Dans le fonctionnement quotidien des équipements industriels, les flexibles hydrauliques jouent un rôle essentiel dans le transport des fluides hydrauliques.
Choisir un mauvais matériau peut entraîner des fuites de flexibles hydrauliques et une baisse d'efficacité, voire des pannes et des accidents. Pas d'inquiétude ! Sinopulse vous présente aujourd'hui les différents matériaux utilisés pour les flexibles hydrauliques et comment les choisir, vous aidant ainsi à réduire vos coûts d'exploitation et à minimiser les temps d'arrêt de vos équipements.
Que sont les flexibles hydrauliques et leurs types ?
Flexibles hydrauliquesLes flexibles haute pression, également appelés tuyaux d'huile haute pression ou tuyaux en caoutchouc, sont les vaisseaux sanguins des systèmes hydrauliques, transmettant les fluides et la pression. De manière générale, les flexibles haute pression comprennent également les flexibles utilisés pour transporter l'eau, la vapeur et les liquides chimiques.
Les tuyaux hydrauliques sont divisés en tuyaux en caoutchouc, tuyaux métalliques ondulés et tuyaux en PTFE.
Tuyaux hydrauliques en caoutchouc: Les tuyaux résistants à l'huile sont généralement composés de couches intérieures et extérieures en caoutchouc chloroprène. Les tuyaux résistants aux acides, aux alcalis et aux hautes températures sont fabriqués en EPDM, en caoutchouc chloroprène ou en caoutchouc silicone. Les couches intérieures et extérieures sont généralement tressées ou enroulées avec du fil d'acier, avec une à quatre couches de tresse.
tuyaux métalliques ondulés: Les tuyaux métalliques sont des soufflets en acier inoxydable tressés (ou enroulés) avec une ou plusieurs couches de fil ou de treillis en acier inoxydable. Ils sont résistants à la corrosion, aux hautes températures (-235 °C à 500 °C) et aux hautes pressions (32 MPa).
Tuyaux en PTFE: Les tuyaux en PTFE sont constitués d'un tube intérieur en PTFE et d'un renfort en fil d'acier inoxydable. Ils sont résistants à la corrosion (à l'eau régale et à tous les solvants organiques), aux hautes températures (-60 °C à 250 °C) et aux hautes pressions (35 MPa).
Tuyau hydraulique thermoplastique: Tuyau thermoplastique Il s'agit d'un type de tuyau en thermoplastique pouvant être chauffé jusqu'à 120 degrés et alimenté par pression d'eau ou pneumatique. Il présente les caractéristiques de légèreté, de résistance à la pression et de résistance à la corrosion.
Construction de tuyaux hydrauliques en caoutchouc
Les flexibles hydrauliques se composent principalement d'un tube intérieur, d'un tube intermédiaire (inclus en option), d'une couche de renfort (fil d'acier ou autre matériau de renforcement) et d'un tube de protection. Le tube intérieur assure la résistance du fluide transporté à une certaine pression tout en protégeant le fil d'acier de la corrosion. Le tube de protection protège la couche de renfort contre d'autres dommages. Cette couche de renfort agit comme un matériau structurel, assurant la résistance du flexible et lui permettant de supporter des pressions de service plus élevées.
Applications des tuyaux hydrauliques
Les tuyaux hydrauliques sont largement utilisés dans les supports hydrauliques miniers, l'extraction de champs pétrolifères, l'ingénierie de construction, le levage et le transport, le forgeage métallurgique, les équipements miniers, les navires, les machines de moulage par injection, les machines agricoles, diverses machines-outils et les systèmes hydrauliques mécanisés et automatisés dans divers secteurs industriels.
Problèmes pouvant survenir suite au choix d'un mauvais matériau de tuyau hydraulique en caoutchouc :
Fuites
Dommages au tuyau : Le tube intérieur ou extérieur se brise en raison de l'usure, de la corrosion ou de dommages mécaniques.
