Les vannes papillon en fonte et en fonte ductile sont largement utilisées pour le contrôle des débits dans diverses industries, mais elles diffèrent par leurs propriétés matérielles, leurs performances et leurs applications. Vous trouverez ci-dessous une comparaison détaillée pour vous aider à comprendre les différences et à choisir la vanne la mieux adaptée à vos besoins.
1. Composition du matériau
1.1 Vanne papillon en fonte :
- Fonte grise, alliage de fer à haute teneur en carbone (2-4%).
En raison de sa microstructure, le carbone existe sous forme de graphite lamellaire. Cette structure provoque la fracture du matériau le long des lamelles de graphite sous contrainte, le rendant ainsi cassant et moins flexible.
- Couramment utilisé dans les applications basse pression et non critiques.
1.2 Vanne papillon en fonte ductile :
Fabriqué en fonte ductile (également appelée fonte à graphite nodulaire ou fonte ductile), il contient de faibles quantités de magnésium ou de cérium, ce qui répartit le graphite sous une forme sphérique (nodulaire). Cette structure améliore considérablement la ductilité et la ténacité du matériau.
- Plus résistant, plus flexible et moins sujet à la rupture fragile que la fonte.
2. Propriétés mécaniques
2.1 Fonte grise :
- Résistance : faible résistance à la traction (généralement 20 000 à 40 000 psi).
- Ductilité : Fragile, sujet à la fissuration par fatigue sous contrainte ou impact.
- Résistance aux chocs : Faible, sujet à la fracture sous des charges soudaines ou des chocs thermiques.
- Résistance à la corrosion : Modérée, selon l'environnement et le revêtement.
2.2 Fonte ductile :
- Résistance : le graphite sphérique réduit les points de concentration de contraintes, ce qui entraîne une résistance à la traction plus élevée (généralement 60 000 à 120 000 psi).
- Ductilité : Plus ductile, permettant une déformation sans fissuration.
- Résistance aux chocs : Excellente, mieux capable de résister aux chocs et aux vibrations.
- Résistance à la corrosion : Similaire à la fonte, mais peut être améliorée avec des revêtements ou des revêtements.
3. Performance et durabilité
3.1 Vannes papillon en fonte :
- Convient aux applications à basse pression (par exemple, jusqu'à 150 à 200 psi, selon la conception).
- Point de fusion élevé (jusqu'à 1150°C) et excellente conductivité thermique (adapté aux applications d'amortissement des vibrations, telles que les systèmes de freinage).
- Faible résistance aux contraintes dynamiques, ce qui les rend inadaptés aux environnements à fortes vibrations ou à charges cycliques.
- Généralement plus lourd, ce qui peut augmenter les coûts d'installation.
3.2 Vannes papillon en fonte ductile :
- Peut supporter des pressions plus élevées (par exemple, jusqu'à 300 psi ou plus, selon la conception).
Grâce à sa résistance et sa flexibilité supérieures, la fonte ductile est moins susceptible de se rompre sous l'effet de la flexion ou des chocs, mais se déforme plastiquement, conformément au principe de « conception robuste » de la science moderne des matériaux. Cela la rend plus adaptée aux applications exigeantes.
- Plus durable dans les environnements avec fluctuations de température ou contraintes mécaniques.
4. Scénarios d'application
4.1 Vannes papillon en fonte :
- Couramment utilisé dans les systèmes CVC.
- Utilisé dans les systèmes non critiques où le coût est une priorité. - Convient aux fluides basse pression tels que l'eau, l'air ou les gaz non corrosifs (ion chlorure < 200 ppm).
4.2 Vannes papillon en fonte ductile :
- Convient pour l'alimentation en eau et le traitement des eaux usées avec des milieux neutres ou faiblement acides/alcalins (pH 4-10).
- Convient aux applications industrielles, notamment le pétrole et le gaz, le traitement chimique et les systèmes d'eau à haute pression.
