Vannes à bille pour milieux corrosifs : Guide de sélection et de choix des matériaux

Les robinets à tournant sphérique sont largement utilisés dans diverses industries traitant des milieux corrosifs, telles que le traitement chimique, le pétrole et le gaz, le traitement de l'eau et les produits pharmaceutiques. Lors de la manipulation de fluides corrosifs, le choix des matériaux du robinet à boisseau sphérique est crucial pour garantir la sécurité, l'efficacité et la longévité du robinet.

Les robinets à tournant sphérique sont préférés aux autres robinets dans les environnements corrosifs pour plusieurs raisons.

• Conception simple : La conception de la vanne à bille minimise le nombre de composants susceptibles d'être corrodés. Les robinets à tournant sphérique comportent moins de pièces internes que d'autres types de robinets, tels que les robinets à soupape ou les robinets-vannes, ce qui signifie moins de surfaces à attaquer par l'environnement corrosif.
• Fermeture étanche : Les vannes à bille sont dotées d'un disque en forme de bille qui tourne pour contrôler le débit du fluide à travers la vanne. Lorsque la bille est en position fermée, elle forme un joint étanche avec le corps de la vanne, empêchant toute fuite. Cette conception fait des robinets à tournant sphérique la solution idéale pour les environnements où la moindre fuite peut entraîner des problèmes importants.

Causes de la corrosion des robinets à tournant sphérique

La corrosion est la destruction progressive d'un métal en raison de réactions chimiques ou électrochimiques avec le milieu environnant. La corrosion des robinets à tournant sphérique peut entraîner des fuites, une défaillance du robinet et d'autres problèmes de fonctionnement tels que le blocage du tournant à l'intérieur du robinet.

Plusieurs facteurs, notamment l'exposition à des produits chimiques agressifs, à des températures élevées et à des environnements à haute pression, peuvent provoquer la corrosion des robinets à tournant sphérique. Les robinets à tournant sphérique peuvent se corroder pour de multiples raisons.

• Exposition à des environnements corrosifs : Les robinets à tournant sphérique fabriqués dans certains matériaux, tels que l'acier au carbone ou la fonte, sont susceptibles de se corroder lorsqu'ils sont exposés à des environnements corrosifs, tels que l'eau de mer ou les solutions acides. La corrosion peut également se produire lorsque la soupape entre en contact avec des substances telles que les acides, les alcalis et le chlore.
• Corrosion galvanique : La corrosion galvanique se produit lorsque deux métaux différents sont en contact l'un avec l'autre en présence d'un électrolyte. Dans les robinets à tournant sphérique, cela peut se produire lorsque des matériaux différents sont utilisés pour le corps, le tournant sphérique et la tige. Si ces matériaux ont des propriétés électrochimiques différentes, la circulation du courant électrique peut provoquer la corrosion.
• Érosion-corrosion : L'érosion - la corrosion est causée par l'usure mécanique et l'attaque chimique. Cela peut se produire dans les robinets à tournant sphérique exposés à des flux à grande vitesse ou à des fluides abrasifs. L'action mécanique du fluide peut enlever la couche d'oxyde protectrice sur la surface de la valve, exposant le métal sous-jacent à la corrosion.
• Corrosion induite par les microbes : La corrosion induite par les microbes (MIC) est causée par des micro-organismes, tels que des bactéries et des champignons, qui peuvent coloniser la surface des robinets à tournant sphérique. Ces micro-organismes peuvent produire des acides et d'autres substances corrosives qui peuvent attaquer la surface du métal et provoquer la corrosion.

Sélection des robinets à tournant sphérique pour les environnements corrosifs

Il existe plusieurs façons de traiter les fluides corrosifs lors de l'utilisation de robinets à tournant sphérique dans des applications industrielles.

Sélection des matériaux

Matériaux généraux

Des matériaux tels que l'acier inoxydable, le titane, l'Hastelloy et d'autres alliages peuvent être utilisés en fonction de l'application. Ces matériaux sont connus pour leurs propriétés de résistance à la corrosion et peuvent supporter une exposition à des produits chimiques et à des environnements difficiles.

