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L'oxygène a des propriétés chimiques généralement actives. C'est une substance fortement oxydante et combustible qui peut se combiner avec la plupart des éléments pour former des oxydes, à l'exception de l'or, de l'argent et des gaz inertes tels que l'hélium, le néon, l'argon et le krypton. Une explosion se produit lorsque l'oxygène est mélangé à des gaz combustibles (acétylène, hydrogène, méthane, etc.) dans une certaine proportion ou lorsque la vanne du tuyau rencontre un incendie soudain. Le débit d'oxygène dans le système de canalisations change au cours du transport de l'oxygène gazeux, l'Association européenne du gaz industriel (EIGA) a développé la norme IGC Doc 13/12E « Systèmes de canalisations et de tuyauteries d'oxygène » qui divise les conditions de travail de l'oxygène en fonction de « l'impact » et « sans impact ». L'« impact » est une occasion dangereuse car il est facile de stimuler l'énergie, provoquant une combustion et une explosion. La valve à oxygène est l'« occasion d'impact » typique.

La vanne à oxygène est un type de vanne spéciale conçue pour les pipelines d'oxygène. Elle a été largement utilisée dans les industries métallurgiques, pétrolières, chimiques et autres impliquant l'oxygène. Le matériau de la vanne à oxygène est limité à la pression de service et au débit pour éviter la collision de particules et d'impuretés dans le pipeline. Par conséquent, l'ingénieur doit pleinement prendre en compte la friction, l'électricité statique, l'inflammation des non-métaux, les polluants possibles (corrosion de la surface de l'acier au carbone) et d'autres facteurs lors de la sélection de la vanne à oxygène.

Pourquoi les valves à oxygène ont-elles tendance à exploser ?

• La rouille, la poussière et les scories de soudure présentes dans le tuyau provoquent une combustion par friction avec la vanne.

Au cours du transport, l'oxygène comprimé frottera et entrera en collision avec l'huile, les déchets d'oxyde de fer ou les petites particules de combustion (poudre de charbon, particules de carbone ou fibres organiques), ce qui entraînera une grande quantité de chaleur de friction, entraînant la combustion des tuyaux et équipement, qui est lié au type d’impuretés, à la taille des particules et à la vitesse du flux d’air. La poudre de fer est facile à brûler avec l'oxygène, et plus la taille des particules est fine, plus le point d'inflammation est bas ; Plus la vitesse est grande, plus il est facile de brûler.

• L'oxygène comprimé de manière adiabatique peut enflammer les combustibles.

Les matériaux à bas point d'inflammation comme l'huile et le caoutchouc présents dans la vanne s'enflammeront à une température locale élevée. Le métal réagit dans l'oxygène et cette réaction d'oxydation est considérablement intensifiée en augmentant la pureté et la pression de l'oxygène. Par exemple, devant la vanne est de 15 MPa, la température est de 20 ℃, la pression derrière la vanne est de 0,1 MPa, si la vanne est ouverte rapidement, la température de l'oxygène après la vanne peut atteindre 553 ℃ selon le calcul de la compression adiabatique formule, qui a atteint ou dépassé le point d’inflammation de certains matériaux.

• Le point d'inflammation bas des combustibles dans l'oxygène pur à haute pression est l'incitation à la combustion de la valve à oxygène.

L'intensité de la réaction d'oxydation dépend de la concentration et de la pression de l'oxygène. La réaction d'oxydation se produit violemment dans l'oxygène pur, tout en dégageant une grande quantité de chaleur, de sorte que la valve à oxygène dans l'oxygène pur à haute pression présente un grand danger potentiel. Des tests ont montré que l'énergie de détonation du feu est inversement proportionnelle au carré de la pression, ce qui constitue une grande menace pour la valve à oxygène.

Les tuyaux, raccords de vannes, joints et tous les matériaux en contact avec l'oxygène dans les canalisations doivent être strictement nettoyés en raison des propriétés particulières de l'oxygène, purgés et dégraissés avant l'installation pour éviter la production de ferraille, de graisse, de poussière et de très petites particules solides. ou laissés pour compte dans le processus de fabrication. Lorsqu'ils sont dans l'oxygène à travers la valve, il est facile de provoquer une combustion par friction ou un risque d'explosion.

Comment choisir une valve utilisée pour l’oxygène ?

Certains projets interdisent explicitement Vannes d'être utilisé dans les conduites d'oxygène avec une pression de conception supérieure à 0,1 MPa. En effet, la surface d'étanchéité des vannes sera endommagée par le frottement lors du mouvement relatif (c'est-à-dire l'ouverture/fermeture de la vanne), ce qui fera tomber de petites « particules de poudre de fer » de la surface d'étanchéité et prendront facilement feu. De même, la conduite d'oxygène d'un autre type de vanne explosera également au moment où la différence de pression entre les deux côtés de la vanne est importante et que la vanne s'ouvre rapidement.

