Le GNL, ou gaz naturel liquéfié, est un matériau difficile à manipuler. Il reste liquide à -160 °C. À très basse température, les matériaux deviennent cassants ou ne peuvent plus fonctionner correctement. Par conséquent, chaque composant du système, en particulier les vannes, doit être robuste et fiable.
Examinons de plus près quelles solutions de vannes fonctionnent pour les lignes cryogéniques de GNL.
Pourquoi les systèmes GNL nécessitent des vannes spéciales
Le GNL est chargé et stocké à très basse température. Lorsqu'une vanne est utilisée sur de telles conduites, elle doit :
- Fonctionne à des températures extrêmement froides
- Ne pas obstruer ni être endommagé pendant l'entretien
- Colmatez hermétiquement les fuites
- S'ouvre et se ferme librement selon les besoins
Un dysfonctionnement d'une vanne peut entraîner une fuite de gaz, un risque pour la sécurité ou une accumulation de pression. C'est pourquoi le choix d'une vanne appropriée est primordial.
Quel type de vannes est le mieux adapté ?
Toutes les vannes ne sont pas adaptées à une utilisation cryogénique. Certaines fonctionnent mieux que d'autres par temps froid. Examinons ce qui fonctionne réellement.
- Vannes à boisseau sphérique cryogéniques
Les vannes à boisseau sphérique sont largement utilisées dans les pipelines de GNL. Une vanne à boisseau sphérique cryogénique est fabriquée avec un matériau spécial pour résister aux basses températures. Les vannes utilisées dans ce type d'application possèdent une tige plus longue, ce qui maintient la poignée ou l'engrenage à distance du fluide froid. Ceci permet d'éviter la formation de givre et de garantir le bon fonctionnement de la vanne.
La bille à l'intérieur de la vanne assure une fermeture étanche, réduisant ainsi le risque de fuites. Ces vannes sont conçues pour une manipulation manuelle et sont généralement utilisées dans les conduites de transfert et les réservoirs de stockage.
- Vannes à soupape cryogéniques
Les vannes à soupape sont adaptées aux applications nécessitant un contrôle du débit. Les vannes à soupape cryogéniques sont constituées de composants robustes et de longs chapeaux. Ce chapeau empêche le froid d'atteindre la partie supérieure de la vanne.
Leur ouverture et leur fermeture sont plus lentes, mais leur débit est mieux contrôlé. Ils sont généralement utilisés dans les petites conduites ou aux points de contrôle des systèmes GNL.
- Vannes à guillotine cryogéniques
Les vannes à guillotine sont utilisées pour obtenir des positions de fermeture ou d'ouverture complètes. Un passage d'écoulement rectiligne dans une vanne à guillotine cryogénique réduit la perte de charge. De plus, son chapeau long assure une manipulation sûre, comme les autres vannes cryogéniques.
Les vannes à guillotine sont largement utilisées dans les usines de GNL où des débits rapides de gaz ou de liquide doivent passer.
- Clapets anti-retour
Les clapets anti-retour sont des clapets anti-retour à sens unique. Ils empêchent le fluide de s'écouler dans le mauvais sens. Pour les applications cryogéniques, ces clapets doivent également résister au froid. Un clapet anti-retour gelé peut entraîner de graves problèmes sur les conduites de GNL.
Les clapets anti-retour cryogéniques doivent s'ouvrir librement sous basse pression et se fermer fermement lorsque cela est nécessaire.
Quels matériaux sont les meilleurs à utiliser ?
Les matériaux de vannes standard, comme l'acier ordinaire, ne résistent pas à une utilisation cryogénique. Des matériaux spécifiques, comme l'acier inoxydable, l'Inconel ou le bronze, sont utilisés à la place. Ils ne se dégradent pas à basse température et ne se fracturent pas.
Les joints et les sièges doivent également être soigneusement sélectionnés. Les joints souples peuvent se rétracter ou se fissurer. C'est pourquoi les sièges métal sur métal sont les plus fréquemment utilisés pour leur fiabilité et leur durabilité.
Les conduites cryogéniques de GNL nécessitent plus que des vannes classiques. Elles nécessitent des solutions de vannes robustes et résistantes au froid, telles que des vannes cryogéniques à boule, des vannes à soupape, des robinets-vannes et des clapets anti-retour. Chacune est utilisée pour une application spécifique, en fonction des exigences de débit, de pression et de régulation. Le choix de la vanne et du matériau appropriés garantit l'étanchéité, la stabilité et la sécurité du système.
