4 boules serrées
Le matériau d'étanchéité de siège le plus important pourvannes à billeLe polytétraoxyéthylène (PTFE) est un matériau sensible à presque toutes les substances chimiques. Il présente un faible coefficient de frottement, une grande stabilité, une faible résistance au vieillissement, une large plage de températures d'utilisation et d'excellentes performances d'étanchéité. Cependant, ses propriétés physiques, notamment son coefficient de dilatation élevé, sa sensibilité au fluage à froid et sa faible conductivité thermique, imposent une attention particulière lors de la conception des joints de siège de soupape. D'autres matériaux plastiques, comme le PTFE chargé ou le nylon, peuvent être utilisés pour ces joints. Toutefois, le durcissement du matériau d'étanchéité compromet la fiabilité du joint, surtout en cas de faible différence de pression. Le caoutchouc synthétique, tel que le caoutchouc butyle, peut également servir de matériau d'étanchéité pour les sièges de soupape, mais son utilisation est limitée en termes de fluides et de températures. De plus, en l'absence de lubrification, l'utilisation de caoutchouc synthétique peut entraîner le blocage de la bille.
Afin de répondre aux exigences des applications industrielles, notamment en matière de hautes températures, de hautes pressions, de forte corrosion et de longue durée de vie, les vannes à boisseau sphérique à étanchéité métallique ont connu un développement considérable ces dix dernières années. En particulier dans les pays industrialisés développés, tels que les États-Unis, l'Italie, l'Allemagne, l'Espagne et les Pays-Bas, la structure des vannes à boisseau sphérique a été constamment améliorée. On trouve désormais des vannes à corps soudé, enterrées, à levage, ainsi que des vannes pour les pipelines longue distance, les équipements de raffinage du pétrole, etc. Leur utilisation se généralise, avec l'apparition de vannes à boisseau sphérique de grand diamètre (3 050 mm), haute pression (70 MPa) et large plage de températures (-196 à 8 159 °C), ce qui place la technologie des vannes à boisseau sphérique à un niveau supérieur.
5. Conception et fabrication de vannes à bille
Grâce à l'application de la conception assistée par ordinateur (CAO), de la fabrication assistée par ordinateur (FAO) et du système de production Mulberry (FMS) dans l'industrie de la vanne, la conception et la fabrication des vannes à bille ont atteint un niveau inédit. Non seulement la méthode de calcul de la conception des vannes a été entièrement repensée, mais les tâches de conception répétitives et fastidieuses du personnel technique ont été considérablement allégées. Les techniciens peuvent ainsi se concentrer sur l'amélioration des performances des produits et le développement de nouveaux produits, tout en raccourcissant le cycle de recherche et développement. L'amélioration globale de la productivité du travail est ainsi constatée. Dans le cadre de la recherche et du développement d'une vanne à bille à joint métallique à tige de levage, l'application de la CAO/FAO a permis de concevoir, grâce à la conception assistée par ordinateur et à l'usinage CNC, une large tige plate spiralée assurant un joint métallique. La vanne à bille ne présente aucune rayure ni usure lors de l'ouverture et de la fermeture, ce qui améliore significativement ses performances d'étanchéité et sa durée de vie. Lorsque la vanne à bille est complètement ouverte, la résistance à l'écoulement est très faible, voire nulle. C'est pourquoi la vanne à bille de diamètre constant est largement utilisée dans les oléoducs et gazoducs, car elle facilite le nettoyage de la canalisation. Le bille étant essuyée lors de l'ouverture et de la fermeture, la plupart des vannes à bille peuvent être utilisées avec des fluides contenant des particules solides en suspension. Selon le matériau du joint d'étanchéité, elles peuvent également être utilisées avec des fluides pulvérulents ou granulaires.
6 occasions applicables à la vanne à bille
Comme les vannes à bille utilisent généralement du caoutchouc, du nylon ou du polytétraoxyéthylène pour leurs joints d'étanchéité, leur température de fonctionnement est limitée par le matériau de ces joints. L'étanchéité de la bille est assurée par la pression exercée par le fluide (vanne à bille flottante) entre les sièges de vanne en plastique, ce qui provoque un blocage de la bille métallique. Sous l'effet de cette pression, le joint d'étanchéité se déforme élastiquement et plastiquement par endroits. Cette déformation compense les imperfections de fabrication et la rugosité de surface de la bille, garantissant ainsi l'étanchéité de la vanne.