• Type de vanne

La vanne installée dans la canalisation d'oxygène est généralement une vanne à soupape, le sens général d'écoulement du fluide de la vanne est vers le bas et vers l'extérieur, tandis que la vanne d'oxygène est à l'opposé pour assurer une bonne force de tige et la fermeture rapide du noyau de la vanne.

• Matériau de la vanne

Corps de vanne : Il est recommandé d’utiliser de l’acier inoxydable sous 3MPa ; L'acier allié Inconel 625 ou Monel 400 est utilisé au-dessus de 3MPa.

• Garniture

(1) Les parties intérieures de la vanne doivent être traitées avec de l'Inconel 625 et un durcissement de surface ;

(2) Le matériau de la tige/du manchon de valve est l'Inconel X-750 ou l'Inconel 718 ;

(3) Doit être sans réducteur et conserver le même calibre que le tuyau d'origine ; Le siège du noyau de valve ne convient pas au soudage de surfaces dures ;

(4) Le matériau de la bague d'étanchéité de la valve est du graphite moulé sans graisse (faible teneur en carbone) ;

(5) Une double garniture est utilisée pour le couvercle de soupape supérieur. La garniture est en graphite sans graisse résistant aux hautes températures (468 ℃).

(6) L'oxygène présent dans le flux de bavures ou de rainures produira un frottement à grande vitesse, ce qui produira une accumulation d'une grande quantité de chaleur et pourra exploser avec des composés de carbone. La finition de la surface intérieure de la vanne doit répondre aux exigences de la norme ISO 8051-1 Sa2. .

 

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Les soupapes de sécurité et les soupapes de décharge ont une structure et des performances similaires, qui évacuent automatiquement les fluides internes lorsque la pression dépasse la valeur définie pour assurer la sécurité du dispositif de production. En raison de cette similitude essentielle, les deux sont souvent confondus et leurs différences sont souvent négligées car elles sont interchangeables dans certaines installations de production. Pour une définition plus claire, veuillez vous référer aux spécifications ASME des chaudières et des récipients sous pression.

Soupape de sécurité : Un dispositif de contrôle automatique de la pression entraîné par la pression statique du fluide situé devant la vanne est utilisé pour les applications de gaz ou de vapeur, avec une action d'ouverture complète.

Soupape de surpression : également connue sous le nom de soupape de trop-plein, un dispositif de surpression automatique entraîné par la pression statique devant la soupape. Il s'ouvre proportionnellement lorsque la pression dépasse la force d'ouverture, principalement utilisé pour les applications fluides.

 

La différence fondamentale dans leur principe de fonctionnement : la soupape de sécurité libère la pression dans l'atmosphère, c'est-à-dire hors du système, elle peut être un dispositif de décompression des récipients à fluide, lorsque la valeur de pression réglée est atteinte, la vanne s'ouvre presque complètement. Au contraire, la soupape de surpression soulage la pression en évacuant le fluide vers le système, c'est-à-dire le côté basse pression. La soupape de décharge s'ouvre progressivement si la pression augmente progressivement.

La différence est également généralement affichée en capacité et en point de consigne. UN soupape de décharge est utilisé pour relâcher la pression afin d'éviter une condition de surpression, l'opérateur peut être amené à aider à ouvrir la vanne en réponse à un signal de commande et à la refermer une fois qu'elle a relâché l'excès de pression et continue de fonctionner normalement.

Une soupape de sécurité peut être utilisée pour soulager la pression qui ne nécessite pas de réinitialisation manuelle. Par exemple, une soupape de sûreté thermique est utilisée pour purger la pression dans un échangeur de chaleur s'il est isolé, mais la possibilité de dilatation thermique du fluide pourrait provoquer des conditions de surpression. La soupape de sécurité d'une chaudière ou d'autres types de récipients sous pression alimentés doit être capable d'évacuer plus d'énergie qu'il est possible de mettre dans le récipient.

En bref, les soupapes de sécurité et les soupapes de décharge sont les deux types de soupapes de régulation les plus couramment utilisés. La soupape de sécurité appartient au dispositif de décompression, qui ne peut fonctionner que lorsque la pression de service dépasse la plage autorisée pour protéger le système. La soupape de décharge peut faire en sorte que le fluide haute pression réponde rapidement aux exigences de pression du système et son processus de travail est continu.

Parfois appelée soupape de surpression et de dépression, la soupape de ventilation est un élément important pour les réservoirs et récipients atmosphériques dans lesquels les solvants sont remplis et aspirés à un débit élevé. Ce type de vanne est installé dans les conduites d'aspiration et d'expiration des réservoirs, des cuves et des équipements de traitement pour retenir les vapeurs toxiques et éviter la contamination atmosphérique, équilibrant ainsi les fluctuations imprévues de pression et de vide et offrant une protection incendie et une sécurité accrues.

Comment fonctionne la valve de reniflard ?

