Pourquoi les vannes à soupape sont utilisées dans les usines chimiques et pétrochimiques
Les vannes à soupape sont souvent sélectionnées dans les usines chimiques et pétrochimiques lorsqu'une ligne nécessite une fermeture fiable, un fonctionnement marche-arrêt ou un étranglement limité avec un élément de fermeture plus contrôlé qu'un robinet-vanne. Leur trajet corporel change la direction du flux à travers la zone du siège, de sorte que la chute de pression est normalement plus élevée qu'un robinet-vanne ou un robinet à tournant sphérique à passage intégral. Ceci est acceptable dans de nombreuses conduites de services publics, de dosage, de dérivation, de vidange, de ventilation, d'échantillonnage et de traitement, mais il doit être pris en compte dans les calculs de hauteur de pompe, de perte d'énergie et de stabilité du processus.
Toutes les vannes à soupape ne sont pas adaptées à une régulation continue, à une pression différentielle élevée, au flashage, à la cavitation ou à un service sale. Le service chimique ajoute également le contrôle des fuites externes, la corrosion, la cristallisation, les dépôts, la compatibilité des joints, la durée de vie des garnitures et les questions d'accès à la maintenance. Pour le cadre plus large des vannes chimiques, consultez notre guide des vannes industrielles pour le traitement chimique. Cet article reste axé sur la sélection des vannes à soupape plutôt que de répéter la comparaison complète des types de vannes chimiques.
Vanne à soupape industrielle vs vanne de régulation de type globe
Un robinet à soupape industriel et une vanne de régulation de type globe peuvent se ressembler de l'extérieur, mais ils sont spécifiés différemment. Un robinet à soupape manuel ou tout ou rien peut fournir une isolation et un étranglement limité. Un service de contrôle modulant continu doit être évalué comme un ensemble complet de vannes de contrôle.
| Point de sélection | Robinet à soupape industriel | Vanne de régulation de type globe |
|---|---|---|
| Fonction principale | Isolement, service start-stop ou limitation limitée. | Régulation continue du débit, de la pression, de la température ou du niveau. |
| Fréquence de régulation du débit | Ajustement occasionnel ou équilibrage manuel. | Mouvement fréquent avec déplacement stable et répétabilité. |
| Exigence de dimensionnement | Généralement basé sur la taille de la conduite, la classe de pression, l'arrêt et l'acceptation de la chute de pression. | Nécessite un dimensionnement Cv ou Kv et un examen des déplacements pour tous les cas de fonctionnement. |
| Conception de garniture | Disque, siège et tige sélectionnés pour leur compatibilité d'arrêt, d'usure et d'entretien. | L'architecture des garnitures, les caractéristiques d'écoulement, l'équilibre, le bruit et les risques de service sévère sont examinés. |
| Actionneur et positionneur | Un fonctionnement marche/arrêt manuel, à engrenages, électrique ou pneumatique peut être utilisé. | La poussée de l'actionneur, le positionneur, les accessoires et le signal de commande font partie de la sélection. |
| Exigence de fuite | Le test de fuite du siège est spécifié pour la norme de vanne industrielle ou les exigences du projet. | La classe de fuite des vannes de régulation peut être spécifiée séparément et ne doit pas être confondue avec les tests de siège ordinaires. |
| Examen des chutes de pression sévères | Une pression différentielle élevée peut rendre le fonctionnement difficile ou endommager les garnitures. | La cavitation, le clignotement, le bruit, les vibrations et l'étagement d'équilibre sont évalués lors de la sélection de la vanne de régulation. |
| Données d'approvisionnement typiques | Taille, classe, matériau, connexion d'extrémité, fermeture, fonctionnement et tests. | Cas de processus, Cv, caractéristique de débit, action en cas de défaillance, données de l'actionneur, positionneur et accessoires. |
Lorsqu'une régulation continue, un déplacement stable et un contrôle du processus sont requis, l'application doit être soumise à un processus distinct de sélection de vanne de régulation et de dimensionnement du Cv. Utilisez le guide de sélection des vannes de régulation pour ces fonctions. L'ajout d'un actionneur pneumatique à une vanne à soupape ordinaire ne la transforme pas automatiquement en une vanne de régulation haute performance.
