Exigences pour les hublots d’observation
En raison des nouvelles réglementations, des ajustements législatifs ou des demandes des clients, les exigences pour l'industrie des vannes augmentent continuellement. Cela s'applique à tous les types de hublots d’observation - des contrôleurs de circulation aux indicateurs de niveau, en passant par les hublots d’observation pour réservoirs et les contrôleurs de circulation tubulaires.
Ce rapport donne un aperçu des critères de sélection des composants des hublots d’observation, de leur technologie des joints, et présente deux exemples de hublots d’observation pour des domaines d'application spécifiques.
Les exigences industrielles et réglementaires pour les constructeurs et exploitants d'installations ne cessent d'augmenter. L'impact de ces ajustements et exigences réglementaires se fait également sentir dans l'industrie des vannes. Par exemple, les innovations de la TA-Luft affectent les raccordements à bride, la technologie d'étanchéité et même les hublots d’observation. En principe, les exigences sont couvertes par une bonne normalisation, comme les hublots d’observation pour réservoirs selon DIN 28120 (ACI Type 320), DIN 28121 (ACI Type 321) ou les contrôleurs de circulation selon DIN 3237 (ACI Type 550). Mais que se passe-t-il si les exigences des constructeurs ou exploitants d'installations pour une surveillance du procédé efficace et, surtout, sûre dépassent les capacités des hublots d’observation standard ?
En principe, un large éventail d'options de surveillance des procédés est proposé. Qu'il s'agisse de hublots d’observation pour réservoirs (par ex., ACI Type 320 ou 321), de contrôleurs de circulation (par ex., ACI Type 550 ou 530), d'indicateurs de niveau (par ex., ACI Type 330 ou 410) ou de contrôleurs de circulation tubulaires (par ex., ACI Type 620 ou 622) — pour montage sur bride, à visser ou même pour embouts à souder. Ces hublots d’observation standard atteignent parfois leurs limites. Surtout dans les domaines haute pression et haute température, mais en particulier lors de la combinaison de haute pression et de haute température, on ne peut pas toujours se fier à un standard. Cela devient particulièrement problématique lorsqu'une vanne est utilisée pour un milieu très agressif, explosif ou hautement dangereux. En utilisant des matériaux de haute qualité, nous nous assurons que les exigences pour le hublot d’observation sont respectées et satisfaites, même avec des hublots d’observation spéciaux. Lors de la fabrication de vannes très polyvalentes, il est important de disposer d'un large choix de composants et de matériaux. Parmi les composants importants figurent, par exemple, le verre, les joints et les vis. Pour couvrir une large compatibilité des médias, la composition chimique des matériaux utilisés est également cruciale. Par exemple, acier inoxydable ne signifie pas toujours acier inoxydable, et tous les matériaux ne sont pas universellement résistants aux médias. Cependant, les matériaux ne sont pas tout. L'expertise nécessaire pour fabriquer de telles vannes spéciales en conformité avec les réglementations doit être présente, ainsi qu'un bon système de gestion de la qualité et des essais approfondis. La plupart des éléments d'appareils soumis à la pression, tels que les contrôleurs de circulation (par ex., ACI Type 550 ou 530), doivent être conçus et soumis à des essais approfondis conformément à la directive relative aux équipements sous pression 2014/68/UE, en lien avec AD2000 et les normes harmonisées correspondantes pour la qualité et la conformité.
Nous souhaitons illustrer qu'il existe des possibilités, notamment pour des applications plus complexes, à l'aide des exemples suivants.
Exemple d'application : Média
Une grande entreprise chimique avait besoin d'un contrôleur de circulation à 3 voies pour la surveillance du procédé. Les exigences étaient clairement définies :
- Média: gaz de phosgène
- Plage de température (TSmin /max): -20 °C / +280 °C
- pression de service (PS): (PSmax): 40 bar
- Diamètre nominal: DN150
Le principal souci du client était d'assurer la sécurité la plus élevée possible dans la plage d'utilisation de 40 bar et à la température de 280 °C. Pour cela, seul notre ACI Type 590, contrôleur de circulation à 3 voies avec deux ouvertures d'observation, convenait.
