Joints spiralés, striés et RTJ : quand les joints non métalliques ne suffisent plus

Joint spiralé : feuillard métallique élastique et garniture souple

Le joint spiralé (SWG) est le type semi-métallique le plus important : un feuillard métallique à profil en V est enroulé en spirale, avec une garniture souple entre les spires. Le profil en V, élastique, maintient la pression d’assise même quand les variations de température font fluctuer l’effort des boulons - c’est pourquoi le joint spiralé est le premier choix sous cycles thermiques et en service hydrocarbures. Les métaux de feuillard standard sont le 1.4301/304 et le 1.4404/316L (disponibles jusqu’au titane, au Hastelloy ou à l’Inconel), la garniture standard est le graphite ; le PTFE prend le relais pour la chimie agressive, et des garnitures spéciales haute température vont au-delà de la limite du graphite.

Constructions : avec et sans anneaux

• Avec anneau extérieur : standard pour les brides à face surélevée - l’anneau centre le joint sur les boulons et arrête la compression avant que l’enroulement ne soit écrasé (les désignations de type varient selon le fabricant, p. ex. « CG » ou type 10).
• Avec anneau intérieur et extérieur : pour les conditions moyennes à sévères (« CGI » ou type 101). L’anneau intérieur empêche l’enroulement de flamber vers l’intérieur et protège la garniture du fluide et de l’érosion. Règles pratiques : garniture PTFE toujours avec anneau intérieur ; l’ASME B16.20 rend les anneaux intérieurs obligatoires pour les grands diamètres nominaux dans les classes de pression élevées.
• Enroulement seul (sans anneaux, « R » ou type 00) ou avec anneau intérieur seul (type 01) : exclusivement pour les formes de brides confinées (emboîtement double, emboîtement simple – mâle/femelle), où le confinement limite lui-même la compression.

Marquage : le code couleur selon l’ASME B16.20

Les joints spiralés portent sur l’anneau extérieur un système de code couleur normalisé : la couleur unie du chant de l’anneau identifie le métal du feuillard, des bandes de couleur à intervalles réguliers identifient la garniture. En plus, un marquage frappé obligatoire indique le fabricant, les matériaux, le diamètre nominal, la classe de pression et la référence de la norme. Les codes les plus importants :

Le code couleur est plus que cosmétique : un cas de défaillance fréquent est un joint spiralé dont le matériau de l’anneau intérieur ou du feuillard ne convient pas au fluide (p. ex. acier au carbone en service chlorures). Avant le montage, comparer le code couleur et le marquage frappé à l’exigence - et toujours stocker les joints spiralés à plat dans leur emballage d’origine, jamais suspendus : un enroulement déformé n’étanche plus de façon fiable, même au bon couple de serrage.

Joints striés et joints métalloplastiques

Le joint strié se compose d’une âme métallique massive à surface striée de façon concentrique, revêtue des deux côtés de minces couches souples - le plus souvent en graphite. Les sommets des stries concentrent l’effort des boulons sur des lignes étroites et créent des pressions locales élevées, tandis que les revêtements assurent l’étanchéité fine. Il en résulte un joint pratiquement impossible à écraser, très robuste, pour les hautes pressions et températures - courant sur les échangeurs de chaleur, dans les réseaux de vapeur et d’huile thermique, et comme alternative au joint spiralé dans les grands diamètres nominaux, où l’âme massive facilite la manutention.

Le joint métalloplastique enferme une âme souple dans une mince enveloppe métallique. C’est la solution traditionnelle pour les formes spéciales d’échangeurs de chaleur, avec barrettes et chambres, mais dans les installations neuves il est de plus en plus remplacé par les joints striés et spiralés, qui atteignent des classes d’étanchéité plus élevées.

Joints annulaires (RTJ) : du métal massif pour les pressions les plus élevées

Pour le domaine des pressions les plus élevées - têtes de puits, pétrole et gaz, installations de procédé haute pression -, des anneaux métalliques massifs étanchent dans la gorge des brides RTJ prévues à cet effet. Le système selon l’ASME B16.20 et l’API 6A :

• Type R (section ovale ou octogonale) : l’exécution classique. Les numéros d’anneau normalisés (R 11 à R 105) attribuent chaque anneau sans ambiguïté à une taille de bride et à une classe de pression ; ovale et octogonal sont interchangeables sur les gorges octogonales modernes. L’étanchéité vient du seul effort des boulons, emploi jusqu’à environ 10 000 psi.
• Type RX : une évolution assistée par la pression - la pression intérieure presse en plus la section modifiée contre les flancs de la gorge. Va dans la même gorge que le type R (mise à niveau directe), emploi jusqu’à environ 15 000 psi.
• Type BX : pour les brides API 6BX jusqu’à 20 000 psi, avec sa propre géométrie de gorge et un trou d’équilibrage de pression - non interchangeable avec R/RX.

Deux règles de base valent pour tous les anneaux RTJ : le matériau de l’anneau doit être plus tendre que celui de la bride (gradation typique, du fer doux galvanisé à l’acier à bas carbone jusqu’aux 304/316 et aux alliages de nickel, chacun avec des duretés maximales normalisées) - la déformation plastique doit se produire dans l’anneau remplaçable, pas dans la gorge de la bride. Et : les anneaux RTJ sont des pièces à usage unique ; ils sont remplacés après chaque compression. Les dimensions de brides correspondantes dans le système ASME figurent sur notre page Dimensions des brides ASME B16.5.

Quelle construction, et quand ?

Pour le choix vaut la même logique que pour tous les joints - le fluide, la pression/température, la forme de la bride et les codes décident (voir l’aperçu des joints). Règle tirée de la pratique : pour les hydrocarbures et le service cyclique, ne pas redescendre à un joint plat pour des raisons de coût - le joint spiralé à garniture graphite et anneau intérieur y est en général le bon choix, même si l’exécution concrète reste dépendante de l’application.

Questions fréquentes sur les joints métalliques et composites