Configurations courantes de robinets à soupape pour les services chimiques
Les robinets à soupape doivent être classés par structure et fonction, et non par une liste de classement. La configuration appropriée dépend du fluide, de la température, de la pression, de la pression différentielle, des exigences de fuite et de la méthode de fonctionnement.
Robinet à soupape à modèle droit
Un robinet à soupape à modèle droit peut être envisagé pour l'isolation générale du processus, les évents, les drains, les dérivations et l'étranglement modéré lorsque la chute de pression est acceptable. Confirmez le matériau du corps et des garnitures, la construction du siège, la garniture, le joint et le sens d'écoulement requis avant le devis. Ce n'est pas idéal lorsqu'une très faible perte de pression, un raclage ou une teneur élevée en solides sont requis.
Robinet à soupape à motif en Y
Un robinet à soupape à motif en Y peut réduire la résistance au débit par rapport à un robinet à soupape à motif droit standard et est souvent révisé pour un service de vapeur, de service public ou à haute température. Il nécessite encore des contrôles de pression-température, d'emballage, de capot et de garniture. La sélection par forme seule ne suffit pas.
Vanne à soupape coudée
Un robinet à soupape d'angle change la direction du débit et peut réduire le besoin d'un coude dans certaines configurations de tuyauterie. Il peut être utile pour les évacuations, les chaudières, la vapeur ou certains arrangements pour service sévère, mais la vitesse de sortie, l'érosion et l'accès pour l'entretien doivent être revus.
Vanne à soupape à joint à soufflet
Une vanne à soupape à soufflet peut être sélectionnée pour les fluides toxiques, volatils, odorants, inflammables ou sensibles aux fuites lorsqu'un contrôle des fuites de la tige est spécifié. Le matériau du soufflet, la construction soudée, la course, la fréquence des cycles, la résistance à la corrosion et la garniture de secours doivent être confirmés. Les options de produits peuvent être examinées sur le page des vannes à soupape à soufflet.
Vanne à soupape cryogénique
Un robinet à soupape cryogénique ne convient pas au GNL ou aux produits chimiques à basse température simplement parce que le nom du produit inclut « cryogénique ». La conception étendue du capot, la ténacité des matériaux, le comportement au compactage, les tests, le nettoyage et la documentation du projet doivent correspondre à la température et au fluide réels.
Robinet à soupape à joint de pression
Un robinet à soupape à joint de pression peut être envisagé pour certaines tâches à haute pression et haute température. Ce n'est pas le choix par défaut pour tous les systèmes chimiques. Le matériau du corps, le joint du chapeau, le rechargement dur, la garniture, le cycle thermique et la méthode de fonctionnement doivent être revus. Voir le page du robinet à soupape à joint de pression pour les options au niveau du produit.
Vanne à soupape actionnée
Une vanne à soupape actionnée peut être sélectionnée pour un service marche-arrêt à distance, un fonctionnement de verrouillage ou un positionnement automatisé limité. Confirmez les exigences de poussée ou de couple, la course de la tige, la position de défaillance, l'alimentation électrique, le boîtier, les accessoires et la logique de contrôle. Pour un service modulant continu, spécifiez un ensemble de vannes de régulation plutôt que d'ajouter uniquement un actionneur.
Vanne de régulation de type globe
Une vanne de régulation de type globe est sélectionnée lorsque les performances du contrôle de processus sont importantes. Le Cv, la plage de réglage, la caractéristique de débit, le trim, la poussée de l'actionneur, le positionneur, la classe de fuite et le risque de service sévère doivent être vérifiés comme un seul ensemble. Cet article identifie la limite, tandis que le processus détaillé des vannes de contrôle appartient au guide dédié aux vannes de contrôle.
