Sélection des matériaux des vannes papillon dans différents environnements de fluides

Dans les systèmes de canalisations industrielles, les vannes papillon jouent un rôle crucial en raison de leur structure légère et de leurs capacités efficaces de contrôle des fluides. Mais choisir le bon matériau de vanne papillon est la clé pour garantir l'efficacité, la durabilité et la sécurité. Ce guide de sélection des matériaux de vanne papillon fournira des informations détaillées sur la manière de sélectionner scientifiquement les matériaux de vanne papillon en fonction des caractéristiques du fluide, garantissant à la fois l'efficacité et la sécurité du système.

Sélection du matériau du corps de la vanne papillon

Vanne papillon en fonte ductile
Les vannes papillon en fonte ductile sont largement utilisées dans l'approvisionnement en eau municipal et le traitement des eaux usées, où elles entrent en contact avec des ions chlorure, des micro-organismes et des milieux légèrement acides ou alcalins. Bien que les vannes en fonte grise (CI) soient abordables, elles ont une faible résistance à la corrosion et sont sujettes à la rouille et aux fuites au fil du temps.

Par rapport à la fonte grise, la fonte ductile (DI) offre une résistance et une flexibilité supérieures grâce à sa structure en graphite sphérique unique, ce qui en fait un choix populaire pour les systèmes d'eau tels que les tuyaux et les vannes. Cependant, aucun des deux matériaux ne résiste bien à l'eau salée ou à une exposition élevée au chlorure : les deux se corrodent facilement dans ces conditions difficiles.

Pour le dessalement de l'eau de mer ou les environnements salés, les aciers inoxydables riches en molybdène comme le 316 ou le 316L sont de meilleurs choix. Le molybdène ajouté aide à lutter contre les piqûres induites par le chlorure. Alors que la conception à faible teneur en carbone du 316L le rend idéal pour le soudage ou les configurations à haute température, les applications vraiment exigeantes et à forte teneur en chlorure à long terme nécessitent des matériaux plus résistants, comme les aciers inoxydables duplex ou les alliages de titane.

Vannes papillon en acier inoxydable
En tant que vannes papillon polyvalentes, les vannes papillon en acier inoxydable sont connues pour leur excellente résistance à la corrosion, ce qui les rend adaptées à une large gamme d'environnements. Qu'il s'agisse de transport d'eau purifiée de qualité alimentaire, de dessalement d'eau de mer à haute salinité ou de pipelines chimiques hautement corrosifs, différentes qualités d'acier inoxydable offrent des avantages distincts en fonction des conditions de travail spécifiques.

Vannes papillon en acier moulé
Dans les canalisations industrielles et les systèmes de circulation d'eau de refroidissement, les vannes papillon doivent gérer une variété de fluides, notamment des températures élevées, des pressions élevées et des fluides légèrement corrosifs. Les vannes papillon en acier moulé (WCB), fabriquées en acier au carbone, offrent une excellente résistance mécanique et une résistance à haute pression, supportant des pressions allant jusqu'à PN40. Elles sont idéales pour une utilisation dans des applications impliquant de l'eau douce, du pétrole et de la vapeur à température normale.

Cependant, la résistance à la corrosion est limitée et, dans les environnements acides ou riches en chlorures, les vannes en acier moulé sont sujettes à la rouille. Pour améliorer leur durabilité, elles sont souvent revêtues de revêtements anticorrosion ou équipées de sièges en acier inoxydable pour améliorer la résistance à la corrosion.

Vannes papillon en alliage d'aluminium
Pour le transport léger de liquides et d'air dans des applications à basse pression, les vannes papillon en alliage d'aluminium (ADC12) constituent une excellente solution en raison de leur faible densité, de leur conductivité thermique élevée et de leur forte résistance à l'oxydation. Elles sont largement utilisées dans le secteur de l'industrie légère, où la réduction du poids est essentielle.
Cependant, l'alliage d'aluminium présente des limites de résistance qui doivent être prises en compte avec soin. Dans les canalisations de plus de DN300, les corps de vanne ADC12 nécessitent des nervures de renfort pour éviter toute déformation plastique sous des pressions supérieures à 10 kg/cm².

