Introduction aux vannes à soufflet étanche

Vannes à joint(s) à soufflet(s)

Les fuites en divers points des pipelines trouvés dans les usines chimiques créent des émissions. Tous ces points de fuite peuvent être détectés à l'aide de diverses méthodes et instruments et doivent être notés par l'ingénieur de l'usine. Les points de fuite critiques comprennent les joints d'étanchéité à brides et la garniture de presse-étoupe de vanne/pompe, etc. la prévention des fuites de tout produit chimique toxique.

Les fuites du presse-étoupe de la vanne ou du presse-étoupe sont normalement une préoccupation pour l'ingénieur de maintenance ou l'ingénieur de l'usine. Cette fuite signifie :
a) Perte de matière b) Pollution de l'atmosphère c) Dangereux pour les employés de l'usine.

Prenons par exemple le cas d'une fuite de vapeur à travers le presse-étoupe de la vanne. À 150 PSI, un dégagement de seulement 0,001″ à travers le presse-étoupe signifiera une fuite au taux de 25 lb/heure. Cela équivaut à une perte de 1,2 USD par poste de huit heures, soit 1 100 USD par an. De même, une minuscule goutte de 0,4 mm de diamètre par seconde entraîne un gaspillage d'environ 200 litres par an d'huile ou de solvant coûteux. Cette fuite peut être considérablement réduite en utilisant la vanne à soufflet. Cet article va maintenant considérer la construction et le fonctionnement du joint à soufflet.

Construction à soufflet

La cartouche à soufflet est soudée à la fois au chapeau de valve et à la tige de valve. La cartouche à soufflet a un certain nombre de circonvolutions et ces circonvolutions se compriment ou se dilatent en fonction du mouvement de la tige de soupape. (Scientifiquement parlant, le soufflet se comprime lorsque la vanne est en position ouverte et se dilate lorsque la vanne est en position fermée). Il est important d'installer correctement les corps de vanne. Le soufflet peut être scellé aux vannes de deux manières différentes. Tout d'abord, le soufflet peut être soudé à la tige de valve en haut et au corps de valve en bas. Dans ce cas, le fluide de traitement est contenu à l'intérieur du soufflet ou, dans la deuxième méthode, le soufflet est soudé à la tige de la vanne en bas et au corps en haut. Dans ce cas, le fluide de traitement est contenu dans la région annulaire entre le chapeau de vanne et le soufflet (depuis l'extérieur).

Le soufflet est un composant essentiel et constitue le cœur des vannes à joint à soufflet. Pour éviter toute torsion du soufflet, la vanne doit avoir une tige à mouvement linéaire uniquement. Ceci peut être réalisé à l'aide d'un soi-disant manchon-écrou au niveau de la partie étrier du chapeau de soupape. Un volant est monté sur le manchon-écrou qui transfère efficacement un mouvement rotatif du volant en un mouvement linéaire dans la tige de la vanne.

Types de soufflet

Il existe deux principaux types de soufflet : le soufflet forgé et le soufflet soudé. Les soufflets de type formé sont fabriqués en enroulant une feuille plate (feuille à paroi mince) dans un tube qui est ensuite soudé par fusion longitudinale. Ce tube est ensuite conformé mécaniquement ou hydrostatiquement en un soufflet à plis arrondis et largement espacés. Le soufflet de type feuille soudé est fabriqué en soudant des plaques de métal mince en forme de rondelle ensemble à la fois sur la circonférence intérieure et extérieure des rondelles - comme des plaques. Un soufflet à feuille soudé a plus de plis par unité de longueur par rapport aux soufflets forgés. Ainsi, pour une même longueur de course, les soufflets forgés sont deux à trois fois plus longs que leurs homologues à lames soudées.

Il semblerait que les soufflets forgés mécaniquement échouent à des endroits aléatoires, tandis que la feuille soudée échoue généralement au niveau ou à proximité d'une soudure. Pour assurer une pénétration complète des extrémités du soufflet et de la soudure de la collerette d'extrémité, il est conseillé de fabriquer en utilisant le soudage au micro-plasma.

