Choix des matériaux pour les joints d'étanchéité mécaniques des pompes submersibles

La plupart des garnitures mécaniques BTS Engineering pour les pompes Flygt, WILO Emu, Dreno, Zenit, Hydro-Vacuum FZ, GRUNDFOS S (ainsi que pour d’autres pompes submersibles) sont disponibles dans de nombreuses variantes de conception. Essayons d’examiner les types de matériaux les plus courants utilisés pour les garnitures des pompes de drainage.

Carbure cémenté résistant à la corrosion (WCCR)

• Densité (g/cm3) 14;
• Dureté (HV3) 1300;
• Module d’élasticité (GPa) 600;
• Résistance à la flexion (MPa) 2600;
• Coefficient de conductivité thermique (W/mK) 100;
• Plage de pH (pH) 3–14.

L’alliage WCCR combine les propriétés antifriction du carbure de tungstène lié au cobalt (WCCo) avec la résistance à la corrosion du WCCR.

Avantages:

• haute résistance, rigidité et ténacité (excellentes propriétés antifriction assurant de bonnes performances sous une charge élevée sur la face d’étanchéité).
• bonne conductivité thermique (évacuation de la chaleur excédentaire des couples de frottement et prévention de l’évaporation du film lubrifiant sur la surface d’étanchéité).

Inconvénients: le WCCR est le meilleur matériau pour la plupart des milieux, sauf pour les acides concentrés et les milieux à forte teneur en chlorures. Selon le matériau des pièces environnantes, lors d’une utilisation en eau de mer, le WCCR peut être affecté par la corrosion galvanique.

Carbure de silicium (RBSiC)

• Densité (g/cm3) 3.1;
• Dureté (HV3) 2700;
• Module d’élasticité (GPa) 420;
• Résistance à la flexion (MPa) 390;
• Coefficient de conductivité thermique (W/mK) 100;
• Plage de pH (pH) 0–10;

Le carbure de silicium utilisé pour les garnitures mécaniques existe en trois types: fritté, transformé et lié par réaction (RBSIC). BTS Engineering utilise généralement du carbure de silicium lié par réaction dans ses garnitures mécaniques, car ses propriétés de glissement, sa résistance à l’usure et sa stabilité dimensionnelle sont supérieures.

Avantages:

• haute conductivité thermique et capacité d’autolubrification;
• résistance à l’usure abrasive;
• bonne résistance aux liquides acides et contenant des chlorures.

Inconvénients: faible résistance mécanique et mauvaise résistance aux liquides alcalins.

Principalement en raison de sa fragilité et de ses propriétés de glissement, le carbure de silicium reste le second choix après le carbure cémenté et est principalement utilisé lorsque les propriétés corrosives du liquide l’exigent.

Oxyde d’aluminium (Al203, CER)

• Densité (g/cm3) 3.8;
• Dureté (HV3) 1500;
• Module d’élasticité (GPa) 360;
• Résistance à la flexion (MPa) 300;
• Coefficient de conductivité thermique (W/mK) 25;
• Plage de pH (pH) 0–14.

L’oxyde d’aluminium est dur, chimiquement inerte et relativement peu coûteux. Ces qualités en ont fait un matériau populaire pour les surfaces des garnitures mécaniques.

Inconvénients: propriétés antifriction inférieures à celles du carbure cémenté et du carbure de silicium, ce qui nécessite un fonctionnement à des vitesses et pressions plus faibles.

Graphite (CAR)

• Densité (g/cm3) 2.5;
• Dureté (HV3) 100;
• Module d’élasticité (GPa) 20;
• Résistance à la flexion (MPa) 80;
• Coefficient de conductivité thermique (W/mK) 20.

Le graphite est un matériau relativement tendre, ce qui rend impossible son utilisation comme garniture externe. Cependant, pour les garnitures internes, le graphite est un matériau tout à fait acceptable. Son avantage réside dans ses excellentes propriétés de glissement et d’autolubrification, permettant de supporter un fonctionnement à sec à faible vitesse.

Inconvénients:

• faible capacité à supporter un fonctionnement continu pendant de longues périodes;
• avec de grands diamètres, les bagues d’étanchéité ont tendance à gonfler en surface après plusieurs milliers d’heures de fonctionnement; c’est pourquoi le carbone est généralement utilisé dans de petites garnitures.

0 = Aucun effet; 1 = Effet faible ou modéré; 2 = Effet fort. Non recommandé!