La différence entre les vannes cryogéniques et les vannes non-cryogéniques provient principalement de la variation de leurs environnements de température applicables. Les vannes cryogéniques sont généralement utilisées à des températures de -40 degrés et moins, tandis que les vannes non-cryogéniques sont utilisées à des températures normales-ou moyennes-à-hautes températures (au-dessus de -10 degrés). Ils peuvent être spécifiquement distingués en termes de matériaux, de structure, de performances d’étanchéité, de fonctionnement et d’application :
1. Exigences applicables en matière de température et de noyau
Vannes cryogéniques: Conçu pour des températures extrêmement basses allant de -40 degrés à -270 degrés (par exemple, azote liquide à -196 degrés, gaz naturel liquéfié à -162 degrés). Leur exigence principale est de maintenir une stabilité structurelle et une étanchéité fiable dans des conditions de basse température tout en évitant l'impact des basses températures sur la sécurité opérationnelle.
Vannes non-cryogéniques : Convient aux températures normales (-10 degrés à 120 degrés) ou moyennes-à des températures élevées (au-dessus de 120 degrés), comme dans les systèmes à vapeur et à huile chaude. Il n'est pas nécessaire de prendre en compte des problèmes tels que la fragilité des matériaux ou le retrait des composants provoqués par les basses températures ; l'accent est plutôt mis sur le respect des exigences de résistance et d'étanchéité de base aux températures correspondantes.
2. Sélection des matériaux : la résistance à la fragilité à basse température-est la clé
Les basses températures peuvent rendre la plupart des matériaux « cassants » (un phénomène connu sous le nom de fragilité à basse température), et les matériaux non-métalliques peuvent durcir ou se fissurer. Ainsi, le choix des matériaux constitue la différence la plus fondamentale entre les deux types de vannes :
Vannes cryogéniques:
Corps de vanne/chapeau : Les matériaux présentant une excellente-ténacité à basse température sont obligatoires. Les aciers inoxydables austénitiques (par exemple, 304, 316) sont préférés car ils conservent leur ténacité même à -196 degrés sans présenter de fragilité à basse -température. Pour des températures extrêmement basses (par exemple, hélium liquide à -269 degrés), des alliages de titane ou des alliages à base de nickel peuvent être utilisés.
Éléments d'étanchéité : Les joints non-métalliques doivent utiliser des matériaux résistants aux basses-températures- (par exemple, du polytétrafluoroéthylène modifié, des joints toriques en perfluoroéther-) pour éviter les fuites causées par un durcissement à basse-température. Les joints métalliques, tels que ceux en alliages de cuivre ou en acier inoxydable, compensent le retrait grâce à un « pré-serrage à basse -pré-température ».
Tige de valve : L'acier inoxydable ou l'acier inoxydable trempé par précipitation-est utilisé pour éviter la déformation ou la fracture à basse température.
Vannes non-cryogéniques:
Corps de vanne/chapeau: Des matériaux tels que la fonte, l'acier moulé (par exemple WCB) et l'acier au carbone peuvent être utilisés. Ces matériaux sont rentables-et ont une résistance suffisante à des températures normales ou moyennes-à-élevées, mais deviendront cassants et se fissureront à basse température, ce qui les rendra impropres aux applications à basse-température.
Éléments d'étanchéité: Le caoutchouc ordinaire (par exemple, le caoutchouc nitrile, EPDM) ou le polytétrafluoroéthylène conventionnel sont suffisants, car ils répondent à l'élasticité et aux performances d'étanchéité requises à des températures normales.
Tige de valve : L'acier au carbone, l'acier au chrome-molybdène, etc., sont utilisés. Dans les scénarios de température moyenne-à-élevée-, l'accent est mis sur la résistance du matériau à haute-température.
3. Conception structurelle : solutions ciblées pour les défis liés aux basses-températures
Les supports à basse-température peuvent provoquer un retrait des composants, et la "perte de froid" (la vaporisation de supports à basse-température due à l'absorption de chaleur) doit être évitée. La structure des vannes cryogéniques est donc plus complexe :
Modèles spéciaux pour vannes cryogéniques:
Structure à col long-: Le chapeau est conçu avec un long col (100 à 300 mm de longueur) pour séparer les composants de fonctionnement tels que les volants et les presse-étoupes de la zone basse -température. Cela évite non seulement aux opérateurs de se geler lorsqu'ils sont en contact avec des pièces à basse température, mais réduit également le transfert de froid vers l'extérieur à travers la tige de la vanne (en évitant le givrage externe qui pourrait affecter le fonctionnement).
