Dans l'industrie pétrolière et gazière, diverses vannes sont utilisées pour contrôler et réguler le débit de liquide dans les pipelines. Il s'agit notamment des vannes papillon, à clapet, à clapet, à vanne, à boule ou à boisseau.
L'industrie pétrolière et gazière a ses propres normes à respecter pour les vannes. Ces directives ont été créées par l'American Petroleum Institute (API) et acceptées par les régulateurs du monde entier. Ces règles visent à accroître la sécurité opérationnelle, à réduire les conditions environnementales et à promouvoir la durabilité dans ce secteur d'activité.
Vannes industrielles : en bref
Vannes industrielles sont des dispositifs mécaniques qui ouvrent, ferment ou obstruent partiellement les passages pour réguler le débit de liquide ou de gaz dans un système. Ils sont employés dans diverses applications telles que l'approvisionnement en eau, le traitement des eaux usées, la protection contre les incendies, les systèmes de manutention du combustible et les centrales électriques, entre autres.
Les vannes industrielles ont un objectif principal : distribuer des fluides à un débit précis, assurer l'étanchéité contre les fuites et les refoulements, et maintenir une sensibilité optimale aux changements de pression et de température dans le pipeline. De plus, ils doivent fournir une résistance physique et chimique adéquate contre la corrosion causée par les fluides de service ou leurs environnements immédiats.
Les vannes industrielles se présentent sous quatre formes principales : à commande manuelle, à commande automatique, à alimentation auxiliaire et à isolation linéaire. La défaillance d'une vanne industrielle est un événement catastrophique qui peut perturber d'autres processus de l'usine. C'est pourquoi de nombreuses vannes sont conçues avec des mécanismes de sécurité pour minimiser les dommages au cas où elles ne pourraient pas remplir les fonctions prévues.
Types de vannes industrielles
Les vannes industrielles sont disponibles dans une gamme de conceptions pour gérer diverses pressions. Avec autant de types de vannes disponibles sur le marché, il peut être difficile d'en identifier une adaptée à votre application. Heureusement, il existe quelques critères de base que vous pouvez utiliser pour affiner vos choix et trouver celui qui correspond parfaitement à votre système.
Le robinet à tournant sphérique industriel régule le débit de liquide, de gaz et de vapeur en faisant tourner une boule avec un alésage interne. Les IBV peuvent être actionnés manuellement ou automatiquement via des sources d'alimentation électriques, pneumatiques et hydrauliques pour plus de commodité.
La vanne est composée de quatre parties principales : corps, bille, tige et siège. Généralement fabriqué en laiton ou en alliage dur tel que l'acier inoxydable, le corps agit comme la commande principale pour le fonctionnement de la vanne.
Il existe différents robinets à tournant sphérique, tels que les conceptions à bride, filetées et à emboîtement soudé. Ils peuvent être à un ou plusieurs orifices, selon le nombre de sièges de soupape et d'orifices.
Le robinet-vanne industriel est un dispositif utilisé pour réguler le débit de fluide en insérant une cale ronde ou rectangulaire dans le chemin jusqu'à ce qu'il soit complètement bloqué. Les applications courantes de cette vanne incluent l'eau, les usines de traitement des eaux usées et les systèmes de protection contre les incendies pour contrôler les débits des fluides.
Le corps de vanne contient toutes les pièces opérationnelles de la vanne. De plus, il propose des options de montage pour les connexions d'entrée et de sortie du système.
Un robinet à soupape industriel est un type de vanne que l'on trouve couramment dans les industries du pétrole et du gaz, de la chimie, de la production d'électricité et du traitement de l'eau. Ils régulent le débit de fluide, contrôlent la pression et gèrent la température.
Les robinets à soupape sont disponibles dans une gamme de constructions en métal et en alliage ainsi qu'en plastique pour répondre à une gamme d'applications. Cependant, la compatibilité des matériaux dépend du type, de la concentration et de la température du fluide manipulé.
- Clapet anti-retour
Un clapet anti-retour industriel est un dispositif qui régule le débit de liquides ou de gaz dans un système de tuyauterie. Contrairement à d'autres vannes, celles-ci n'ont pas besoin d'être surveillées ou ajustées ; au lieu de cela, ils s'ouvrent et se ferment automatiquement lorsqu'ils détectent un écoulement de fluide.