Tableau de sélection rapide
| Conditions de service | Direction commune du robinet à soupape | Vérification technique principale |
|---|---|---|
| Isolation générale non corrosive des processus | Un motif droit ou un motif en Y peuvent être envisagés. | Classe de pression, arrêt, chute de pression et méthode de fonctionnement. |
| Service de liquides corrosifs | Carrosserie et garniture sélectionnées après examen de compatibilité. | Milieu, concentration, chlorure, impuretés, température et mécanisme de corrosion. |
| Médias toxiques ou sensibles aux fuites | Joint à soufflet ou construction à faibles émissions si spécifié. | Étanchéité de la tige, matériau du soufflet, garniture de secours et exigences en matière d'émissions fugitives. |
| Service d'utilité ou de traitement à haute température | Une conception en Y ou avec joint sous pression peut être envisagée en fonction du service. | Indice de pression-température, boulonnage, joint, garniture et cyclage thermique. |
| Service basse température ou cryogénique | Robinet à soupape cryogénique là où spécifié. | Robustesse des matériaux, capot allongé, nettoyage, tests et documentation. |
| Limitation fréquente | Le robinet à soupape industriel peut être limité ; une vanne de régulation peut être nécessaire. | Fréquence, stabilité du déplacement, usure du siège, chute de pression et génération de chaleur. |
| Pression différentielle élevée | Examen de service sévère requis. | Cavitation, clignotement, bruit, érosion, vibration et force de fonctionnement. |
| Service marche/arrêt automatisé | Un robinet à soupape actionné peut être envisagé. | Force de tige, course, position de rupture, alimentation et accessoires. |
| Contrôle modulant continu | Vanne de régulation de type globe soumise au dimensionnement de la vanne de régulation. | Cv, caractéristique, trim, actionneur, positionneur et système de contrôle. |
| Fluides contenant des solides ou des milieux cristallisants | Utiliser avec prudence ; un autre type de vanne peut être plus adapté. | Colmatage, érosion, formation de dépôts et accès au nettoyage. |
Sélection des matériaux de carrosserie, de capot et de garniture
La sélection des matériaux pour les robinets à soupape doit couvrir l'ensemble du système de matériaux, et pas seulement le corps de la vanne. L'acier au carbone, l'acier inoxydable, l'acier au carbone à basse température, l'acier allié, l'acier inoxydable duplex ou super duplex, les alliages de nickel, le titane et les alliages spécifiques au projet peuvent tous être valables dans le bon service et inappropriés dans le mauvais service.
L'acier inoxydable 304 ou 316 n'est pas automatiquement adapté à tous les acides, chlorures ou milieux chimiques à haute température. Les alliages de type Monel, Inconel, Hastelloy, l'acier inoxydable duplex et le titane doivent être sélectionnés en fonction de l'environnement chimique réel. Le stellite et autres matériaux de rechargement dur sont principalement examinés pour l'usure, l'érosion, le grippage, la pression différentielle ou la durabilité du siège ; ils ne doivent pas être décrits comme des matériaux universels résistant à la corrosion. Pour une discussion plus approfondie sur les garnitures, utilisez le guide des matériaux des garnitures de soupapes.
