Le PEEK (polyétheréthercétone), grâce à ses propriétés exceptionnelles, est devenu une alternative incontournable aux matériaux traditionnels (PTFE, métaux, PA, PPS, etc.) pour l'étanchéité des pompes et des vannes. Il est particulièrement adapté aux conditions d'utilisation difficiles, notamment les hautes températures, les hautes pressions, la forte corrosion et les exigences élevées en matière de propreté.
I. Scénarios d'application principaux
L'utilisation du PEEK dans l'étanchéité des pompes et des vannes est très répandue, couvrant principalement les scénarios suivants :
Industrie pétrochimique et énergétique :
Composants d'application : bagues d'étanchéité pour oléoducs et gazoducs, joints d'outils de fond de puits, joints de vannes (par exemple, vannes à bille, vannes de régulation), bagues d'étanchéité de pompes (par exemple, pompes électriques submersibles), plaques de soupapes de compresseur, etc.
Caractéristiques des conditions de fonctionnement : Le fluide contient souvent des composants hautement corrosifs tels que le sulfure d'hydrogène, le dioxyde de carbone et la saumure, et fonctionne dans des environnements à haute température et à haute pression.
Documents justificatifs : De nombreux documents indiquent clairement que les joints en PEEK résistent efficacement à la corrosion présente dans le pétrole brut, conservent leur stabilité dimensionnelle et leurs performances d’étanchéité sous haute température et pression, et ont une durée de vie bien supérieure à celle des matériaux traditionnels comme le PTFE. Dans le secteur pétrolier et gazier, le PEEK remplace progressivement le PTFE comme matériau pour les bagues d’étanchéité.
Industrie des procédés chimiques :
Composants d'application : pompes et vannes chimiques, joints de réacteur, raccords de canalisation, éléments filtrants résistants à la corrosion, etc.
Caractéristiques des conditions de fonctionnement : Contact avec divers produits chimiques tels que des acides forts, des bases fortes et des solvants organiques, exigeant une inertie chimique et une pureté extrêmement élevées du matériau.
Caractéristiques du matériau : Le PEEK présente une excellente résistance chimique ; généralement, seul l’acide sulfurique concentré peut le dissoudre ou l’endommager, et sa résistance à la corrosion est comparable à celle de l’acier au nickel. Ses propriétés autolubrifiantes éliminent ou réduisent le besoin d’huile de lubrification, évitant ainsi toute contamination du milieu réactionnel par des lubrifiants.
Machines générales et fabrication haut de gamme :
Composants d'application : vannes industrielles, joints d'étanchéité pour systèmes hydrauliques, joints d'étanchéité pour roulements, joints d'étanchéité pour pompes à vide, etc.
Caractéristiques des conditions de fonctionnement : exigences en matière de résistance à l’usure, de résistance à la fatigue, de longue durée de vie et de fonctionnement pouvant s’accompagner de températures élevées ou d’environnements corrosifs.
Caractéristiques du PEEK : Ce matériau allie une excellente rigidité, une grande ténacité et une résistance à la fatigue remarquable, ainsi qu’une bonne résistance à l’usure (coefficient de frottement de seulement 0,1 à 0,4). Il conserve ses performances jusqu’à 250 °C, ce qui le rend idéal pour les applications soumises à des charges et à une usure importantes.
Machines générales et fabrication haut de gamme :
Composants d'application : vannes industrielles, joints d'étanchéité pour systèmes hydrauliques, joints d'étanchéité pour roulements, joints d'étanchéité pour pompes à vide, etc.
Caractéristiques des conditions de fonctionnement : exigences en matière de résistance à l’usure, de résistance à la fatigue, de longue durée de vie et de fonctionnement pouvant s’accompagner de températures élevées ou d’environnements corrosifs.
Caractéristiques du PEEK : Ce matériau allie une excellente rigidité, une grande ténacité et une résistance à la fatigue remarquable, ainsi qu’une bonne résistance à l’usure (coefficient de frottement de seulement 0,1 à 0,4). Il conserve ses performances jusqu’à 250 °C, ce qui le rend idéal pour les applications soumises à des charges et à une usure importantes.
II. Avantages en matière de performance et justification de la substitution
Le remplacement d'autres matériaux par le PEEK dans le domaine de l'étanchéité des pompes et des vannes repose principalement sur les avantages de performance suivants :
Résistance exceptionnelle à la corrosion chimique : résistant à la plupart des acides, bases, hydrocarbures et solvants, avec des performances proches de celles de l’acier au nickel, surpassant largement celles des plastiques techniques ordinaires. Ceci en fait une alternative idéale et améliorée au PTFE dans les secteurs de la chimie et des hydrocarbures.