Les clapets anti-retour industriels sont essentiels dans presque toutes les industries où la prévention des refoulements est une préoccupation, comme le pétrole et le gaz, les pâtes et papiers, les centrales électriques, les navires, etc.
- Vanne papillon
Un dispositif ingénieux pour contrôler le débit des fluides. Il comporte un disque qui tourne jusqu'à 90 degrés pour étrangler ou fermer la vanne, qui peut être actionné manuellement avec une clé ou automatiquement avec un actionneur.
Les vannes papillon industrielles sont disponibles dans différents styles de corps, les deux plus populaires étant les corps à cosse et à plaquette qui glissent entre les brides de tuyau avec des trous de boulon qui correspondent à ceux de la bride.
- Vanne cryogénique
La vanne cryogénique industrielle (LCV) est un type de vanne conçue pour le stockage et le transport de gaz cryogéniques à haute pression et basse température. Ces gaz ont de nombreuses utilisations, telles que la fabrication d'outils métalliques ou la congélation d'aliments et de vaccins.
Les vannes cryogéniques se composent d'un corps de vanne, d'une tige, d'un presse-étoupe et d'un volant ou d'un levier. Le corps peut être en aluminium, en monel ou en laiton, tandis que la tige est généralement en acier inoxydable ou en Inconel.
- Soupape de sécurité
Une vanne automatique qui libère du gaz, de la vapeur ou du fluide lorsqu'une certaine pression est atteinte aide à prévenir les pannes catastrophiques et les explosions dans les environnements industriels.
La soupape de sécurité la plus couramment utilisée est la soupape à ressort. Ces appareils fonctionnent en comprimant leur ressort lorsque la pression du système augmente, puis en le relâchant pour permettre au gaz, à la vapeur ou au fluide de s'échapper.
Ceux-ci viennent en différentes tailles et types. Certains ne sont pas réglables, tandis que d'autres peuvent être ajustés pour modifier la pression de réglage.
- Soupape de commande
Les vannes de régulation industrielles sont des éléments essentiels dans de nombreuses centrales électriques, usines de pâtes et papiers, procédés de fabrication chimique, opérations de traitement pétrochimique, systèmes CVC et réseaux de distribution de vapeur. Ces vannes jouent un rôle important dans ces systèmes et doivent être soigneusement conçues, installées et entretenues pour des performances optimales.
Les vannes de régulation peuvent être actionnées avec des actionneurs à action rapide ou à action lente, selon leur mécanisme d'actionnement.
Matériaux utilisés dans la fabrication de vannes
Les coquilles de vanne (corps et chapeaux) peuvent être construites à partir de pièces moulées ou de composants forgés ou forgés. Les pièces moulées sont créées en versant du métal fondu dans un moule ou un modèle avant d'être usinées selon les besoins, tandis que les pièces forgées sont formées en plaçant du métal chauffé au rouge sous une pression intense dans une presse à forger.
Acier inoxydable: Populaires parmi les fabricants de vannes, les vannes en acier inoxydable offrent une résistance à la corrosion, une durabilité et des propriétés mécaniques supérieures. Ils conviennent à une variété d'environnements de traitement impliquant de l'eau, de la vapeur, du chlorure, de l'air humide ou d'autres milieux corrosifs.
Acier Carbone: L'acier au carbone a un coût d'usinage inférieur et plus facile que l'acier inoxydable, et il est plus résistant à l'abrasion et à la dégradation par la chaleur. Il a également une meilleure résistance à l'usure et à la corrosion.
Laiton: Excellente résistance à la corrosion ; cependant, il peut devenir dézingué dans certaines applications. Le laiton forgé est une forme de forgeage qui présente plusieurs avantages, dont l'usinabilité.
Superalliages : Le monel, l'inconel et l'alliage 20 sont des alliages nickel-chrome couramment utilisés pour revêtir les pièces de garniture de soupape. Ces composés nickel-chrome possèdent des propriétés exceptionnelles de résistance à la corrosion, ce qui les rend adaptés à une utilisation dans des environnements corrosifs.
Polyuréthane : Durable et résistant à l'abrasion, le polyuréthane est un matériau populaire pour les garnitures intérieures et extérieures. Bien qu'il puisse résister à des températures et des pressions élevées, il ne doit pas être utilisé à des températures cryogéniques (ultra-basses) car il devient cassant à des températures plus basses.
