Autres conditions de fonctionnement complexes

Conditions de fonctionnement plus complexes et étendues

Analysons brièvement d'autres types de vannes dans les 10 conditions de fonctionnement courantes.

Vanne spéciale pour unité d'hydrocraquage et de cokéfaction en raffinerie

Les fours à coke sont les installations dans lesquelles le coke est produit, un combustible solide artificiel obtenu à partir de houille et utilisé principalement dans l'industrie métallurgique. Le processus de production, appelé cokéfaction ou cokéfaction, est basé sur la décomposition thermique du charbon par chauffage à plus de 1 000 °C en l'absence d'air (pyrolyse ou distillation sèche) : dans ces conditions, un gaz combustible (appelé gaz de cokerie) et un résidu solide, le coke en fait, sont formés.

L'hydrocraquage, ou craquage en présence d'hydrogène, ou hydrocraquage (HCC), est une variante du craquage catalytique, généralement réalisée à des pressions et températures moyennes à élevées (de l'ordre de 10 MPa et 300 °C) en présence d'hydrogène.

Étant donné que l'unité d'hydrocraquage fonctionne à haute température et haute pression, le milieu est constitué d'hydrogène et d'hydrocarbures inflammables et explosifs, et les conditions de fonctionnement sont spéciales, l'étanchéité doit donc être fiable.

Par conséquent, des exigences plus élevées sont placées sur la conception et la construction de la vanne.

Dans ces cas, l'acier inoxydable domestique en coin Vannes à opercule et les vannes à soupape CC sont largement utilisées.

Vanne spéciale pour le pétrole et le gaz

Ces vannes, conçues pour contrôler le flux de pétrole et de gaz, possèdent les propriétés fondamentales suivantes : étanchéité, résistance à la compression, sécurité, ajustabilité, flexibilité de débit et de commutation. Si les fluides sont du pétrole et du gaz à haute pression, inflammables et explosifs, les considérations suivantes doivent être prises en compte en fonction des diverses conditions de fonctionnement des vannes :

1. Dans le gaz naturel humide contenant du sulfure d'hydrogène et du dioxyde de carbone, des exigences particulières sont imposées au matériau du corps de la vanne.

2. S'il y a des résidus d'acide et d'autres fluides corrosifs dans le dispositif de tête de puits ainsi que dans le système de collecte et de transport, il est nécessaire de sélectionner des matériaux de corps de vanne anti-corrosion.

3. La poussière et les particules solides accélèrent l'érosion et l'usure des pièces de fermeture de la vanne, il faut donc considérer que le couple de maintien se rompt rapidement.

4. En extérieur sur les plateaux, les déserts et les régions alpines, les basses températures rendent les matériaux des vannes cassants et plus exposés à des déformations de diverses natures.

5. Les vannes spéciales pour l'industrie pétrolière et gazière utilisées dans les pipelines de transport longue distance nécessitent la même durée de vie que le pipeline, car elles ne seront remplacées que dans plusieurs décennies.

Les vannes spéciales pour l'industrie pétrolière et gazière se distinguent des vannes ordinaires car elles offrent une haute fiabilité dans des conditions difficiles et répondent aux exigences de haute résistance et d'étanchéité absolue !

Conditions de travail contenant du chlore

Dans ces conditions de travail, le choix des vannes doit se référer au “ Système de tuyauterie pour chlore sec ” compilé par l'American Chlorine Society. Le chlore gazeux ou liquide est très corrosif, surtout s'il contient de l'eau, car le HCl (acide chlorhydrique) formé par le mélange de chlore et d'eau corrodera le corps et la garniture de la vanne. En raison du coefficient de dilatation thermique élevé du chlore, si du chlore liquide est confiné dans la cavité de la vanne, la pression dans la cavité de la vanne augmentera rapidement. Les vannes utilisées dans ces conditions doivent offrir des fonctions fiables de décharge de pression de la cavité médiane.

Conditions de travail à basse température et de gel

Bien que les vannes pour service cryogénique soient basées sur ASME B16.34 et les normes API, elles présentent également d'autres caractéristiques de conception pour garantir un fonctionnement fiable en service cryogénique.

Ces vannes peuvent également intégrer une conception d'extension de chapeau qui éloigne le presse-étoupe et le mécanisme de commande des fluides cryogéniques, permettant ainsi au presse-étoupe de fonctionner à une température plus élevée et garantissant que le mécanisme de commande de la vanne ne gèle pas pendant le service. La norme MISS SP-134 fournit certains détails, y compris la conception de l'extension du chapeau.

