Qu'est-ce qui différencie un robinet à tournant sphérique haute pression d'un robinet à tournant sphérique basse pression
La ligne de démarcation est la classe de pression nominale de la vanne, et non la taille ou le matériau. Les robinets à tournant sphérique basse pression sont normalement classés jusqu'à PN16, équivalent à la classe ASME 150, et sont utilisés sur les conduites d'eau, d'air et de services publics généraux. Les robinets à tournant sphérique haute pression commencent à la classe ASME 600, ce qui pour l'acier au carbone correspond à une pression de service à froid d'environ 102 bars à 38 degrés Celsius, et s'étendent jusqu'aux classes 900, 1 500 et 2 500 pour les pipelines, les têtes de puits et les systèmes de traitement à haute pression.
Le tableau des valeurs de pression et de température de l'ASME B16.34 est la référence utilisée pour ces classes. Pour une carrosserie en acier au carbone du groupe de matériaux 1.1, les pressions nominales de service à froid à 38 degrés Celsius sont d'environ 19,6 bars pour la classe 150, 51,1 bars pour la classe 300, 102,1 bars pour la classe 600, 153,2 bars pour la classe 900, 255,3 bars pour la classe 1500 et 425,5 bars pour la classe 2500. La pression admissible diminue avec la température. augmente, la classe doit donc toujours être lue en même temps que la température de conception.
Comment la construction change avec la classe de pression
| Fonctionnalité | Vanne à bille basse pression | Vanne à bille haute pression |
|---|---|---|
| Cours typique | PN10 à PN16, Classe 150 à 300 | Classe 600 à Classe 2500 |
| Parcours du corps | Corps moulé, une pièce ou deux pièces | Corps forgé, trois pièces ou entrée supérieure |
| Matériau du corps | Acier au carbone moulé ou acier inoxydable moulé | Acier au carbone forgé ou acier inoxydable forgé |
| Support de balle | Bille flottante, plaquée sur le siège aval par pression de ligne | Boule montée sur tourillon avec support de roulement sur les tiges supérieure et inférieure |
| Matériau du siège | Sièges souples en PTFE, PTFE renforcé ou caoutchouc | Sièges métal sur métal, parfois avec inserts de siège souples secondaires |
| Couple de fonctionnement | Faible, souvent actionné par levier | Élevé, nécessitant un actionnement par boîte de vitesses, pneumatique ou électrique |
| Normes typiques | ISO 17292 et API 608 pour le service général | API 6D pour l'isolation des pipelines et des processus, ASME B16.34 pour l'évaluation |
Étanchéité, couple et actionnement
Dans une vanne basse pression, la pression de la conduite elle-même pousse une bille flottante contre le siège en aval, de sorte que l'étanchéité devient plus étanche à mesure que la pression augmente, et les matériaux souples du siège assurent une fermeture étanche aux bulles-à faible coût. Les sièges souples limitent la température de fonctionnement, car le PTFE non chargé n'est normalement utilisé que jusqu'à environ 200 degrés Celsius, le PTFE et le PEEK renforcés étendant la plage moyennant un coût supplémentaire.
À haute pression, la force exercée sur une bille flottante devient trop importante pour être supportée par le siège, de sorte que la bille est soutenue par des roulements à tourillon et que les sièges sont chargés par ressort contre elle. Les sièges métalliques résistent à des températures élevées et à un service abrasif, mais nécessitent une force d'appui beaucoup plus élevée, c'est pourquoi les vannes haute pression nécessitent des réducteurs, des actionneurs pneumatiques ou des actionneurs électriques avec un support de montage conforme à la norme ISO 5211. Une conception résistante au feu, des dispositifs anti-statiques et une étanchéité de tige par une combinaison de joints toriques- et de garniture en graphite sont également des exigences normales au-dessus de la classe 600.
