Vanne à bille haute température

Qu’est-ce qu’une vanne à bille haute température ?

Les robinets à bille haute température sont des robinets qui peuvent fonctionner à des températures très élevées, supérieures à 400^o C. Les robinets à bille haute température doivent être fabriqués dans des matériaux métalliques très résistants qui ont un point de fusion élevé. Certains matériaux métalliques tels que les alliages d’aluminium commencent à s’affaiblir lorsque la température augmente. Les matériaux comme le bronze ne sont pas recommandés pour les robinets à bille haute température car, à mesure que la température augmente, ses propriétés changent, ce qui peut altérer le fluide contrôlé. Lors du choix d’un robinet à boisseau sphérique haute température, la première chose à prendre en compte est le matériau utilisé pour fabriquer ce robinet. Il s’agit de la température de fonctionnement prévue de ce robinet à boisseau sphérique haute température qui doit être compatible avec les composants internes et le corps du robinet. Les composants internes de la vanne doivent également être fabriqués dans des matériaux métalliques très résistants et à point de fusion élevé. Les vannes à boisseau sphérique haute température sont utilisées dans des applications telles que la pétrochimie, les engrais, la chimie, la métallurgie et l’énergie électrique. Les matériaux métalliques les plus courants qui garantissent un fonctionnement fiable lorsqu’ils sont utilisés pour fabriquer des robinets à boisseau sphérique haute température sont l’acier au carbone et l’acier inoxydable qui ont des points de fusion élevés de 1425^o C à 1540°C à 1400^o C à 1530°C respectivement. Les vannes à bille haute température sont soit manuelles, soit actionnées par un actionneur. Les vannes sont raccordées au pipeline à l’aide de boulons et d’écrous ou par la méthode de soudage.

Comment fonctionne une vanne à bille haute température ?

Le robinet à boisseau sphérique haute température est constitué d’un boisseau sphérique avec un alésage dans sa partie centrale. La vanne à bille haute température est actionnée à l’aide d’un volant, d’un levier ou d’un actionneur. Le volant et le levier à main sont utilisés pour les vannes manuelles, tandis que l’actionneur est utilisé pour les vannes à bille actionnées. Le volant ou l’actionneur est relié à la sphère par un composant appelé tige. Pour ouvrir un robinet à boisseau sphérique haute température, le volant ou le levier manuel ou l’actionneur tourne. La force de rotation est transmise à la sphère par la tige du robinet, ce qui fait tourner l’alésage de la sphère et l’aligne sur la canalisation. Une fois que l’alésage de la sphère du robinet à boisseau sphérique haute température devient colinéaire avec la canalisation, le fluide s’écoule car il n’est pas bloqué par la sphère. Pour fermer le robinet à boisseau sphérique haute température, le levier, le volant ou l’actionneur tourne dans le sens inverse de celui de l’ouverture. L’alésage de la boule du robinet à boisseau sphérique haute température tourne alors et devient perpendiculaire à la canalisation. Dans ce cas, la bille bloque le fluide de la canalisation et on dit que la vanne à bille haute température est dans un état fermé.

Figure : Fonctionnement d’une vanne à bille haute température.

Types de vanne à bille haute température

Vanne à bille haute température en deux parties

Il s’agit d’une vanne à bille haute température dont le corps est constitué de deux pièces. Les deux pièces sont assemblées par filetage, soudure ou boulons et écrous. L’une des deux pièces de la vanne à bille haute température constitue un joint d’extrémité et la bille, tandis que la seconde pièce constitue les parties internes et l’autre joint d’extrémité. La vanne à bille haute température en deux pièces est très courante sur le marché et dans les applications industrielles car elle peut être démontée pour l’inspection, le nettoyage, la réparation et la maintenance. En outre, cette vanne est de petite taille et légère par rapport aux autres vannes à bille.

Figure : Vanne à bille haute température en deux parties.

Vanne à bille haute température en trois parties

Il s’agit d’une vanne à bille haute température en trois pièces. Les trois pièces comprennent le corps de la vanne et deux joints d’extrémité. Les trois pièces sont maintenues ensemble à l’aide de boulons et d’écrous, comme le montre la figure ci-dessous. Les extrémités de la vanne à boisseau sphérique haute température en trois pièces sont fixées à la canalisation par soudage, boulonnage ou filetage. Les robinets à tournant sphérique haute température en trois parties peuvent être facilement nettoyés, inspectés et réparés lorsqu’ils sont connectés à la canalisation, sans avoir à les démonter. Le robinet à boisseau sphérique haute température en trois parties convient aux applications qui nécessitent des réparations et un entretien fréquents ou qui exigent des niveaux d’hygiène élevés, comme les produits pharmaceutiques, les aliments et les boissons, car il peut être nettoyé efficacement et facilement.

Figure : Vanne à bille haute température en trois parties.

