1. Aperçu
Une vanne à boisseau sphérique est une vanne rotative quart de tour qui régule le débit par la rotation d'un disque sphérique. Ses principales caractéristiques sont les suivantes :
- Excellente étanchéité (les sièges métalliques atteignent la classe ANSI VI)
- Résistance minimale à l'écoulement (la conception à passage intégral correspond à l'ID du pipeline)
- Fonctionnement rapide (rotation à 90° pour ouverture/fermeture complète)
- Longue durée de vie (les conceptions résistantes à l'usure supportent plus de 100 000 cycles)
2. Composants principaux
| Composant | Description |
| Corps | Construction moulée/forgée (WCB, CF8, acier duplex) ; connexions : à brides/à souder bout à bout/filetées |
| Balle | Sphère polie avec précision (Ra≤0,8μm) ; matériaux : acier au carbone 304/316 SS, nickelé, revêtement céramique |
| Siège | Joint souple (PTFE/RPTFE) ou joint métallique (alliage Stellite) |
| Tige | Conception anti-éclatement ; traité thermiquement 17-4PH ; garniture en graphite avec compensation par ressort en acier inoxydable |
| Actionnement | Manuel/pneumatique/électrique/hydraulique (support de montage ISO 5211) |
3. Types
(1) Par conception
- Balle flottante
- La balle appuie contre les sièges via la pression du média
- Gamme de tailles : DN15~DN200
- Pression : PN16~PN40
- Monté sur tourillon
- Rotule fixée par tiges supérieures/inférieures ; les sièges absorbent la pression
- Gamme de tailles : DN50~DN1200
- Pression : PN16~PN250 (ANSI 150~2500)
(2) Par alésage
- Alésage intégral : ID = ID du pipeline (pour le raclage)
- Alésage réduit : ID ≈ 80 % ID du pipeline (rentable)
(3) Types spéciaux
- V-Port Ball : encoche en V pour un contrôle précis (≈caractéristique à pourcentage égal)
- Corps en trois parties : amovible pour l'entretien
- Entrée par le haut : conception réparable en ligne
4. Spécifications
| Paramètre | Gamme | Notes |
| Taille (DN) | DN8~DN1200 | Conceptions personnalisées pour les grandes tailles |
| Pression nominale | PN10~PN420 (ANSI 150~2500) | Vannes à tourillon haute pression jusqu'à 2500 lb |
| Température | -196℃~550℃ | Traitement cryogénique pour basses températures |
| Médias | Eau/huile/gaz/acides/boues | Revêtement en fluor pour milieux corrosifs |
| Classe de fuite | ANSI Classe IV/V/VI | Les sièges en métal atteignent la classe VI |
| Vitesse de fonctionnement | Pneumatique : 0,5 s (le plus rapide) | Grandes vannes électriques : 10-30 sec |
5. Applications
1 Pétrole et gaz
- Vannes de sectionnement de pipeline (API 6D)
- Vannes cryogéniques GNL (acier inoxydable austénitique -196℃)
2 Chimique
- Milieux corrosifs (revêtus de PTFE)
- Réacteurs haute pression (vannes à tourillon forgé)
③ Puissance
- Alimentation de chaudière (vannes forgées à joint dur)
- Conduites de vapeur (vannes à soufflet)
④ Traitement de l'eau
- Réseaux municipaux (revêtement époxy plein passage)
- Eaux usées (revêtement céramique résistant à l'usure)
⑤ Spécialisé
- Semi-conducteur (gaz de très haute pureté)
- Systèmes marins (vannes d'eau de mer en bronze)
6. Guide de sélection
| Application | Type recommandé |
| Eau/gaz (PN16) | Bille flottante + sièges PTFE |
| Huile haute pression (PN100) | Monté sur tourillon + sièges en métal |
| Acides/bases | Bille doublée de fluor/Hastelloy |
| GNL cryogénique (-196℃) | Vannes SS traitées cryogéniquement |
| Boues abrasives | Billes revêtues d'alliage dur |
7. Avantages et inconvénients
✔ Avantages
- Fermeture étanche aux bulles (bidirectionnelle)
- Entretien facile (remplacement du siège en ligne pour certains modèles)
- Conception ignifuge (certifiée API 607)
✖ Limites
- Ne convient pas à l'étranglement (sauf V-port)
- Coût élevé des vannes de grand diamètre/haute pression
8. Normes
- API 6D : Vannes de pipeline
- API 608 : Robinets à boisseau sphérique métalliques à brides
- ISO 17292 : Vannes pour le pétrole et la pétrochimie
- ASME B16.34 : Valeurs nominales de pression et de température
9. Entretien
- Inspecter la garniture de tige tous les trimestres
- Tests annuels d'intégrité des joints pour les vannes haute pression
- Conceptions à soufflet pour environnements corrosifs
Conclusion
Les vannes à boisseau sphérique excellent en termes d'étanchéité et de résistance aux faibles débits, ce qui les rend indispensables pour les systèmes de tuyauterie industrielle. Un choix judicieux, basé sur les propriétés du fluide, la pression et la fréquence, garantit une fiabilité à long terme.
