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La vanne est un type de dispositif utilisé pour contrôler, modifier ou arrêter les composants mobiles de la direction du débit, de la pression et du débit dans le système de canalisations. Le corps de vanne est une partie principale de la vanne. Il est fabriqué selon différents procédés de fabrication en fonction de la classe de pression, tels que le moulage, le forgeage, etc. Le corps de vanne à basse pression est généralement moulé tandis que le corps de vanne à moyenne et haute pression est fabriqué par le processus de forgeage.

Les matériaux pour le corps de vanne
Les matériaux couramment utilisés pour le corps de vanne sont : la fonte, l'acier forgé, l'acier au carbone, l'acier inoxydable, l'alliage à base de nickel, le cuivre, le titane, le plastique, etc.

Acier Carbone
Dans l'industrie pétrolière et gazière, le matériau le plus couramment utilisé pour le corps de vanne est l'ASTM A216 (pour le moulage) et l'ASTM A105 (forgeage). Pour le service à basse température, la norme ASTM A352 LCB/LCB pour les corps moulés et la norme ASTM A350 LF2/LF3 pour les corps forgés sont utilisées.

Acier inoxydable
Lorsqu'il y a plus d'exigences en matière d'augmentation de la température, de la pression ou de la corrosion, des corps en acier inoxydable deviennent nécessaires : ASTM A351 CF8 (SS304) et CF8M (SS316) pour les appareils moulés, et les différents ASTM A182 F304, F316, F321, F347 pour les types forgés. . Pour des applications spécifiques, des qualités de matériaux spéciales sont utilisées telles que les aciers duplex et super (F51, F53, F55) et les alliages de nickel (Monel, Inconel, Incoloy, Hastelloy) pour les corps de vannes.

Non ferreux
Pour des applications plus sévères, des matériaux ou alliages non ferreux tels que les alliages d'aluminium, de cuivre, de titane et d'autres alliages combinant des matériaux plastiques et céramiques peuvent être utilisés pour la fabrication de la carrosserie.

Les connexions d'extrémité du corps de vanne
Le corps de la vanne peut être connecté à d'autres dispositifs mécaniques et tuyaux de différentes manières. Les principaux types d'extrémités sont à brides et à souder bout à bout (pour les appareils de plus de 2 pouces) et à emboîtement soudé ou filetés/vissés (NPT ou BSP) pour les appareils de petit diamètre.

Vanne d'extrémité à bride
Les extrémités à brides constituent la forme de connexion la plus fréquemment utilisée entre les vannes et la tuyauterie ou l'équipement. Il s'agit d'une connexion amovible avec bride, joint, goujons et écrous en tant que groupe de structure d'étanchéité.

Indiqué par la spécification ASME B16.5, le raccordement à bride peut être appliqué à une variété de vannes de plus grand diamètre et de vannes à pression nominale, mais il existe certaines restrictions sur la température d'utilisation, dans des conditions de température élevée, en raison de la facilité des boulons de raccordement à bride. pour provoquer un phénomène de fluage et provoquer des fuites, d'une manière générale, il est recommandé d'utiliser un raccord à bride à une température ≤ 350 ℃.

La face de la bride peut être surélevée (RF), plate (FF), à joint annulaire, à rainure et languette et mâle et femelle et être finie dans l'une des variantes disponibles (stock, dentelée ou lisse).

Vanne d'extrémités à souder
La connexion par soudage entre la vanne et la canalisation peut être une connexion par soudage bout à bout (BW) et une connexion par soudage par emboîtement (SW) utilisée pour les canalisations à haute pression (soudure par emboîtement pour les petites tailles, inférieures à 2 pouces, et soudée bout à bout pour les diamètres plus grands). Ces connexions soudées sont plus coûteuses à réaliser que les joints à brides, car elles nécessitent plus de travail, mais sont plus fiables et moins sujettes aux fuites à long terme.

