PVC, laiton, acier inoxydable ou acier au carbone ?

Les vannes remplissent une grande variété de fonctions dans un système de tuyauterie de gaz ou de liquide. Cela comprend le contrôle du débit, l'activation ou la désactivation du débit, la prévention du reflux, ainsi que la régulation et la décompression. Selon les besoins de l'application, un assortiment de conceptions de vannes est disponible, comprenant des vannes à clapet, à soupape, à vanne, à papillon, à bille et bien d'autres.

Cependant, l'un des éléments les plus importants d'un système de tuyauterie sûr, durable, compatible et facile à entretenir est la composition du matériau du corps de vanne. Une vanne peut être soumise à des conditions extrêmes de pression et de température. Il doit être capable de résister aux contraintes et aux charges de gaz, de boues et de liquides agressifs et abrasifs. En raison des différences de composition, un matériau de valve est souvent mieux adapté à un projet qu'à un autre. Afin de s'assurer que le meilleur matériau de vanne est installé pour l'application, il est essentiel de reconnaître les caractéristiques, les forces et les faiblesses de chacun d'eux.

La sélection du matériau de corps de vanne approprié, qu'il s'agisse de PVC, d'acier ou de laiton, maintient le système de tuyauterie en meilleur état et prolonge sa durée de vie fonctionnelle. Les utilisateurs doivent également déterminer les exigences de pression et de température à la position prévue de la vanne.

Le laiton, un alliage de zinc et de cuivre, est un matériau de vanne populaire utilisé dans des applications allant de l'industrie pétrolière et gazière, des applications HVAC aux systèmes de traitement de l'eau. Plus doux que l'acier et donc plus facile à mouler, le laiton a également été une option préférée dans des applications telles que les systèmes de plomberie commerciaux et résidentiels.

Cependant, il faut être prudent lors de l'utilisation de vannes en laiton : la FDA n'approuve pas l'utilisation de vannes en laiton pour l'eau potable et les applications alimentaires et de boissons à moins qu'elles ne soient certifiées sans plomb.

Dans des solutions légèrement acides ou alcalines, le laiton peut subir une dézincification, où le zinc est perdu et le cuivre reste sur le matériau de la vanne. Dans les cas bénins, il n'y a qu'un changement cosmétique où la couleur de la valve passe du jaune au rose. Cependant, une dézincification sévère peut conduire à l'affaiblissement du laiton et parfois à la perforation et à la rupture de la vanne.

Le laiton est plus cher que le PVC et résiste mieux à la corrosion que les vannes en plastique. Il peut résister à plus de chaleur que le plastique, ce qui fait des vannes en laiton un choix optimal pour les systèmes de plomberie domestiques. De plus, en raison du matériau plus souple, les vannes en laiton sont souvent utilisées dans des applications industrielles et municipales plus légères telles que les applications de gaz naturel et de CVC.

En raison de sa composition chimique, les vannes en laiton ont tendance à mieux accepter le soudage que les vannes en acier inoxydable, ce qui rend le laiton plus polyvalent et moins coûteux à façonner et à former. Les vannes en laiton peuvent avoir une pression nominale allant jusqu'à 3 000 livres par pouce carré (psi).

Il existe de nombreuses nuances d'acier, mais les deux types les plus couramment utilisés dans les applications industrielles sont les vannes en acier inoxydable et les vannes en acier au carbone.

Un alliage de fer mélangé avec du chrome et du nickel, les vannes en acier inoxydable sont mieux utilisées dans les applications à haute pression et température et dans les environnements corrosifs difficiles comme les raffineries de pétrole brut, les systèmes de brassage, la transformation des aliments et les environnements marins.

La corrosion est l'un des principaux problèmes pouvant affecter le matériau du corps de vanne. Les propriétés corrosives peuvent s'aggraver lorsqu'elles sont soumises à des différences de température et de pression élevées, entraînant une érosion par cavitation. Cependant, l'acier inoxydable est un matériau de vanne qui est plus résistant à l'usure que d'autres matériaux dans des conditions correctes et peut être capable de résister à cette corrosion. Cela est dû à la présence de chrome qui donne à l'acier inoxydable une surface oxydée et résistante à la corrosion.

C'est dans l'industrie alimentaire et des boissons qu'une sélection rigoureuse des matériaux de vannes et de tuyauterie est particulièrement importante. En raison des différents facteurs qui doivent être pris en compte, tels que la température, la pression et la viscosité des éléments auxquels les systèmes de tuyauterie seront exposés, le besoin de produits les plus appropriés est crucial.

Les vannes en acier inoxydable sont couramment utilisées dans l'industrie agroalimentaire, en particulier les vannes à contact direct. En raison des normes sanitaires rigoureuses, des agents de nettoyage corrosifs agressifs sont utilisés pour maintenir les systèmes propres et sûrs pour manipuler les aliments, et tous les matériaux utilisés dans ces systèmes doivent avoir une résistance élevée à ces agents.

De plus, l'acier inoxydable peut être électropoli pour lisser les imperfections de surface qui pourraient autrement faciliter la croissance bactérienne, laissant une surface ultra-propre. Les unités alimentaires, de boissons et pharmaceutiques bénéficient de cette fonction de stérilisation des vannes en acier inoxydable.

