Matériau du corps de vanne

Le choix du corps de vanne se fait

généralement en fonction de la pression, de la température, des propriétés corrosives et érosives du fluide. Le choix du matériau implique parfois un compromis. Un matériau qui présente par exemple une bonne résistance à l'érosion pourrait ne pas être satisfaisant du point de vue de sa faible résistance à la corrosion lors de la gestion de certains fluides.

Certaines conditions de fonctionnement utilisent des alliages exotiques et des métaux pour supporter les propriétés particulièrement corrosives du fluide. Ces matériaux sont bien plus coûteux que les métaux communs, et l'aspect économique pourrait également être un facteur du choix du matériau. Heureusement, la majorité des vannes de régulation gèrent des fluides relativement peu corrosifs, à des pressions et des températures raisonnables. C'est pourquoi l'acier au carbone moulé est le matériau du corps de vanne le plus utilisé ; il peut assurer un fonctionnement satisfaisant à un prix largement inférieur à celui des matériaux en alliages exotiques.

Des spécifications ont été développées afin de classer les matériaux fortement alliés et très résistants à la corrosion. Ces spécifications représentent des solutions aux

problèmes que l'on rencontre avec certains de ces alliages. Ces problèmes comprennent une résistance inacceptable à la corrosion par rapport aux matériaux bruts, des problèmes de soudure et des délais d'exécution inacceptables. Ces alliages sont également difficiles à mouler. Les spécifications comprennent un processus de qualification de la fonderie, l'équipement du modèle dédié, la qualification du modèle d'alliage, la qualification thermique et des contrôles détaillés sur la matière première, l'inspection visuelle, la réparation des soudures, le traitement thermique et le contrôle non destructif. Les désignations de ces grades exotiques et communs sont indiquées dans le Tableau 5.36 Désignations des matériaux du corps de vanne.

Les descriptions et les tableaux suivants fournissent des informations de base quant aux différents grades de moulage communs utilisés dans les corps des vannes de régulation. Les désignations des matériaux ASTM sont comprises. L'utilisation des justes désignations ASTM est considérée comme une bonne pratique et elle est encouragée dans la spécification des matériaux, en particulier pour les pièces qui ont pour fonction de contenir la pression. D'autres données d'ingénierie sur ces matériaux et d'autres sont fournies au Chapitre 13.

Manuel de la vanne de régulation | Chapitre 5 : Dimensionnement des vannes de régulation

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Acier au carbone moulé (ASTM A216 Grade WCC) — Le WCC est l'acier moulé le plus communément utilisé pour les corps de vanne en service modéré comme l'air, la vapeur saturée ou surchauffée, les liquides et gaz non corrosifs. Le WCC n'est pas utilisé au-delà de 425°C (800°F) car la phase riche en carbone pourrait se convertir en graphite.

Il est généralement soudé sans traitement thermique post-soudage, sauf si l'épaisseur nominale dépasse 1-1/4 pouces (32 mm).

Les réparations majeurs des soudures sont toujours soumises à un traitement thermique post-soudage.

Acier au chrome-molybdène moulé (ASTM A217 Grade WC9) — C'est le grade standard Cr-Mo moulé. Le WC9 a remplacé le C5 comme matériau standard car il comprend des propriétés de moulage et de soudage supérieures. Le WC9 a remplacé avec succès le C5 dans la plupart des applications, en particulier pour l'alimentation en eau et en vapeur des chaudières. Le chrome et le molybdène assurent la résistance à l'érosion, à la corrosion et au fluage, ce qui le rend utile jusqu'à 595°C (1100°F). Le WC9 est généralement soumis à un traitement thermique après le soudage. Les réparations majeures des soudures sont toujours soumises à un traitement thermique après le soudage.

Acier inoxydable moulé de type 304L (ASTM A351 Grade CF3) — Il s'agit d'un matériau commun pour les vannes travaillant avec des produits chimiques. Le 304L moulé est souvent préféré pour l'acide nitrique et certaines autres applications utilisant des produits chimiques. Sa résistance optimale à la corrosion est également reconnue dans les conditions tel-que-soudé lorsque des procédures de soudage adéquates sont utilisées. Le CF3 n'est pas évalué pour les limites de pression au-dessus de 425°C (800°F).

Acier inoxydable moulé de type 316 (ASTM A351 Grade CF8M) — Il s'agit de l'acier inoxydable moulé standard dans l'industrie pour les corps de vanne. L'ajout de molybdène confère au Type 316 une plus grande résistance à la corrosion, aux piqûres, au fluage et aux fluides oxydants par rapport au 304 ou au 304L. Sa plage de température est la plus vaste de tous les matériaux standard : -254°C (-425°F) à 816°C (1500°F).

Les moulages sont soumis à un traitement thermique afin d'assurer la meilleure résistance à la corrosion. Aux températures de plus de 538°C (1000°F), la teneur en carbone doit être de 0,04% au moins.

Acier inoxydable moulé de type 317 (ASTM A351 Grade CG8M) — Le S31700 est essentiellement du S31600 avec une teneur en nickel et en molybdène supérieure de 1% chacun. Cela assure une plus grande résistance aux piqûres que celle du S31600.

Tout comme le S31600, le S31700 est entièrement austénitique et non magnétique.

Sa force étant semblable à celle du S31600, il affiche les mêmes valeurs de pression et de température. Le CG8M est la version moulée du S31700. Il contient une quantité considérable de ferrite (15 à 35%), et est donc de partiellement à fortement magnétique.

En général, le type S31700 présente une meilleure résistance à la corrosion que le S31600 dans certains environnements, car sa teneur en molybdène est plus importante. Il présente une bonne résistance à la corrosion dans un grand nombre d'applications, telles que les liqueurs de lessivage, le dioxyde de chlore sec et un grand nombre de pulpes et pâtes à papier Pour le CG8M, la température maximum pour les pièces retenant la pression est de 538°C (1000°F). n

5.19.1 Désignations des matériaux communs des corps de vanne

Désignations du moulage Désignations génériques Numéros UNS pour les équivalents forgés

CD3MN Duplex standard S31803, S32205

CD3MWCuN Super duplex S32760

CF3 304L S30403

CF8 304 S30400

CF3M 316L S31603

CF8M 316 S31600

CG3M 317L S31703

CG8M 317 S31700

CK3MCuN Alliage 254 SMO S31254

CN7M Alliage 20Cb3 N08020

CU5MCuC Alliage 825 N08825

CW12MW Alliage C obsolète N10002

CW2M Alliage C N10276, N06455

CX2MW Alliage C22 N06022

CW6MC Alliage 625 N06625

CX2M Alliage 59 N06059

CY40 Alliage 600 N06600

CZ100 Alliage de nickel 200 N02200

LCB LCB J03003

LCC LCC J02505

M35-1 Alliage 400 N04400

N12MV Alliage B N10001

N7M Alliage B2 N10665

WCB WCB J03002

WCC WCC J02503

Titane C3 C3 R50550

Zirconium 702C 702C R60702

Zirconium 705C 705C R60705

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