Résistance exceptionnelle aux hautes températures : supportant une température de service continue jusqu’à 260 °C et une température de pointe supérieure à 300 °C, avec une température de déformation sous charge élevée. Ceci garantit l’étanchéité et la résistance des joints aux fluides et environnements à haute température.
Excellentes propriétés mécaniques et stabilité dimensionnelle : haute résistance, grande rigidité et bonne ténacité. Résistance exceptionnelle au fluage et à la fatigue sous contraintes alternées et pression prolongée, assurant un contact étanche des surfaces d’étanchéité et prévenant les fuites.
Faible frottement et autolubrification : Faible coefficient de frottement et propriétés autolubrifiantes. Cette caractéristique la rend particulièrement adaptée aux applications où l’utilisation d’huile lubrifiante est impossible ou déconseillée (par exemple, dans les secteurs agroalimentaire, pharmaceutique et chimique de haute pureté). Elle réduit l’usure et prolonge la durée de vie du joint.
Absorption d'humidité et résistance à l'hydrolyse extrêmement faibles : le taux d'absorption d'eau à saturation à 23 °C n'est que de 0,4 %, et les performances restent stables sous vapeur et eau chaude à haute température et haute pression. Ce procédé évite les variations dimensionnelles et les défaillances d'étanchéité dues à la dilatation par absorption d'eau, et convient aux systèmes à vapeur et aux environnements humides.
Haute pureté et faible dégazage : Procédé de fabrication propre, adapté aux joints de pompes et de vannes dans les industries aux exigences de propreté extrêmement élevées, telles que les semi-conducteurs et les produits pharmaceutiques.
Surmonter les défauts des matériaux traditionnels : Les documents soulignent que le PTFE (polytétrafluoroéthylène), matériau d’étanchéité traditionnel des oléoducs, même renforcé par des composites, présente des problèmes tels qu’une usure rapide, un fluage à froid et une fragilité à haute température et pression. Les bagues d’étanchéité en PEEK pallient ces inconvénients tout en conservant une résistance à la corrosion comparable à celle du PTFE, ce qui en fait un matériau de remplacement idéal.
III. Cas d'application typiques
Parmi les applications spécifiques du PEEK dans l'étanchéité des pompes et des vannes, on peut citer :
Joints d'étanchéité pour pompes à huile, joints en forme de 3, bagues d'étanchéité pour pompes et soupapes.
Soupapes, corps de pompe, roulements et joints d'étanchéité pour pompes et vannes chimiques.
Composants d'étanchéité pour vannes à bille cryogéniques et tuyaux composites thermoplastiques dans les champs pétroliers sous-salins.
Utilisés comme plaques de soupape de compresseur, segments de piston et divers joints d'étanchéité dans les équipements mécaniques.
IV. Sociétés apparentées
III. Cas d'application typiques
Parmi les applications spécifiques du PEEK dans l'étanchéité des pompes et des vannes, on peut citer :
Joints d'étanchéité pour pompes à huile, joints en forme de 3, bagues d'étanchéité pour pompes et soupapes.
Soupapes, corps de pompe, roulements et joints d'étanchéité pour pompes et vannes chimiques.
Composants d'étanchéité pour vannes à bille cryogéniques et tuyaux composites thermoplastiques dans les champs pétroliers sous-salins.
Utilisés comme plaques de soupape de compresseur, segments de piston et divers joints d'étanchéité dans les équipements mécaniques.
IV. Sociétés apparentées
Parmi les entreprises fournissant des matériaux ou des produits en PEEK dans le domaine de l'étanchéité des pompes et des vannes, on peut citer :
Victrex (Royaume-Uni) : Leader mondial du PEEK, dont les solutions hautes performances sont utilisées dans des environnements d'étanchéité exigeants pour l'exploration pétrolière.
Dalian Luyang Technology Development Co., Ltd. : Spécialisée dans la production de matériaux et de produits en PEEK modifié. Des produits tels que des boulons, des colliers de serrage et des joints en PEEK sont directement utilisés dans des applications comme les pompes à huile et les vannes.
V. Résumé
En résumé, grâce à sa combinaison unique de propriétés (résistance à la corrosion, aux hautes températures et pressions, à l'usure, autolubrification et stabilité dimensionnelle), le PEEK pallie les limitations des matériaux traditionnels en conditions d'utilisation extrêmes dans le domaine de l'étanchéité des pompes et des vannes. Il améliore considérablement la fiabilité et la durée de vie des joints, réduisant ainsi les coûts de maintenance, et répond aux exigences de propreté et d'absence de contamination de secteurs spécifiques (tels que les semi-conducteurs, la pharmacie et l'agroalimentaire). Avec la tendance au remplacement de l'acier par les plastiques et la localisation croissante des équipements de pointe, le taux de pénétration du PEEK dans ce domaine critique de l'étanchéité des pompes et des vannes devrait continuer de progresser.
