Signes indiquant que le matériau de la bague de l'arbre de la pompe est inadapté à la boue
Lorsqu'une bague d'arbre de pompe à boue s'use bien avant la révision prévue, le passage à un matériau plus dur semble être la solution évidente.
Parfois, c'est la solution adéquate. Dans d'autres cas, la même panne se reproduira car la véritable cause est un rinçage insuffisant, un jeu de fonctionnement incorrect, un mauvais alignement de l'arbre, une installation défectueuse, un contact sec ou une douille d'accouplement usée.
La première tâche consiste donc à séparer uninadéquation des matériauxd'unproblème de système ou d'installation.
Un matériau de bague d'arbre de pompe est inadapté lorsque sa résistance à l'usure, sa ténacité, sa résistance à la corrosion, son comportement thermique ou sa compatibilité avec le composant d'accouplement ne peuvent supporter la boue réelle et les conditions de fonctionnement.
Chez Langsun Carbide, nous évaluonsdouille en carbureen tant qu'interfaces d'usure complètes plutôt que de simples manchons isolés.
Un matériau de meilleure qualité doit corriger une limitation connue du matériau d'origine. Il ne doit pas servir à masquer un jeu insuffisant, un mauvais alignement, un rinçage défectueux ou un dysfonctionnement de la pompe.
Quel est le rôle de la bague d'arbre ?
Le terme « bague d’arbre » peut désigner différents types de manchons selon la conception de la pompe. Elle peut notamment servir à :
● Une douille de guidage radiale
● Manchon de protection d'arbre remplaçable
● Un bourrelet dans la gorge près d'une glande congestionnée
● Un composant d'usure à faible jeu
● Un manchon ou un restricteur de zone d'étanchéité
Ses fonctions comprennent :
● Protéger l'arbre des particules abrasives
● Maintenir un jeu de roulement contrôlé
● Assurer une rotation stable de l'arbre
● Limiter la migration de la boue dans une zone de joint ou de garniture
● Fournir une surface d'usure remplaçable
● Réduire les dommages secondaires aux composants de pompe plus coûteux
Le matériau n'est adapté que tant qu'il remplit ces fonctions. Une bague n'a pas besoin d'être complètement usée pour arriver en fin de vie.
Huit signes avant-coureurs en un coup d'œil
| Signe observé | Incompatibilité possible des matériaux | Premiers contrôles non matériels |
| Alésage uniforme et rainures abrasives | Dureté ou résistance à l'abrasion insuffisantes | Concentration de solides, granulométrie, vitesse, qualité du rinçage |
| Le dégagement dépasse la limite trop rapidement | Le matériau ne peut pas conserver sa géométrie pendant l'intervalle requis | Tolérance initiale, alésage installé, usure de l'arbre d'accouplement |
| Écaillage ou fissure | Résistance insuffisante ou géométrie fragile inadaptée | Impact, contact avec l'arbre, ajustement serré, support de bord |
| Piqûres ou arrachement de grains | Résistance à la corrosion ou compatibilité du liant insuffisantes | pH, chlorures, température, produits chimiques, dépôts |
| Chaleur, éraflures, irritations ou convulsions | Association tribologique ou comportement thermique inadaptés | Jeu, lubrification, rinçage, fonctionnement à sec, alignement |
| L'arbre s'use tandis que la bague reste quasiment inchangée. | Association de matériaux déséquilibrée ou agression excessive de la contreface | Dureté de l'arbre, finition, faux-rond, particules incrustées |
| Défaillance suite à un changement de boue ou de procédé | Le matériel d'origine ne correspond plus aux exigences. | Nouveaux médias, pression, vitesse, débit, température ou chimie |
| Défaillances répétées dues aux vibrations, aux joints ou aux garnitures | La bague perd sa géométrie ou son support trop rapidement. | Roulements, alignement de l'arbre, point de fonctionnement de la pompe, assemblage |
1. Élargissement rapide et uniforme de l'alésage ou rainures abrasives profondes
L'élargissement uniforme du diamètre est l'un des signes les plus clairs que la bague ne présente pas une résistance à l'abrasion suffisante pour la boue.
Les preuves typiques comprennent :
● Un alésage poli ou élargi sur la majeure partie de la circonférence
● Rainures axiales, hélicoïdales ou circonférentielles pour les particules
● Perte de la finition de surface d'origine
● Augmentation progressive du jeu diamétral
● Usure similaire se répétant sur plusieurs bagues de remplacement
La gravité dépend de la dureté des particules, de leur angularité, de leur distribution granulométrique, de la concentration en solides, de la vitesse de glissement, de la vitesse de la suspension et de la capacité des particules à pénétrer dans l'espace de fonctionnement.