Dommages dus à l’accumulation de la pression différentielle : Les impulsions de pression à haute fréquence à long terme provoquent une fatigue des matériaux.
Éclatement
Effets de la température : La résistance du matériau du tuyau diminue à des températures élevées et devient cassant à des températures basses.
Dommages mécaniques externes : Affaiblissement localisé dû à un grattage, une compression ou une flexion excessive lors de l'installation.
Fissuration de la surface ou décollement de la couche extérieure
Vieillissement à l'ozone/UV : Une exposition prolongée à l’ozone ou au soleil provoque la fissuration du caoutchouc durci.
Corrosion chimique : L’exposition à l’huile, aux solvants ou aux produits chimiques provoque la dégradation de la couche externe.
Fragilisation à basse température : Perte d'élasticité du caoutchouc à basse température, entraînant des fissures lors de la flexion.
Dilatation ou déformation du tuyau
Expansion à haute pression : Le dépassement de la résistance à la pression du tuyau provoque sa dilatation.
Adoucissement à haute température : Une température excessive de l’huile provoque le ramollissement du caoutchouc et la perte de son support.
Usure interne : Les particules de fluide et les impuretés usent la chambre à air, provoquant un renflement localisé.
Décollement ou colmatage de la chambre à air
Contamination des fluides : Les impuretés présentes dans le fluide (copeaux métalliques, eau) provoquent la corrosion ou le décollement de la chambre à air.
Compatibilité des fluides : Incompatibilité du fluide avec le matériau du tuyau (par exemple, certaines huiles synthétiques réagissent avec le caoutchouc).
Station debout prolongée : Le tube intérieur du tuyau adhère au tuyau en raison d'une inactivité prolongée, ce qui provoque son décollement et la formation de débris.
Comment choisir le bon matériau de tuyau hydraulique en caoutchouc
Le fluide transporté par les tuyaux hydrauliques en caoutchouc détermine le choix du matériau du tube intérieur
Pour déterminer la compatibilité des fluides hydrauliques avec les flexibles, le premier élément à prendre en compte est la structure du tube central. Il existe de nombreux matériaux pour le tube central, les cinq plus populaires étant le caoutchouc nitrile (NBR, également appelé Buna), le néoprène, l'éthylène-propylène-diène monomère (EPDM), le fluoroélastomère (Viton) et les thermoplastiques, le NBR étant le plus couramment utilisé.
NBR est un matériau très polyvalent qui offre de bonnes performances dans la plupart des fluides hydrauliques. Les variantes hydrogénées du NBR sont également efficaces dans les fluides à forte teneur en eau.
Cependant, le NBR (caoutchouc nitrile butadiène) classique gonfle, se ramollit et se fissure avec le temps en raison des cycles thermiques et de l'oxydation lorsqu'il est exposé à l'eau ou au glycol. Cela réduit progressivement la résistance mécanique du tuyau et peut entraîner une défaillance.
Pour les fluides hydrauliques à base d'eau, EPDM C'est un bon choix. Avez-vous remarqué que les tuyaux d'aspiration de pompe et les tuyaux de camion sont souvent du même type ? Beaucoup sont en caoutchouc EPDM et peuvent même être utilisés dans des environnements sous vide.
EPDM (éthylène propylène diène monomère) Il est particulièrement adapté aux applications nécessitant des fluides aqueux. Les fluides aqueux, tels que les mélanges de glycol et les émulsions eau-huile, sont largement utilisés dans des environnements comme les aciéries. Dans ces aciéries, où les températures ambiantes et locales sont élevées, l'avantage de ces fluides est que, même en cas de fuite d'un flexible, la tuyauterie hydraulique ne se transformera pas en lance-flammes.
Polytétrafluoroéthylène (PTFE), plus communément connu sous le nom de Téflon, est également un excellent choix pour les fluides à base d'eau dans les environnements à haute température, bien qu'il sacrifie la flexibilité.
