Vanne à bille anti-incendie

Qu’est-ce qu’une vanne à bille anti-feu ?

Les vannes à bille anti-incendie sont des vannes conçues pour réduire les fuites en aval et les émissions fugitives en cas d’exposition à des incendies à haute température. Comme la plupart des vannes sont composées de matériaux non alliés pour l’étanchéité, elles doivent rester fonctionnelles même à des températures élevées ou tomber en panne de manière prévisible, ce qui différencie les vannes à bille anti-incendie des autres types de vannes à bille. Certaines normes de conception et d’essai sont prises en compte dans les robinets à tournant sphérique à sécurité incendie. Ces normes sont suivies par les fabricants de robinets à boisseau sphérique anti-incendie pour s’assurer que le robinet peut fonctionner comme prévu. Les vannes à bille anti-incendie sont actionnées manuellement à l’aide d’un levier manuel ou d’un actionneur. L’actionneur qui peut être utilisé pour les vannes à bille anti-incendie est électrique ou pneumatique. Une vanne à bille anti-incendie doit être capable de maintenir sa capacité à contenir la pression pendant et après une certaine durée d’exposition au feu. Un robinet à boisseau sphérique coupe-feu est utilisé en raison de la possibilité de fuite de fluide inflammable ou dangereux en cas d’incendie. Si un robinet à boisseau sphérique qui n’est pas à l’épreuve du feu est utilisé et qu’un incendie se déclare, une fuite de fluide se produira au niveau de la tige du robinet. La fuite de fluide alimentera le feu et le rendra plus important qu’auparavant. Il est donc nécessaire d’utiliser un robinet à boisseau sphérique ignifugé afin d’éviter toute fuite de liquide en cas d’incendie. Les robinets à boisseau sphérique anti-incendie sont principalement utilisés dans les raffineries et les usines de traitement chimique pour faciliter la manipulation des fluides inflammables. Les fabricants de robinets à boisseau sphérique anti-incendie ont pour mission de garantir une fermeture étanche du robinet pendant et après un incendie.

Comment fonctionne une vanne à bille anti-incendie ?

L’utilisation d’une vanne à bille anti-incendie avant et après l’incendie permet d’éviter deux types de fuites de fluide. Les fuites peuvent provenir de la tige ou du siège. Deux méthodes sont utilisées pour concevoir un robinet à boisseau sphérique à l’épreuve du feu. L’une consiste à utiliser un composant ignifuge et l’autre consiste à utiliser un composant non ignifuge soutenu par une conception spéciale qui empêche les fuites après la fusion du matériau. La méthode d’utilisation d’un composant ignifuge utilise un siège métallique, un insert de siège en graphite et une garniture en graphite sur la tige. Dans un robinet à boisseau sphérique ignifugé avec une garniture de tige et un insert de siège, le graphite reste même lorsque le robinet est exposé au feu. L’autre méthode utilise une garniture de tige thermoplastique et un matériau de siège thermoplastique comme le PTFE. Dans la conception du siège, le thermoplastique fond en cas de température élevée et l’étanchéité de la vanne est obtenue par l’utilisation d’un corps usiné pour servir de joint secondaire. Dans la garniture de tige, le matériau d’étanchéité thermoplastique est soutenu par l’utilisation d’un joint en graphite comme garniture secondaire en cas d’incendie.

Figure : Composants d’une vanne à bille anti-incendie.

Le fonctionnement normal d’un robinet à boisseau sphérique coupe-feu, c’est-à-dire l’ouverture et la fermeture du flux de fluide, est également maintenu. Le fonctionnement d’un robinet à boisseau sphérique coupe-feu pour permettre l’écoulement du fluide dépend d’une bille avec un alésage en son centre. Pour ouvrir une vanne à bille anti-incendie, il faut tourner la poignée de 90^o . La poignée, qui est reliée à la boule par une tige de vanne, fait alors tourner la boule. Lorsque la boule est tournée de 90^o , elle devient alignée avec la canalisation et permet ainsi au fluide de s’écouler. Pour fermer le robinet à boisseau sphérique coupe-feu, il faut tourner la poignée de 90^o dans le sens opposé à celui de l’ouverture du robinet. Cela fait tourner la bille qui devient perpendiculaire à la canalisation et bloque ainsi l’écoulement du fluide.

Figure : Fonctionnement d’une vanne à bille anti-incendie.

Types de robinets à bille anti-incendie

Robinets à bille forgés à sécurité incendie

Il s’agit d’une vanne à bille anti-incendie fabriquée par la méthode de forgeage. La méthode de forgeage utilisée pour fabriquer un robinet à boisseau sphérique anti-incendie consiste à façonner un matériau métallique à l’état solide. Dans cette méthode, des outils industriels et la chaleur sont utilisés pour exercer une force de compression afin de plier le matériau métallique. Des matrices sont utilisées pour former et couper les matériaux afin de créer le robinet à boisseau sphérique anti-incendie requis. Les robinets à boisseau sphérique ignifugés forgés présentent l’avantage d’être très résistants, ce qui les rend adaptés aux applications à haute température et à haute pression. Lors de la fabrication d’un robinet à boisseau sphérique anti-incendie forgé, la structure du grain s’affine, ce qui augmente la résistance globale à l’impact du produit final. En outre, grâce à la méthode de forgeage, les robinets à tournant sphérique coupe-feu produits ont une épaisseur moindre, ce qui contribue à minimiser la fatigue thermique lorsque le robinet est en fonctionnement.

