carbure de tungstène fiables en fonction des conditions de travail réelles, des performances des matériaux, de la faisabilité de la fabrication et des exigences de contrôle de la qualité.

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Références

1. Norme API 682 / ISO 21049, Pompes — Systèmes d'étanchéité d'arbre pour pompes centrifuges et rotativesLa norme traite de la sélection des matériaux de revêtement, y compris l'utilisation de combinaisons de revêtements durs dans les services abrasifs, visqueux et à haute pression, et reconnaît le carbure de tungstène parmi les matériaux de revêtement dur acceptés.

2. Flowserve, Guide de sélection des garnitures mécaniques / Étanchéité des arbres de pompeFlowserve propose des technologies d'étanchéité mécanique adaptées aux fluides lourds et met l'accent sur la sélection des joints en fonction de l'application.

3. Pumps & Systems / Fluid Sealing Association, « Sealing Sense : Joints mécaniques pour service de boues ». L'article traite des matériaux de face, de la géométrie du joint, des éléments dynamiques et de la nécessité de conceptions spéciales pour le service de boues abrasives.

4. Racines, Option EnviroSet pour pompes à débit maximal et minimalLa publication explique comment des particules abrasives peuvent migrer vers le manchon de l'arbre lorsque le rinçage est insuffisant.