Détection et prévention des fuites dans les systèmes fluides : guide complet

Causes et coûts courants des fuites dans les systèmes fluides

Nick Iverson, Ingénieur terrain, Amérique du Nord

Les fuites dans les systèmes fluides sont monnaie courante dans la plupart des installations industrielles. Puisque vous êtes responsable de la sécurité et de la rentabilité de votre usine, même la plus petite fuite peut poser problème. C'est pourquoi il est essentiel de comprendre comment et pourquoi les fuites se produisent, comment les localiser et les tester, et finalement comment élaborer une stratégie pour les traiter et les réduire à l'échelle de l'usine.

Le coût des fuites

Si les fuites sont fréquentes dans les usines, il existe de nombreuses raisons financières d'y remédier rapidement et de mettre en place un plan de prévention.

• Chaque année, on estime que des millions de gallons de fluides hydrauliques sont gaspillés. Un seul gallon de fluide hydraulique coûte environ 40 $ US.
• La perte de lubrification peut entraîner des dommages coûteux aux équipements, comme l'usure prématurée et les pannes machines.
• Les arrêts de production pour réparer une fuite réduisent le potentiel de rendement de l'usine, entraînant des pertes de profit significatives.
• Votre équipe peut involontairement produire un produit hors spécifications en raison d'un étalonnage ou d'un fonctionnement incorrect des instruments causé par une fuite. Ce matériau doit alors être retraité, vendu à prix réduit ou éliminé.
• Les gouttes d'huile issues des fuites créent un environnement de travail dangereux, provoquant glissades et accidents. Les émissions fugitives sont également coûteuses à réparer et dangereuses pour la santé des employés.
• Les fuites peuvent entraîner de lourdes amendes pour non-conformité si les systèmes et équipements violent les réglementations de sécurité.
• Localiser et réparer les fuites prend du temps et de l'argent. Vous devrez peut-être engager une équipe spéciale pour gérer les fuites de produits chimiques toxiques, avec le coût potentiel d'un arrêt complet du système pour inspection approfondie.

Trois causes courantes des fuites dans les systèmes fluides

Il peut être surprenant d'apprendre que la plupart des fuites ne résultent pas de pièces de qualité inférieure. Elles sont dues à l'erreur humaine — que ce soit lors de l'installation d'un composant ou de sa sélection. Choisir les bons composants et les installer correctement peut améliorer la sécurité de l'usine et faire économiser temps et coûts importants.

Pour aider votre équipe à mieux comprendre et atténuer les fuites dans votre usine, les ingénieurs terrain de Swagelok ont documenté les trois causes les plus fréquentes :

• Joints métal-sur-métal peu fiables : Réaliser et maintenir des joints métal-sur-métal hautement fiables peut être difficile, surtout dans le temps. Les directives du fabricant doivent être suivies scrupuleusement pour éviter les fuites avec ces joints. Dans certains cas avec les vannes, vous pourriez même vouloir remplacer le composant par un modèle doté d'un joint à siège souple, notamment quand une coupure répétée de gaz est requise.
• Raccords tubulaires mal installés : Un assemblage correct des raccords tubulaires réduit considérablement la probabilité de fuites et améliore la sécurité de votre usine. Assurez-vous que vos techniciens sont formés pour assembler correctement un raccord, y compris l'orientation adéquate des ferrules et l'utilisation d'une jauge d'écartement pour vérifier le bon serrage.
• Mauvaise sélection, manipulation et préparation des tubes : Votre choix et votre préparation des tubes peuvent aussi augmenter le risque de fuites. Des matériaux de tubes incompatibles avec le fluide de processus ou l'environnement externe seront sujets à la corrosion, aux défaillances prématurées et aux fuites. De plus, des tubes coupés de travers, bosselés, rayés ou non ébavurés peuvent compromettre la capacité d'étanchéité du raccord.

Trois types de fuites

Comprendre le type de fuite aidera votre équipe à déterminer les mesures correctives appropriées. Ci-dessous, les ingénieurs Swagelok identifient les trois types de fuites couramment rencontrés dans les systèmes fluides :

Fuite réelle : Fuite résultant de la défaillance d'une barrière de pression à contenir ou isoler un fluide du système de l'environnement ambiant. Elle survient à cause de fissures dans le matériau ou d'espaces entre les surfaces d'étanchéité.

Fuite virtuelle : Relâchement de fluide piégé à l'intérieur dans un système fluide dû au dégazage des matériaux, aux fluides absorbés ou adsorbés, à l'emprisonnement dans des crevasses ou des jambes mortes.