Les vannes avec emboîture à souder ASME B16.11 ou extrémités à souder bout à bout ASME B16.25 sont soudées au tuyau de raccordement. Les assemblages soudés bout à bout nécessitent un soudage complet des extrémités biseautées des deux pièces à assembler, tandis que les assemblages soudés par emboîtement sont réalisés par des soudures d'angle.

Vanne d'extrémité filetée
Il s'agit d'une connexion simple et souvent utilisée pour les vannes basse pression ou les petites vannes de moins de 2 pouces. La vanne est reliée au tuyau par des extrémités filetées coniques, qui peuvent être BSP ou NPT. Les raccords filetés sont moins chers et plus faciles à installer, car le tuyau est simplement vissé sur la vanne, les goujons ou les opérations de soudage sans avoir besoin de brides.

Les vannes sont l'une des principales sources de fuite dans les systèmes de canalisations de l'industrie pétrochimique, elles sont donc essentielles aux fuites des vannes. Les taux de fuite des vannes correspondent en fait au niveau d'étanchéité des vannes. Les performances d'étanchéité des vannes sont appelées pièces d'étanchéité des vannes pour empêcher toute fuite de fluide.

Les principales pièces d'étanchéité de la vanne comprenant : la surface de contact entre les pièces d'ouverture et de fermeture et le siège, le montage de la garniture, de la tige et de la boîte à garniture, la connexion entre le corps de la vanne et les chapeaux. Le premier appartient aux fuites internes, qui affectent directement la capacité de la vanne à couper le fluide et le fonctionnement normal de l'équipement. Les deux derniers sont des fuites externes, c'est-à-dire des fuites de fluide provenant de la vanne interne. Les pertes et la pollution environnementale causées par les fuites externes sont souvent plus graves que celles causées par les fuites internes. Les fuites de vanne ne sont pas autorisées, en particulier dans des conditions de température et de pression élevées, dans des milieux inflammables, explosifs, toxiques ou corrosifs. La vanne doit donc fournir des performances d'étanchéité fiables pour répondre aux exigences de ses conditions d'utilisation en matière de fuite. À l'heure actuelle, il existe cinq types de normes de classification des joints de soupape couramment utilisées dans le monde.

 

OIN 5208

L'Organisation internationale de normalisation ISO 5208 spécifie les examens et les tests sur lesquels un fabricant de vannes doit agir afin d'établir l'intégrité de l'enveloppe de pression d'une vanne métallique industrielle et de vérifier le degré d'étanchéité de la fermeture de la vanne et l'adéquation structurelle de son mécanisme de fermeture. .

Il existe 10 taux de fuite spécifiés dans la norme ISO 5208 : A, AA, A, B, C, CC, D, E, EE, F, G et le taux A correspond aux grades les plus élevés. Il existe une correspondance vaguement définie entre les valeurs d'acceptation du taux de fuite de l'API 598 et la valeur de fuite du taux A telle qu'appliquée au DN 50, le taux CC-liquide pour les clapets anti-retour autres que ceux à siège métallique et pour les clapets anti-retour le taux EE-gaz et le taux G- liquide. Les tarifs A, B, C, D, F et G correspondent aux valeurs de la norme EN 12266-1.

API598

La norme API 598 de l'American Petroleum Institute est la norme de test la plus couramment utilisée pour les vannes standard américaines. Il s'applique aux tests de performances d'étanchéité des vannes standard API suivants :

API 594 Clapets anti-retour à brides, à cosses, à plaquettes et à soudure bout à bout

API 599 Vannes à boisseau métallique à brides, filetées et soudées bout à bout

API 602 Vannes et clapets anti-retour en acier DN 00 et inférieurs pour l'industrie du pétrole et du gaz naturel

Vannes à couvercle boulonné résistantes à la corrosion, à brides et soudées bout à bout API 603

API 608 Robinets à tournant sphérique métalliques à brides, filetés et soudés bout à bout

API 609 Vannes papillon à double bride, à cosses et à plaquettes

MSS SP61

L'Association américaine pour la normalisation des fabricants de vannes et de raccords Le test de pression MSS SP61 pour les vannes métalliques spécifie que les exigences de fuite admissibles sont les suivantes :

(1) Dans le cas où l'une des surfaces d'étanchéité du siège d'étanchéité de la vanne est en plastique ou en caoutchouc, aucune fuite ne doit être observée pendant la durée de l'essai d'étanchéité.