Condition d'acide fluorhydrique

Les vannes utilisées en service d'acide fluorhydrique doivent être limitées aux types de vannes qui ont fait leurs preuves en service ou qui ont été testées pour fonctionner avec succès dans ce service.

Les vannes à privilégier sont celles qui ne permettent pas l'accumulation de matières solides. Il est essentiel de se rappeler que les diverses opérations de manipulation d'acide fluorhydrique doivent être effectuées par des techniciens qualifiés qui vérifient rigoureusement les vannes sur le marché et, de plus, les exigences de conception, de matériau et de géométrie interne pour ces vannes sont très détaillées et strictes. L'inspection et les tests de ces vannes doivent être effectués plus fréquemment que pour les vannes ordinaires typiques.

Conditions de travail contenant de l'hydrogène

Les vannes utilisées dans ce service ont souvent une qualité de coulée élevée par rapport aux fournitures de coulée conventionnelles, car l'hydrogène est un fluide extrêmement perméable et les vannes connectées par soudage, avec des pressions nominales supérieur ou égal à 600 psi, réduire les pertes potentielles en service. L'API 941 couvre la sélection et l'utilisation des matériaux dans les services à l'hydrogène.

Condition oxygène

Les vannes utilisées dans les services contenant de l'oxygène doivent respecter la norme CGA G4.4-2003 de la Compressed Gas Association “ Oxygen Piping Systems ” le cas échéant. Les vannes pour ce service doivent être complètement dégraissées, nettoyées et installées dans des conditions contrôlées, et doivent être correctement emballées et scellées, car les huiles et graisses sont hautement inflammables en présence d'oxygène. Des directives sont fournies dans la CGA G4.1 “Nettoyage des équipements pour service oxygène”.

Les matériaux du corps et de la calotte en bronze ou Monel adaptés aux services contenant de l'oxygène sont souvent utilisés pour éviter les étincelles et l'inflammation dues aux impacts mécaniques à haute énergie. Il existe des graisses à base de silicone spécialement formulées pour une utilisation dans les services contenant de l'oxygène, car les huiles d'hydrocarbures standard ne doivent pas être utilisées en présence d'oxygène.

Flux pulsé ou instable

Les clapets anti-retour utilisés dans les flux pulsés ou instables nécessitent une attention particulière et sont souvent utilisés dans les compresseurs à piston.

Ils peuvent être ouverts et fermés rapidement avec des variations de débit, ce qui peut provoquer des coups de bélier et endommager la vanne.

Il existe plusieurs idées divergentes sur les types de vannes à utiliser dans les flux pulsés et instables, mais, en général, les clapets anti-retour papillon, les clapets anti-retour à plateau incliné et les clapets anti-retour à flux axial sont recommandés.

Condition acide (condition H2S humide)

L'utilisation de matériaux de vanne dans des conditions contenant de l'acide doit être conforme à la norme NACE MR0103 qui limite :

• la dureté de tous les aciers
• nécessite la mise en solution des aciers inoxydables austénitiques
• interdit l'utilisation de certains matériaux pour les pièces sous pression (y compris les tiges de vannes)
• propose des exigences spéciales pour les raccords boulonnés, les vannes soudées, etc.

Une attention particulière doit être portée à la responsabilité de l'utilisateur dans la norme NACE MR0103, qui stipule que l'utilisateur doit spécifier si les boulons sont exposés à des environnements contenant du H2S. Sauf indication contraire de l'utilisateur, les boulons qui ne se trouvent pas à l'intérieur de la vanne, tels que les boulons de raccordement du chapeau, sont souvent soumis aux normes de produit et aux conditions contenant du soufre ne sont pas inclus dans ces normes.

Les boulons corps-chapeau n'ont pas besoin de satisfaire aux exigences NACE si le matériau utilisé pour les boulons ne résiste pas directement au fluide de procédé. 

S'il n'est pas possible d'exclure ou d'évaporer tout déversement de soufre provenant d'huiles contenant du soufre (comme pour les vannes d'isolement), le raccordement boulonné doit être conforme aux normes NACE.

Conditions de viscosité ou de polymérisation

Les vannes utilisées dans des services visqueux ou durcissants, tels que le soufre liquide ou le fioul lourd, nécessitent souvent un traçage à la vapeur ou des chemises à vapeur pour maintenir des températures de fonctionnement adéquates pour le fonctionnement de la vanne. Une attention particulière doit être accordée aux clapets anti-retour car leur réponse hystérétique peut causer des problèmes opérationnels.