Un acier trempé ou un alliage conventionnel peut être économique pour des applications modérées, mais peut se déformer rapidement lorsque des particules minérales dures traversent continuellement l'interface.
Dans cette situation, undouille de pompe à boue en carbure de tungstènepeut assurer une meilleure conservation de la géométrie, à condition que sa robustesse, son ajustement et sa résistance à la corrosion soient également appropriés.
2. La garde au sol augmente plus vite que ne le permet le plan d'entretien.
Le matériau de la bague peut être techniquement utilisable, mais économiquement inadapté s'il ne peut maintenir le jeu requis jusqu'à la révision prévue.
Un dégagement excessif peut entraîner :
● Support d'arbre radial réduit
● mouvement plus important de l'arbre
● vibrations plus élevées
● Entrée de particules dans l'espace libre
● Instabilité du joint ou de l'emballage
● Dommages aux composants d'usure adjacents
Le jeu est une dimension du système. Il est déterminé par l'alésage de la bague, le diamètre de l'arbre ou du manchon, les variations d'installation, le faux-rond, la flèche, les mouvements thermiques et l'usure des deux surfaces.
Avant d'incriminer le matériau, comparez les dimensions réelles de la bague et de l'arbre avec celles du dessin d'origine. Ne présumez pas que l'arbre a conservé son diamètre nominal.
Langsun Carbide aborde le budget de tolérance complet dans :Comment choisir le jeu de fonctionnement des bagues en carbure de tungstène dans les pompes abrasives.
3. La bague s'écaille, se fissure ou se casse au lieu de s'user progressivement.
L’écaillage et la fissuration peuvent indiquer que le matériau sélectionné est trop fragile pour supporter les contraintes mécaniques.
Cela est particulièrement pertinent lorsque la suspension contient :
● grosses particules angulaires
● Gravier ou débris de grande taille
● Boues solides intermittentes
● Impact important lors du démarrage
Les fissures peuvent également résulter de :
● Ajustement trop serré
● Soutien inégal au logement
● martelage direct lors de l'installation
● Contact de l'arbre causé par un défaut d'alignement
● Parois minces ou angles internes aigus
● Choc thermique
Le carbure cémenté n'est pas un matériau unique. Sa résistance à l'usure et sa ténacité sont ajustées par la taille des grains de WC, le type de liant et sa teneur.
Un matériau à grain fin et à faible teneur en liant peut offrir une forte résistance à l'abrasion, mais n'est pas forcément le meilleur choix pour une bague mince, soumise à des chocs ou mal soutenue. Un matériau plus dur peut assurer un équilibrage plus fiable.
Une bague dont l'usure est prévisible peut être entretenue. Une bague qui se fracture soudainement risque d'endommager l'arbre, le joint, le carter et les composants internes de la pompe.
4. La surface devient piquée, poreuse ou granuleuse
Une surface de carbure rugueuse, poreuse ou granuleuse peut indiquer une usure due à la corrosion plutôt qu'une simple abrasion.
Carbure de tungstène cémenté Il est composé de grains de WC durs agglomérés par un liant métallique. Si la suspension attaque chimiquement le liant, la surface peut se fragiliser et les grains de WC peuvent être plus facilement détachés par abrasion ultérieure.
Les variables pertinentes relatives à la boue comprennent :
● PH
● Concentration de chlorure
● Acides ou bases
● Produits chimiques oxydants
● Température
● Gaz dissous
● Chimie des eaux produites ou des eaux de procédé
Le WC-Co est largement utilisé lorsque la résistance mécanique et la résistance à l'abrasion sont primordiales. Le WC-Ni ou un autre liant résistant à la corrosion peut être envisagé lorsque la corrosion du liant constitue un mécanisme de défaillance plausible.
La décision devrait se fonder sur la chimie et la charge réelles du liquide, et non sur l'hypothèse que le liant au nickel est universellement supérieur.
5. L'interface surchauffe, se fissure, se grippe ou se bloque
La surchauffe n'indique pas toujours que la bague est trop souple. Elle peut signifier que l'association des matériaux et l'interface de fonctionnement sont inadaptées.
Les causes possibles sont les suivantes :
● Le dégagement en course est trop faible.