Conception à soufflet

La conception à soufflet multicouche est préférée pour la manipulation de fluides à haute pression (généralement deux ou trois couches de la paroi métallique). Un soufflet à deux couches peut augmenter sa pression nominale de 80 à 100 % par rapport à un soufflet à une seule couche de même épaisseur. En variante, si un soufflet à un seul pli d'une épaisseur équivalente à la pression nominale d'un soufflet à deux plis est utilisé, la longueur de course est réduite. Ainsi, une conception de soufflet à plusieurs plis offre un avantage distinct par rapport à un soufflet à un seul pli. Il est clair que le soufflet est sujet à la fatigue du métal et cette fatigue peut induire une rupture de la soudure. La durée de vie en fatigue du soufflet est affectée par le matériau de construction, la technique de fabrication, la longueur et la fréquence de course, en plus des paramètres habituels tels que la température et la pression du fluide.

Matériaux de soufflet

Le matériau de soufflet en acier inoxydable le plus populaire est l'AISI 316Ti qui contient du titane pour résister aux températures élevées. Alternativement, l'Inconel 600 ou l'Inconel 625 améliorent la résistance à la fatigue et la résistance à la corrosion par rapport aux soufflets en acier inoxydable. De même, l'Hastalloy C-276 offre une plus grande résistance à la corrosion et à la fatigue que l'Inconel 625. La résistance à la fatigue peut être améliorée en utilisant un système à soufflets multiples et en réduisant la longueur de course ; cela peut augmenter considérablement la durée de vie du soufflet.

Options de vanne

Les types de vannes les plus courants à équiper de joints à soufflet sont les conceptions à obturateur et à globe (voir Figure 1). Celles-ci sont très adaptées à une utilisation avec des soufflets en raison de leur construction interne et du mouvement axial de la tige de la vanne.
Sur la base des informations disponibles, il semble que les vannes à soufflet actuelles varient en taille de 3 mm NB à 650 mm NB. Les pressions nominales sont disponibles de ANSI 150# à 2500#. Les options de matériaux pour les vannes incluent l'acier au carbone, l'acier inoxydable et les alliages exotiques.

Applications

Médias de transfert de chaleur : l'huile chaude est couramment utilisée dans les industries telles que les fibres synthétiques / POY (fil partiellement orienté). Cependant, il existe toujours un risque d'incendie dû au déversement d'huile chaude sur des produits chimiques hautement inflammables. Ici, les vannes d'étanchéité à soufflet peuvent arrêter la fuite.

Vide / ultra vide : certaines applications nécessitent une pompe à vide pour extraire en continu l'air d'une canalisation. Toutes les vannes conventionnelles installées sur le pipeline peuvent permettre à l'air extérieur d'entrer dans le pipeline à travers la boîte à garniture de la vanne. Par conséquent, la vanne à soufflet est la seule solution pour empêcher l'air de passer à travers le presse-étoupe.
Fluides très dangereux : pour les fluides tels que le chlore (voir Figure 2), l'hydrogène, l'ammoniac et le phosgène, la vanne à soufflet est une conception idéale car les fuites à travers le presse-étoupe sont totalement éliminées.
Centrale nucléaire, usine d'eau lourde : dans les cas où les fuites de rayonnement doivent être évitées à tout moment, la vanne à soufflet est le choix ultime.
Fluides coûteux : dans certaines applications, les fuites doivent être évitées simplement en raison du coût élevé du fluide. Ici, une évaluation économique privilégie souvent l'utilisation de vannes à soufflet.
Normes environnementales : partout dans le monde, les normes relatives aux émissions et à l'environnement deviennent chaque jour plus strictes. Il peut donc être difficile pour les entreprises de se développer dans des locaux existants. Avec l'utilisation de vannes à soufflet, une expansion sans
dommages environnementaux supplémentaires est possible.