Vannes papillon en plastique
Pour les milieux chimiques hautement corrosifs, notamment les solutions acides et alcalines, l'eau de mer et le traitement des eaux usées, les vannes papillon en plastique sont le choix privilégié en raison de leur résistance chimique exceptionnelle. Fabriquées en UPVC, CPVC, PP ou PVDF, ces vannes offrent une stabilité à long terme, résistent efficacement aux ions chlorure, à l'acide sulfurique et à l'hydroxyde de sodium tout en offrant une excellente isolation électrique.
Différents matériaux plastiques sont adaptés à des applications spécifiques :

UPVC (Polychlorure de vinyle non plastifié) :

• Résistant aux acides doux et aux alcalis
• Résistance élevée aux chocs et faible résistance aux fluides
• Léger avec de bonnes propriétés d'étanchéité
• Couramment utilisé dans les systèmes de traitement de l'eau

PP (Polypropylène) :

• Très résistant aux acides forts tels que l'acide chlorhydrique et l'acide sulfurique
• Idéal pour le transport de produits chimiques et le traitement des eaux usées

CPVC (Polychlorure de vinyle chloré) :

• Résiste à des températures plus élevées
• Résistant aux acides, aux alcalis, aux sels et aux oxydants
• Adapté aux environnements chimiques plus exigeants

Cependant, les vannes papillon en plastique ont une résistance à la pression limitée, supportant généralement environ 6 kg/cm². Pour des pressions supérieures à 10 kg/cm², des alternatives en alliage d'aluminium ou en métal sont recommandées pour une résistance et une durabilité améliorées.

Sélection du matériau du siège de la vanne papillon

Les performances d'une vanne papillon ne sont pas seulement déterminées par le matériau de son corps, mais dépendent également fortement du matériau d'étanchéité du siège. Face à divers défis liés aux fluides, des matériaux comme l'EPDM, le NBR, le PTFE et le VITON agissent comme une « armure souple » conçue avec précision, formant une barrière robuste qui assure une étanchéité fiable et une stabilité à long terme.

EPDM (monomère d'éthylène-propylène-diène)
Les sièges EPDM sont un choix standard dans les systèmes d'approvisionnement en eau municipaux. Ils offrent une excellente résistance à l'eau et au vieillissement, avec une durée de vie pouvant atteindre 15 ans. Cependant, l'EPDM a une compatibilité chimique limitée et a tendance à gonfler lorsqu'il est exposé aux huiles minérales ou aux hydrocarbures.

NBR (caoutchouc nitrile butadiène)
Couramment utilisé dans les conduites d'huile hydrauliques, le NBR offre une résistance exceptionnelle à l'huile, juste derrière le thiokol (polysulfure) et le caoutchouc fluoré (VITON). Il offre également une bonne résistance à l'abrasion et une bonne étanchéité au gaz, ce qui le rend adapté aux fluides à base d'huile à 0–80 °C. Cependant, le NBR a une limite de température de 120 °C et une faible résistance à l'ozone. Pour les applications au-dessus de 100 °C, les ingénieurs recommandent de passer au VITON.

VITON (Fluoroélastomère FKM)
Le VITON est connu pour sa stabilité chimique exceptionnelle et sa résistance aux températures élevées. Cependant, sa faible flexibilité à basse température (>-20°C) limite son utilisation dans les régions froides.

PTFE (Polytétrafluoroéthylène)
Le PTFE est un matériau très résistant à la corrosion, capable de supporter 98 % d'acide sulfurique concentré et 68 % d'acide nitrique. Il est idéal pour les applications manipulant des milieux corrosifs à moins de 200 °C. Cependant, le PTFE a tendance à fluer à froid (déformation par fluage) : sous une contrainte continue, il peut se déformer lentement de manière plastique, ce qui doit être pris en compte dans les opérations à long terme.

Combinaisons recommandées de corps de vanne et de disque

Fonte ductile + EPDM → Un choix économique pour l’approvisionnement en eau municipal, avec un taux de fuite annuel de < 0,01 %.
Acier inoxydable 316L + PTFE → La meilleure combinaison pour les canalisations d'acide chlorhydrique, répondant à la norme de résistance à la corrosion ANSI C276.
Acier Super Duplex + VITON → La solution ultime pour les oléoducs et gazoducs acides, améliorant de 50 fois la résistance à la fissuration par corrosion sous contrainte des sulfures (SSCC).

Le choix des matériaux appropriés pour les vannes papillon nécessite de trouver un équilibre entre les caractéristiques des fluides, les conditions environnementales et les considérations de coût. Grâce à une sélection scientifique des matériaux et à un entretien régulier, la durée de vie peut être maximisée pour garantir des performances fiables du système.

Chez Union Valve , nous sommes spécialisés dans la fabrication de vannes papillon de haute qualité, offrant à la fois des produits standardisés et des solutions personnalisées adaptées aux spécifications précises. Si vous avez des questions ou si vous avez besoin d'aide supplémentaire, n'hésitez pas à nous contacter : nous sommes là pour vous aider !

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À propos de l'auteur

Tina Wei

Directeurs des ventes de Tianjin Union Valve Co., Ltd

Plus de 8 ans d'expérience dans le secteur de la vente de vannes. Posséder de vastes qualifications et une grande expérience.