Viton (FKM), un type de fluoroélastomère, offre une excellente protection contre les fluides hautement corrosifs tels que les esters de polyol et les esters de phosphate. Les esters de phosphate sont couramment utilisés comme fluides ignifuges dans l'aérospatiale et ont ensuite trouvé leur place dans les aciéries. Ces deux esters sont des matériaux entièrement synthétiques conçus pour résister à l'inflammation lorsqu'ils sont exposés aux flammes et aux températures élevées. D'autres matériaux de tuyaux, comme le caoutchouc nitrile et l'EPDM, se dégradent et finissent par tomber en panne dans ces conditions ; ils ne doivent donc jamais être utilisés pour transporter des fluides résistants au feu.
Par exemple, si le fluide est un fluide hydraulique à base d'ester de phosphate, choisissez un tuyau Parker se terminant par 4. Le tube intérieur est généralement en EPDM, comme les séries 804, 304, 424 et 774.
Guide rapide de sélection des matériaux des tuyaux hydrauliques (chambre à air)
| Type de fluide / Application | Matériel recommandé | Caractéristiques principales | Cas d'utilisation typiques |
| Huile hydraulique générale | Caoutchouc nitrile (NBR) | Excellente résistance à l'huile, économique | Systèmes hydrauliques standards, machines mobiles |
| Huile haute température, fluides synthétiques | Nitrile hydrogéné (HNBR) | Résistance améliorée à la chaleur et à l'ozone par rapport au NBR | Aciéries, transfert de fluides à haute température |
| Fluides à base d'eau (glycol, émulsions) | EPDM (éthylène propylène diène monomère) | Excellente résistance à l'eau, à la vapeur et aux fluides à base de glycol | Fonderies, systèmes hydrauliques à base d'eau |
| Fluides d'esters phosphates résistants au feu | Viton (FKM) | Résistance élevée aux températures et aux produits chimiques, idéal pour les fluides résistants au feu | Aérospatiale, usines sidérurgiques utilisant des fluides à base d'esters phosphates |
| Fluides hautement corrosifs ou à base de solvants | PTFE (polytétrafluoroéthylène) | Extrêmement résistant aux produits chimiques, large plage de températures (-60 °C à 250 °C) | Traitement chimique, fluides agressifs |
Remarque :
Si le fluide de transmission implique un fluide complexe (tel qu'un liquide de refroidissement contenant de l'huile ou une émulsion corrosive), le PTFE ou le fluoroélastomère est recommandé.
Si la composition spécifique du fluide est inconnue, il est recommandé à l'utilisateur de fournir la fiche de données de sécurité (FDS) au fournisseur pour une évaluation de la compatibilité des matériaux.
La capacité de charge détermine le choix du matériau et de la structure de la couche de renfort.
La couche de renfort est un élément clé du tuyau. Elle est généralement tressée avec du fil d'acier, du polyester haute résistance ou du fil de nylon, offrant une excellente résistance à la pression et à la traction. Selon les besoins, la couche de renfort peut être composée de différents matériaux et méthodes de tressage.