Pour le corps, nous avons utilisé une version avancée de notre ACI Type 590 - corps haute pression DN150 PN250, qui a été adaptée pour trois brides en V DN150 PN63 selon DIN 1092-1 Type 11. Dans cette conception, les brides en V de raccordement mentionnées sont les composants porteurs de pression les plus faibles du corps du hublot d’observation. Il était important d'utiliser des brides en PN63 pour atteindre les 40 bar complets à une température de 280 °C. Celles-ci sont admissibles et conçues pour 43,5 bar selon la relation pression-température de la DIN EN 1092-1. Pour une détermination rapide et indépendante des pressions admissibles en fonction de la température, de la classe de pression (PN / Class) et du matériau, vous pouvez trouver notre relation pression-température gratuite selon DIN EN 1092-1 et ASME B16.5 dans la catégorie \"Outils\" de notre site web.
Pour le matériau du boîtier et de la bride, nous avons opté pour l'acier inoxydable austénitique 1.4539 (X1NiCrMoCu25-20-5 / 904L) en raison de ses propriétés particulièrement favorables vis‑à‑vis du média. Le procédé de soudage a été réalisé par du personnel qualifié et certifié. Pour les aciers inoxydables austénitiques, le décapage et la passivation ultérieurs des cordons de soudure sont obligatoires pour maintenir la résistance à la corrosion. Pour répondre aux exigences de sécurité de notre client, tous les cordons de soudure ont subi un contrôle à 100 % par radiographie, et le verre-regard entièrement assemblé a fait l'objet d'une approbation TÜV avec un certificat 3.2. Sauf indication contraire, l'étendue de la documentation se fonde généralement sur les réglementations applicables de l'AD2000 et de la directive relative aux équipements sous pression. Nous avons remplacé nos verres-regard standard en verre borosilicaté par des verres-regard en verre borosilicaté fusionnés au métal.
Ce n'est que de cette manière que nous avons pu appliquer, en plus du cercle de boulons étendu, une pression de surface encore plus uniforme et plus élevée pour obtenir une connexion d'étanchéité efficace contre le gaz de phosgène entre le verre et le boîtier.
Le novaphit® VS a été choisi comme matériau d'étanchéité ; il s'agit d'un joint en graphite fabriqué à partir d'une feuille de graphite précompressée en graphite expansé de haute pureté (pureté > 99 %). En raison de la plage de température de l'application (-20 °C à +280 °C), la possibilité de formation de condensats ainsi que la formation d'acide chlorhydrique ne peuvent être exclues. Pour cette raison, l'insert de renfort en acier inoxydable en 1.4404, qui est par ailleurs standard dans les joints novaphit®, a été omis.
Exemple d'application : Pression
Concernant plusieurs contrôleurs de circulation haute pression avec filetage femelle pour une application d'huile sous haute pression, un grand constructeur d'avions et d'hélicoptères nous a contactés.
Les exigences étaient :
- Média : Huile
- Plage de température (TSmin /max): -10 °C à +90 °C
- pression de service (PS): (PSmax): 400 bar
- Diamètre nominal de raccordement : G1/2“
Nous avons pu nous appuyer sur l'un de nos produits standard pour ce cas d'application, l'ACI Type 522, contrôleur de circulation haute pression avec filetage femelle.
L'ACI Type 522 a été conçu dans la variante 400 bar pour une température maximale de 280 °C, répondant ainsi aisément aux exigences du client. Par conséquent, nous avons pu livrer les contrôleurs de circulation haute pression conformément aux souhaits et spécifications du client sans longue attente. Pour ces hublots d’observation, on a utilisé du verre borosilicaté de haute qualité spécialement fabriqué pour ACI. Les verres spéciaux, qui ne figurent pas dans la norme correspondante en raison de leurs exigences élevées, sont fondamentalement conçus et calculés par nous en conformité avec cette norme pour le domaine d'application requis. Pour la conception de tels verres, notre guide de sélection du verre gratuit, couvrant une variété de matériaux et de formes, est également disponible sur notre site web dans la catégorie \"Outils\".