Robinets à bille moulés à sécurité incendie

Il s’agit de robinets à boisseau sphérique résistant au feu qui ont été fabriqués par la méthode du moulage. La méthode de moulage utilise du métal fondu pour former la vanne à bille. Le matériau métallique est chauffé à une température élevée afin de fondre. Le matériau fondu est versé dans des moules. Le matériau fondu a le temps de refroidir et de se solidifier, puis il est éjecté du moule. La méthode de moulage permet de créer des robinets à boisseau sphérique anti-incendie aux motifs, formes et tailles complexes. Les robinets à tournant sphérique anti-incendie moulés sont plus rentables et rendent les robinets moins chers car ils réduisent les coûts d’usinage, contrairement à la méthode de forgeage.

Robinet à boisseau sphérique de sécurité incendie en une seule pièce

Il s’agit d’un robinet à boisseau sphérique anti-incendie doté d’un seul corps en fonte solide. Le corps en fonte unique permet de réduire le risque de fuite de fluide. Les robinets à tournant sphérique coupe-feu monoblocs sont les moins chers. Les robinets à tournant sphérique coupe-feu monoblocs ne peuvent pas être nettoyés ou réparés car ils ne peuvent pas être ouverts. Ces vannes sont mises au rebut lorsqu’elles présentent un problème.

Figure : Robinet à boisseau sphérique de sécurité incendie monobloc.

Robinet à bille de sécurité incendie en deux parties

Il s’agit d’un robinet à boisseau sphérique à sécurité incendie qui se compose de deux pièces : l’une est constituée du corps et d’un raccord d’extrémité et la seconde est constituée de la garniture et du second raccord d’extrémité. Un robinet à tournant sphérique coupe-feu en deux parties est avantageux car il peut être ouvert pour être nettoyé, réparé et inspecté si nécessaire. Une vanne à bille coupe-feu en deux parties doit être retirée de la canalisation pour que les deux parties puissent être séparées en vue d’une réparation ou d’un nettoyage.

Figure : Robinet à bille de sécurité incendie en deux parties.

Robinet à bille de sécurité incendie en trois parties

Il s’agit d’une vanne à bille anti-incendie composée de trois pièces, à savoir le corps et deux joints d’extrémité. Les trois pièces sont serrées ensemble à l’aide de boulons et d’écrous. Un robinet à tournant sphérique coupe-feu en trois parties permet de retirer les sièges, la sphère et la tige de la canalisation pour les inspecter, les nettoyer ou les réparer. Les robinets à tournant sphérique coupe-feu à trois pièces sont très pratiques pour les réparations, mais ils sont plus chers que leurs homologues à une ou deux pièces.

Figure : Robinet à bille de sécurité incendie à trois pièces.

Robinets à bille trois voies à sécurité incendie

Il s’agit d’un robinet à boisseau sphérique à sécurité incendie à trois orifices. Un robinet à tournant sphérique à sécurité incendie à trois voies peut avoir une configuration à orifice en L ou en T. Un robinet à boisseau sphérique à sécurité incendie à trois voies fonctionne en tournant la poignée qui fait ensuite tourner le boisseau sphérique pour aligner les trous du boisseau avec les orifices d’entrée et de sortie du robinet, selon les besoins. La configuration en L d’un robinet à tournant sphérique coupe-feu achemine le fluide à travers 90^o de l’orifice d’entrée à l’orifice de sortie. La vanne à bille coupe-feu en L est utilisée pour dévier le débit du fluide et pour les applications tout ou rien. La vanne à boisseau sphérique coupe-feu à trois voies en forme de T est utilisée pour mélanger les flux de fluide ou pour dévier le flux de fluide. Lorsqu’elle est utilisée pour mélanger le flux de fluide, deux flux provenant des deux orifices d’entrée sont mélangés et sortent par un seul orifice de sortie. Lorsque le robinet à boisseau sphérique anti-feu à trois voies en forme de T est utilisé pour dévier le flux de fluide, il dévie un flux de fluide de l’entrée pour former deux flux de fluide à travers les deux ports de sortie.

Figure : Robinet à boisseau sphérique à trois voies de sécurité incendie.

Normes de conception d’un robinet à boisseau sphérique résistant au feu

Norme API 608

Il s’agit d’une norme de conception de sécurité incendie applicable aux industries chimiques et aux raffineries.

Norme API 6D

Il s’agit d’une norme de conception applicable aux usines de gaz naturel et de pétrole.

NACE MR-0175

Il s’agit d’une norme de conception suivie dans la construction de matériaux en ce qui concerne l’exposition au sulfure d’hydrogène qui peut se produire naturellement dans le gaz naturel et le pétrole brut.