● Lubrification insuffisante du liquide de procédé
● Perte d'eau de chasse ou de glande
● Démarrage à sec
● Dilatation thermique réduisant l'espace de fonctionnement
● Désalignement ou déviation de l'arbre
● Particules piégées dans l'espace libre
● Un appariement arbre/surface de bague inadapté
Les signes avant-coureurs comprennent la décoloration, le transfert de matière, le polissage excessif, les rayures localisées, l'élévation de température, le bruit, l'augmentation de la charge du disque et le grippage soudain.
Lorsque le débit d'eau dans le presse-étoupe est inférieur aux spécifications, des particules abrasives peuvent migrer entre le joint et le manchon de l'arbre, provoquant des dommages importants et une défaillance prématurée des composants.
Une bague plus dure ne résoudra pas un problème d'obstruction du circuit d'écoulement. Le système de lubrification, de refroidissement et d'évacuation des particules solides doit être rétabli avant tout changement de matériau.
6. L'arbre s'use beaucoup plus vite que la bague.
Une paire de pièces d'usure performante doit protéger le composant coûteux sans causer de dommages excessifs à la surface de contact.
Si la bague en carbure conserve son alésage tandis que l'arbre développe des rainures profondes, le système de matériaux peut être déséquilibré.
Les causes possibles sont les suivantes :
● La tige est trop molle
● La finition de surface de la tige est trop rugueuse.
● Des particules abrasives sont piégées entre les deux surfaces.
● La bague est excentrée
● Le bord de la bague est en contact avec l'arbre.
● La surface dure s'est ébréchée ou est devenue rugueuse
● La corrosion a fragilisé l'arbre.
Dans ce cas, l'installation d'une bague encore plus dure pourrait aggraver les dommages à l'arbre.
Les deux surfaces doivent être mesurées à plusieurs positions axiales et dans plusieurs directions. Le choix du matériau doit prendre en compte le couple d'usure complet, et non pas seulement la nuance nominale de la bague.
7. La durée de vie s'effondre après un changement de la boue
Un matériau qui a fonctionné de manière acceptable pendant des années peut devenir inadapté après un changement de procédé.
Les changements pertinents comprennent :
● Autre gisement ou source minérale
● Concentration en matières solides plus élevée
● particules plus grosses ou plus anguleuses
● vitesse de pompe ou débit plus élevé
● Additifs chimiques modifiés
● pH inférieur ou supérieur
● Teneur en chlorure plus élevée
● température de fonctionnement plus élevée
● Qualité ou pression de l'eau de chasse réduite
● Des démarrages et des arrêts plus fréquents
Si des défaillances surviennent immédiatement après une modification de procédé connue, les spécifications d'origine du matériau doivent être réexaminées au regard des nouvelles conditions.
Le cahier des charges d'achat doit décrire la boue actuelle, et non la boue présente lors de la première mise en service de la pompe.
8. Des problèmes répétés d'étanchéité, de garniture ou de vibrations font suite à l'usure des bagues.
Le signe le plus coûteux d'un matériau de bague inadapté peut apparaître ailleurs dans la pompe.
Lorsque la bague se déforme, des problèmes secondaires peuvent survenir, notamment :
● Fuite d'emballage
● Instabilité du joint mécanique
● Vibrations de l'arbre
● Frottement unilatéral
● Surcharge des roulements
● Dommages aux manchons ou aux faces d'étanchéité
● Arrêt imprévu de la pompe
Présence de particules abrasives dans la zone de la boîte à garniture, entraînant un garnissage prématuré et des dommages à la chemise de l'arbre, et souligne l'importance de contrôler l'environnement interne plutôt que de se fier uniquement aux matériaux d'usure.
Si l'usure des bagues provoque systématiquement des dommages plus importants à la pompe avant la révision prévue, l'utilisation d'un matériau plus résistant à l'usure ou la refonte du système de contrôle des solides peuvent se justifier.
Instructions générales relatives aux matériaux
| Famille de matériaux | Force potentielle | Limite potentielle |
| Acier trempé ou fortement allié | Robuste, usinable et économique | Peut entraîner des rainures ou une perte de jeu rapide en cas d'abrasion minérale sévère. |
| bague en polymère ou en composite | Faible friction et souplesse utile dans certains modèles | limites de température, de gonflement, de fluage, de compatibilité chimique et d'usure abrasive |
| céramique technique ou carbure de silicium | Dureté élevée et forte résistance à la corrosion dans de nombreux fluides | Sensibilité aux chocs, à la flexion, aux dommages sur les bords et au support |
| carbure de tungstène | Bon équilibre entre résistance à l'abrasion, stabilité dimensionnelle, résistance à la compression et flexibilité de granulométrie | Nécessite une résistance, un liant, un ajustement, un support et une conception de surface de contact appropriés. |
Aucun matériau n'est systématiquement optimal pour toutes les boues. L'expérience d'exploitation permettra de déterminer les propriétés à améliorer.