Exigences de test et de qualité
Les tests de pression sont à nouveau le point où les deux familles divergent. Les vannes basse pression sont normalement testées sur leur coque et leur siège selon la norme API 598 avec un taux de fuite admissible approprié à une vanne à siège souple. Les vannes de canalisation haute pression sont généralement testées selon la norme API 6D, qui ajoute un double contrôle de blocage et de purge, un test du siège arrière de la tige et une mesure du couple, et qui nécessite que les tests du siège et du corps soient observés ou documentés pour les commandes critiques. La traçabilité des matériaux, l'examen non destructif de la carrosserie et le recouvrement des soudures sur les surfaces d'étanchéité deviennent des exigences standard à mesure que la classe augmente. Une conception de tige anti--anti-éruption est requise dans les deux familles, mais le diamètre de la tige et la disposition des roulements dans une vanne de classe 1500 ou de classe 2500 sont dimensionnés pour une poussée et un moment de flexion beaucoup plus importants.
Des règles de sélection qui évitent des erreurs coûteuses
Sélectionnez la classe à partir de la pression de fonctionnement maximale à la température de fonctionnement maximale, et non à partir de la pression maximale uniquement, et appliquez le tableau de classification ASME B16.34 pour le matériau du corps réellement proposé.
Utilisez un robinet à tournant sphérique flottant à siège souple pour un service propre à basse pression jusqu'à PN16 ; cela coûte moins cher et scelle de manière fiable.
Passez à une vanne montée sur tourillon à partir de la classe 600 environ, ou avant, lorsqu'un grand diamètre, un cycle de service ou un actionnement élevé sont impliqués, car le couple de fonctionnement devient alors le facteur de contrôle.
Spécifiez des sièges en métal lorsque la température, l'abrasion ou les cycles thermiques excluent les sièges en polymère et acceptez le couple d'actionnement plus élevé qui en résulte.
Indiquez la norme de test sur le bon de commande. API 598 et API 6D ne sont pas interchangeables et le choix affecte la durée du test, les critères d'acceptation et la documentation.
FAQ
Q : Quelle pression est considérée comme haute pression pour un robinet à bille ?
Dans la pratique industrielle courante, les vannes de classe 600 et supérieure, ou supérieures à environ 10 MPa en termes métriques, sont traitées comme haute pression. Les valeurs nominales de la classe 600 à la classe 2500 sont couvertes par l'ASME B16.34 avec des pressions de service à froid d'environ 102 bars à 425 bars pour l'acier au carbone.
Q : Pourquoi les vannes à bille haute pression utilisent-elles une bille montée sur tourillon ?
Parce que la force de pression exercée sur une grosse balle serait autrement entièrement supportée par le siège. Les roulements à tourillon supportent cette charge, maintiennent la bille centrée et maintiennent le couple de fonctionnement dans les limites de la capacité d'un actionneur.
Q : Une vanne à siège souple peut-elle être utilisée à haute pression ?
Les sièges souples sont parfois utilisés à haute pression pour un service propre à température modérée, mais ils sont limités par la capacité de température du PTFE et par l'extrusion du matériau du siège sous une pression différentielle élevée. Les sièges métalliques sont le choix habituel au-dessus de la classe 600.
Q : Les robinets à tournant sphérique basse pression et haute pression sont-ils testés de la même manière ?
Les vannes basse pression sont généralement testées selon la norme API 598 avec des tolérances de fuite à siège souple, tandis que les vannes de canalisation haute pression sont généralement testées selon la norme API 6D, qui ajoute un double blocage et purge, un siège arrière de tige et une vérification du couple.
Q : Le matériau du corps change-t-il avec la classe ?
Oui. Les corps moulés sont typiques des classes inférieures car l'épaisseur des parois et la complexité de la forme sont modérées, tandis que les corps forgés avec des sections de paroi plus lourdes sont normaux des classes élevées, où la solidité interne et le confinement de la pression sont essentiels.
Q : Quel actionnement est requis au-dessus de la classe 600 ?
Le couple de fonctionnement augmente fortement avec la pression et le diamètre, donc un opérateur à engrenages, un actionneur pneumatique ou un actionneur électrique monté sur un patin ISO 5211 est normal. Les leviers manuels sont généralement limités aux classes plus petites et inférieures.
