Qu'est-ce qu'une vanne cryogénique ?

Les vannes cryogéniques sont conçues pour fonctionner efficacement à des températures extrêmement froides, ce qui les rend indispensables dans les industries pétrochimique et aérospatiale où la manipulation de fluides à basse température est nécessaire. La définition de la température cryogénique varie selon l'industrie, mais d'une manière générale, les vannes cryogéniques peuvent fonctionner efficacement entre -40℉ (-40℃) et des températures bien inférieures à -320℉ (-196℃). Cet article aborde les utilisations des vannes cryogéniques, leurs différents types, les normes qui s'y appliquent et les tests qui garantissent leur fiabilité.

Utilisation des vannes cryogéniques

Les vannes cryogéniques sont des composants essentiels qui permettent aux installations industrielles d'exploiter la puissance des températures cryogéniques pour diverses applications uniques. En utilisant ces vannes, les entreprises peuvent bénéficier d'une meilleure qualité de produit, d'une réduction des coûts et d'une efficacité accrue. Voici quelques-unes des applications critiques pour lesquelles les vannes cryogéniques peuvent être utilisées :

• Gaz liquéfiants tels que l'oxygène, l'azote et l'argon
• Refroidissement et stockage d'aimants supraconducteurs dans de nombreuses applications scientifiques et industrielles
• Stockage et transfert de gaz naturel liquide
• Broyage cryogénique des matériaux
• Séparation des composants de mélanges gazeux  
• Refroidissement des composants électroniques  
• Traitement et conservation des échantillons biologiques

Types de vannes cryogéniques

Une gamme d'applications cryogéniques nécessite des types de vannes adaptés pour garantir des performances optimales. Il est essentiel de sélectionner le type de vanne adapté à l'application spécifique, car toutes les vannes cryogéniques doivent assurer une fermeture étanche afin d'éviter des fuites coûteuses et potentiellement dangereuses. Avec le bon type de vanne en place, les systèmes cryogéniques peuvent garantir la sécurité et l'efficacité de l'application.

• Vannes papillon cryogéniques

Les vannes papillon cryogéniques constituent un excellent choix pour les applications cryogéniques. Leur conception à triple excentration et leur joint métal sur métal assurent une fermeture étanche aux bulles avec une intégrité à long terme. Elles s'ouvrent et se ferment rapidement, ce qui les rend idéales pour les opérations à distance. En outre, elles offrent des performances supérieures à des températures extrêmes et sont incroyablement durables, ce qui en fait un choix parfait pour toute application cryogénique.

• Robinets à soupape cryogéniques

Les robinets à soupape cryogéniques offrent des performances et une fiabilité supérieures dans des températures extrêmes. Avec une forme sphérique et un disque qui tourne à 90° par rapport au siège du corps, ces robinets assurent une étanchéité fiable à long terme. En outre, les robinets à soupape cryogéniques sont conçus pour résister à l'érosion sur de longues périodes, ce qui les rend parfaits pour les systèmes à haut débit.

• Robinets à tournant sphérique cryogéniques

Les robinets à tournant sphérique cryogéniques sont idéaux pour les applications nécessitant une étanchéité fiable, de faibles chutes de pression et des caractéristiques de débit efficaces. Leur conception unique intègre un espace de vapeur d'une hauteur suffisante pour permettre la gazéification sous le presse-étoupe, ce qui garantit que la garniture du presse-étoupe conserve une température proche de celle du milieu environnant, limitant ainsi la conduction thermique entre l'intérieur et l'extérieur de la vanne. En outre, leur construction robuste minimise les problèmes d'usure au niveau des joints et du boisseau, ce qui en fait le choix privilégié pour les voies d'écoulement sans restriction.

• Robinets-vannes cryogéniques

Les robinets-vannes cryogéniques constituent un excellent choix pour les applications qui nécessitent une perte de charge minimale et des caractéristiques de débit souhaitables. L'opercule en forme de coin permet un fonctionnement souple et efficace, mais présente quelques limites. Les robinets-vannes sont plus coûteux et plus difficiles à actionner que les robinets à papillon, ce qui les rend moins adaptés à un fonctionnement à distance. En outre, l'usure peut être un problème lorsque les vannes sont utilisées fréquemment. En revanche, les robinets-vannes sont moins sujets à des défaillances de joints dues à l'écoulement à froid que les robinets à tournant sphérique dotés de joints en téflon.

Normes relatives aux vannes cryogéniques

To ensure the highest quality of cryogenic valve services, most companies adhere to industry-standard engineering requirements such as MSS SP-134, BS 6364, ASME 16.34, and ISO 21011.      These standards provide the necessary guidelines to ensure cryogenic valves’ safety, reliability, and performance. By adhering to these standards, companies are guaranteed to receive the best possible service for their cryogenic valve needs.