Lorsqu'une bague de pompe tombe en panne prématurément, je ne pense pas que la première recommandation doive toujours être « utiliser du carbure de tungstène ».
La première recommandation devrait être d'identifier quel bien est manquant :
● Si l'alésage s'use uniformément, une résistance à l'abrasion plus importante peut être nécessaire.
● Si la pièce s'écaille, une plus grande robustesse ou un meilleur support peuvent être nécessaires.
● Si la surface devient poreuse, une meilleure résistance à la corrosion peut être nécessaire.
● Si l'interface chauffe, le jeu ou le système de lubrification peut nécessiter une correction.
● Si l'arbre s'use en premier, l'ensemble des matériaux doit être changé.
Le carbure de tungstène est particulièrement avantageux lorsque la perte de géométrie due à l'usure constitue la limitation avérée. Il convient alors de spécifier le liant, la granulométrie, la ténacité, l'état de finition de l'alésage, l'état des arêtes, l'épaisseur de paroi et la méthode de pose appropriés.
FAQ
Quel est le signe le plus évident qu'un matériau de bague de pompe est trop mou ?
L'élargissement rapide et relativement uniforme du diamètre de l'alésage, ainsi que la présence répétée de rainures abrasives sur plusieurs pièces de rechange, sont des indicateurs forts d'une résistance à l'abrasion insuffisante.
L'usure unilatérale d'une bague signifie-t-elle que le matériau est inadapté ?
Ce n'est généralement pas le cas isolément. Une usure unilatérale indique plus souvent un faux-rond de l'arbre, une déviation, un défaut d'alignement, une installation excentrée ou un support de carter inégal.
Pourquoi une bague en carbure se fissure-t-elle au lieu de s'user ?
Les causes possibles incluent une ténacité insuffisante, l'impact de grosses particules, des parois minces, des bords tranchants, un ajustement serré excessif, un choc lors de l'installation directe ou un contact avec l'arbre.
Que révèle une surface granuleuse en carbure de tungstène ?
Cela peut indiquer une dégradation du liant due à la corrosion, suivie de l'élimination des grains de WC non supportés. Il convient d'examiner la composition chimique de la suspension, sa température et le type de liant.
Pourquoi l'arbre s'use-t-il alors que la bague en carbure ne s'use pas ?
L'arbre peut être trop mou, rugueux, mal aligné, corrodé ou présenter des particules incrustées. Il convient de vérifier l'ensemble des matériaux et le jeu de fonctionnement.
Références
1. Racines, Option EnviroSet pour pompes à débit maximal et minimalLa publication explique qu'un débit d'eau insuffisant dans le presse-étoupe permet aux particules abrasives de migrer entre la garniture et le manchon d'arbre, provoquant des dommages et une défaillance prématurée des pièces. Elle décrit également comment éliminer les particules de la zone du presse-étoupe afin d'améliorer la durée de vie de la garniture et du manchon d'arbre.
2. KSB, « Joint d’arbre ». La source explique que les fluides contaminés nécessitent des dispositifs de barrière ou de rinçage appropriés, car les contaminants abrasifs peuvent se déposer à l’interface du joint et endommager rapidement un manchon de protection d’arbre.
3. CERATIZIT, « Carbure cémenté ». La source explique que la phase dure assure la résistance à l'usure tandis que le liant contribue à la ténacité, et identifie la teneur en liant et la taille des grains de WC comme des déterminants majeurs des propriétés du carbure.
4. Hyperion Materials & Technologies, « Nuances de carbure cémenté avec liant résistant à la corrosion ». La source explique que la corrosion humide peut appauvrir la phase liante et permettre aux grains de carbure de se détacher plus facilement par usure.
5. Hyperion Materials & Technologies, « Résistance à la corrosion du carbure cémenté ». La source décrit le squelette de carbure fragile qui peut subsister après l'épuisement du liant.
Auteur | Allen
Allen est directeur du marketing international chez NINGBO LANGSUN TUNGSTEN CARBIDE CO., LTD. Il possède plus de 5 ans d'expérience dans le domaine des pièces d'usure industrielles et Applications du carbure de tungstèneIl travaille avec des clients dans les 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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