Robinet à Boisseau Sphérique pour Applications à Haute Pression

Figure 1 : Robinet à boisseau sphérique haute pression

Les robinets à tournant sphérique haute pression assurent une fermeture fiable et efficace dans les applications à haute pression. Ces vannes sont conçues avec des caractéristiques uniques telles que des matériaux durables, une construction robuste et une étanchéité parfaite pour garantir un fonctionnement fiable sous haute pression. Cet article présente les principales caractéristiques et les critères de sélection des robinets à tournant sphérique haute pression. Pour plus d'informations sur la construction, le fonctionnement et les types de robinets à boisseau sphérique, lisez notre article sur les robinets à boisseau sphérique.

Table des matières

• Robinets à tournant sphérique haute pression
• Caractéristiques de la conception
• Sélection d'un robinet à boisseau sphérique haute pression
  • Matériaux
  • Normes
  • Types de connexion
  • Cote du siège de soupape

Robinets à tournant sphérique haute pression

Comme son nom l'indique, un robinet à boisseau sphérique haute pression fonctionne sous une pression de fluide élevée, de l'ordre de 500 à 700 bars (7252 - 10152 psi). Ces vannes à bille sont utilisées dans les applications où de grands volumes de fluide sont stockés et où un contrôle précis du débit est nécessaire, comme dans les usines de distribution d'eau, les industries chimiques et les parcs aquatiques. Ces vannes sont spécialement conçues pour résister à une utilisation continue dans ces conditions sévères. Les robinets à tournant sphérique sont largement utilisés dans les applications à haute pression en raison de leurs caractéristiques uniques.

• Les robinets à tournant sphérique assurent une étanchéité à toute épreuve ou une fermeture étanche aux bulles, évitant ainsi toute chute de pression susceptible de se produire en cas de fuite.
• Les robinets à tournant sphérique à passage intégral n'interfèrent pas avec le flux lorsqu'ils sont ouverts, ce qui permet de réduire au minimum la perte de pression.
• La structure de la sphère permet d'ouvrir la vanne dans des systèmes à haute pression, à condition que l'actionneur soit correctement dimensionné. La forme de la bille lui permet également de se déplacer en douceur dans le flux à haute pression, ce qui contribue au bon fonctionnement de la vanne.
• Les systèmes de tuyauterie à haute pression sont sujets aux coups de bélier. Cependant, les robinets à boisseau sphérique permettent de les minimiser.

Caractéristiques de la conception

• Diminution de la taille du port : La pression nominale de la soupape augmente lorsque la taille de la soupape diminue. Par exemple, un robinet à boisseau sphérique plus grand, d'un diamètre de 6 pouces, peut être conçu pour une pression de 41 bars (600 psi), tandis qu'un robinet à boisseau sphérique plus petit, d'un diamètre de 2 pouces, peut être conçu pour une pression de 103 bars (1500 psi), parce que la vitesse plus élevée du fluide circulant dans le robinet plus petit nécessite une pression nominale plus élevée pour maintenir la pression en aval souhaitée.
• Matériaux robustes : Les robinets à tournant sphérique haute pression sont fabriqués dans des matériaux de haute qualité qui résistent à des pressions et des températures extrêmes. Les matériaux courants sont l'acier inoxydable, le titane et d'autres alliages résistants à la corrosion.
• Sièges et joints renforcés : Les sièges et les joints des robinets à tournant sphérique haute pression sont renforcés par des matériaux tels que le PTFE, le graphite ou le métal pour résister aux pressions et aux températures élevées sans fuir. Lisez notre guide sur la résistance chimique pour en savoir plus sur la compatibilité des différents matériaux avec divers milieux et sur leur plage de températures de fonctionnement.
• Conception de l'alésage complet : Les robinets à tournant sphérique à haute pression sont généralement conçus avec un passage intégral, ce qui signifie que le diamètre interne du robinet est le même que celui du tuyau auquel il est raccordé. Cela permet de réduire les restrictions de débit et de minimiser les pertes de charge.
• Tige anti-éclatement : La tige des robinets à tournant sphérique à haute pression est conçue avec un dispositif anti-souffle, qui empêche la tige d'être expulsée du robinet sous l'effet de la haute pression.
• Conception en double bloc et à fond perdu : Certains robinets à tournant sphérique à haute pression sont conçus avec une double fonction de blocage et de purge, qui permet d'isoler le flux en amont et en aval, et fournit également un moyen d'aérer ou de drainer la cavité entre les deux joints.