Normes d’essai pour les vannes à bille anti-incendie

Norme d’essai API 607

Il s’agit de la principale norme d’essai au feu. Cette norme explique les paramètres utilisés dans l’essai et l’évaluation des performances.

Norme d’essai API 6D

Cette norme sert de norme d’essai et de conception. En tant que telle, dans certains documents, il est probable de voir “en référence à l’API 6D” dans la norme de conception ou d’essai API 6D.

Applications des vannes à bille anti-incendie

• Les vannes à bille anti-incendie sont utilisées dans les applications de vapeur saturée.
• Ils sont utilisés dans les milieux à haute température.
• Ils sont utilisés dans les lignes de traitement chimique.
• Ils sont utilisés dans les applications avec des émissions fugitives.
• Les vannes à bille anti-incendie sont utilisées dans les industries pétrochimiques.
• Ils sont utilisés dans les industries du pétrole et du gaz.
• Ils sont utilisés dans des applications pharmaceutiques.
• Les vannes à bille anti-incendie sont utilisées dans les industries de transformation alimentaire.
• Ils sont utilisés dans l’industrie cosmétique.

Avantages des vannes à bille anti-incendie

• Ils sont rapides à utiliser.
• Ils peuvent être manuels ou automatiques, selon les préférences de l’utilisateur.
• Les vannes à bille anti-incendie sont durables.
• Ils sont polyvalents car ils peuvent être utilisés dans différentes industries.
• Ils sont à l’épreuve du feu.
• Ils sont d’une grande solidité.
• Ils sont parfaitement étanches.
• Ils peuvent être démontés et réparés facilement.

Inconvénients des vannes à bille anti-incendie

• Les vannes à bille anti-incendie sont chères par rapport aux autres vannes à bille.
• Les coffres-forts doivent être conçus et testés conformément aux normes en vigueur, sinon ils ne seront pas fiables en cas d’incendie.
• Les robinets à bille anti-incendie ne conviennent pas aux applications d’étranglement.

Dépannage des vannes à bille anti-incendie

Fuite de fluide lorsque le robinet à bille anti-feu est fermé

• Surface d’étanchéité de la bille endommagée. Remplacez la bille.
• Siège endommagé. Remplacez le siège.

Fonctionnement irrégulier de la boule

• Des corps étrangers entre le corps et le siège ou entre la bille et le siège. Démontez le robinet à tournant sphérique coupe-feu et nettoyez la bille, le siège et le corps.

Difficulté à faire fonctionner la vanne à bille anti-incendie

• Le siège est endommagé. Remplacez le siège.
• Température ou pression interne très élevée. Vérifiez que la valve fonctionne à la pression et à la température nominales recommandées.
• Des corps étrangers obstruent la cavité du corps. Nettoyez l’intérieur de la vanne à bille anti-feu.

Fuite de vapeur

• Les boulons de la bride ou le raccord fileté sont desserrés. Serrez les boulons ou le raccord fileté.
• Tige endommagée. Remplacez la tige si nécessaire.

Fuite de la tuyauterie

• Corps étrangers dans le tuyau. Retirez les corps étrangers.
• Filetage du tuyau endommagé. Remplacez le tuyau.

Résumé

Les vannes à bille anti-incendie sont des vannes destinées à réduire les fuites en aval et les émissions fugitives lorsqu’elles sont exposées à des incendies à haute température. Les robinets à boisseau sphérique à sécurité incendie sont conçus et testés conformément à certaines normes établies afin de garantir leur fiabilité. Certaines des normes suivies dans la conception des robinets à boisseau sphérique à sécurité incendie sont API 608, API 6D et NACE MR-0175. L’une des normes utilisées pour tester les vannes à bille anti-incendie est la norme API 607. Les vannes à bille anti-incendie peuvent être automatiques ou manuelles. Une vanne à bille anti-incendie fonctionne à l’aide d’une bille avec un alésage en son centre. Le fluide contenu dans un robinet à boisseau sphérique coupe-feu s’écoule par cet alésage lorsque le robinet est tourné de 90^o degrés. Il existe différents types de robinets à tournant sphérique coupe-feu, notamment les robinets à tournant sphérique coupe-feu forgés, les robinets à tournant sphérique coupe-feu moulés, les robinets à tournant sphérique coupe-feu monobloc, les robinets à tournant sphérique coupe-feu en deux parties, les robinets à tournant sphérique coupe-feu en trois parties et les robinets à tournant sphérique coupe-feu à trois voies. Ces vannes sont utilisées dans différentes applications telles que la pétrochimie, les industries chimiques, le pétrole et le gaz, les applications pharmaceutiques, les cosmétiques, l’industrie alimentaire et les milieux à haute température, entre autres. Les avantages des robinets à boisseau sphérique coupe-feu sont les suivants : fonctionnement rapide, e, résistance au feu, haute résistance, étanchéité parfaite, polyvalence, durabilité, fonctionnement manuel ou automatique, réparable et haute résistance.