- Utilisé dans les systèmes nécessitant une plus grande fiabilité, tels que les systèmes de protection contre l'incendie ou les tuyaux avec des pressions fluctuantes.
- Convient aux fluides plus corrosifs lorsqu'il est utilisé avec un revêtement approprié (par exemple, EPDM, PTFE).
5. Coût
5.1 Fonte :
Grâce à son procédé de fabrication plus simple et à ses coûts de matériaux plus faibles, elle est généralement moins coûteuse. Elle convient aux projets aux budgets limités et aux exigences moins strictes. Bien que la fonte soit peu coûteuse, sa fragilité entraîne des remplacements plus fréquents et une augmentation des déchets.
5.2 Fonte ductile :
En raison du procédé d'alliage et de ses performances supérieures, le coût est plus élevé. Pour les applications exigeant durabilité et résistance, ce coût plus élevé est justifié. La fonte ductile est plus respectueuse de l'environnement grâce à sa recyclabilité élevée (> 95 %).
6. Normes et spécifications
- Les deux vannes sont conformes aux normes telles que API 609, AWWA C504 ou ISO 5752, mais les vannes en fonte ductile répondent généralement à des exigences industrielles plus élevées en matière de pression et de durabilité.
- Les vannes en fonte ductile sont plus couramment utilisées dans les applications nécessitant le respect de normes industrielles strictes.
7. Corrosion et entretien
- Les deux matériaux sont sensibles à la corrosion dans les environnements difficiles, mais la résistance supérieure de la fonte ductile lui permet d'être plus performante lorsqu'elle est combinée à des revêtements protecteurs tels que des revêtements époxy ou nickel.
- Les vannes en fonte peuvent nécessiter un entretien plus fréquent dans des environnements corrosifs ou à fortes contraintes.
8. Tableau récapitulatif
| Fonctionnalité | Vanne papillon en fonte | Vanne papillon en fonte ductile |
| Matériel | Fonte grise, cassante | Fonte nodulaire, ductile |
| Résistance à la traction | 20 000 à 40 000 psi | 60 000 à 120 000 psi |
| Ductilité | Faible, cassant | Haut, flexible |
| Pression nominale | Faible (150–200 psi) | Plus élevé (300 psi ou plus) |
| Résistance aux chocs | Pauvre | Excellent |
| Applications | CVC, eau, systèmes non critiques | Pétrole/gaz, produits chimiques, protection incendie |
| Coût | Inférieur | Plus haut |
| Résistance à la corrosion | Modéré (avec revêtements) | Modéré (meilleur avec des revêtements) |
9. Comment choisir ?
- Choisissez une vanne papillon en fonte si :
- Vous avez besoin d'une solution économique pour les applications basse pression et non critiques telles que l'alimentation en eau ou le CVC.
- Le système fonctionne dans un environnement stable avec un minimum de contraintes ou de vibrations.
- Choisissez une vanne papillon en fonte ductile si :
- L'application implique une pression élevée, des charges dynamiques ou des fluides corrosifs.
- La durabilité, la résistance aux chocs et la fiabilité à long terme sont des priorités.
- L'application nécessite des systèmes industriels ou critiques tels que la protection incendie ou le traitement chimique.
10. Recommandation ZFA VALVE
Fort de nombreuses années d'expérience dans le domaine des vannes papillon, ZFA Valve recommande la fonte ductile. Outre ses excellentes performances, les vannes papillon en fonte ductile offrent une stabilité et une adaptabilité exceptionnelles dans des conditions de fonctionnement complexes et changeantes, réduisant ainsi efficacement la fréquence de maintenance et les coûts de remplacement, pour une meilleure rentabilité à long terme. Face à la baisse de la demande en fonte grise, les vannes papillon en fonte sont progressivement abandonnées. Du point de vue des matières premières, la rareté de la fonte devient de plus en plus précieuse.