Robinetterie et équipements à gaz : variétés et particularités du choix

Le gazoduc est une structure d'ingénierie dont chaque élément et chaque nœud remplit une tâche fonctionnelle spécifique importante et assure la sécurité, la qualité et la continuité de fonctionnement du réseau. Les diverses robinetteries et équipements à gaz diffèrent par leur complexité de conception, leur matériau de fabrication, leur fonction et leurs types.

La robinetterie pour gazoducs – est une vaste classe de dispositifs et d'appareils qui se montent sur les gazoducs ainsi que sur les appareils. Ils permettent d'effectuer l'arrêt/la mise en marche, le changement de direction, de quantité, de pression du flux de gaz ou l'évacuation complète des gaz. Le large assortiment de ces pièces est classifié, ce qui permet de comprendre assez facilement la question de la classification de la robinetterie à gaz.

Découvrons ensemble toute la diversité de la robinetterie pour canalisations de gaz et les particularités de son choix.

Fonction de la robinetterie et des équipements à gaz

La robinetterie à gaz et les équipements à gaz sont destinés à être installés sur les canalisations utilisées pour le transport, l'approvisionnement et la distribution du gaz naturel. Ces mécanismes permettent d'activer et de désactiver la fourniture, de modifier la pression, le débit et la direction du flux de gaz. La robinetterie présente des caractéristiques principales telles que la pression nominale (conditionnelle) et le diamètre nominal.

Par pression nominale, on entend la pression maximale max à une température de 20 °C, à laquelle est garantie une longue durée de service des différents raccordements d'éléments et de composants avec la canalisation. Le diamètre nominal (DN) – est une caractéristique utilisée dans les réseaux de canalisations comme paramètre commun des pièces à assembler.

Un gazoduc ne comprend pas seulement des tuyaux, mais aussi une grande quantité de robinetterie à gaz, qui assure son fonctionnement fiable.

La plupart des types de robinetterie sont constitués d'un dispositif d'arrêt ou de régulation. Ce sont des structures sous forme d'un corps fermé extérieurement par un couvercle.

À l'intérieur du corps, un obturateur se déplace. En raison du déplacement de l'obturateur par rapport à ses sièges, la surface de la section à travers laquelle le gaz passe change. Ce processus entraîne une modification de la résistance hydraulique.

Une construction simple, un coût abordable et la possibilité d'utiliser les volets à gaz dans une large gamme de températures – voilà les principaux avantages des volets à gaz.

Les surfaces de l'obturateur et du siège qui entrent en contact lors des coupures de sections du gazoduc sont appelées surfaces d'étanchéité. Dans les dispositifs de type papillon, les surfaces de l'obturateur et du siège qui, à leur tour, forment un passage réglable pour le transport du fluide de travail sont appelées surfaces d'étranglement.

Classification de la robinetterie pour gazoducs

Toutes les variétés existantes de robinetterie gaz, selon leur fonction, peuvent être divisées en :

• d'arrêt. Robinetterie utilisée pour l'isolement périodique de sections individuelles du gazoduc, des appareils, de l'équipement. Ce type comprend les robinets à gaz, les vannes à guillotine;
• de sécurité. Servant à prévenir le risque d'augmentation de la pression du gaz au-delà des normes établies. Ce type de robinetterie comprend une soupape de sécurité de décharge ;
• de régulation. Destinée à modifier et maintenir la pression dans des limites définies. Ce sont les volets, les registres, etc. ;
• de non-retour. Pour empêcher l'inversion du sens d'écoulement du gaz ;
• d'urgence et de sectionnement. Pour l'arrêt automatique rapide du flux de gaz vers la section en situation d'urgence en cas de violation du mode défini. Cette catégorie comprend la vanne de sécurité et d'arrêt;
• d'évacuation des condensats. Celle qui élimine en mode automatique le condensat accumulé dans les condensat-collecteurs et dans les parties inférieures des réseaux de canalisations ;
• de contrôle. Elle détermine la pression du fluide, la température, etc.

Selon le mode de commande, la robinetterie peut être de deux types : commandée et automatique. La première est actionnée par manipulations manuelles ou à l'aide d'un actionneur : pneumatique, hydraulique, électromagnétique, électrique.

