Le défi que pose le choix d’un matériau consiste à vérifier que celui-ci correspond le mieux à l’application. Cela implique de prendre en compte les conditions de travail et les propriétés du fluide.
Le plus important en ce qui concerne les conditions de travail est de connaître les valeurs de pression et de température et, pour les milieux de travail, de prendre en compte les propriétés corrosives et érosives. En outre, il peut être nécessaire de prendre en compte les chocs thermiques et physiques, les contraintes de ligne et les risques d'incendie.
En général, l’ingénieur affecté à la sélection des matériaux doit connaître les exigences du code ASME B16.34. Cette norme, entre autres, couvre les exigences relatives aux valeurs nominales de pression-température, aux dimensions, aux matériaux et à d’autres aspects de la conception, de la fabrication et des essais de vannes. Le code ASME est généralement accepté dans le monde entier (par exemple, aux États-Unis, au Canada et en Australie), mais il existe d'autres normes couvrant ce sujet, ainsi que la conception des règles et la sélection des matériaux. Par exemple, en Europe, la série standard EN 12516 couvre le choix des matériaux pour les vannes.
Assurez-vous de bien connaître ces codes avant de choisir des matériaux pour les vannes, car s'ils ne sont pas obligatoires (dans certains cas, ils sont obligatoires), les matériaux proposés pour les vannes dans cette norme proviennent de l'expérience réelle et ont donc été testés et éprouvés. pour un service spécifique dans la pratique.
De manière générale, lorsque l’on considère les limites de température de différents groupes de matériaux, le tableau 1. doit être utilisé comme référence générale pour la sélection des matériaux.
Dans certains cas, un compromis doit être trouvé dans la sélection d'un matériau. Certaines conditions de service nécessitent l'utilisation d'alliages et de métaux exotiques pour résister aux propriétés corrosives particulières du fluide en écoulement. Ces matériaux coûtant beaucoup plus cher que les métaux communs, l’économie peut donc aussi jouer un rôle dans le choix des matériaux.
Cependant, la majorité des applications de vannes traitent des fluides relativement non corrosifs à des pressions et à des températures pas si élevées pour nécessiter un matériau exotique. Pour cette raison, l'acier au carbone moulé est le matériau de corps de vanne le plus couramment utilisé et peut fournir un service satisfaisant à un coût bien inférieur aux alliages exotiques.
Certains matériaux en acier au carbone couramment utilisés pour le corps de vanne sont l'acier WC (carbone forgé), ASTM A216 / A216M et A105 en tant que version forgée de cet acier avec les nuances WCA, WCB et WCC.
La WCB est la nuance courante pour les applications à température normale pour les vannes en acier moulé. ASTM-A216 WCB est acceptable lorsque la résistance à la corrosion n’est pas importante pour la plage de température de -20 ° F à 800 ° F.
Le WCC est également un matériau en acier largement utilisé pour les corps de vannes dans des services modérés tels que l’air, la vapeur saturée ou surchauffée, les liquides et les gaz non corrosifs. Le WCC n’est pas utilisé au-dessus de 800 ° F, car la phase riche en carbone pourrait être convertie en graphite. Il peut être soudé sans traitement thermique sauf si l'épaisseur nominale est supérieure à 1-1 / 4 pouce.
Il existe une variété de matériaux différents utilisés en dehors des aciers au carbone pour le corps de vanne, citons quelques-uns des plus largement utilisés qui sont conformes à la norme ASME B16.34:
- La fonte (ASTM A126) est un matériau peu coûteux et non ductile utilisé pour les corps de vannes contrôlant la vapeur, l’eau, le gaz et les fluides non corrosifs. Il est utilisé pour des cotes de température et de pression relativement basses.
- Acier au chrome-molybdène coulé (ASTM A217, classe C5)！ Dans le passé, il était couramment spécifié pour les applications nécessitant des aciers au chrome-molybdène. Cependant, ce matériau est un peu difficile à couler et a tendance à se fissurer lorsqu'il est soudé. Le WC9 a remplacé avec succès le C5 dans de nombreuses applications, mais le C5 continue d’être utilisé dans les raffineries où sa teneur plus élevée en chrome offre une meilleure résistance à la corrosion sulfidique à haute température.
- L'acier au chrome-molybdène coulé (ASTM A217, catégorie WC9) présente des propriétés de moulage et de soudage supérieures. WC9 a remplacé C5 avec succès dans la plupart des applications, en particulier dans le service de la vapeur et de l'eau d'alimentation des chaudières. Le chrome et le molybdène offrent une résistance à l'érosion, à la corrosion et au fluage, ce qui le rend utile jusqu'à 1100 ° F. Le WC9 nécessite un préchauffage avant le soudage et un traitement thermique après le soudage.
- L’acier inoxydable 304L de type coulé (classe CF3 de la norme ASTM A351) est un bon choix de matériaux pour les vannes de service chimique. Le 304L est le meilleur matériau pour l’acide nitrique et certaines autres applications de services chimiques. La résistance optimale à la corrosion est conservée même à l'état soudé.
- L'acier inoxydable de type 316 coulé (ASTM A351, nuance CF8M) est le matériau de corps standard en acier inoxydable. L'ajout de molybdène confère au type 316 une résistance accrue à la corrosion, aux piqûres, au fluage et aux fluides oxydants par rapport à 304. Il offre la plage de températures la plus large parmi toutes les matières standard: -425 F à 1500 F. Les pièces brutes sont traitées thermiquement pour fournir résistance maximale à la corrosion.
Il faut toujours être prudent et tous les facteurs mentionnés ci-dessus (température, pression, etc.) doivent être pris en compte avant de confirmer le choix des matériaux pour une application particulière.