Pour le matériau du boîtier, un acier inoxydable 1.4571 (X6CrNiMoTi17-12-2 / A316Ti) fabriqué en Allemagne a été utilisé, qui présente les meilleures propriétés pour les applications haute pression et se caractérise par sa durabilité et sa résistance à la corrosion. Pour cette raison, il ne nécessite pas de couche de peinture protectrice supplémentaire. En ce qui concerne le joint, nous avons opté pour le novaphit® MST avec la technologie standard XP. Celui-ci a donné les meilleurs résultats dans nos hublots d’observation par le passé en raison de ses propriétés de très haute qualité. L'image suivante montre des plaques de verre-regard endommagées qui avaient été installées avec un joint en graphite commercialement disponible.
De plus, la technologie dite XP est utilisée de série, qui représente une passivation profonde inorganique du graphite. L'effet obtenu concerne deux domaines importants. D'une part, la stabilité à l'oxydation du graphite est augmentée, de sorte que des propriétés à long terme nettement meilleures peuvent être obtenues, en particulier dans des applications à des températures plus élevées (> 300 °C). D'autre part, la tendance du graphite à adhérer à la surface d'étanchéité est drastiquement réduite ou même complètement évitée.
Les résidus du novaphit® MST avec technologie XP (image à droite) peuvent être facilement complètement éliminés à l'aide d'un chiffon de nettoyage humide.
Exemple d'application : basse température et haute pression
Nous avons reçu une demande d'un client d'une raffinerie pétrolière en Norvège pour un hublot d’observation haute pression destiné aux basses températures, qui devait être résistant à l'eau de mer. Les exigences suivantes devaient être satisfaites :
- Média: CO2, huile, gaz méthane et eau de mer
- Plage de température (TSmin/max.): -60 °C / +150 °C
- Classe / PN (PSmax): Classe 900 / 150 bar (125 bar)
- Diamètre nominal : 3“ (DN80)
Notre client se préoccupait particulièrement de la protection contre l'eau de mer et de la résistance aux basses températures à -60 °C. À cet effet, nous avons pu compter sur notre ACI Type 520A, un contrôleur de circulation haute pression à brides ANSI.
En tant que matériau pour le boîtier du Type 520A Hublot d'écoulement haute pression, nous avons utilisé de l'acier inoxydable 1.4462. Ce matériau est résistant à l'eau de mer en raison de ses propriétés exceptionnelles et est également très résistant au CO2, à l'huile et au gaz méthane. Les brides de raccordement selon ASME 16.5 B RF en 3" Classe 900 ont également été réalisées dans ce matériau. Pour ce matériau, nous avons exigé un certificat 3.2 avec preuve d'aptitude. De plus, nous avons reclassé le hublot d'écoulement selon le feuillet AD2000 W10 (Matériaux pour basses températures) du groupe de charge I au groupe de charge II. Grâce à cette mesure, le matériau choisi (1.4462) a pu atteindre les -60 °C requis au lieu des -40 °C approuvés. Le procédé de soudage du corps principal a exigé, en raison de cette reclassification, un contrôle radiographique à 100 % des deux soudures.
Nous avons fabriqué le verre à partir d'un verre borosilicaté fabriqué sur mesure, similaire à DIN 7080. Ce verre est généralement résistant aux milieux mentionnés ci‑dessus et adapté à l'eau de mer. Comme matériau d'étanchéité, nous avons utilisé le joint en graphite novaphit® MST, car il convient parfaitement aux applications haute pression dans la plage de basses températures en raison de sa conception structurelle particulière.
Nous avons réalisé avec succès un essai de pression à l'eau à température ambiante pendant 60 secondes à une pression nominale PN 150 bar × 1,5 (225 bar) sur notre propre banc d'essai de pression.
Un projet en tête ?
Nous pouvons vous aider !
N'hésitez pas à nous contacter et nous discuterons ensemble de la manière dont nous pouvons vous aider !