| Composant | Direction commune des matériaux | Ce qui doit être confirmé |
|---|---|---|
| Carrosserie et capot | Acier au carbone, acier inoxydable, acier allié, acier à basse température ou alliage de projet. | Indice de pression-température, tolérance de corrosion, corrosion externe et portée standard. |
| Disque ou fiche | Alliage assorti, acier inoxydable, garniture renforcée ou alliage sélectionné. | Érosion, grippage, fréquence d’étranglement et exigences d’arrêt. |
| Anneau de siège | Siège intégral, fileté, soudé ou remplaçable avec revêtement adapté. | Test d'étanchéité, usure, corrosion, cyclage thermique et stratégie de réparation. |
| Tige | Matériau de tige en acier inoxydable ou en alliage sélectionné pour sa résistance et sa corrosion. | Charge sur la tige, compatibilité des garnitures, grippage et exposition environnementale. |
| Soufflet, le cas échéant | Soufflet en acier inoxydable ou en alliage spécifié. | Compatibilité des fluides, température, fréquence de cycle et contrôle des soudures. |
| Emballage | Garniture en graphite, PTFE ou à faibles émissions si spécifié. | Température, finition de la tige, exigences en matière d'émissions et accès au réglage. |
| Joint | Graphite, enroulement en spirale, PTFE ou joint spécifié. | Compatibilité chimique, charge des brides, température et exigences de sécurité incendie. |
| Boulonnage | Matériaux de boulonnage standard ou spécifiés par le projet. | Température, corrosion, service acide et exigences de revêtement. |
| Rechargement ou revêtement | Parement de type stellite, nitruration ou revêtement projet le cas échéant. | Usure, érosion, grippage, pression différentielle et compatibilité avec le fluide. |
Pression, température et pression différentielle
La classe ou PN n'est pas une valeur de pression de service fixe. La pression admissible change en fonction de la température, du matériau du corps et de la norme ou du code de projet applicable. Le robinet à soupape sélectionné doit être vérifié par rapport à la pression de conception, à la température de conception, aux conditions de fonctionnement, aux exigences d'hydrotest et au matériau du corps. Les limites de garniture, de joint, de boulonnage, de siège et d'actionneur peuvent être inférieures à la limite de pression nominale et doivent être examinées séparément.
Une pression différentielle élevée peut provoquer de la cavitation, des éclats, de l'érosion, du bruit, des vibrations, des dommages au siège ou des difficultés de fonctionnement. Une vanne à soupape manuelle ne peut pas remplacer automatiquement une vanne de régulation pour service sévère dans ces conditions. Utilisez le guide d'évaluation de la pression et de la température des vannes lors de la vérification des effets de classe, de matériau et de température.
Direction du débit et installation
Les robinets à soupape ne doivent pas être installés dans une direction arbitraire basée uniquement sur l'habitude. Le débit d'ouverture, le débit de fermeture ou toute autre direction spécifiée par le fabricant dépendent de la conception du disque, de la charge du siège, de la charge de la tige, de la pression différentielle et de la construction de la vanne. Suivez la flèche de débit du corps de vanne, le dessin du fabricant et les spécifications du projet.
L'examen de l'installation doit inclure l'accès au volant, le poids de l'actionneur, le support de tuyau, le dégagement du chapeau, l'espace d'isolation, l'accès au réglage de la garniture et le dégagement de retrait. Pour les vannes actionnées, vérifiez la rigidité du support, l'alignement de la tige, le réglage de la limite de course et la position de défaillance avant la mise en service.
Étanchéité de la tige et contrôle des fuites externes
La garniture conventionnelle peut être acceptable pour de nombreux services utilitaires et non dangereux si le matériau de garniture, la finition de la tige, la température et l'accès pour la maintenance sont appropriés. Un emballage à faibles émissions peut être spécifié lorsqu'un contrôle des émissions fugitives est requis. Un joint à soufflet avec garniture de secours peut être envisagé pour les fluides toxiques, inflammables, volatils ou sensibles aux fuites.
Un joint à soufflet permet de réduire le risque de fuite externe autour de la tige, mais il ne doit pas être décrit comme fournissant une fuite inconditionnelle nulle. Le matériau du soufflet, la construction soudée, la course, la fréquence des cycles, la température et les conditions de corrosion doivent être confirmés. La conformité aux émissions fugitives ne doit être revendiquée que lorsque la conception, les tests et la certification réels répondent aux exigences spécifiées.
Vannes à soupape haute pression et service sévère
Un chapeau à joint sous pression est principalement utilisé pour certaines tâches à haute pression et haute température. Il ne faut pas le présenter comme le choix par défaut pour tous les systèmes chimiques. Le matériau du corps, le joint du chapeau, le rechargement dur, la garniture, le cycle thermique, la force de fonctionnement et la méthode de maintenance doivent être revus.