Les fluctuations de pression sont fréquentes dans les systèmes hydrauliques. Un flexible présentant une faible résistance à la pression peut facilement être endommagé par des variations de pression fréquentes. Pour les systèmes soumis à de fortes fluctuations de pression, il est important de choisir un flexible offrant une bonne résistance aux impulsions. Des structures de renfort spécifiques, telles que des tresses ou des enroulements multicouches en fil d'acier, permettent de mieux résister aux impulsions de pression. Les structures et tolérances de pression spécifiques sont les suivantes :
1. Couche basse pression (1 à 2 couches)
• Fil d'acier à 1 couche (modèle : 1SN/1ST/1AT) :
Structure mono-tressée pour une flexibilité optimale (rayon de courbure ≤ 8 fois le diamètre intérieur)
Plage de pression 8-20 MPa, convient aux systèmes de lubrification basse pression et aux équipements hydrauliques domestiques
• Fil d'acier à 2 couches (modèle : 2SN/2ST/2AT) :
Le renfort à double tresse augmente la pression à 20-40 MPa
Idéal pour les applications générales telles que les bras hydrauliques des excavatrices et les systèmes de levage des chariots élévateurs
2. Couche moyenne et haute pression (3-4 couches)
• Fil d’acier à 4 couches (modèle : 4SH/4SP) :
Structure à double couche enroulée (non tressée), avec une plage de pression de 40 à 70 MPa
Essentiel pour les conduites d'huile haute pression dans les machines de moulage par injection et les systèmes hydrauliques dans les machines minières
3. Couche ultra-haute pression (6 couches, personnalisable)
• Fil d’acier à 6 couches (modèle : R15/R13) :
Empilement d'enroulements à trois couches, avec une résistance à la pression supérieure à 70-120 MPa+
Convient aux applications à très haute pression telles que les équipements de forage pétrolier et les systèmes hydrauliques de l'aviation
Guide rapide de sélection des matériaux des tuyaux hydrauliques (couche de renfort)
| Conditions de fonctionnement / Exigences | Structure de renforcement recommandée | Caractéristiques principales | Cas d'utilisation typiques |
| Systèmes basse pression (< 20 MPa) | Tresse 1 fil (1SN / 1ST) | Bonne flexibilité, léger | Systèmes de lubrification, systèmes de direction |
| Moyenne pression (20–35 MPa) | Tresse à 2 fils (2SN / 2ST) | Rentable, bonne cote de pression | Excavateurs, chariots élévateurs, tracteurs |
| Impulsions de pression fréquentes | Spirale/Tresse à 3 ou 4 fils (3SN–4SH) | Résistance aux impulsions supérieure, longue durée de vie | Machines d'injection, camions miniers |
| Haute pression (40–70 MPa) | Spirale à 4 fils (4SP / 4SH) | Structure en acier spiralé, pression d'éclatement très élevée | Forage de tunnels, presses, grandes machines de construction |
| Ultra-haute pression (> 70 MPa) | Spirale à 6 fils (6SP / R13 / R15) | Spirale multicouche, conçue pour des charges extrêmes | Appareils de forage, systèmes aérospatiaux |
| Léger / Haute flexibilité | Tresse en fibre d'aramide ou de nylon | Excellente flexibilité, résistance à la fatigue | Bras robotisés, machines compactes |
| Environnements non conducteurs / antistatiques | Renfort non métallique + couche conductrice | Sans danger pour les environnements inflammables/explosifs | Pétroliers, systèmes de ravitaillement, exploitation minière souterraine |
Remarque :
Tresse en fil d'acier : Plus flexible et adapté aux applications avec flexion fréquente ; généralement utilisé dans les systèmes moyenne tension ou à usage général.
Spirale en fil d'acier : Plus solide et plus résistant aux hautes pressions, adapté aux systèmes à charges lourdes et aux chocs violents.
Tresse en fibre (polyester/nylon/aramide) : Convient aux applications nécessitant un fil léger, facile à manipuler ou résistant à la corrosion, mais avec une capacité de charge inférieure à celle du fil d'acier.
Pour les applications d'impulsions haute fréquence, il est recommandé de sélectionner une structure de renfort conforme à la norme ISO 18752 ou SAE 100R12/R13/R15.
L'environnement extérieur dans lequel les tuyaux hydrauliques en caoutchouc sont utilisés détermine le choix du matériau de revêtement extérieur
Températures élevées, froid extrême, ensoleillement direct et humidité… ces environnements variés mettent les tuyaux à rude épreuve ! Privilégiez les tuyaux en PVC résistant aux UV pour les équipements extérieurs, les tuyaux en caoutchouc fluoré haute température pour les ateliers à haute température, et les tuyaux en caoutchouc nitrile hydrogéné (HNBR) résistant aux basses températures pour les environnements inférieurs à -20 °C. Un cas d'équipement de stockage frigorifique utilisant des tuyaux ordinaires a entraîné des fissures fragiles lors de l'exposition au froid, entraînant des pertes dépassant 100 000 RMB !