Vanne à bille haute température à entrée latérale

Il s’agit de robinets à tournant sphérique haute température qui sont assemblés par les côtés, comme le montre la figure ci-dessous. Les robinets à tournant sphérique haute température à entrée latérale sont des robinets à tournant sphérique de grande taille fabriqués dans des matériaux métalliques résistants afin de les aider à fonctionner dans des applications à haute température et à haute pression. Parmi les applications où les robinets à tournant sphérique haute température à entrée latérale sont utilisés, citons les industries pétrochimiques, le pétrole, le gaz et les centrales électriques à vapeur. Les robinets à tournant sphérique haute température à entrée latérale sont composés de deux ou trois pièces. Les pièces sont fabriquées par la méthode de forgeage. Une fois les pièces produites, elles sont assemblées à l’aide de boulons et d’écrous pour former le produit final de la vanne à bille haute température à entrée latérale. L’un des avantages de la vanne à boisseau sphérique haute température à entrée latérale est qu’elle peut être inspectée, nettoyée et réparée sur le terrain. En outre, les composants internes de la vanne peuvent être alignés facilement.

Figure : Vanne à bille haute température à entrée latérale.

Vanne à bille haute température à entrée par le haut

Il s’agit d’une vanne à bille haute température qui est assemblée par le haut. Les robinets à tournant sphérique à entrée par le haut sont fabriqués par la méthode du moulage. Cela permet de réduire les risques de fuite de fluide. Le corps de la vanne et le chapeau sont reliés par le haut. Les robinets à tournant sphérique haute température à entrée par le haut facilitent l’inspection, le nettoyage et la réparation par le haut sans avoir à retirer le robinet de la canalisation. Les robinets à tournant sphérique haute température à entrée par le haut sont soumis à des tests non destructifs afin de s’assurer qu’ils ne présentent pas de défauts susceptibles de provoquer des fuites de fluide pendant leur utilisation. Les robinets à tournant sphérique haute température à entrée par le haut sont raccordés à la canalisation à l’aide de boulons ou par soudage. Les robinets à tournant sphérique à entrée par le haut conviennent aux applications qui nécessitent des robinets solides et résistants au feu ou des robinets pour lesquels des niveaux d’hygiène élevés peuvent être maintenus grâce à un nettoyage régulier.

Figure : Vanne à bille haute température à entrée par le haut.

Robinets à bille haute température à corps soudé

Les robinets à tournant sphérique haute température à corps soudé sont des robinets à tournant sphérique assemblés par la méthode de soudage. Le corps de cette vanne à bille haute température est construit en reliant toutes les pièces par soudage. Une fois le corps soudé, un test non destructif est effectué le long du périmètre du corps de la vanne sur les joints soudés afin de s’assurer qu’il n’y a pas de défauts susceptibles de provoquer des fuites de fluide.

L’un des principaux défis associés aux vannes à boisseau sphérique à haute température à corps soudé est qu’elles ne peuvent pas être nettoyées, réparées ou inspectées sur le terrain. Ces vannes sont utilisées dans des applications où aucune maintenance n’est prévue, par exemple dans les systèmes sous-marins et de transmission de gaz, entre autres.

Figure : Vanne à bille haute température à corps soudé.

Vanne à bille haute température à passage intégral

Il s’agit d’une vanne à bille haute température dont le diamètre de l’alésage de la bille est identique au diamètre du tuyau. Avec une vanne à bille haute température à passage intégral, il n’y a pas de pertes par frottement, ce qui la rend économe en énergie. La conception d’un robinet à tournant sphérique haute température à passage intégral le rend plus facile à nettoyer. Le défi associé à cette vanne est que la bille et le corps de la vanne sont plus grands que ceux des vannes à orifice standard. En conséquence, les robinets à tournant sphérique haute température à passage intégral sont plus chers que les robinets à passage standard ou réduit. Les robinets à tournant sphérique haute température à passage intégral sont utilisés lorsqu’une faible résistance du fluide est requise, par exemple dans les conduites d’aspiration des pompes où la chute de pression affecte les performances de la pompe. Le robinet à tournant sphérique haute température à passage intégral convient également aux applications où le fluide est susceptible de contenir des solides qui peuvent s’accumuler et obstruer le robinet.

Figure : Vanne à bille haute température à passage intégral.

Robinets à bille haute température à port réduit

Il s’agit de vannes à bille haute température dont le diamètre de l’alésage de la bille est inférieur au diamètre de la conduite. Les robinets à tournant sphérique haute température à orifice réduit présentent des pertes de charge et des turbulences élevées en raison de l’écoulement non canalisé créé par la différence de diamètre entre la conduite et l’orifice du tournant sphérique. Les robinets à tournant sphérique haute température à port réduit conviennent aux cas où la perte de pression et la turbulence de l’écoulement ne sont pas des préoccupations majeures dans l’écoulement. Le principal avantage de l’utilisation d’une vanne à bille haute température à orifice réduit est qu’elle est de plus petite taille, ce qui rend son coût inférieur à celui de ses homologues à orifice complet.