Les centrales nucléaires et fossiles impliquent des applications critiques où des conditions de haute température et de haute pression prévalent. Ici, les vannes en acier inoxydable austénitique sont un meilleur choix. De même, dans les unités de fabrication de pâtes et papiers, les vannes en acier inoxydable sont utilisées pour leurs propriétés de haute résistance chimique.

Bien qu'il s'agisse d'une option plus coûteuse que les vannes en laiton, les vannes en acier inoxydable sont durables, résilientes et généralement très résistantes à la corrosion. Cela donne aux vannes en acier inoxydable une durée de vie plus longue, ce qui en fait une option économique et nécessitant peu d'entretien. Les vannes en acier inoxydable peuvent avoir des pressions nominales allant jusqu'à 10 000 psi.

L'acier au carbone, également connu sous le nom d'acier faiblement allié, est un mélange de carbone et de fer et d'autres éléments d'alliage. En fonction de la quantité exacte de carbone présente dans le matériau en acier au carbone, différentes nuances sont disponibles, allant de l'acier doux à moyen à élevé et ultra-haut carbone. Plus la teneur en carbone est élevée, plus le matériau de la valve a tendance à être dur. Cependant, à mesure qu'il gagne en dureté, le matériau perd en malléabilité et en ductilité. L'acier au carbone doux et moyen est malléable et peut être conçu pour s'adapter à des applications spécifiques.

L'acier au carbone est utilisé dans une variété d'applications industrielles telles que les procédés hydrauliques, les centrales chimiques et les centrales électriques. Dans les applications hydrauliques, les vannes en acier au carbone sont utilisées pour leur grande résistance aux tendances corrosives de l'eau et d'autres liquides. En raison de sa forte teneur en carbone, il possède de très bonnes propriétés mécaniques et rend le dispositif de valve plus solide et durable. Leur résistance à la traction et leur résistance aux chocs exceptionnelles rendent les vannes en acier au carbone parfaites dans les installations industrielles où la pression est élevée.

Par rapport aux vannes en acier inoxydable, les vannes en acier au carbone manquent de chrome, ce qui les rend sujettes à la rouille, à la corrosion, à la décoloration et aux taches. Cependant, les vannes en acier au carbone sont moins chères que les vannes en acier inoxydable. Ainsi, si le processus ne nécessite pas une résistance élevée à la corrosion, les vannes en acier au carbone constituent une solution économique.

Les vannes en polychlorure de vinyle (PVC) sont plus légères que le laiton et l'acier, moins chères à produire et résistantes à la corrosion, ce qui les rend utiles dans des applications telles que les systèmes d'irrigation, les conduites de plomberie commerciales et résidentielles et les environnements chlorés. Les vannes en PVC résistent à la lumière du soleil, à l'oxydation et ont une compatibilité chimique plus large avec les acides, les bases, les solutions salines et les solvants organiques.

Cependant, le PVC se déformera à des températures supérieures à 140 F et c'est la température de fonctionnement maximale recommandée pour le PVC. Le coefficient de dilatation thermique des plastiques étant supérieur à celui du laiton et de l'acier inoxydable, le PVC ne convient pas aux applications à haute température. De même, leurs propriétés de pression d'éclatement plus faibles les excluent des applications à haute pression.

D'autre part, les vannes en PVC fonctionnent bien à des températures proches ou légèrement inférieures au point de congélation ; la résistance à la traction du PVC augmente à mesure que la température diminue et il possède une certaine capacité à se dilater sous une pression élevée. Cependant, veillez à éviter les impacts physiques sur le système, car la résistance aux chocs des plastiques diminue à mesure que la température baisse et la fragilité peut sembler affecter les matériaux de la tuyauterie.

Par rapport aux vannes métalliques, les vannes en PVC sont une option plus écologique car leur production nécessite moins d'énergie et elles sont recyclables. De plus, le PVC ne se corrode pas autant que les autres matériaux, ce qui se traduit par un débit régulier dans le temps.

Les vannes en PVC sont relativement faciles et bon marché à installer, ont une longue durée de vie, entraînent moins de coûts de maintenance et ont une meilleure résistance à la cavitation. C'est la raison pour laquelle les vannes en plastique sont également utilisées dans les systèmes de traitement des eaux usées, certains traitements chimiques, les produits alimentaires et pharmaceutiques et les raffineries de pétrole.

La sélection du matériau du corps de vanne est aussi importante que la sélection du type de vanne. Pour garantir que le matériau du corps de vanne peut être utilisé dans des conditions appropriées pendant de plus longues périodes, les utilisateurs doivent comprendre les objectifs et les conditions dans lesquelles la vanne sera placée ; ainsi, ils peuvent sélectionner le matériau de manière appropriée.

Gilbert Welsford Jr. est le fondateur de ValveMan et un entrepreneur de vannes de troisième génération. Welsford se concentre sur la construction de l'héritage que son grand-père a commencé, que son père a grandi et qu'il a amplifié. Pour plus d'informations, rendez-vous sur valveman.com.