Les conditions de service difficiles peuvent nécessiter des éléments internes spéciaux, un rechargement dur, une construction de clapet guidé, une chute de pression échelonnée, un dimensionnement amélioré de l'actionneur ou un autre type de vanne. Les vannes à soupape ordinaires ne doivent pas être présentées comme une solution universelle pour la cavitation, les flashs, le bruit élevé, le service érosif ou la pression différentielle très élevée.
Quand un robinet à soupape peut ne pas convenir
Une vanne à soupape peut ne pas être le bon choix lorsque le fluide contient des niveaux élevés de particules solides, de fibres ou de matériaux cristallisants susceptibles de bloquer ou d'endommager le trajet d'écoulement. D'autres types de vannes peuvent être plus adaptés lorsqu'une perte de pression minimale est requise. Les robinets à soupape ordinaires ne conviennent généralement pas aux canalisations à passage intégral, aux services de raclage ou aux applications où un débit direct est essentiel.
Une vanne de régulation doit être évaluée lorsqu’une régulation précise à long terme, à haute fréquence, est requise. Un fonctionnement de grande taille ou à pression différentielle élevée peut nécessiter des calculs de boîte de vitesses, de poussée de l'actionneur ou de force de tige. Lorsque la compatibilité des matériaux est incertaine, les acheteurs ne doivent pas commander uniquement en spécifiant « acier inoxydable » ou « alliage ». L'environnement chimique et les spécifications du projet doivent définir le système de matériaux.
Tests, inspection et documentation
Les documents couramment demandés pour les robinets à soupape industriels peuvent inclure une inspection dimensionnelle, un test de pression de coque, un test d'étanchéité du siège, un certificat de matériau, une inspection visuelle, un dessin et une fiche technique. Les éléments spécifiés par le projet peuvent inclure PMI, NDE, documentation sur les impacts à basse température, test ou certificat d'émission fugitive, inspection des soufflets, inspection du rechargement, fiche technique de l'actionneur, inspection par un tiers, examen des matériaux corrosifs et nettoyage spécial.
Lorsque ASME, API, ISO ou une autre norme est spécifiée, sa portée et son applicabilité doivent correspondre à la conception de la vanne et aux exigences du projet. Ne présumez pas que chaque robinet à soupape est automatiquement conforme aux normes API 623, API 598, ASME B16.34, ISO 15848 ou à toute autre norme. Les tests d'étanchéité des sièges des robinets à soupape industriels ordinaires doivent également être distingués des classifications d'étanchéité des vannes de régulation.
Informations que les acheteurs doivent fournir avant le devis
Fournissez les informations suivantes avant de demander un devis pour un robinet à soupape chimique ou pétrochimique :
- Type de vanne et fonction requise
- Taille / DN / NPS et classe de pression / PN
- Pression de conception, pression de service et pression différentielle maximale
- Température de conception et température de fonctionnement
- Nom du support, concentration chimique, impuretés et teneur en chlorure le cas échéant
- Particules solides, risque de cristallisation ou de tartre
- Débit requis si une limitation ou un contrôle est impliqué
- Matériau du corps, du capot, du disque, du siège, de la tige et des garnitures
- Exigences en matière de garniture d'étanchéité, de joint et de soufflet
- Connexion finale et standard
- Sens d'écoulement requis
- Fonctionnement manuel, à engrenages, électrique ou pneumatique
- Position d'échec si actionné
- Exigence de fuite ou d’arrêt
- Normes applicables
- Exigences MTC, PMI, NDE et rapports de test
- Exigence en matière d'émissions fugitives ou de nettoyage spécial
- Exigences en matière de quantité et de documentation du projet
Pour les options au niveau du produit, le page de catégorie des robinets à soupape industriels donne un aperçu des achats. L'offre elle-même doit toujours être basée sur les données exactes du processus et les documents du projet.
