La surface d'étanchéité d'une vanne est souvent corrodée, érodée et usée par le fluide, ce qui en fait une pièce facilement endommageable. C'est le cas notamment des vannes à boisseau sphérique pneumatiques, des vannes papillon électriques et autres vannes automatiques, dont la qualité et la durée de vie sont directement affectées par des cycles d'ouverture et de fermeture fréquents et rapides. L'exigence fondamentale pour la surface d'étanchéité d'une vanne est de garantir une étanchéité sûre et fiable dans les conditions de fonctionnement spécifiées. Par conséquent, le matériau de la surface doit présenter les caractéristiques suivantes :
(1) Bonnes performances d’étanchéité, c’est-à-dire que la surface d’étanchéité doit pouvoir empêcher la fuite du fluide ;
(2) Possède une certaine résistance, la surface d'étanchéité doit pouvoir supporter la valeur de pression spécifique de l'étanchéité formée par la différence de pression du milieu ;
(3) Résistance à la corrosion, sous l'effet d'un service à long terme dans un milieu corrosif et sous contrainte, la surface d'étanchéité doit avoir une forte résistance à la corrosion compatible avec les exigences de conception ;
(4) La capacité à résister aux rayures, l'étanchéité de la vanne est assurée par des joints dynamiques, et il y a friction entre les joints pendant le processus d'ouverture et de fermeture ;
(5) Résistance à l'érosion, la surface d'étanchéité doit pouvoir résister à l'érosion des milieux à grande vitesse et à la collision de particules solides ;
(6) Bonne stabilité thermique, la surface d'étanchéité doit avoir une résistance et une résistance à l'oxydation suffisantes à haute température, et doit avoir une bonne résistance à la fragilité à froid à basse température ;
(7) Bonnes performances de traitement, facile à fabriquer et à entretenir, la vanne est utilisée comme composant à usage général et sa valeur économique est garantie.
Conditions d'utilisation et principes de sélection des matériaux de surface d'étanchéité des vannes. Ces matériaux se divisent en deux catégories : métalliques et non métalliques. Les conditions d'utilisation des matériaux couramment employés sont les suivantes :
(1) Caoutchouc. Il est généralement utilisé pour l'étanchéité des vannes à guillotine à joint souple basse pression, des vannes à membrane, des vannes papillon, des clapets anti-retour et autres vannes.
(2) Plastique. Les plastiques utilisés pour la surface d'étanchéité sont le nylon et le PTFE, qui présentent les caractéristiques d'une bonne résistance à la corrosion et d'un faible coefficient de frottement.
(3) Métal antifriction. Également appelé alliage pour paliers, il présente une bonne résistance à la corrosion et une bonne aptitude au rodage. Il convient à la surface d'étanchéité de la vanne d'arrêt d'ammoniac à basse pression et à température comprise entre -70 et 150 °C.
(4) Alliage de cuivre. Il présente une bonne résistance à l'usure et une certaine résistance à la chaleur. Il convient aux vannes à globe, aux vannes à guillotine en fonte et aux clapets anti-retour, etc. Il est généralement utilisé pour l'eau et la vapeur à basse pression et à une température ne dépassant pas 200 °C.
(5) Acier inoxydable au chrome-nickel. Il présente une bonne résistance à la corrosion, à l'érosion et à la chaleur. Convient aux milieux tels que les vapeurs d'acide nitrique.
(6) Acier inoxydable chromé. Il possède une bonne résistance à la corrosion et est généralement utilisé dans les vannes à haute pression et à température ne dépassant pas 450 ℃ pour l'huile, la vapeur d'eau et d'autres fluides.
(7) Acier de rechargement à haute teneur en chrome. Il présente une bonne résistance à la corrosion et une bonne aptitude à l'écrouissage, et convient aux fluides à haute pression et haute température, à l'huile, à la vapeur et autres.
(8) Acier nitruré. Il présente une bonne résistance à la corrosion et aux rayures et est couramment utilisé pour les vannes à guillotine des centrales thermiques. Ce matériau peut également être choisi pour la sphère des vannes à boisseau sphérique à joint dur.
(9) Carbure. Ce matériau possède d'excellentes propriétés générales, notamment une résistance à la corrosion, à l'érosion et aux rayures, et une longue durée de vie. Il constitue un matériau d'étanchéité idéal. Les électrodes de rechargement en alliage de tungstène couramment utilisées pour les forets et les bases de forets permettent de réaliser des surfaces d'étanchéité ultra-résistantes à haute pression et à très haute température, adaptées aux huiles, aux gaz, à l'hydrogène et à d'autres fluides.
(10) Alliage de soudage par projection. Il existe des alliages à base de cobalt, des alliages à base de nickel et des alliages à base de chin, qui ont une bonne résistance à la corrosion et à l'usure.
Afin de garantir la sécurité et la fiabilité de l'étanchéité de la vanne, le matériau choisi doit être déterminé en fonction des conditions de fonctionnement spécifiques. Si le fluide est hautement corrosif, le choix du matériau doit privilégier la résistance à la corrosion, puis considérer les autres propriétés requises. L'étanchéité de la vanne à guillotine doit présenter une bonne résistance aux rayures. Les soupapes de sécurité, les vannes d'étranglement et les vannes de régulation étant particulièrement sensibles à l'érosion par le fluide, des matériaux à haute résistance à la corrosion doivent être sélectionnés. Pour les structures encastrées de la bague d'étanchéité et du corps, des matériaux à haute dureté doivent être envisagés pour la surface d'étanchéité. Les vannes fonctionnant à basse température et basse pression doivent être équipées de joints en caoutchouc ou en plastique offrant de bonnes performances d'étanchéité. Lors du choix du matériau d'étanchéité, il convient de noter que la dureté de la surface du siège de soupape doit être supérieure à celle de la surface d'étanchéité du disque de soupape.
Date de publication : 2 novembre 2022