Le processus de contrôle manuel implique des efforts importants et une perte de temps. Beaucoup plus souvent, un mécanisme d'entraînement est installé et la possibilité d'un contrôle d'urgence est conservée en cas d'accident. Et la seconde agit à l'aide de dispositifs de déclenchement automatique.

Le raccordement à bride des gazoducs est utilisé sur les transitions d'une section sous-marine ou souterraine à une section aérienne. Ce type de raccordement aide à lutter contre la corrosion électrochimique.

Selon le mode de raccordement, les équipements et toute armature pour systèmes d'alimentation en gaz sont :

• Brides – utilisées pour les appareils avec un passage pour le milieu de plus de 50 mm. Le raccordement aux tuyaux se fait par vissage des brides. Le principal avantage de ce type de raccordement est la possibilité de multiples remontages, une grande résistance et fiabilité. On peut également noter une applicabilité universelle. Comme inconvénient, on ne relève qu'un poids important et des dimensions élevées de ces pièces;
• à manchon – utilisées pour raccorder des équipements ayant un passage de 65 mm ou moins. Le raccordement se fait à l'aide de manchons avec un filetage intérieur. L'inconvénient des raccords à manchon est que le filetage s'use progressivement ;
• mâles avec filetage extérieur. Un dispositif se visse à l'aide du filetage dans un autre dispositif ;
• Les assemblages soudés – ce sont des connexions indémontables rarement utilisées de nos jours. Les avantages de cette méthode – une étanchéité fiable et la réduction au minimum des opérations de maintenance. Parmi les inconvénients, on peut citer la difficulté de démontage de la connexion qui survient lorsqu'une réparation est nécessaire, où le tronçon de gazoduc est simplement découpé;
• à nipple – le raccordement de l'armature se fait à l'aide d'un nipple ;
• à tirants – les tubulures sont reliées aux brides des tuyaux par des goujons avec écrous, disposés le long de l'armature ;
• à raccord union – le raccordement de l'armature se fait à l'aide d'un raccord union, d'un écrou-raccord et de joints d'étanchéité. C'est une méthode de connexion fiable avec possibilité de démontage.

En plus de ceux énumérés ci-dessus, il existe d'autres méthodes de raccordement des armatures à gaz, mais elles sont moins couramment utilisées.

Le filtre à gaz à brides est nécessaire pour nettoyer le milieu gazeux de la poussière et des impuretés, ce qui augmente la durée de vie et la fiabilité du fonctionnement des appareils à gaz.

Il ne faut pas non plus oublier que la fonctionnalité de la canalisation et la fiabilité de l'ensemble du système de distribution de gaz dépendront de la qualité du raccordement effectué.

Désignations conventionnelles de la robinetterie à gaz

Les armatures utilisées dans l'industrie gazière sont standardisées. Chaque pièce porte obligatoirement un code composé de 4 parties.

Les 2 premiers chiffres du code – c'est le type d'armature :

• 11 – robinets pour canalisations ;
• 14,15 – vannes d'arrêt ;
• 16 – clapets de retenue à levée ;
• 17 – soupapes de sécurité ;
• 19 – clapets de retenue à battant ;
• 25 – vannes de régulation ;
• 30, 31 – robinets-vannes d'arrêt ;
• 32 – obturateurs.

Le deuxième caractère du code indique le matériau de fabrication du corps : acier au carbone – s, acidorésistant acier inoxydable -nj, fonte grise – tch, fonte ductile – ktch, bronze, laiton – br, vinyle plastique – vp, acier allié – ls, aluminium – a.

Une vanne à gaz en fonte est beaucoup moins sujette à la corrosion, mais elle est plus fragile qu'un dispositif similaire en acier.

La troisième position du code est le numéro de série de la pièce. La quatrième indique le matériau des bagues d'étanchéité : bronze ou laiton – b, acier inoxydable – nzh, caoutchouc – r, ébonite – e, babbit – bt, pas de bagues d'étanchéité – bk.