Compensation anti--dépréciation: Les boulons de connexion entre le corps de la vanne et le chapeau sont préchargés pour éviter le desserrage et les fuites de la surface d'étanchéité provoqués par le retrait des composants à basse température. Certaines surfaces d'étanchéité sont conçues avec des « structures de compensation élastiques » (par exemple des joints à soufflet) pour compenser les effets du retrait.
Anti-cavitation et guidage du flux : Les liquides à basse-température (par exemple, le GNL) sont sujets à la vaporisation (évaporation flash) pendant l'étranglement. Le canal d'écoulement interne de la vanne doit être lisse pour éviter les dommages par cavitation sur la surface d'étanchéité causés par les turbulences.
Conception anti-statique : L'électricité statique est conduite à travers des composants métalliques (par exemple, des ressorts conducteurs entre la tige de vanne et le corps de vanne) pour éviter les risques causés par l'accumulation d'électricité statique dans des milieux inflammables et explosifs à basse -température (par exemple, le GNL).
Conceptions pour vannes non-cryogéniques:
Aucune structure à long-col n'est requise et le corps de la vanne peut être directement connecté aux composants de fonctionnement.
L'étanchéité repose sur le préchargement conventionnel des boulons, sans nécessiter de compensation de retrait à basse température.
Les vannes à moyenne-à-haute-température peuvent se concentrer sur une "étanchéité résistante aux hautes-températures-" (par exemple, en utilisant des joints en graphite métallique) mais ne nécessitent pas de considérations de conception pour les "pertes de froid".
4. Performance d’étanchéité : exigences plus strictes pour les basses températures
Vannes cryogéniques: La plupart des fluides cryogéniques (par exemple, GNL, oxygène liquide) sont inflammables, explosifs ou toxiques. Les fuites peuvent provoquer une expansion rapide du volume en raison de la vaporisation (par exemple, le GNL peut se dilater 600 fois en volume après une fuite), il faut donc atteindre « zéro fuite ». Certaines vannes utilisent des « joints à soufflet » (soufflet métallique entre la tige de vanne et le corps de vanne) pour éviter la défaillance des joints d'étanchéité conventionnels à basse température.
Vannes non-cryogéniques: Les exigences d'étanchéité dépendent du fluide. Par exemple, les vannes d'eau du robinet permettent une fuite minimale, et les vannes de vapeur doivent réduire les fuites mais n'exigent pas « zéro fuite ». Ils utilisent généralement des garnitures (par exemple, amiante, graphite) ou des joints toriques ordinaires - pour répondre aux exigences.
5. Exploitation et maintenance : adaptation aux environnements à basse-température
Vannes cryogéniques:
Les composants de fonctionnement (par exemple, volants, actionneurs) sont maintenus à l'écart de la zone de basse -température via la structure à col long-pour éviter le gel et le blocage.
Un « serrage à froid » régulier est requis : après un fonctionnement à basse-température, le retrait des composants peut provoquer le desserrage des boulons, nécessitant un resserrage-.
Des lubrifiants à basse -température (par exemple, de la graisse à base de silicone-) doivent être utilisés, car l'huile lubrifiante ordinaire se solidifiera et échouera à basse température.
Vannes non-cryogéniques:
Il n'y a aucune restriction de fonctionnement à basse température-, et de l'huile ou de la graisse moteur ordinaire peut être utilisée pour la lubrification.
La maintenance se concentre sur la corrosion induite par-moyenne (par exemple, dans des environnements acides-alcalins) ou le vieillissement-à haute température (par exemple, le remplacement des joints en caoutchouc), sans qu'il soit nécessaire de résoudre les problèmes liés aux basses-températures-.
6. Scénarios d'application
Vannes cryogéniques : Utilisé exclusivement dans les systèmes à milieu-à basse température, tels que les réservoirs et les pipelines de stockage de GNL, le transport d'azote liquide/d'oxygène liquide et les équipements expérimentaux aérospatiaux à basse température-.
Vannes non-cryogéniques: Couvre la plupart des scénarios conventionnels, y compris les conduites d'eau du robinet, les systèmes de vapeur industriels, le transport d'huile chaude et les gazoducs ordinaires.
Marché des vannes NSV :
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E-mail- :info@nsvvalve.com
Route Puyi, zone industrielle de Sanqiao, rue Oubei, comté de Yongjia, Zhejiang, Chine