• L'acier inoxydable 316 est recommandé pour les environnements hautement corrosifs, tandis que l'acier inoxydable 304 convient aux environnements légèrement corrosifs. Apprenez à choisir entre l'acier inoxydable 316 et 304.
• Les robinets à tournant sphérique en plastique, tels que le PVC et le CPVC, sont très résistants à la corrosion mais peuvent ne pas convenir aux applications à haute température. Ils ont généralement une température maximale de 60 °C.
• Les vannes à siège souple équipées de matériaux élastomères résilients, tels que le FKM, le FFKM ou l'EPDM, peuvent offrir d'excellentes performances d'étanchéité dans les environnements corrosifs.

L'effet de la concentration, de la pression et de la température

Différents matériaux sont affectés par différentes substances et conditions de différentes manières, ce qui rend difficile le choix du bon matériau. Par exemple, de faibles concentrations d'acide sulfurique peuvent corroder l'acier, mais de fortes concentrations peuvent créer un film protecteur. L'hydrogène ne corrode l'acier qu'à des températures et des pressions élevées, tandis que le chlore n'est pas très corrosif lorsqu'il est sec, mais peut l'être dans des conditions humides. Le choix du matériau approprié pour le corps de la vanne implique la prise en compte de facteurs tels que la résistance à la pression et à la température, le coût et la disponibilité, et pas seulement la prévention de la corrosion. Le tableau 1 indique la compatibilité des fluides corrosifs courants avec les matériaux typiques des robinets à boisseau sphérique. Consultez également notre tableau de compatibilité chimique pour connaître la compatibilité des fluides les plus corrosifs avec les différents matériaux de vannes.

Tableau 1 : Compatibilité des matériaux avec les milieux corrosifs courants

Les médias	Informations sur les matériaux du robinet à bille
Acide sulfurique	Acier inoxydable (SS316) : L'inox 316 est très résistant à l'acide sulfurique à des concentrations allant jusqu'à 20 % et à des températures allant jusqu'à 150 °C (302 °F). Cependant, à des concentrations et des températures plus élevées, il peut se corroder. Hastelloy : L'Hastelloy est très résistant à l'acide sulfurique à des concentrations allant jusqu'à 70 % et à des températures allant jusqu'à 100 °C (212 °F). À des concentrations et des températures plus élevées, il peut se corroder. Polypropylène (PP) : Le PP résiste à l'acide sulfurique à des concentrations allant jusqu'à 70 % et à des températures allant jusqu'à 80 °C (176 °F). Cependant, il n'est pas recommandé de l'utiliser avec de l'acide sulfurique concentré ou à des températures plus élevées. PTFE (téflon) : Le PTFE est très résistant à l'acide sulfurique à des concentrations allant jusqu'à 98 % et à des températures allant jusqu'à 200 °C (392 °F). Cependant, il peut ne pas convenir pour des applications à haute pression. Viton : Le Viton est très résistant à l'acide sulfurique aqueux. Cependant, il peut ne pas convenir pour des applications à haute pression. Le robinet à bille en céramique est une solution plus coûteuse pour les pressions et les températures élevées.
Acide chlorhydrique	PVDF, PTFE, Hastelloy C et titane
Acide nitrique	Acide nitrique concentré (supérieur à 70 %) : Les robinets à tournant sphérique fabriqués à partir de matériaux tels que l'Hastelloy C, le titane ou le zirconium sont recommandés en raison de leur excellente résistance à la corrosion dans des environnements très oxydants. Acide nitrique dilué (inférieur à 70 %) : Des matériaux tels que l'acier inoxydable, le PTFE ou le FKM peuvent être utilisés pour les robinets à tournant sphérique fonctionnant dans des solutions d'acide nitrique dilué à des pressions et températures faibles. Acide nitrique à haute température et pression : Pour les robinets à tournant sphérique fonctionnant dans des solutions d'acide nitrique à haute température et à haute pression, des matériaux tels que l'Inconel ou le Monel peuvent convenir en raison de leur grande solidité et de leur résistance à la corrosion à des températures élevées.
Chlore	Hastelloy C-276, titane, Monel et PVC
Ammoniac	Acier inoxydable 316, PTFE (pour 10 % d'ammoniac)
Alcools, cétones, esters, éthers	Alcools : Acier inoxydable Cétones : Les cétones peuvent être très réactives et attaquer certains matériaux de robinetterie. Par exemple, l'acétone peut dissoudre certains types de valves en plastique. Les vannes en acier inoxydable et en laiton peuvent convenir pour certaines cétones, mais il est important de consulter le fabricant de la vanne pour obtenir des recommandations spécifiques. Esters : Les esters sont généralement compatibles avec les vannes en acier inoxydable. Toutefois, certains esters, comme l'acétate d'éthyle, peuvent être agressifs et nécessiter l'utilisation de revêtements. Ethers : Les éthers peuvent être très réactifs et attaquer certains matériaux de robinetterie. Les vannes en acier inoxydable et en laiton peuvent être utilisées, mais il est important de consulter le fabricant de la vanne pour obtenir des recommandations spécifiques.