Applications des robinets à bille haute température

• Les vannes à bille haute température sont utilisées dans les industries du pétrole brut pour les applications de mise en marche et d’arrêt qui nécessitent des températures élevées pour séparer les différents produits du pétrole brut.
• Ils sont utilisés dans les centrales à vapeur pour produire de l’électricité.
• Les vannes à bille haute température sont utilisées dans les industries du pétrole et du gaz.
• Ces vannes sont utilisées dans la production d’engrais.
• Les vannes à bille haute température sont utilisées dans les processus de production d’acier métallurgique.
• Les vannes à bille haute température sont utilisées dans le traitement des aliments et des boissons.
• Ils sont utilisés dans les industries pharmaceutiques pour leur facilité de nettoyage.

Avantages des robinets à bille haute température

• Les vannes à bille haute température peuvent supporter des températures élevées sans être déformées par la chaleur thermique.
• Les vannes à bille haute température sont durables.
• Ces vannes sont polyvalentes car elles peuvent être utilisées dans différentes applications.
• Les vannes à bille haute température peuvent être nettoyées, réparées et inspectées.
• Les vannes à bille haute température sont rapides à utiliser.
• Ces valves sont suffisamment solides pour résister à une pression élevée.
• Ils présentent une étanchéité parfaite, sans fuite de liquide.
• Les vannes à bille haute température peuvent être actionnées manuellement ou à l’aide d’un actionneur.

Inconvénients des robinets à bille haute température

• Les robinets à bille haute température ne conviennent pas aux applications d’étranglement.
• Ces vannes se ferment et s’ouvrent rapidement, ce qui génère des coups de bélier et des problèmes de surpression.
• Les vannes à bille haute température doivent être installées verticalement.
• Les cavités autour des sièges et des billes ont tendance à être obstruées par des solides, ce qui peut augmenter le couple d’ouverture/fermeture ou provoquer une défaillance de la vanne.

Dépannage d’une vanne à bille haute température

Fuite de fluide lorsque la vanne est fermée

• Surface d’étanchéité endommagée. Réparez ou remplacez la surface d’étanchéité.
• Le siège est endommagé. Réparez ou remplacez le siège.
• L’actionneur ou la boîte de vitesses (pour les vannes manuelles) n’est pas correctement réglé. Réglez la synchronisation de l’actionneur ou de la boîte de vitesses.

Fonctionnement irrégulier de la boule

• Matériaux étrangers entre le siège et la bille ou entre la cavité du corps et la bille. Démontez la vanne et nettoyez la cavité, le siège et la bille.

La vanne à bille haute température est difficile à ouvrir/fermer.

• Le siège est endommagé. Remplacez le siège.
• La vanne subit une température interne élevée. Vérifiez la température de fonctionnement de la vanne en suivant les recommandations du fabricant.
• Des matériaux étrangers ont bouché la cavité du corps. Démontez la vanne et nettoyez les matériaux.

Fuite de la tige

• Les boulons de la bride sont desserrés. Serrez les boulons de la bride.
• La surface d’étanchéité est endommagée. Remplacez la surface d’étanchéité.

Fuite du tuyau ou de la vanne et du joint de tuyau

• Joint tuyau-vanne desserré. Serrez le raccord du joint soit par des filets, soit par des boulons et des écrous.
• Des corps étrangers dans le tuyau. Vérifiez que le tuyau n’est pas bouché et nettoyez-le.

Résumé

Les vannes à bille haute température sont des vannes qui peuvent fonctionner à des températures élevées de 400^o C sans subir de modifications chimiques ou thermiques. Les vannes à bille haute température sont fabriquées dans des matériaux métalliques à haute résistance et à haut point de fusion. Ces matériaux comprennent l’acier inoxydable et l’acier au carbone. Les vannes à bille haute température peuvent être des vannes manuelles ou actionnées. Les robinets à boisseau sphérique haute température sont ignifugés afin de garantir leur résistance aux températures élevées, même lorsqu’ils sont utilisés pour contrôler le flux de produits inflammables. Les vannes à bille haute température sont raccordées à la canalisation à l’aide de filets, de boulons et d’écrous ou en étant soudées à la canalisation. Les vannes à bille haute température sont utilisées dans différentes applications telles que le pétrole et le gaz, les applications pétrochimiques, les engrais, les centrales électriques à vapeur, la métallurgie et les industries chimiques, entre autres. Les différents types de robinets à boisseau sphérique haute température comprennent un robinet à boisseau sphérique haute température en deux parties, un robinet à boisseau sphérique haute température en trois parties, un robinet à boisseau sphérique haute température à entrée latérale, un robinet à boisseau sphérique haute température à entrée par le haut, un robinet à boisseau sphérique haute température à corps soudé, un robinet à boisseau sphérique haute température à passage intégral et un robinet à boisseau sphérique haute température à passage réduit. Les robinets à tournant sphérique haute température présentent divers avantages, tels que la rapidité de fonctionnement, la durabilité, la polyvalence, la résistance au feu, la réparabilité, la haute résistance et l’étanchéité.