De plus, étant donné que la bague d'étanchéité du siège de la vanne à bille est généralement en plastique, lors du choix de la structure et des performances de la vanne à bille, il est nécessaire de prendre en compte sa résistance au feu et sa protection contre l'incendie, notamment dans les secteurs pétrolier, chimique, métallurgique et autres, en présence de fluides inflammables et explosifs. Aux États-Unis, l'utilisation de vannes à bille dans les équipements et les systèmes de tuyauterie en présence de fluides inflammables et explosifs doit faire l'objet d'une attention particulière en matière de résistance au feu et de prévention des incendies.
En général, pour un réglage en deux positions, une étanchéité stricte, une résistance à la boue, à l'abrasion et au rétrécissement du canal, une ouverture et une fermeture rapides (ouverture et fermeture en 1/4 de tour), une coupure haute pression (grande différence de pression), un faible niveau sonore, une résistance à la cavitation et à la vaporisation, les vannes à bille sont recommandées dans les systèmes de tuyauterie présentant une faible fuite à l'atmosphère, un faible couple de manœuvre et une faible résistance au fluide.
Les vannes à bille conviennent également aux systèmes de tuyauterie à structure légère, à faible pression de coupure (faible différence de pression) et aux fluides corrosifs.
Les vannes à bille peuvent également être utilisées dans les dispositifs et les systèmes de canalisations fonctionnant à basse température (cryogéniques).
Dans le système de canalisations d'oxygène de l'industrie métallurgique, des vannes à bille ayant subi un traitement de dégraissage rigoureux sont nécessaires.
Lorsque les conduites principales des oléoducs et gazoducs doivent être enterrées, des vannes à bille soudées de diamètre total sont nécessaires.
Lorsqu'un réglage des performances est nécessaire, il convient de choisir une vanne à bille dotée d'une structure spéciale avec une ouverture en forme de V.
Dans les secteurs du pétrole, de la pétrochimie, de la chimie, de l'énergie électrique et de la construction urbaine, les vannes à bille étanches métal-métal peuvent être utilisées pour les systèmes de tuyauterie dont les températures de fonctionnement sont supérieures à 200 °C.
7 Principes d'application des vannes à bille
Pour les oléoducs et gazoducs, les canalisations nécessitant un nettoyage et enterrées, utiliser des vannes à bille à passage intégral et entièrement soudées ; pour les canalisations enterrées, choisir des vannes à bille à passage intégral soudées ou à brides ; pour les canalisations de dérivation, choisir un raccord à brides, un raccord soudé, une vanne à bille à passage intégral ou à diamètre réduit.
Pour les oléoducs de transport et les équipements de stockage de pétrole raffiné, utiliser des vannes à bille à brides.
Pour les canalisations de gaz de ville et de gaz naturel, utilisez des vannes à bille flottantes avec raccordement à bride et raccordement fileté interne.
Dans le système de canalisation d'oxygène du système métallurgique, il convient d'utiliser une vanne à bille fixe ayant subi un traitement de dégraissage rigoureux et un raccordement à brides.
Pour les réseaux et dispositifs de tuyauterie basse température, il convient d'utiliser des vannes à boisseau sphérique basse température avec chapeau. Dans le réseau de tuyauterie de l'unité de craquage catalytique d'une raffinerie de pétrole, une vanne à boisseau sphérique à poussoir peut être choisie.
Dans les systèmes d'équipement et de tuyauterie pour fluides corrosifs tels que les acides et les bases dans les systèmes chimiques, il est conseillé d'utiliser des vannes à bille entièrement en acier inoxydable, fabriquées en acier inoxydable austénitique et avec du polytétraoxyéthylène comme siège et joint d'étanchéité.
Les vannes à bille à étanchéité métal-métal peuvent être utilisées dans les systèmes de tuyauterie ou les dispositifs pour fluides à haute température dans les systèmes métallurgiques, les systèmes électriques, les installations pétrochimiques et les systèmes de chauffage urbain.
Lorsque le réglage du débit est nécessaire, on peut choisir une vanne à bille pneumatique ou électrique à entraînement par engrenage à vis sans fin avec ouverture en V.