Particularités de la robinetterie d'arrêt

Les vannes d'arrêt sont très courantes dans les systèmes à gaz. Elles sont utilisées pour réguler la pression du gazoduc et fonctionnent selon le même principe que dans les conduites d'eau. Cependant, les composants de l'industrie gazière doivent répondre à des exigences de sécurité plus élevées.

Si la concentration de gaz dans l'air atteint une valeur critique, la moindre étincelle peut suffire à provoquer une véritable catastrophe.

Selon le type de mouvement du mécanisme fonctionnel, la robinetterie d'arrêt pour gazoducs se divise en types suivants :

• robinet – dans un robinet, l'élément de fermeture avec un corps rotatif se déplace en tournant simultanément autour de son axe. Par rapport à la direction du flux, il peut être positionné de manière arbitraire ;
• clapet – dans cette pièce, un élément en forme de disque tourne autour de son axe à un angle ou perpendiculairement au flux ;
• soupape – dans cette pièce, le corps de fermeture sur la tige se déplace en translation parallèlement au flux ;
• vanne – dans celle-ci, l'élément de réglage se déplace perpendiculairement au flux.

On peut résumer que la robinetterie d'arrêt comprend des dispositifs destinés à l'isolation étanche de sections du gazoduc. Ces dispositifs doivent garantir l'étanchéité de l'isolation, la rapidité des actions, une faible résistance hydraulique et une facilité d'entretien.

Principe de fonctionnement de la vanne

Le plus souvent, sur les canalisations parmi les différents types de robinetterie d'arrêt pour équipements à gaz, on rencontre des vannes. Ce sont elles qui sont utilisées lorsqu'il est nécessaire d'interrompre le flux de gaz dans les gazoducs avec des diamètres nominaux de 50 mm à 2000 mm, lorsque la pression de service se situe dans la plage de 0,1 à 20 MPa.

Dans les vannes à opercule, le flux de gaz est régulé en modifiant la position de l'obturateur par rapport aux surfaces d'étanchéité. La tige non montante ne sort pas du couvercle lors de l'ouverture. Lors de sa rotation pour ouvrir l'orifice, l'écrou de manœuvre se visse sur elle en soulevant ou abaissant l'obturateur. Dans ce type de vanne, l'ensemble de manœuvre se trouve à l'intérieur du fluide de travail, il est donc plus sujet aux effets négatifs de la corrosion.

L'appareil à broche rétractable déplace la broche et l'obturateur en tournant une douille filetée, tandis que la partie supérieure de la broche s'élève vers le haut. L'avantage de cette conception est l'absence d'influence de l'environnement extérieur sur l'ensemble mobile.

Les vannes se distinguent par le type d'obturateur en 2 types. Les vannes à coin ont un obturateur avec des surfaces d'étanchéité disposées à un certain angle les unes par rapport aux autres. Elles sont également fabriquées avec un obturateur articulé composé de 2 disques et d'un coin massif. Les vannes parallèles ont un obturateur composé de 2 disques entre lesquels se trouve un coin d'écartement.

Les vannes papillon sont souvent utilisées en raison de leur simplicité et de leur fiabilité. Le papillon régule en douceur le débit de gaz qui le traverse.

Pour les gazoducs conçus pour une pression jusqu'à 0,6 MPa, on utilise des vannes en fonte grise ; pour les gazoducs avec une pression supérieure à 0,6 MPa – en acier.

Mais quels sont les avantages des vannes par rapport aux autres robinetteries ? En position ouverte, on note une faible résistance à l'écoulement, et il n'y a pas de changement de direction du gaz. Les vannes ont une faible longueur de construction. Elles sont simples à entretenir et permettent au gaz de circuler dans les deux sens.

Dans cette catégorie, on peut distinguer les vannes papillon. Elles font partie des équipements de coupure et de régulation, grâce auxquels on régule le débit de gaz et on peut également interrompre l'alimentation dans le gazoduc. Les vannes papillon se composent d'un corps, d'un organe de fermeture à disque et d'un arbre d'entraînement.

Les vannes papillon peuvent être utilisées dans une large gamme de températures ou de pressions du fluide. Elles ont une conception simple, une faible masse et une faible consommation de métal. Les vannes papillon ont une faible longueur de construction et un nombre minimal d'éléments. Leur grand avantage – un prix abordable.