Perméation : Passage d'un fluide à travers une barrière de pression qui ne présente pas de trous assez grands pour laisser passer plus qu'une infime fraction des molécules par un seul trou.

Méthodes de détection des fuites

En général, la plupart des tests de fuites sont effectués sur un système sous pression — soit avec le fluide de processus réel, soit avec un fluide de substitution comme l'eau, l'air, l'azote ou l'hélium. Pour des raisons pratiques, les méthodes de test peuvent être segmentées en celles généralement effectuées sur équipement installé versus celles plus couramment réalisées sur banc d'essai (ou en laboratoire).

1. Test visuel : C'est le type de test de fuite le plus fondamental pour un système liquide. Les fuites sont indiquées par des gouttes réelles ou une humidité de surface sous la fuite. Il est le plus souvent effectué sur équipement installé, mais aussi couramment utilisé sur banc pour tester les assemblages de flexibles.
2. Test à bulles : Test simple et économique pour les systèmes gazeux. Il utilise soit un film mince de surfactant (comme Snoop), soit une immersion dans un bain d'eau. C'est un test courant sur équipement installé et sur banc. Il sert davantage à indiquer la présence d'une fuite qu'à en mesurer la quantité, et nécessite une observation des bulles.
3. Test de variation de pression : Utilisé pour liquides et gaz. L'équipement testé est mis sous pression dans un état isolé à une pression prescrite pour une durée prescrite. Une fuite entraîne une baisse progressive de pression mesurable. Un type courant est le test de décroissance de pression. Il est plus souvent réalisé sur banc mais peut l'être sur équipement installé avec une conception de test soignée. Ce test nécessite peu d'équipement et peut être automatisé.
4. Test par ultrasons aéroportés : Utilisé sur systèmes gazeux. Nécessite un dispositif de mesure ultrasons aéroportés pour localiser une fuite. Sur systèmes sous pression, ce test peut approximer le débit de fuite. Il peut aussi être effectué sur systèmes non pressurisés avec un générateur de son additionnel en amont. Couramment utilisé sur équipement installé.
5. Test par spectrométrie de masse : Utilisé sur systèmes gazeux. Un spectromètre de masse détecte la présence de quantités traces de gaz fui et quantifie la fuite. Presque exclusivement réalisé avec l'hélium comme fluide de substitution, on parle alors de test de fuite à l'hélium. Le test en aval est pour systèmes sous pression, le test en amont pour systèmes sous vide. Cette méthode est surtout utilisée sur banc pour identifier de très petites fuites.

Priorisation des fuites

S'il n'est pas possible de traiter immédiatement tous les types de fuites dans une usine, votre équipe peut les catégoriser pour prioriser la maintenance et les réparations.

• Fuites dangereuses : Toute fuite présentant un risque de sécurité est prioritaire. Cela inclut les fuites de gaz nocifs et de produits chimiques caustiques, ainsi que les fuites créant des risques de glissade/chute. Faites identifier ces problèmes par vos gestionnaires de risques en premier, puis envoyez vos meilleurs techniciens les réparer immédiatement.
• Fuites coûteuses : Collectivement, toutes les fuites de votre usine peuvent représenter un coût significatif. Cependant, certaines fuites — même petites — peuvent être responsables d'une grande partie de ce coût. Réparer une petite fuite d'argon coûteux peut offrir des économies bien supérieures à l'arrêt d'une grosse fuite d'air comprimé moins cher. Découvrez comment les économies sur les fuites s'accumulent rapidement.
• Fuites mineures : Enfin, vous pouvez avoir une grande variété de fuites mineures ne présentant pas de danger pour la sécurité et n'étant pas responsables de pertes majeures. Vous pouvez attendre pour traiter ces fuites de basse priorité quand votre personnel de maintenance n'est pas submergé par des tâches plus critiques.

Nous constatons qu'il est utile de former — et de reformer — ingénieurs et techniciens sur divers sujets pour améliorer leurs compétences dans l'identification et le traitement des différents types de fuites. La formation peut aller de l'éducation sur la sélection appropriée des matériaux à des cours pratiques de développement de compétences en cintrage de tubes et procédures d'installation de raccords tubulaires. Heureusement, Swagelok propose de nombreux programmes de formation et d'éducation spécialisés pour garantir que votre usine fonctionne en toute sécurité et efficacement. Lorsque votre équipe formée se concentre sur l'identification et l'arrêt des fuites, votre usine bénéficiera d'opérations plus sûres et plus rentables.

Pour en savoir plus sur l'identification et le traitement des fuites, ainsi que la formation de votre équipe aux meilleures pratiques, contactez votre centre de vente et service Swagelok local.