(2) La fuite maximale admissible de chaque côté lorsqu'il est fermé doit être : le liquide doit avoir la taille nominale (DN) 0 par mm, 0 par heure, 4 ml ; Le gaz correspond à la taille nominale (DN) par millimètre, 120 ml par heure.

(3) La fuite autorisée par le clapet anti-retour peut être augmentée de 4 fois.

Il convient de noter que MS SSP 61 est souvent utilisé pour l'inspection des vannes en acier « entièrement ouvertes » et « entièrement fermées », mais pas pour les vannes de régulation. MSS SP61 n'est généralement pas utilisé pour tester les vannes standard américaines.

ANSI／FCI 70-2

Les normes nationales américaines/normes de l'American Instrument Association ANSI/FCI 70-2 (ASME B16).104) s'appliquent aux exigences de qualité d'étanchéité des vannes de régulation. Le joint métal-élastique ou le joint métallique doivent être sélectionnés lors de la conception technique en fonction des caractéristiques du fluide et de la fréquence d'ouverture de la vanne. Vanne à siège métallique les qualités de sceau doivent être stipulées dans le contrat de commande, les taux I, Ⅱ, Ⅲ sont moins utilisés en raison de la demande d'un niveau inférieur, choisissez généralement Ⅳau moins et V ou Ⅵ pour des exigences plus élevées.

EN 12266—1

La norme EN 12266-1, essais sur vannes industrielles, partie l spécifie les essais de pression, les méthodes d'essai et les critères d'acceptation – exigences obligatoires. La norme EN 12266-1 répond aux exigences de la norme ISO 5208 pour la classification des joints mais ne dispose pas des notes AA, CC et EE. La nouvelle édition de l'ISO 5208 ajoute six niveaux AA, CC, E, EE, F et G et donne des comparaisons avec plusieurs niveaux d'étanchéité de l'API 598 et de l'EN 12266.

 

Il convient de noter dans la conception technique que l'API 600-2001 (ISO 10434-1998) spécifie que les performances d'étanchéité de la vanne sont testées conformément à la norme ISO 5208, mais que les fuites dans les tableaux 17 et 18 sont équivalentes à l'API 598-1996. , et non ISO 5208. Par conséquent, lorsque l'API 600 et sa norme de test de performances d'étanchéité API 598 sont sélectionnés pour la conception technique, la version de la norme doit être clarifiée pour garantir l'uniformité du contenu de la norme.

Les directives pertinentes de l'API 6D (ISO 14313) pour les fuites de vannes sont les suivantes : « les vannes à siège souple et les vannes à boisseau sphérique ne doivent pas dépasser la norme ISO 5208 A (pas de fuite visible), les vannes à siège métallique ne doivent pas dépasser la norme ISO 5208 (1993) D à moins que spécifié autrement." Remarque dans la norme : « des applications spéciales peuvent nécessiter des fuites inférieures à la classe D de la norme ISO 5208 (1993). Par conséquent, des exigences de fuite supérieures à la norme doivent être indiquées dans le contrat de commande.

 

DBB (vanne à double bloc et purge) et DIB (vanne à double isolation et purge) sont deux types de structures d'étanchéité de siège couramment utilisées pour les vannes à bille montées sur tourillon. Selon API 6D, le robinet à tournant sphérique DBB est un robinet simple avec deux auxiliaires scellés, dont la position fermée assure l'étanchéité sous pression aux deux extrémités du robinet au moyen d'une purge de la cavité du corps entre les deux surfaces d'étanchéité, si le premier joint est fuit, le second ne scellera pas dans le même sens. Le robinet à tournant sphérique DIB est un robinet unique avec deux surfaces d'appui, chacun de ces sièges d'étanchéité fournit une source unique d'étanchéité sous pression en position fermée en évacuant la chambre de soupape entre les sièges d'étanchéité.