Sur les gazoducs modernes, une multitude de capteurs sensibles surveillent la pression, enregistrant les moindres écarts et transmettant les informations au pupitre du dispatcheur.

À quoi servent les robinets ?

En plus des dispositifs mentionnés ci-dessus, les robinets et les vannes font partie de la robinetterie d'arrêt, nécessaires pour connecter/déconnecter rapidement un appareil ou réguler le débit du fluide de service. Selon la forme de l'obturateur, ces pièces peuvent être divisées en robinets à bille, cylindriques, coniques.

Pour atteindre une plus haute étanchéité dans le robinet, un lubrifiant spécial consistant est introduit sous pression entre les surfaces d'étanchéité. Il est chargé dans un canal creux dans la partie supérieure et, en vissant un boulon, il est forcé à travers les canaux dans l'intervalle existant entre le bouchon et le corps.

Dans le corps du robinet, l'élément d'obturation est une bille, et dans l'obturateur se trouve un trou traversant dont le diamètre coïncide avec celui du gazoduc.

Le bouchon se soulève légèrement, l'espace s'agrandit et la rotation devient plus facile. Le joint en laiton et le clapet à bille empêchent l'extrusion de la graisse et les fuites de gaz.

Outre les vannes nécessitant une lubrification, on utilise dans les gazoducs de simples robinets tournants. On peut les diviser en robinets à tension, à presse-étoupe, auto-étanches. Ils peuvent être installés sur les gazoducs aériens, les gazoducs intérieurs, les lignes auxiliaires (conduites de purge, etc.).

Collecteurs de condensats et compensateurs

Pour collecter et évacuer l'eau et le condensat aux niveaux inférieurs des gazoducs, on installe des collecteurs de condensat.

Ils peuvent avoir différentes capacités : une grande capacité est nécessaire si le gaz transporté a une humidité élevée, une plus petite convient pour le transport de gaz sec. De plus, en fonction de la pression du fluide de travail, les collecteurs de condensat se distinguent en dispositifs basse, moyenne et haute pression.

Dispositifs basse pression – il s'agit d'un réservoir avec un tube en pouces menant sous un tapis à gaz. Le tube se termine par un raccord et un bouchon. À travers celui-ci, le condensat est évacué, la pression est mesurée, et la canalisation de gaz est purgée.

Appareils moyenne et haute pression sont en outre équipés d'un tube de protection supplémentaire et d'un robinet sur la colonne montante intérieure. Au sommet de la colonne montante se trouve un orifice pour égaliser la pression du fluide de service dans l'enveloppe et la colonne montante. Sans cet orifice, le condensat remplirait la colonne montante sous pression, ce qui pourrait provoquer sa rupture par temps froid.

Le séparateur de condensats à gaz permet d'éliminer l'eau et les condensats du gaz transporté par le réseau de gazoducs. Cet appareil est particulièrement pertinent en hiver.

Sous l'effet de la pression du gaz, un pompage automatique du condensat est effectué. Lorsque le robinet est fermé, le gaz s'oppose au condensat et celui-ci descend. Lorsque le robinet s'ouvre, le condensat remonte à la surface.

Lors de l'exploitation des gazoducs, la différence de température peut atteindre plusieurs degrés. Une variation aussi importante peut provoquer une contrainte de plusieurs dizaines de MPa. Par conséquent, pour assurer le fonctionnement normal du gazoduc, il faut utiliser des compensateurs. Ils peuvent être à lentilles, en forme de U, en forme de lyre, etc.

Le compensateur de pression à gaz prolongera considérablement la durée de vie de la canalisation de gaz. Mais lors de l'installation d'un tel appareil, il faut tenir compte de la pression nominale et maximale du gaz dans le système.

Les compensateurs à lentilles et à soufflets sont plus courants. Les compensateurs en forme de U et en forme de lyre sont fabriqués à partir de tubes courbés, souvent étirés d'une seule pièce. Leur principal inconvénient est leur grande taille. Dans les zones montagneuses et à risque sismique, on installe des dispositifs en tissu caoutchouté capables d'absorber les déformations aussi bien longitudinales que transversales.

