La résistance à la corrosion, la résistance à la température et la durée de vie d'une vanne à membrane dépendent principalement de la configuration matérielle de trois parties : le corps et le revêtement, la membrane et les composants internes tels que la tige et le déversoir. Parmi eux, le diaphragme et le revêtement sont en contact direct avec le fluide du procédé, ce qui en fait les pièces les plus critiques lors de la sélection.
I. Matériaux du corps et de la doublure
Les matériaux courants du corps comprennent la fonte, l'acier moulé, l'acier inoxydable 304/316L, le PP, l'UPVC, le PVDF et le PFA. La fonte et l'acier moulé offrent un coût inférieur et une meilleure pression nominale, mais ils ne conviennent généralement pas au contact direct avec des milieux fortement corrosifs et sont souvent utilisés avec des revêtements en caoutchouc ou en fluoropolymère. L'acier inoxydable 304/316L offre une bonne résistance à la corrosion et des performances hygiéniques, et convient aux applications liées à l'eau, aux acides faibles et aux alcalis, aux aliments, aux produits pharmaceutiques et aux produits chimiques généraux. Le PP et l'UPVC sont rentables et adaptés aux systèmes de traitement de l'eau et des fluides à basse pression et faiblement corrosifs. Le PVDF et le PFA offrent une forte résistance à la corrosion et une grande pureté, et sont couramment utilisés pour les milieux fortement corrosifs et les systèmes fluides de haute pureté.
Pour les revêtements, le revêtement en caoutchouc offre une bonne résistance à l'usure et aux acides et alcalis généraux, et convient aux eaux usées, aux boues et aux milieux faiblement corrosifs. Les revêtements en fluoropolymère tels que PTFE, FEP, PFA et PVDF offrent une excellente résistance à la corrosion et conviennent aux acides forts, aux alcalis forts et aux solvants organiques.
II. Matériaux du diaphragme
La membrane est le composant d'étanchéité le plus critique d'une vanne à membrane et le choix de son matériau affecte directement la durée de vie de la vanne.
Le caoutchouc naturel NR offre une bonne élasticité et résistance à l'usure et convient à l'eau, aux acides et alcalis dilués et aux boues, mais il ne résiste pas aux acides forts, aux alcalis forts ou aux solvants organiques. Le caoutchouc nitrile NBR offre une bonne résistance à l'huile et à l'usure, et convient aux huiles, aux carburants ainsi qu'aux acides et alcalis faibles, mais il n'est pas résistant aux cétones et aux agents oxydants forts. Le néoprène CR offre une résistance à l'huile, aux intempéries et à l'usure, et peut être utilisé pour les eaux usées, les produits pétroliers ainsi que les acides et alcalis faibles.
L'EPDM offre une excellente résistance à la vapeur, à l'eau chaude et aux alcalis et est couramment utilisé dans les applications pharmaceutiques, alimentaires et de stérilisation à la vapeur, mais il ne convient généralement pas au service pétrolier. Le caoutchouc butyle IIR a une bonne étanchéité aux gaz et convient aux environnements de stérilisation aux gaz, acides, alcalis, alcools et à la vapeur. Le caoutchouc fluorocarboné FPM/FKM offre une résistance aux températures élevées, à l'huile et aux produits chimiques, et convient aux huiles, aux solvants et à certaines applications à haute température, bien que son coût soit relativement plus élevé.
Le caoutchouc de silicone offre une grande pureté et une bonne biocompatibilité et convient aux milieux biopharmaceutiques, alimentaires et de haute pureté. Le PTFE offre une excellente résistance à la corrosion et peut être utilisé pour les acides forts, les alcalis forts et les solvants organiques, mais son élasticité est limitée, c'est pourquoi il est souvent utilisé dans les diaphragmes composites. Le FEP et le PFA offrent une bonne résistance à la corrosion et une pureté élevée, et conviennent aux produits chimiques de haute pureté, au nettoyage des semi-conducteurs et aux milieux fortement corrosifs. Les membranes composites PTFE/FEP/caoutchouc combinent résistance à la corrosion et élasticité et conviennent aux applications présentant une forte corrosion et des cyclages fréquents.
III. Tige, déversoir et autres composants internes
Les matériaux courants pour les composants internes comprennent l'acier au carbone chromé, 2Cr13, 304 et 316L. Pour les applications fortement corrosives ou à haute résistance, l'acier inoxydable duplex, l'Hastelloy et les alliages de titane peuvent être sélectionnés.
IV. Conseils de sélection
Pour les acides forts, les alcalis forts ou les solvants organiques, un corps doublé de fluoropolymère avec un diaphragme en PTFE, FEP ou PFA est préférable. Pour le service pétrolier, des diaphragmes composites NBR, FKM ou fluoropolymère sont recommandés. Pour les applications de vapeur, d'eau chaude et hygiéniques, une construction hygiénique en EPDM, en caoutchouc de silicone ou en acier inoxydable est préférable. Pour les eaux usées, les boues et les fluides abrasifs, des corps NR, CR ou doublés de caoutchouc peuvent être sélectionnés. Pour les fluides de haute pureté, les semi-conducteurs et les applications pharmaceutiques, les configurations hygiéniques PFA, PVDF et 316L sont recommandées.
Lors de la sélection proprement dite, il est recommandé de confirmer la composition du fluide, la concentration, la température, la pression, la présence de particules ou d'huile, les éventuelles exigences de certification FDA/USP et la fréquence des cycles. Tout cela affectera directement la durée de vie du matériau et le devis final.