Composants de la vanne
Une vanne est un dispositif mécanique complexe qui utilise plusieurs pièces pour réguler le débit de fluide. Il trouve une application dans de nombreux processus industriels tels que le traitement de l'eau/des eaux usées, la production d'électricité, l'exploitation minière, la transformation des aliments, la production de produits chimiques/plastiques, l'extraction de pétrole et de gaz, etc.
Le corps d'une vanne est construit en acier moulé ou forgé avec des raccords de tuyauterie à brides, filetés ou à emboîtement soudé. Cette coque abrite toutes les pièces internes et les garnitures de l'appareil.
- Actionneur
Un actionneur de vanne est une pièce responsable du déplacement de l'ensemble tige et disque à l'intérieur d'une vanne. Il peut être actionné manuellement avec un volant, un levier, des engrenages ou des chaînes ; ou électriquement via un moteur, un solénoïde, un mécanisme pneumatique ou hydraulique.
- Bonnet
Le capot est un couvercle qui fixe solidement la tige de soupape à son corps. Généralement, cette pièce est boulonnée sur le corps de vanne pour plus de sécurité.
- Tige
Une tige est une pièce cylindrique ou sphérique qui relie l'ensemble disque à un actionneur, transmettant la force. Les tiges de vannes manuelles sont lisses, tandis que les tiges commandées par moteur électrique ont des filets pour un enfilage plus facile.
- Siège
Les sièges de soupape et les surfaces de siège de disque sont durcis à l'aide de stellite ou d'un traitement thermique pour éviter le grippage, qui est un problème courant avec les soupapes en métal à siège dur.
- Joug
Une culasse est une paire de bras reliant le corps de la vanne ou le chapeau à un actionneur et supportant le boulonnage du presse-étoupe. Généralement fabriqués à partir d'un matériau monobloc. Cependant, il peut également être construit à partir de deux pièces distinctes pour un soutien supplémentaire.
- Emballage
La garniture est un matériau fibreux (lin ou matériaux à base de lin) ou un composé qui crée un joint entre les parties intérieures d'une vanne et l'endroit où sa tige dépasse. Cette garniture est essentielle pour le contrôle des pertes de liquide et pour protéger la potence contre les dommages.
Les pièces ne retenant pas la pression font référence aux pièces utilisées sur les vannes autres que celles retenant la pression. Ceux-ci comprennent les sièges de vanne, la tige, l'étrier, la garniture, le boulonnage du presse-étoupe, les bagues, le volant et les actionneurs.
Applications des vannes industrielles dans l'industrie pétrolière et gazière
Les vannes industrielles sont indispensables à la gestion sûre des oléoducs et gazoducs et de leurs conduites d'alimentation. Leurs fonctions vont du contrôle des flux au maintien de l'intégrité de la ligne d'approvisionnement - parmi de nombreuses autres responsabilités importantes.
Les vannes industrielles de l'industrie pétrolière et gazière se déclinent en quatre variétés de base : à fiche, linéaire, à bille et à globe. Chacun a été conçu pour des besoins d'application spécifiques et peut être utilisé différemment.
Les vannes linéaires se composent d'un disque à côté plat avec un passage interne. Vous pouvez contrôler leur action en tournant la tige ou l'actionneur, en bloquant ou en autorisant l'écoulement du fluide.
Les vannes à bille flottante sont idéales pour les systèmes basse pression en raison de leur partie vanne sphérique qui peut passer par plusieurs voies entre les orifices sans avoir besoin d'un actionneur.
Les clapets anti-retour sont des vannes sensibles à la pression qui s'ouvrent lorsque la pression d'entrée dépasse la pression de sortie et se ferment lorsqu'il y a moins de pression du côté de la sortie. Ils peuvent être utiles pour canaliser les produits pétroliers séparés dans des tuyaux séparés afin d'éviter la contamination croisée.
Conclusion
La sélection de la vanne idéale pour votre projet ou votre application est une décision cruciale. De nombreux facteurs entrent dans la sélection d'une vanne idéale, tels que la conception, la taille et l'actionnement. En gardant ces facteurs à l'esprit, vous pouvez trouver une solution qui répond à toutes vos exigences tout en protégeant à la fois le processus et l'équipement contre les dommages.
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