Raccords de gazoducs

Lors de l'installation d'un gazoduc, il peut être nécessaire de raccorder des tuyaux de différents matériaux ou diamètres. Dans ce cas, un élément de raccordement à bride est intégré au réseau – des pièces auxiliaires d'assemblage.

Cette catégorie de raccords comprend des adaptateurs à bride, des colliers, des bouchons, des manchons de raccordement, des coudes, des croix, des tés, bref des pièces dont la conception ne prévoit pas de mécanisme d'arrêt et de régulation.

Des raccords seront nécessaires s'il est nécessaire de raccorder des tuyaux de différents matériaux, des tronçons de canalisations de différents diamètres, ainsi que pour les coudes et les ramifications.

Les tés et les coudes sont utilisés pour le branchement du gazoduc. Ils sont installés lorsqu'un tuyau atteint une section de distribution pour une localité, mais que cette localité n'est pas le point terminal.

À l'aide de vannes de régulation, la canalisation est divisée, une partie du gaz transporté va vers la localité, et l'autre partie est transportée plus loin.

Les tés en acier sont fabriqués à partir de différentes nuances d'acier. Ils peuvent êtré utilisés dans presque tous les environnements de travail. Ils assurent une connexion de haute qualité des tuyaux et ont une bonne étanchéîté.

InstrumentsKIPiAdans les systèmes de gazoducs

En plus de tout ce qui précède, de nombreux instruments KIPiA (instruments de contrôle et de mesure et automatismes) sont utilisés dans les systèmes de gazoducs.

Outre les robinetteries à gaz, sur les gazoducs on installe des KIPiA. Cela permet un contrôle permanent de l'état des équipements et du déroulement du processus technologique. Ainsi que de détecter rapidement les situations pré-accidentelles et accidentelles.

Les dispositifs les plus demandés utilisés dans les systèmes à gaz sont :

• détecteurs de gaz;
• équipements pour l'arrêt d'urgence du gaz arrivant;
• équipements pour mesurer le volume de gaz passé;
• régulateurs électroniques du volume de gaz passé;
• blocs d'alimentation autonomes;
• vannes à gaz pour l'automatisation de différents processus et l'optimisation du fonctionnement des canalisations;
• régulateurs de gaz pour réguler le volume du fluide traversant une section de canalisation.

Ces dispositifs sont des équipements de haute technologie, exploités dans des conditions très variées.

Particularités du choix de la robinetterie et des équipements

Lors du choix de la robinetterie pour les canalisations de gaz, il convient d'accorder une attention particulière aux propriétés chimiques et physiques du matériau dont elle est fabriquée.

Les matériaux les plus demandés pour la fabrication de la robinetterie gaz sont la fonte et l'acier. Cela est dû aux exigences d'un niveau élevé de résistance et de fiabilité. Les éléments en polymère, qui conviennent parfaitement aux conduites d'eau, ne sont pas appropriés ici, en plus ils peuvent être facilement endommagés.

L'acier est le matériau le plus populaire pour la fabrication de la robinetterie gaz. Ce type d'équipement a un coût abordable et une grande résistance.

Les spécialistes déconseillent d'utiliser sur les gazoducs des équipements avec des inserts d'étanchéité en bronze. Cela est dû au fait que les GPL (gaz de pétrole liquéfiés) contiennent du sulfure d'hydrogène, qui peut avoir un effet négatif sur le bronze et les alliages de cuivre.

Conclusions – vidéo utile sur le sujet

Vous pouvez en apprendre davantage sur la façon dont la maintenance de la robinetterie d'arrêt sur un gazoduc est effectuée dans la vidéo suivante :

Les caractéristiques de conception des vannes à coin et des vannes à manchon sont abordées dans cette vidéo :

Tous les gazoducs sont des installations à haut risque, c'est pourquoi le choix de la robinetterie et des équipements gaz doit être pris très au sérieux et, si nécessaire, consulter des spécialistes. Seule une robinetterie d'arrêt gaz de qualité peut garantir la facilité d'entretien, la rapidité des réparations et l'étanchéité élevée des nœuds du pipeline.

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