Les conditions environnementales auxquelles les flexibles hydrauliques sont exposés doivent être prises en compte. En milieu industriel, la présence de produits chimiques corrosifs ou de solvants peut endommager ou dégrader le revêtement extérieur en néoprène standard. C'est là que le caoutchouc fluoré (Viton) s'avère utile. Étonnamment, il résiste à toutes les substances, sauf à l'eau. Les applications d'équipements mobiles exposées à des produits chimiques peuvent nécessiter des solutions plus spécialisées, comme le PTFE tressé en acier inoxydable.
Guide rapide de sélection des matériaux des tuyaux hydrauliques (couverture extérieure)
| Exposition environnementale | Matériau de la couche extérieure recommandé | Caractéristiques principales | Cas d'utilisation typiques |
| Utilisation générale en extérieur | Néoprène (CR) | Résistant à l'huile, résistance modérée à l'ozone et aux intempéries | Construction, machines agricoles |
| Exposition prolongée au soleil / aux UV | Revêtement EPDM / PVC | Excellente résistance aux intempéries et à l'ozone | Équipement stationnaire extérieur |
| Projections de produits chimiques, huiles, solvants | Viton® (FKM) / extérieur PTFE | Résistance supérieure aux produits chimiques et à la température | Usines chimiques, aciéries |
| Environnement à haute température | HNBR / Viton® | Résistant à la chaleur (jusqu'à 150–200 °C), résistant à l'oxydation | Fonderie, machines de moulage par injection |
| Conditions de basse température (< -20°C) | HNBR ou mélange PVC/NBR pour temps froid | Maintient la flexibilité à des températures inférieures à zéro | Entreposage frigorifique, équipement d'hivernage extérieur |
| Abrasion et usure mécanique (pièces mobiles) | Revêtement en caoutchouc ou en polyuréthane enveloppé | Haute résistance à l'abrasion, adaptée aux frottements mécaniques difficiles | Excavatrices, chariots élévateurs, applications minières |
| Environnements antidéflagrants / antistatiques | Caoutchouc conducteur + composé antistatique | Empêche l'accumulation d'électricité statique dans les environnements inflammables | Livraison de carburant, pétrole et gaz, exploitation minière |
Remarque :
La fonction principale de la couverture est de protéger la structure interne des facteurs environnementaux tels que les impacts mécaniques, les attaques chimiques, les rayons UV et les fluctuations de température.
Pour répondre simultanément à plusieurs exigences environnementales (par exemple, résistance aux hautes températures et aux UV), une couverture composite ou un revêtement de protection supplémentaire (comme une gaine ondulée, une gaine en tissu de nylon ou une gaine ignifuge en silicone) peut être utilisé.
Résumé
La performance des flexibles hydrauliques dépend non seulement de leur conception structurelle, mais aussi du choix judicieux des matériaux. Que ce soit pour des applications à haute température, à haute pression ou en milieu corrosif, seul le choix des matériaux de couche intérieure, de renfort et de revêtement extérieur adaptés à l'environnement d'utilisation permet de garantir la sécurité de fonctionnement et la stabilité à long terme du système hydraulique.
En tant que fabricant professionnel de tuyaux hydrauliques, Sinopulse propose une gamme diversifiée de produits conformes aux normes internationales (telles que SAE et EN) pour répondre aux besoins de divers secteurs et conditions d'exploitation. Choisir le bon matériau permet non seulement de réduire les pannes d'équipement et les coûts de maintenance, mais aussi de prolonger considérablement la durée de vie et d'améliorer l'efficacité de la production. En cas de doute sur le matériau de vos tuyaux, n'hésitez pas à contacter Sinopulse et nous vous fournirons des solutions professionnelles.