La structure interne de la valve respiratoire est essentiellement composée d'une valve d'inspiration et d'une valve d'expiration, qui peuvent être disposées côte à côte ou superposées. Lorsque la pression du réservoir est égale à la pression atmosphérique, le disque de la soupape de pression, la soupape à vide et le siège travaillent en étroite collaboration en raison de l'effet « d'adsorption », rendant le siège étanche sans fuite. Lorsque la pression ou le vide augmente, le disque s'ouvre et conserve une bonne étanchéité grâce à l'effet « adsorption » sur le côté du siège.

Lorsque la pression dans le réservoir atteint les valeurs de conception admissibles, la soupape de pression est ouverte et le gaz dans le réservoir est évacué dans l'atmosphère extérieure par le côté de la soupape de ventilation (à savoir la soupape de pression). A ce moment, la soupape à vide est fermée en raison de la pression positive dans le réservoir. À l'inverse, le processus d'expiration a lieu lorsque le réservoir est chargé et que le liquide s'évapore en raison d'une température atmosphérique plus élevée, la soupape à vide s'ouvre en raison de la pression positive de la pression atmosphérique et le gaz externe pénètre dans le réservoir par la soupape d'aspiration (à savoir la soupape à vide), à ce stade, la soupape de pression se ferme. La soupape de pression et la soupape de dépression ne peuvent à aucun moment s'ouvrir. Lorsque la pression ou le vide dans le réservoir redescend à la normale, les soupapes de pression et de vide se ferment et arrêtent le processus d'expiration ou d'inspiration.

 

Le but de la valve de reniflard ?

La valve respiratoire doit être scellée dans des conditions normales seulement si :

(1) Lorsque le réservoir saigne, la valve respiratoire commence à inhaler de l'air ou de l'azote dans le réservoir.

(2) Lors du remplissage du réservoir, la valve respiratoire commence à expulser le gaz expiré hors du réservoir.

(3) En raison du changement climatique et d'autres raisons, la pression de vapeur du matériau dans le réservoir augmente ou diminue et la valve respiratoire expire la vapeur ou respire de l'air ou de l'azote (généralement appelé effet thermique).

(4) Le liquide du réservoir s'évapore brusquement en raison du gaz expiré chauffé en cas d'incendie, et la valve respiratoire commence à se dégonfler hors du réservoir pour éviter les dommages du réservoir dus à la surpression.

(5) Les conditions de travail telles que le transport sous pression de liquide volatil, les réactions chimiques des dispositifs de transfert de chaleur internes et externes et les erreurs de fonctionnement, la valve respiratoire est actionnée pour éviter d'endommager le réservoir de stockage en raison d'une surpression ou d'un super-vide.

 

Normes communes pour les valves de reniflard

DIN EN 14595-2016 – Citerne pour le transport de marchandises dangereuses-équipement de service pour citernes-aération sous pression et sous vide.

 

Comment la valve de reniflard est-elle installée ?

(1) le reniflard doit être installé au point le plus élevé du dessus du réservoir. Théoriquement parlant, du point de vue de la réduction des pertes par évaporation et autres gaz d'échappement, la soupape de reniflard devrait être installée au point le plus élevé de l'espace du réservoir pour fournir l'accès le plus direct et le plus maximal à la soupape de reniflard.

(2) Le grand volume des réservoirs pour empêcher une seule valve respiratoire en raison du risque de défaillance de surpression ou de pression négative peut être installé deux valves respiratoires. Pour éviter le fonctionnement de deux valves respiratoires et augmenter le risque de panne en même temps, généralement les deux valves respiratoires d'aspiration et de décharge de pression dans une conception de type gradient, l'une fonctionnant normalement, l'autre est de rechange.

(3) Si un volume respiratoire important empêche le volume respiratoire d'une seule valve respiratoire de répondre aux exigences, deux valves respiratoires ou plus peuvent être équipées, et la distance entre elles et le centre du sommet du réservoir doit être égale, c'est-à-dire une disposition symétrique sur le dessus du débardeur.

(4) Si la valve respiratoire est installée sur le réservoir d'inertage d'azote, la position de connexion du tuyau d'alimentation en azote doit être éloignée de l'interface de la valve respiratoire et insérée dans le réservoir de stockage par le haut du réservoir sur environ 200 mm, de sorte que l'azote ne s'évacue pas directement après son entrée dans le réservoir et joue le rôle d'inertie azotée.

(5) S'il y a un parafoudre dans la soupape respiratoire, l'influence de la chute de pression du parafoudre sur la pression de refoulement de la soupape respiratoire doit être prise en compte pour éviter une surpression du réservoir.

(6) Lorsque la température moyenne du réservoir est inférieure ou égale à 0, la soupape de reniflard doit être dotée de mesures antigel pour empêcher le réservoir de geler ou de bloquer le disque de la soupape causé par un mauvais échappement du réservoir ou une alimentation en air insuffisante, ce qui entraînerait dans le réservoir à tambour de surpression ou le réservoir dégonflé à basse pression.

 

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