élastomères résistants à la décompression explosive

Des solutions d’étanchéité de pointe pour applications critiques
ÉLASTOMÈRES RÉSISTANTS À LA
DÉCOMPRESSION EXPLOSIVE
SEALING SOLUTIONS
Qu’est-ce que la décompression explosive ?
La décompression explosive (DE), également appelée décompression rapide de gaz (DRG), est un mécanisme
de rupture des joints en élastomère due à la décompression rapide d’un milieu gazeux. Lorsque des joints
en élastomère sont exposés à un gaz à haute pression et à des températures élevées pendant une période
prolongée, le gaz est absorbé dans le polymère. Lorsque la pression externe est réduite, le gaz dissout à
l’intérieur du matériau s’échappe de la solution et forme des microbulles. Au fur et à mesure qu’il se dilate,
il peut suinter du matériau. Cependant, si le taux de décompression et de dilatation est élevé, le gaz qui est
pris à l’intérieur du joint se dilate à tel point que le matériau n’est plus capable de contenir les bulles qui se
forment, ce qui entraîne sa fissuration et la rupture du joint.
Coupe d’un joint torique endommagé par
décompression explosive
Essais de résistance à la décompression explosive
Precision Polymer Engineering (PPE) s’impose parmi les principaux spécialistes de la fabrication et du développement de solutions d’étanchéité anti-décompression explosive
(AED). Ses laboratoires de développement de matériaux, situés au Royaume-Uni et à Houston, abritent les installations d’essais de décompression explosive les plus pointues
qui soit pour le caoutchouc.
Les bancs d’essais haute pression sont capables de pressuriser diverses géométries de joints, jusqu’à 138 MPa ou 20 000 psi, sur des durées diverses, des nombres illimités
de cycles de dépressurisation et à des températures pouvant atteindre 250 °C (482 °F). Les bancs d’essais programmables peuvent être utilisés pour tester les matériaux à
diverses normes industrielles ou pour simuler les opérations réelles rencontrées dans les outils d’exploitation pétrolière et les applications à compression.
Les bancs d’essais de PPE sont capables de tester aux normes ci-dessous ainsi que selon des paramètres spécifiés par le client. Les inserts sont interchangeables en fonction
des niveaux de compression dans les géométries de type piston ou facial.
Normes de résistance à la décompression explosive
Il existe plusieurs normes internationales d’essais de résistance des élastomères à la décompression explosive :
• NORSOK M-710 Rév.2 Section 7.3 Annexe B : « Qualification des matériaux d’étanchéité non métalliques et de leurs fabricants - résistance à la décompression rapide de gaz ».
• TOTAL Spécification générale GS PVV 142, Annexe 8 : « Procédure d’essais de résistance à la décompression rapide de gaz des joints toriques en élastomère ».
• NACE TM0297 : « Effets de la décompression du dioxyde de carbone à haute pression et haute température sur les élastomères ».
• ISO 23936-2 : « Pétrole, pétrochimie et gaz naturel : matériaux non métalliques en contact avec des milieux liés à la prospection pétrolière et gazière - 2e partie : Élastomères ».
NORSOK M710
TOTAL GS PVV 142
NACE TM0297
ISO 23936-2*
Spécimen
Joint torique
ISO3601 -325
Joint torique
ISO3601 -349 ou -425
Joint torique
ISO3601 -325
Joint torique ou joint
surdimensionné
ISO3601 -312
Contrainte
Compression 20%
Compression 18%
Optimale
Compression 14,5%
Répétitions
Trois
Trois
Neuf
Quatre
Gaz (%)
90/10 CH4 /CO2
80/20 CH4 /CO2
100 CO2
90/10 CH4 /CO2
Température
100, 150, ou 200°C
75°C
50, 100, 120, 150, 175,
ou 230°C
100°C
Pression
15, 20 ou 30 MPa
19 MPa
7, 17, 28 ou 38 MPa
15 MPa
Période d’imprégnation
initiale
72 h
78 h
-
68 h
Période d’imprégnation
24 h
48 h
24 h
6 et 12 h en alternance
Taux de décompression
2-4 MPa/min
19 à 0 MPa en 90 s.
7 MPa/min
2 MPa/min
Stabilisation à température
ambiante
1h
1h
-
1h
Cycles
10
5
1
8
*Les spécifications prévoient des milieux, températures et pressions spéciaux moyennant accord entre les intéressés
fr.prepol.com
Élastomères testés aux normes de résistance à la décompression explosive
Les grades d’élastomères PPE suivants ont été mis au point pour leur résistance à la décompression explosive et sont proposés en joints toriques et joints
sur mesure entièrement moulés. Des essais adaptés aux exigences d’applications spécifiques sont également possibles. Pour voir les certificats d’essais,
veuillez consulter le site internet de PPE (fr.prepol.com) ou entrer en relation avec votre représentant commercial PPE local.
Grade
de matériau
Description
EnDura® V91J
FKM, duromètre 90
EnDura® V91K
FKM basse température,
duromètre 90
EnDura® V91A
FKM ultra-basse température,
duromètre 90
EnDura® A90H
FEPM à base d’Aflas®,
duromètre 90
EnDura® Z95X
HNBR, CAN moyen,
duromètre 90
EnDura® Z85L
HNBR, faible CAN, duromètre 85
EnDura® E90SR
EPDM résistant à la vapeur,
duromètre 90
Perlast® G92E
FFKM duromètre 90
Perlast® ICE G90LT
FFKM basse température,
duromètre 90
NORSOK
M710
TOTAL
GS PVV 142
NACE
TM0297
ISO
23936-2
Essais de décompression explosive sur mesure
Dans un monde où les essais types sont souvent inadaptés aux applications, PPE propose des essais de résistance à
la décompression explosive selon des paramètres sur mesure plus proches des conditions de service réelles. Un grand
nombre des élastomères EnDura de PPE ont été soumis à des essais sur mesure, procurant ainsi au client un niveau
supérieur de confiance quant à la performance des joints PPE dans une application particulière.
Le matériel de pointe utilisé dans les essais PPE est capable de pressuriser des joints de géométries diverses jusqu’à
20 000 psi puis de les dépressuriser sur un cycle ou une période précis, à des températures pouvant atteindre 250 °C
(482 °F). Ce matériel permet de réaliser des composés et de les tester en simulant les conditions réelles de pression
et température, confirmant ainsi la performance des types et grades de joints avant l’installation. Les essais en interne
peuvent être vérifiés et validés par des organismes indépendants.
Étude de cas
Une importante société pétrolière avait besoin de procéder à des essais de
résistance à la décompression explosive avant de faire installer des joints Perlast®
ICE G90LT sur une vanne sous-marine.
Les essais ont été effectués avec des spécimens sur mesure aux dimensions des
joints employés dans l’application du client. Les conditions d’essai reproduisaient
également l’environnement de l’application.
Les essais ont été vérifiés et validés en externe par Lloyds Register.
Conditions d’essai
Spécimen d’essai
113 mm DI x
5,75 mm de section
Compression (%)
15
Gaz (%)
80/20 CH4 /CO2
Température
155°C (311°F)
Pression
150 bar (15 MPa)
Période d’imprégnation
24 h (initiale 72 h)
Taux de décompression
30 bars/min (3 MPa)
Cycles
10
Pour en savoir plus ou télécharger les certificats d’essais, rendez-vous sur fr.prepol.com
SEALING SOLUTIONS
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Europe, Moyen-Orient et Afrique
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F: +86 21 5241 8339
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