Besoin d'aide pour sélectionner un robinet à soupape pour le service chimique ?
Envoyez à Vcore Valve le fluide et la concentration, la pression et la température, la pression différentielle maximale, la taille et la classe de pression, le matériau du corps et des garnitures, les exigences en matière d'emballage ou de soufflet, la connexion d'extrémité, la méthode de fonctionnement, les exigences en matière de fuite, les exigences en matière de tests et de documentation. Nous pouvons déterminer si un robinet à soupape industriel standard, un robinet à soupape à joint à soufflet, un robinet à soupape à joint de pression, une vanne actionnée ou un ensemble de vannes de régulation est la direction la plus appropriée. Utilisez le page de contact pour envoyer les données du projet.
Foire aux questions
Pourquoi les vannes à soupape sont-elles utilisées dans les usines chimiques ?
Les vannes à soupape sont utilisées lorsqu'un arrêt, un fonctionnement marche-arrêt ou un étranglement limité est requis et qu'une chute de pression plus élevée est acceptable. Le service chimique nécessite toujours un examen du fluide, de la corrosion, de la température, de la pression, du risque de fuite et de l'accès pour la maintenance.
Les vannes à soupape peuvent-elles être utilisées à la fois pour l’isolation et l’étranglement ?
Oui, de nombreux robinets à soupape industriels peuvent être utilisés pour l'isolation et l'étranglement limité. Une régulation continue, stable et précise doit être revue comme une tâche de vanne de régulation avec des contrôles du Cv, du trim, de l'actionneur et du positionneur.
Quelle est la différence entre une vanne à soupape industrielle et une vanne de régulation à soupape ?
Un robinet à soupape industriel est généralement sélectionné en fonction de sa taille, de sa classe de pression, de son matériau, de sa fermeture et de sa méthode de fonctionnement. Une vanne de régulation de type globe est dimensionnée et spécifiée comme un ensemble de contrôle, comprenant le Cv, les caractéristiques de débit, la conception du trim, la poussée de l'actionneur, le positionneur et les performances de contrôle.
Quel matériau convient pour un robinet à soupape chimique ?
Il n’existe pas de matériau universel pour chaque robinet à soupape chimique. Le corps, le chapeau, les garnitures, la garniture, le joint, les boulons et tout soufflet doivent être sélectionnés en fonction du fluide, de la concentration, des impuretés, de la teneur en chlorure, de la pression, de la température et des spécifications du projet.
Quand choisir un robinet à soupape à soufflet ?
Un robinet à soupape à soufflet peut être envisagé pour les fluides toxiques, inflammables, volatils, odorants ou sensibles aux fuites lorsqu'un contrôle des fuites de la tige est spécifié. Les exigences en matière de matériau du soufflet, de durée de vie, de température, de corrosion et de garniture de secours doivent être confirmées.
Les vannes à soupape sont-elles adaptées aux fluides en suspension ou cristallisants ?
Les vannes à soupape ne constituent pas le choix par défaut pour les fluides en suspension, fibreux ou cristallisants, car le chemin d'écoulement et la zone du siège peuvent se boucher, s'éroder ou accumuler des dépôts. Le comportement du support et l'accès à la maintenance doivent être examinés avant la sélection.
Quel sens d'écoulement faut-il utiliser pour une vanne à soupape ?
Utilisez la flèche de débit du corps de vanne, le dessin du fabricant et les spécifications du projet. Le débit d'ouverture, le débit de fermeture ou une autre direction dépendent du disque, du siège, de la charge de la tige, de la pression différentielle et de la conception de la vanne.
Quelles informations sont nécessaires pour devis pour un robinet à soupape chimique ou pétrochimique ?
Fournir la fonction de la vanne, la taille, la classe de pression, la pression de conception et de fonctionnement, la température, le fluide, la concentration, les impuretés, la pression différentielle, les matériaux, le raccordement d'extrémité, la méthode de fonctionnement, les exigences en matière de fuite et les exigences en matière d'inspection ou de documentation.