 

Le test de pression de la vanne DBB :

La vanne est partiellement ouverte de sorte que le flux expérimental soit entièrement injecté dans la chambre de vanne, puis la vanne est fermée de sorte que la purge du corps de vanne soit ouverte et que le fluide en excès puisse déborder de la jonction d'essai de la chambre de vanne. La pression doit être appliquée simultanément aux deux extrémités de la vanne pour contrôler l'étanchéité du siège via le trop-plein au niveau de la jonction d'essai de la chambre de la vanne. La figure ci-dessous montre un exemple typique Robinet à tournant sphérique DBB configuration.

Lorsque la vanne est fermée et que l'orifice de test de la chambre de vanne est ouvert et que les deux extrémités de la vanne sont sous pression (ou pressurisées séparément), l'orifice de la chambre de vanne détecte une fuite de chaque extrémité vers la chambre de vanne. Théoriquement, la vanne DBB ne peut pas fournir une double isolation positive lorsqu'un seul côté est sous pression, la vanne ne peut pas fournir une double isolation positive lorsqu'un seul côté est sous pression.

 

Le test de pression du DIB-1（Deux sièges d'étanchéité bidirectionnels）

Chaque siège doit être testé dans les deux sens et la soupape de surpression de cavité installée doit être retirée. La vanne doit être entrouverte de sorte que la vanne et la chambre de vanne soient injectées avec le milieu d'essai jusqu'à ce que le liquide d'essai se déverse par l'orifice d'essai de la chambre de vanne. Fermez la vanne pour éviter les fuites de la chambre en direction du siège d'essai, la pression d'essai doit être appliquée successivement à chaque extrémité de la vanne pour tester la fuite de chaque siège en amont séparément, puis pour tester chaque siège en tant que siège en aval . Ouvrez les deux extrémités de la vanne pour remplir la cavité de fluide, puis mettez sous pression tout en observant les fuites de chaque siège aux deux extrémités de la vanne.

Étant donné que la pression dans la cavité de la vanne DIB-1 ne peut pas être relâchée automatiquement, lorsque la température de la vanne est anormalement élevée, le volume du fluide dans la cavité de la vanne augmente en conséquence, forçant ainsi la pression dans la cavité à augmenter automatiquement. Lorsque la pression atteint un certain niveau, cela sera très dangereux, c'est pourquoi la cavité de la vanne DIB-1 doit être installée avec une soupape de sécurité.

 

Le test de pression du DIB-2(Un siège d'étanchéité bidirectionnel et un siège d'étanchéité unidirectionnel)

L'un des sièges du Vanne DIB-2 peut résister à la pression de la chambre ou de l'extrémité de la vanne dans n'importe quelle direction sans fuite. L'autre siège ne peut résister qu'à la pression provenant de l'extrémité de la vanne. Lorsque la vanne est fermée et que l'interface de test de la chambre de vanne est ouverte et que les deux extrémités de la vanne sont sous pression (ou pressurisées séparément), l'interface de test de la chambre de vanne peut détecter s'il y a une fuite de chaque extrémité vers la chambre de vanne. Le test de siège bidirectionnel doit être une chambre de vanne sous pression et une vanne en amont pour observer si la vanne en aval fuit.

L'avantage de la vanne est une protection étanche pour la vanne, la vanne fermée après que le fluide n'entre jamais dans la canalisation en aval, en même temps lorsque l'augmentation anormale de la pression dans la cavité peut automatiquement soulager la pression en amont de la vanne. Veuillez noter que les exigences de sens d'installation de la vanne, le sens opposé est le même que celui du DBB.

 

Les vannes DBB et DIB ont chacune leur application et leur support uniques, ainsi que divers défis environnementaux où une isolation critique est nécessaire pour garantir qu'aucune fuite ne se produise, comme dans les domaines du GNL, de la pétrochimie, du transport et du stockage, des processus industriels du gaz naturel, des vannes de canalisation principale et de collecteur dans les canalisations de liquide. et les lignes de transmission de produits raffinés.