Sélection d'un robinet à boisseau sphérique haute pression

Matériaux

• Choisissez des matériaux tels que l'acier au carbone et l'acier inoxydable 316 pour la construction du robinet à boisseau sphérique, car ils sont solides et peuvent supporter des pressions de fonctionnement élevées.
• Pour résister aux pressions nominales et au couple maximal admissible de la tige, il convient d'utiliser des matériaux tels que le duplex ou d'autres matériaux à haute résistance présentant de bonnes propriétés de résilience pour la bille, les bagues de siège et la tige. L'acier au carbone, l'acier inoxydable ou d'autres alliages à faible teneur en carbone peuvent également être utilisés.
• Pour les robinets à tournant sphérique à siège souple, choisir des inserts de siège thermoplastiques tels que Devlon V, Nylon et PEEK pour leur résistance à l'usure et leur faible coefficient de frottement.
• Les joints des robinets à tournant sphérique à haute pression sont principalement constitués d'élastomères à joints toriques, et les exigences en matière de décompression anti-explosive sont obligatoires. Il est également possible d'utiliser des joints à lèvres en PTFE.

Normes

Il existe plusieurs normes auxquelles les robinets à tournant sphérique haute pression peuvent se conformer, en fonction de l'application spécifique et des exigences de l'industrie. Les normes les plus courantes pour les robinets à tournant sphérique à haute pression sont les suivantes :

• API 6D : L'API 6D spécifie les exigences et les procédures de test pour les robinets à tournant sphérique utilisés dans l'industrie du pétrole et du gaz. Cette norme s'applique aux vannes dont la pression nominale peut atteindre 10 000 PSI et dont la température est comprise entre -45 °C (-50 °F) et 121 °C (250 °F).
• ASME B16.34 : La norme ASME B16.34 couvre les exigences en matière de conception, de matériaux, de tests et d'inspection pour les vannes en général, y compris les vannes à boisseau sphérique. Cette norme couvre les vannes dont les pressions nominales vont jusqu'à 690 bars (10 000 psi) et les températures de -6 °C (-20 °F) à 537 °C (1000 °F).
• ISO 17292 : La norme ISO 17292 couvre les robinets à tournant sphérique en métal utilisés dans les industries du pétrole, de la pétrochimie et du gaz naturel. Elle spécifie les exigences relatives aux matériaux, à la conception, à la fabrication, aux essais, à l'inspection et au marquage des soupapes. La norme ISO 17292 couvre les vannes avec des pressions nominales allant jusqu'à 10 000 PSI et des températures allant de -29 °C (-20 °F) à 200 °C (392 °F).
• ANSI/FCI 70-2 : La norme ANSI/FCI 70-2 couvre les exigences en matière de test et d'inspection des robinets à tournant sphérique. Cette norme comprend des essais d'étanchéité du siège, des essais hydrostatiques de la coque et des essais de performance à haute température.

Types de connexion

Les robinets à tournant sphérique haute pression sont disponibles dans les types de raccordement suivants :

• Tube parallèle à la norme britannique (BSPP) fileté
• Filetage national (NPT) fileté
• Type de compression (DIN 2353/ISO 8434-1)
• Extrémité de soudure

Cote du siège de soupape

Un graphique de la pression nominale du siège de soupape en fonction de la température indique la pression de fonctionnement sûre et les plages de température pour un matériau de siège de soupape spécifique. Le graphique indique généralement la pression maximale que le siège de la soupape peut supporter à différentes températures tout en maintenant l'étanchéité. Le graphique des valeurs nominales de pression et de température fournit des informations essentielles pour sélectionner le bon matériau de soupape pour une application donnée, en veillant à ce que la soupape puisse fonctionner de manière sûre et efficace dans les conditions de fonctionnement prévues.

Le graphique détermine souvent la pression maximale qu'un siège de soupape peut supporter à une température donnée. Par exemple, le PTFE fonctionne à une pression maximale de 41 bars (600 psi) jusqu'à 121 °C (250 𐩑F) (figure 2). Si la température de fonctionnement est de 149 °C (300 𐩑F) et que la pression maximale autorisée est de 41 bar (600 psi), le matériau peut se rompre, entraînant une fuite, une défaillance opérationnelle ou des dommages à la vanne et à l'équipement environnant.

Figure 2 : Graphique de la pression en fonction de la température pour le PTFE