Conception

• Réduction des crevasses : Les robinets à tournant sphérique utilisés dans des environnements corrosifs ont une conception qui minimise le potentiel de corrosion, comme un nombre réduit de crevasses ou d'espaces morts où les fluides corrosifs peuvent s'accumuler. En outre, un robinet à boisseau sphérique à passage intégral peut réduire l'accumulation de produits corrosifs, tandis qu'un robinet à boisseau sphérique à passage réduit peut être plus enclin à l'accumulation et à la corrosion.
• Double système d'étanchéité : Un robinet à boisseau sphérique anticorrosion peut être doté d'un double système d'étanchéité qui offre une protection supplémentaire contre les fluides corrosifs. Ce système comprend généralement deux jeux de joints pour empêcher le fluide corrosif de pénétrer dans la vanne et d'endommager les composants internes.
• Protecteur de tige : La tige d'un robinet à tournant sphérique est un composant critique vulnérable à la corrosion. Les robinets à tournant sphérique anticorrosion peuvent comprendre un protecteur de tige protégeant la tige de l'exposition aux fluides corrosifs. Pour ce faire, on peut utiliser des revêtements ou des matériaux résistants à la corrosion.

Revêtements

Les revêtements créent une barrière entre le métal et le milieu corrosif, empêchant tout contact direct et réduisant le risque de corrosion. Parmi les exemples de revêtements, on peut citer le téflon, l'époxy et divers revêtements polymères. La tige et le boisseau peuvent être revêtus d'un matériau résistant à la corrosion, tel que le PTFE, afin de les protéger contre la corrosion et de prolonger la durée de vie de la vanne.

Autres facteurs

L'installation et l'entretien corrects des vannes peuvent contribuer à prévenir la corrosion. Une installation correcte implique l'utilisation de joints et de matériaux d'étanchéité appropriés et la garantie d'un alignement et d'une fixation adéquats de la soupape. L'entretien régulier comprend le nettoyage et l'inspection de la vanne pour détecter tout signe de corrosion. En savoir plus sur la prévention de la corrosion dans notre article sur les mesures anticorrosion pour les vannes.

FAQ

Quels sont les matériaux recommandés pour les robinets à tournant sphérique dans les environnements corrosifs ?

Les matériaux couramment utilisés pour les robinets à tournant sphérique dans les environnements corrosifs sont l'acier inoxydable, le laiton et le plastique. Le matériau sélectionné doit présenter une résistance élevée à la corrosion en fonction du milieu corrosif spécifique.

Comment puis-je réduire l'impact de la corrosion sur mon robinet à boisseau sphérique ?

Une installation correcte, un entretien régulier et des revêtements peuvent contribuer à réduire l'impact de la corrosion sur un robinet à tournant sphérique. Le choix du bon type de robinet à boisseau sphérique peut également contribuer à réduire la corrosion.