Usure du siège de vanne à boisseau sphérique sur une ligne de ciment

Où la vanne est installée

Le ciment est fabriqué en déplaçant de la poudre. Le cru est broyé et homogénéisé, préchauffé et calciné, broyé à nouveau, stocké et conditionné. Entre ces étapes, la matière est poussée à travers la tuyauterie par de l'air. Le charbon pulvérisé atteint le four de la même manière.

Chacun de ces flux est abrasif. La poussière de ciment, la poudre minérale et le charbon pulvérisé sont des particules de silicate dures qui se déplacent à la vitesse de transport. Une vanne sur cette ligne ne retient pas un fluide. Elle est exposée à un sablage permanent à chaque ouverture. Lorsqu'elle est fermée, elle assure l'étanchéité contre une surface qui a été mise à rude épreuve par ce sablage. Le même type de service se retrouve dans la production d'énergie thermique et dans la métallurgie, partout où de la poudre est transportée.

Ce client est un important fabricant de ciment en Asie du Sud-Est, produisant plusieurs milliers de tonnes par jour.

Comment l'usure du siège de vanne à boisseau sphérique entraîne l'arrêt d'une ligne

Les vannes à boisseau sphérique ordinaires à siège métallique ne survivent pas à cela. Les particules rayent le boisseau et le siège, et ce qui commence par des éraflures se transforme en piqûrations. L'interface d'étanchéité qui était rodée plane à l'usine ne l'est plus, et la vanne cesse de fermer.

Une vanne à boisseau sphérique qui ne ferme pas ne prévient pas en faisant du bruit. Elle fuit en continu au niveau d'un siège fermé. La matière va là où elle ne devrait pas aller et est perdue. Plus grave pour l'usine, le process de part et d'autre de cette vanne perd un point de contrôle. L'opérateur demande une fermeture et obtient autre chose.

L'usine constatait une usure sévère de la surface d'étanchéité après seulement quelques mois de service. Chaque remplacement prenait plusieurs heures, et sur une ligne produisant des milliers de tonnes par jour, le coût de la panne réside entièrement dans ces heures-là. La vanne elle-même est une erreur d'arrondi par rapport au tonnage non produit.

Ce que nous avons fourni

Pas une vanne plus dure de la même conception. Une structure d'étanchéité différente.

Le boisseau et le siège sont entièrement encapsulés, chemisés et enfermés dans du carbure de tungstène ou de la céramique de zircone. Tous deux sont plus durs que les particules de silicate responsables des dégâts. La dureté supérieure à l'abrasif est toute la question. Une surface plus tendre que ce qui la frappe s'use par définition. Une surface plus dure conserve sa géométrie et son fini au lieu de les perdre progressivement.

L'encapsulation compte autant que le matériau. Un durcissement de surface avec un bord exposé ne fait que déplacer la défaillance vers ce bord. Les particules trouvent le point le plus tendre sur le chemin d'écoulement et s'y attaquent. La structure d'étanchéité étant entièrement fermée, il n'y a pas de point faible exposé où l'érosion peut s'amorcer. Un siège en métal dur fonctionne contre un revêtement résistant à l'usure, rectifié avec précision pour s'ajouter. La vanne comporte deux couches de protection plutôt qu'un seul revêtement susceptible de disparaître.

L'alésage est complet et rectiligne. Un gradin ou une réduction constitue un endroit où la poudre ralentit, et là où la poudre ralentit, elle s'accumule et finit par bloquer. Un trajet à passage intégral maintient une faible résistance à l'écoulement et évite que la vanne ne devienne l'endroit où la ligne s'asphyxie. Les matériaux font l'objet d'une vérification de leur composition et de leur dureté dans le cadre des essais de matériaux, et l'interface d'étanchéité rodée est contrôlée par rapport au plan dans le cadre de l'inspection dimensionnelle.

Ce que cela a changé

La durée de vie du siège a été multipliée par plusieurs, et les arrêts de remplacement qui survenaient tous les quelques mois ont cessé de se produire selon ce calendrier.

Les dépenses de maintenance ont baissé en conséquence, mais ce n'est pas ainsi que l'usine le comptabilise. Ce qu'elle a récupéré, c'est le fonctionnement planifié — la capacité de planifier un arrêt plutôt que d'avoir à en subir un, sur une ligne où les heures se traduisent en tonnes.

Pourquoi ils sont venus nous voir

Nous développons nous-mêmes la structure et les matériaux, ce qui signifie que l'on peut nous demander le pourquoi plutôt que le quoi.

L'érosion n'est pas un mécanisme unique. La taille des particules, leur dureté, leur vitesse et l'angle d'impact modifient ce qui s'use et où cela s'use. Une vanne spécifiée sans les connaître a l'air correcte sur le papier et s'use de toute façon sur le terrain. Le travail se fait donc dans cet ordre. Diagnostiquer le service tel qu'il est réellement, concevoir la structure d'étanchéité autour de celui-ci, et seulement ensuite choisir le matériau résistant à l'usure en conséquence.

Si votre ligne de ciment est arrêtée tous les quelques mois pour changer une vanne, la vanne n'est probablement pas l'élément à changer.