• MSS SP-134

Le MSS SP-134 est le code des vannes cryogéniques utilisé en Amérique du Nord. Il fournit des exigences complètes pour les matériaux, la conception, les dimensions, la fabrication, les essais de pression et le contrôle non destructif des vannes avec extension du corps/chapeau.      

• BS 6364

La norme BS 6364 est une norme britannique relative à la conception, à la fabrication et aux essais des vannes destinées à être utilisées dans des applications cryogéniques. Cette norme garantit que ces vannes sont fabriquées et conçues selon les normes de sécurité et de qualité les plus strictes, afin d'offrir des performances fiables et robustes à des températures extrêmes.

• ASME 16.34

La norme ASME 16.34 est une norme essentielle qui décrit les spécifications importantes pour les pièces de robinetterie, telles que les brides, le filetage, les extrémités à souder, etc. Cette norme garantit la sécurité et la fiabilité des vannes en définissant des exigences en matière de tests de pression, de sélection des matériaux, d'enlèvement des brides et de continuité électrique. En outre, elle spécifie le diamètre nominal des tuyaux et les exigences de marquage des tuyaux.

• ISO 21011

L'ISO 21011 est une norme internationale qui fournit des lignes directrices et des exigences complètes pour la conception, la fabrication et les essais de vannes destinées à fonctionner avec des fluides cryogéniques. Cette norme couvre les opérations à des températures ambiantes jusqu'à des températures cryogéniques extrêmes, garantissant la sécurité et la fiabilité de toute vanne utilisée dans ces applications. En outre, les spécifications guident toute modification nécessaire des vannes pour le fonctionnement des fluides cryogéniques. Grâce à cette norme, les ingénieurs et les fabricants peuvent garantir les niveaux de sécurité, de fiabilité et de performance les plus élevés lorsqu'ils travaillent avec des fluides cryogéniques.

Autres normes

Outre les normes relatives au fonctionnement des vannes cryogéniques, d'autres normes peuvent s'avérer utiles lorsque l'on travaille avec ces dispositifs. Il s'agit notamment des normes suivantes

• ISO 5208: Essai de pression des vannes cryogéniques
• ISO 10434: Les vannes cryogéniques sont des vannes en acier à chapeau boulonné pour le pétrole, la pétrochimie et les industries connexes.
• ISO 11114-1Compatibilité des matériaux avec les contenus gazeux pour les bouteilles de gaz transportables et les robinets métalliques
• ISO 11114-2: Compatibilité des matériaux des bouteilles de gaz transportables et des robinets non métalliques avec le contenu du gaz
• ISO 15761: Robinets-vannes, robinets à soupape et clapets anti-retour en acier jusqu'à la taille DN 100 pour l'industrie du pétrole et du gaz
• ISO 17292: Robinets à bille en métal pour les industries pétrolières, pétrochimiques et connexes
• ISO 21010: Récipients cryogéniques et compatibilité gaz/matériaux
• ISO 21028-1et ISO 21028-2: Exigences de ténacité pour les matériaux à basse température
• ISO 23208: Propreté des récipients pour service cryogénique

Essais de vannes cryogéniques

Le test des vannes cryogéniques est une étape essentielle pour garantir leur bon fonctionnement. Toutes les vannes sont soumises à des tests rigoureux, et les vannes cryogéniques ne font pas exception. Pour garantir leur bon fonctionnement, les tests suivants doivent toujours être effectués lors de l'essai des vannes cryogéniques :

1. Essai de résistance de la coque: Depending on the system’s working pressure and other characteristics, this could be a hydrostatic or pneumatic test. To ensure reliable performance, the test should be conducted to a level of 1.5 times the maximum working pressure of the system – as per industry guidelines.
2. Test d'étanchéité de l'enveloppe et du siège :Pour garantir un environnement sûr et sécurisé, il est essentiel de procéder à des essais d'étanchéité de l'enveloppe et du siège. Pressurisez le système à 1,1 fois la pression de service maximale pour les essais pneumatiques. La pression est portée à 1,3 fois la pression de service maximale pour les essais hydrostatiques. Cela permet de s'assurer que tous les composants sont testés de manière approfondie et que toute fuite ou déficience est détectée et corrigée.
3. Prototype cryogénique et essai de production: Garantir la conformité aux normes BS 6364 grâce à des essais cryogéniques rigoureux sur les prototypes et la production. Des ingénieurs expérimentés utiliseront les protocoles d'essai et les équipements les plus récents pour garantir que votre produit répond aux normes de qualité et de performance les plus strictes.